Способ контроля длины рабочей части электрода

 

Сущность изобретения: Разработан алгоритм контроля, позволяющий установить наличие скола или облома самообжигающегося электрода и определить величину его. Уточнены расчетные формулы для определения длины электрода, в частности высота рабочей зоны, расстояние электрод-под, угар электродов и удельный расход электрода в зависимости от качества электродной массы. 2. з.п. ф-лы, 2 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 В 7/144

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891072/07 (22) 13,12.90 (46) 23.05.93. Бюл, М 19 (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической продукции (72) Г.М.Жилов, 3.А,Валькова, С.K,Ñaâèöкий, M.È.Ëèôñîí, В,В.Дрессен, Т.Д.Тасбулатов, С.Ауесханов, В.А.Цвит и А.Ю.Те (56) Автоматизация управления электротехнологическими режимами работы печей химической электротермии. НИИТЭХИМ, M., 1985.

Методические рекомендации по определению электротехнологических параметров фосфорных печей. 3.А.Валькова и др, Л., ЛенНИИГипрохим, 1986.

Изобретение относится к электротермии, в частности к способам контроля длины рабочей части самообжигающихся электродов закрытых руднотермических печей, например, фосфорных, карбидных, ферросплавных и им подобных.

Длина рабочей части электродов является одним из важнейших параметров, с которым связаны технико-экономические показатели процесса плавки. Оптимальному ведению электротехнологического процесса для каждого из полученных продуктов соответствует своя целесообразная величина длины рабочей части электрода.

Положение рабочего конца электрода (основной параметр для определения дли- . ны) и его длины определяют; — по скорости или затуханию ультразвуковых колебаний (через электрод, стенку или снизу); — по интенсивности радиоактивного излучения;— по весу электрода; — по зависимости температуры отходящих газов в зоне электрода;— по величине реактивного сопротивления на

„„Я „„1817264 А1 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЛИНЫ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОДА (57) Сущность изобретения: Разработан апгоритм контроля, позволяющий установить наличие скола или облома самообжигающегося электрода и определить величину его, Уточнены расчетные формулы для определения длины электрода, в частности высота рабочей зоны, расстояние электрод-под. угар электродов и удельный расход электрода в зависимости от качества электродной массы. 2, з.п, ф-лы, 2 табл. участке электрод-под; — по величине ЭДС, наведенной на кожухе печи. — по угару электродов, определяемому по количеству потребленной электроэнергии; — на основании определении смещения синусоиды тока во времени при отклонении электродов от нормального исходного положения. Как правило, устройства, реализующие эти способы, измеряют расчетным или косвенным методами расстояние от нижнего конца электрода до подины печи или до контактных плит, или длину электрода в целом.

Определив один из этих параметров, можно непосредственными измерениями рассчитать размеры печной установки относительно нижнего конца электрода.

Предположение о том, что для поддержания оптимальной длины электрода достаточно перепускать электрод на величину угара, на практике неосуществимо, В некоторых ситуациях допускается производить перепуск чаще или реже на заданную вели1817264

Тогда положение электродов в ванне печи определяют, рассчитывая расстояние электрод-под по уравнению:

Нэп! = Нв-L!+ Пт!-2 где Нв — высота ванны печи, см;

Пт! — среднее положение траверс электоч одержателей, см, (2) 2 — конструктивная постоянная, соответствующая заглублению контактной пличииу, при этом, угар будет меньше или больше этой величины.

Возможно существенное увеличение разового перепуска, например, в случае облома или скола электрода, для восстановления его нормальной длины, а в случае упора электрода, для предотвращения его облома целесообразно перепуск не производить.

Кроме того, определение расхода (угара) электрода только в зависимости от количества потребляемой электроэнергии очень неточно.т.к. ои зависит от множества и других факторов, например, качества электродной массы, электрического режима, содержания Р205 в шлаке, заглубления электродов в расплав и т.п., поэтому при длительной работе печи, даже относительно малая первоначальная ошибка за счет ее накопления резко снижает достоверность определейия длины рабочей части электрода, Прототипом изобретения является способ определения длины электрода, изложенной в литературе. Алгоритм контроля длины рабочей части электрода фосфорной печи основан на ряде расчетных формул, полученных по результатам моделирования ванны печи и уточнения параметрических коэффициентов при исследованиях на действующих печах.

Интервал наблюдения и сбора информации для расчета длины электродов составляет 120-240 часов, при этом, Кв = 0,6, Км =0,7, где Кв, Км — коэффициент использования времени и мощности соответственно.

Основная расчетная формула для определения длины рабочей части электрода имеет вид:

4 1-о! — ЗУПо1Иа! + П! (1) где бв! — длина электродов к началу рассматриваемого периода, см;

УПв — норма удельного расхода электрода, определенная на основании статистической обработки результатов работы действующих печей, см/МВт .ч;

N4! — расход активной электроэнергии для каждого электрода, за заданный промежуток времени, МВт ч.

П! — суммарный йерепуск каждого электрода за заданный промежуток времени, см.

15 ты по сводом печи при крайнем нижнем положении электрододержателя, которая составляет для фосфорных печей 73 см, Если отсутствуют данные о длинах рабочих концов электродов и усредненных за заданный промежуток времени электротехнологических параметров, рассчитывают диаметр тигля, высоту рабочей эоны, расстояние электрод-под и т.д.

В этом случае начальная длина электрода вычисляется по формуле:

Lo! = Нв-Нэп! + Пт! — 2, (3) при этом расстояние электрод-под определяется по формуле:

А-1" (К вЂ” 0,03 1=)1 д (4) где А - 0,08 (H"Рз) 16з7+ 0,035

20 В = 2,59 (Н рв)о,2т9 — 0,41

F = 0.091-0,036 Нрз

Нрв - Нрэ/д

К = йв шл d — активное сопротивление ванны на один электрод в критерильном ви25 де; а — соотношение усредненных удельных проводимостей шлаковой и рабочей зон ванны печи, Нвр- высота рабочей эоны, см.

Точность определения длины рабочей части

30 электрода, по мнению авторов, составляет

8-10, однако на практике она ниже, т.к. не учитывает обрыва и скала электрода, вероятность которого достаточно высока, а алгоритм определения, контроль за этими

35 параметрами не предусматривает.

Цель изобретения — повышение точности определения длины электрода и определения величины скола или обрыва электрода, 40 Технический результат достигается за счет того, что в известный способ контроля длины рабочей части электрода закрытой рудиотермической печи, при котором измеряют рабочую мощность печи, ток электро45 да, потребление активной электроэнергии, величину перепусков электродов, определяют положения электрододержателя и усредняют измеренные параметры за выбранный промежуток времени, последовательно on50 ределяют высоту рабочей зоны и расстояние электрод-под, а по полученным величинам определяют начальную длину электрода, дополнительно рассчитывают суммарный угар электрода по формуле: у = а + b Р4! + c Яв!, (5) где М/в! — потребление активной электроэнергии печью, кВтч, з, Ь, с — эмпирические коэффициенты, зависящие от качества электродной массы, определяют расчетную длину рабочей части.

1817264 электрода с фактической и, если они отличаются более чем на 107 фиксируют скол или облом соответствующего электрода.

Кроме того расстояние электрод-под определяют rlo f îðì àå: пэп = Br" прз" Rb" г!э" (6) где в, пз, п4; пб; пв-эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера печи и получаемого продукта.

r — средневзвешенный размер куска восстановителя (см)

Rb — активное сопротивление ванны на один электрод (мОм)

hpa — высота рабочей зоны (см)

da — диаметр электрода п(см), а высоту рабочей зоны определяют по зависимости, имеющий вид:

h» Ab (7) ф1 !)2 где Рс -усредненная рабочая мощность печи, МВт;

r — средневзвешенный размер куска восстановителя (Ом);

Сх — остаточное содержание оксида в шламе, jf;

Dp — диаметр распада электродов в ванне печи, (см); и; п1 — эмпирические постоянные, зависящие от типа печи и получаемого продукта;

Ab — эмпирический коэффициент, зависящий от отношения рабочей мощности к максимальной для конкретной печи.

Для фосфорных печей: для Рс 0,67Рмах

А!!=161 10 для 0,475Рмах Pc<0,67ÐMaõ

А! -187 10 для0,41 Рмах Рс<0475Рмах

А! =220 10

Изобретение осуществляется в следующей последовательности операций:

1. Исследуется период работы руднотермической печи за выбранный промежу-: ток времени (12-16 смен) при этом регулярно измеряются и. фиксируются в пультовом журнале, самописцах и др. измерительных приборах следующие электротехнологические параметры работы печи:— потребление активной и реактивной электроэнергии (Wal, М4 МВт,ч,МВар.ч); — p360чая (активная) мощность печи (общая и если есть возможность по отдельным фазам)

МВт; — токи электродов (4), кА; — ступень напряжения печного трансформатора (йсм) — положение злектрододержателя (Пт!), см— перепуск каждого электрода (П!). см, — остаточное содержание оксидов в шлаках (Ск, ), для фосфорных печей Р206. — средний размер куска восстановителя (r), см.

2. Усредняют полученные значения параметров за выбранный промежуток времени.

3. Определяют активное сопротивление ванны по формуле:

R6 РС/3! э! (8)

4. Определяют значение Ап исходя из

5 условия:

014 Рмах - ы Рср 0,67Рмах

5. Определяют высоту рабочей эоны (Ьрэ!) по формуле (7).

6. Исходя из полученных значений опре10 деляют величину расстояния электрод-под (пэп!) по формуле 6, 7. Определяют длину рабочей части электрода по формуле (3) и присваивают индекс Ын

15 8. Определяют фактическую длину рабочей части электрода по формуле (1).

9. Сравнивают фактическую длину рабочей части с расчетной и если они отличаются на 10 и более фиксируют скол или облом

20 электрода.

10, Величийу скола или облома электрода определяют: а) если момент аварии установить не удалось;

Л= Ьр!-Ьф! (9)

25 б) при фиксации в момент аварии положения электрододержателей по формуле:

Л = П!-УПоМ а! + Л Пт! (10)

П! — суммарная величина перепускбв электродов за контролируемый период, см.

30 УПо-норма удельного расхода электрода. см/М8ТЧ

Л Пт! = Пт2! Пт1! (10) разница в положении электрододержателя в момент контроля и фиксации скола или облома, см.

35 11. В зависимости от степени аварии . корректируют электротехнологический ре. жим работы печи.

Конкретный пример реализации изобретения приведен ниже. для фосфорной

40 печи РКЗ-48фМ2. Геометрические размеры печи следующие: Диаметр электрода (дэ)140 см; Диаметр распада электродов (Др)400 см; Диаметр ванны печи (Дэ) — 850 см;

Высота ванны (На}-435 см; Значение конст45 рукционного параметра Z = 50 см. Исследовался период работы печи РКЗ-48фМ за 12 смен (трое суток}, причем начальная длина электрода (! оц) к началу периода контроля была неизвестна.

50 Значения измеренных параметров. приведенных в и, 1 алгоритма реализации после усреднения были следующие: средняя рабочая мощность 29,6 МВт; средневзвешенный размер восстановителя

55 (кокса)-12 мм; остаточное содержание.Р206 в шлаке-1,21 : средний ток электрода (1э)58 кА; Определяем сопротивление ванны по формуле (8)

Re =Pp/3! ý=29,6 10 /3. 58 =2,93 мОм

1817264 8

Проверяем условие: 0,4 Р64ах Рс . 0 67

Р6422х, которое равно; 29,6/48,0- 0,658 Р66ах, следовательно Аь = 187 .10 Определяем

4 высоту рабочей зоны по формуле (7):

Рпr 2960,74. 1,2

021 D4 1.21447 400 — 143 см

Определяем расстояние электрод-под (пЭП) по формуле (6)

Вглз. 6 214 .R пб . 4 116 2 98 .10 х1 2о %.2,931.22 .143о вУ.1401 э5 = 74 см

Определяем начальную длину электрода, на . момент начала контроля его длины, получаем

L0>i = Нв — Ьэп+ Пт! — Z = 435 — 50-74+ 44

=355 см.

Подробно описано определение длины среднего электрода. Аналогично были определены длины рабочих частей левого и правого электродов, которые соответственна равны: 347 см, 358 см.

Дальнейший контроль за длиной рабо. чей части электродов осуществлялся по yraру и перепуску, т.е. по формуле (5), не реже одного раза в смену (6 часов). Значения коэффициентов а, Ь, с и удельного расхода электродов (УПо) для фосфорных печей приведены в табл. 1.

Определяем угар электродов по формуле (5)

g = а + Ь Яа1 + с Wa) 0,42 + 0,144

203 — 4,28 10 5 41209=27,8см„тогда средний угар на один электрод составит; у/з =

9,2 см. Фактическую величину каждого электрода определяли по формуле (1), например, для среднего электрода:

Оф = Logic У/3+ П! =355-9+12 358 см.

Соответственно, фактическая длина левого и правого электрода, через смену были равны: 350 ми и 361 см, Через 12 смен, которые приняты за контролируемый промежуток времени, фактические длины электродов были равны соответственно: 4ф=460см Еяф-428см,4ф-387см, что является нереальным для среднего и правого электрода, т.к, высота ванны Ha =

435 см, По электротехналогическим параметрам работы печи за эти 12 смен определяют расчетную длину электрода, как это было приведено выше. В результате получаем, что расчетные длины электродов соответственно равны:

L» 360 cM, LpR =361 cv, Lpi = 368 ca

Сравниваем фактическую длину электрода, полученную по формуле (1) с расчетными значениями, определяемыми. по формуле (3), получаем: для среднего электрода

460 — 360 100= 27Щ

360 соответственно дя = 18,6 и д - 5$ Ана5 лиз полученных результатов показал, что за рассматриваемый(контролируемый) период времени(1 2 смен) имели место обломы электродов-среднего и правого. Определим величину обломов исходя из полученных

10 результатов, тогда N = 460-360 = 100 см, Ья= 67 см. Для более точного определения. величины облома, по данным пультового журнала определяют момент аварии. Было установлено, что авария произошла в чет"5 вертую смену, а далее последствия ее усугу бились, т,к. электротехнологический режим не был so-время скорректирован. Величину облома электродов апределяловь по формуле (9) и она соответственно была равна;

20 Ьм = 120 см Ья = 81 см

Практикой установлено, что в случае когда не учитывается положение траверс электродадержателя, получаются несколько заниженные результаты, а по формуле (9)

25 .несколько завышены, т.к. в пультовом журнале фиксируется положение траверсы в момент регистрации (1 раз в час), поэтому полученные значения усредняются и полУчаем: Л 14cp = 110 см, Ьяср = 74 см.

После этого определяют истинные дли- ны электродов и им присваивается индекс

Loi, т.е. первоначальная длина для следующего периода контроля, В результате получаем. следующие дли35 ны рабочих длин электродов -он = -фн- Л нср = 460-1 10 = 350 см соответственна: LDR = 354 см 4» = 364 см

В табл. 2 приведены данные за длительный период контроля до момента остановки

40 печи и замера фактических длин рабочей части электрода

Таким образом, относительная погрешность не превышает 3$, в то время как по прототипу 8-10$.

В результате реализации изобретения за счет повышения точности определения длины рабочей части электродов, а также фиксации обломов и сколов электродов и определения их величины улучшены техни50 ко-зкономические показатели работы, печи и экономический эффект на одну печь составит 40-80 тыс, рублей.

Формула изобретения

1. Способ контроля длины рабочей час55 ти электрода закрытой рудно-термической печи, при котором измеряют рабочую мощность печи, ток электрода, потребление активной электроэнергии, величину перепусков электрода, определяют положе10

1817264

Таблица1

Таблица2 ние электрододержателя и усредняют измеренные параметры за выбранный промежуток времени, последовательно определяют высоту рабочей зоны и расстояние электрод-под, а по полученным величинам определяют начальную длину электрода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения длины электрода и определения величины скола или обрыва электрода, дополнительно рассчитывают суммарный угар электрода по формуле у а+ Ь Wai+с Wat,.

2 где W>i — потребление активной электроэнергии печью, МВт.ч; а, Ь, с — эмпирические коэффициенты, зависящие от качества электродной массы, определяют фактическую длину электрода с учетом полученных значений угара и величины перепусков, определяют расчетную длину рабочей части электрода на этот же момент времени, сравнивают расчетное значение длины рабочей части электрода с фактической и, если они отличаются более чем на 107ь, фиксируют скол или облом соответствующего электрода.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что расстояние эп электрод-под определяют по формуле: где Р, пз, па, щ, пе — эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера печи и получаемого продукта;

r — средневзвешенный размер куска

5 восстановителя, см;

R —, активное сопротивление ванны на один электрод, МРм;

h» — высота рабочей зоны, см; дэ — диаметр электрода, см.

10 3. Способ по и. 2, отличающийся тем, что высоту йрз рабочей зоны определяют по зависимости

Ро г

ИРЗ АП д )

15 С" Р где Pc — усредненная рабочая мощность пе.чи, МВт; г — средневзвешенный размер куска

20 восстановителя, см;

Ск — остаточное содержание оксида в шлаке, отн.ед;

Dp диаметр распада электродов в ванне печи, см; п1,п — эмпирические постоянные, зависящие от типа печи и получаемого продукта;

А — эмпирический коэффициент, зависящий от, отношения рабочей мощности к максимальной для конкретной печи.