Устройство контроля окружной неравномерности работы доменной печи

Авторы патента:

C21B7/24 - тестовые стержни или другие контрольные устройства

Владельцы патента RU 2355774:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасская государственная педагогическая академия" (КузГПА) (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для контроля хода доменного процесса по окружности и своевременного его регулирования. Устройство содержит электроды, блок усиления и сглаживания сигналов, блоки усреднения, дополнительно введены второй блок усиления и сглаживания, третий блок усреднения, второй блок преобразования, блок формирования модулей разностей, блоки регистрации. Использование изобретения позволяет повысить качество окружного контроля работы доменной печи. 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для контроля хода доменного процесса по окружности и своевременного его регулирования.

Известно, что в доменной печи имеет место окружная неравномерность в технологически однородных зонах доменной печи [1-3]. Также известно, что информативность термоэлектрохимического сигнала зависит от точек установки электродов на различных горизонтах по высоте печи [4, 5] и что поступающую информацию можно разделять и выделять сигналы только интересующей на данное время информативности, например связанные с наполнением горна продуктами плавки [5-7], а также использовать их секторные оценки для регулирования процесса по окружности, в частности путем измерения уровня сигналов в секторах и изменения расхода дутья и природного газа по фурмам доменной печи [8].

Известно устройство контроля работы металлургического агрегата, содержащее электроды, подсоединенные к кожуху печи и блок регистрации, представляющий собой самопишущий прибор [4].

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет контролировать распределенность параметров технологического процесса по горизонтальному сечению доменной печи, а контроль по одной вертикали подвержен влиянию локальных помех.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля работы доменной печи, в состав которого входят электроды, число которых соответствует числу воздушных фурм, закрепленные на кожухе печи и соединенные со входами блока усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены со входами первого блока усреднения, выход которого соединен с первым блоком регистрации и первыми входами блока преобразования сигналов, выходы которого соединены со вторым блоком усреднения, выход которого соединен со входом второго блока, регистрации и вторыми входами блока преобразования сигналов, выполняющего функцию вычисления разностей сигналов [1].

Однако существующему устройству присущи недостатки, заключающиеся в том, что оно не позволяет избирательно контролировать разные технологические составляющие процесса - химсостав и наполнение горна продуктами плавки, потому что из регистрируемого сигнала невозможно выделить характеристики каждого из этих компонентов доменного процесса по отдельности.

Задача изобретения - повышение качества окружного контроля за счет разделения взаимосвязанных информативных составляющих пар сигналов по вертикали и формирование таким образом оценок степени окружной неравномерности процесса выраженных в виде комплексного показателя химсостава чугуна и процесса наполнения горна продуктами плавки по секторам технологически однородных зон доменной печи.

Задача решается следующим образом. В состав устройства, содержащего электроды, закрепленные на кожухе печи, блок усиления и сглаживания сигналов, первый и второй блоки усреднения, блок преобразования сигналов, первый и второй блоки регистрации, дополнительно введены второй блок усиления и сглаживания сигналов, третий блок усреднения, второй блок преобразования сигналов, блок формирования модулей разностей, третий, четвертый и пятый блоки регистрации, при этом электроды, охватывающие нижний и средний горизонтальные уровни соединены с первым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первому блоку регистрации, первому блоку усреднения и первому, и второму блоку преобразования сигналов, выход первого блока усреднения соединен со вторым блоком регистрации и входом первого блока преобразования сигналов, выходы которого соединены со входами блока формирования модулей разностей, выходы которого соединены со входами второго блока усреднения, выход которого соединен с третьим блоком регистрации, а электроды, охватывающие нижний и верхний горизонтальные уровни соединены со вторым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первым входам блока преобразования сигналов, вторые входы которого соединены с выходами первого блока усиления и сглаживания сигналов, а выходы второго блока преобразования сигналов соединены с четвертым блоком регистрации и третьим блоком усреднения, выход которого соединен с пятым блоком регистрации.

На чертеже изображена нижняя часть доменной печи с устройством контроля окружной неравномерности ее работы.

Устройство состоит из электродов, установленных по секторам доменной печи, количество секторов может быть кратно числу воздушных фурм или определяться количеством холодильных секций. Электроды соединены электрически с кожухом доменной печи в частном случае в восьми секторах. В каждом из восьми секторов установлены по три электрода по одной вертикальной оси: в центральной части лещади ниже чугунной летки на уровне "мертвого" слоя чугуна электроды 1.1-1.8; ниже оси воздушных фурм электроды 2.1-2.8; выше оси воздушных фурм в районе заплечиков электроды 3.1-3.8. Электроды 1.1-1.8 нижнего уровня и электроды 2.1-2.8 среднего уровня соединены с первым блоком 4 усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены с первым блоком 5 регистрации, первым блоком 6 усреднения и первым блоком 7 преобразования сигналов, при этом выход первого блока 6 усреднения соединен со вторым блоком 8 регистрации и первым блоком 7 преобразования сигналов, а выходы первого блока 7 преобразования сигналов соединены с блоком 9 формирования модулей разностей, выходы которого соединены со входами второго блока 10 усреднения, выход которого соединен с третьим блоком 11 регистрации. Электроды 1.1-1.8 нижнего уровня и электроды 3.1-3.8 верхнего уровня соединены со вторым блоком 12 усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены с первыми входами второго блока 13 преобразования сигналов, вторые входы которого соединены с выходами первого блока 4 усиления и сглаживания сигналов. Выходы второго блока 13 преобразования сигналов соединены с четвертым блоком 14 регистрации и третьим блоком 15 усреднения, выход которого соединен со входом пятого блока 16 регистрации.

Блоки усиления и сглаживания сигналов имеют дифференциальные входы, выполняют функции усиления и фильтрации и реализуются на основе операционных усилителей и активных фильтров нижних частот [9, с.54], блоки усреднения, блоки преобразования сигналов, выполняющие математические вычисления разности, блоки формирования модулей разностей реализуются на операционных усилителях, выполненных на интегральных микросхемах средней степени интеграции [9, с.136].

Устройство контроля окружной неравномерности работы доменной печи работает следующим образом.

В результате термоэлектрохимических процессов, протекающих в технологически однородных зонах доменной печи, на ее кожухе по высоте образуются разноинформативные электрические сигналы, которые с пар электродов 1.1-1.8 нижнего уровня и электродов 2.1-2.8 среднего уровня поступают на первый блок 4 усиления и сглаживания сигналов и с пар электродов 1.1-1.8 нижнего уровня и электродов 3.1-3.8 верхнего уровня поступают на второй блок 12 усиления и сглаживания сигналов. Сигналы, получаемые с пар электродов нижнего и среднего уровня, используются в качестве показателя теплового состояния доменной печи по секторам и поступают с выхода первого блока 4 усиления и сглаживания сигналов на первый блок 5 регистрации. Одновременно сумма этих сигналов подвергается усреднению в первом блоке 6 усреднения, и среднее значение регистрируется во втором блоке 8 регистрации, а в первом блоке 7 преобразования сигналов вычисляются фактические отклонения сигналов от их среднего уровня. Далее сигналы с выхода первого блока 7 преобразования сигналов поступают в блок 9 формирования модулей разностей, входы которого соединены со входами второго блока 10 усреднения, где формируется усредненная оценка в виде среднемодульного отклонения, которая характеризует степень окружной неравномерности процесса и регистрируется в виде обобщенного показателя третьим блоком 11 регистрации. Сигналы, получаемые с пар электродов нижнего и верхнего уровня, с выхода второго блока 12 усиления и сглаживания сигналов поступают во второй блок 13 преобразования сигналов, где путем попарного вычисления разности двух сигналов с одной вертикали электродов осуществляется выделение информативных составляющих, связанных с процессом наполнения горна продуктами плавки. С выхода второго блока 13 преобразования сигналов информация поступает на вход четвертого блока 14 регистрации и одновременно на вход третьего блока 15 усреднения, где формируется усредненная оценка сигнала, характеризующая степень наполнения горна, которая регистрируется пятым блоком 16 регистрации.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство за счет распределенного контроля в технологически однородных зонах по окружности печи и соответствующего преобразования сигналов, включая разделение их по информативным признакам, позволяет осуществить более точный контроль технологического процесса, оценить его динамику по секторам печи и получить различные варианты обобщенных оценок о неравномерности протекания доменного процесса по окружности печи. Разделение сигналов по информативным признакам, усреднение и определение степени их отклонения обеспечивают повышение информативности и точности при оценке хода технологического процесса. Наличие более качественной измерительной информации позволяет повысить стабильность состава чугуна за счет снижения колебаний по нагреву горна, более оперативно изменять график выпусков в зависимости от скорости наполнения горна, уменьшить прогар элементов шлаковых и воздушных приборов, перераспределять управляющие воздействия путем изменения рудной нагрузки по секторам печи и расхода дутья и природного газа по фурмам в зависимости от фактического состояния процесса на основе среднемодульных и фактических средних оценок по различным информативным признакам.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №850671, кл. С21В 7/24, 1981.

2. Динамические показатели распределенности и нестабильности процессов / В.П.Авдеев, Л.А.Сульман, Б.И.Ашпин и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1980. - №8. - с.96.

3. Авторское свидетельство СССР №789583, кл. С21В 7/24, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР №508525, кл. С21В 7/24, 1976.

5. Дубовик В.Я., Плышевский А.А., Валов Н.И. Об автоматическом контроле состояния горна доменной печи // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1982. - №4. - С.4.

6. Авторское свидетельство СССР №956566, кл. С21В 7/24, 1982.

7. Пронин П.И. К вопросу изменения напряжения электрического тока на кожухе доменной печи // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1982. - №4. - С.57.

8. Авторское свидетельство СССР №1068486, кл. С21В 7/24, 1984.

9. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. - 528 с.

Устройство контроля окружной неравномерности работы доменной печи, содержащее электроды, закрепленные на кожухе по окружности печи, блок усиления и сглаживания сигналов, первый и второй блоки усреднения, блок преобразования сигналов, первый и второй блоки регистрации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй блок усиления и сглаживания сигналов, третий блок усреднения, второй блок преобразования сигналов, блок формирования модулей разностей, третий, четвертый и пятый блоки регистрации, при этом электроды закреплены на кожухе на верхнем, среднем и нижнем горизонтальном уровнях печи, причем нижний и средний горизонтальные уровни соединены с первым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первому блоку регистрации, первому блоку усреднения и первому и второму блоку преобразования сигналов, выход первого блока усреднения соединен со вторым блоком регистрации и входом первого блока преобразования сигналов, выходы которого соединены со входами блока формирования модулей разностей, выходы которого соединены со входами второго блока усреднения, выход которого соединен с третьим блоком регистрации, а электроды нижнего и верхнего горизонтальных уровней соединены со вторым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первым входам блока преобразования сигналов, вторые входы которого соединены с выходами первого блока усиления и сглаживания сигналов, а выходы второго блока преобразования сигналов соединены с четвертым блоком регистрации и третьим блоком усреднения, выход которого соединен с пятым блоком регистрации.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу определения оптимального радиального газораспределения в доменной печи. .

Способ определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов // 2305134

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата. .

Зонд для контроля профиля температуры в доменной печи // 2303637

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля работы доменных печей. .

Способ контроля состояния футеровки горна доменной печи // 2299910

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для контроля состояния футеровки горна доменной печи. .

Машина для отбора проб газа и замера температуры // 2291200

Изобретение относится к области металлургии, а точнее к контрольным устройствам доменной печи. .

Устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи // 2277588

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтных печах, в частности в доменной печи.

Автоматизированная система контроля и управления воздухонагревателем доменной печи // 2258249

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано для эффективного функционирования воздухонагревателя доменной печи.

Способ определения давления шихты в шахтной печи // 2243266

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам контроля хода доменных печей. .

Способ обнаружения прогара охлаждаемого теплового агрегата // 2243265

Изобретение относится к области металлургии, точнее к способам контроля тепловых процессов в охлаждаемых тепловых агрегатах. .

Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи // 2241764

Изобретение относится к области металлургии, в частности к регулированию расхода топлива по фурмам доменной печи. .

Способ защиты фурменного прибора и огнеупорной футеровки печи // 2358015

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу защиты фурменного прибора и огнеупорной футеровки печи

Прогнозирование величины полости в системах уплотненного слоя с использованием новых корреляций и математической модели // 2363735

Изобретение относится к прогнозированию величины полости в системах уплотненного слоя

Емкость для металлического расплава, применение емкости и способ определения поверхности раздела // 2375149

Изобретение относится к области металлургии, в частности к емкости с устройством для измерения температуры металлургического расплава

Система подготовки топливного газа для доменной печи // 2383627

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться для подготовки и вдувания газового топлива в воздушные фурмы доменных печей

Способ управления электроприводом вращающегося распределителя шихтовых материалов доменной печи // 2439164

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах доменного производства в металлургии, общем машиностроении в областях транспортирования и загрузки-выгрузки материалов

Способ регулирования газоплотности рабочего пространства энерготехнологических агрегатов // 2496070

Изобретение относится к области энерготехнологий, в частности, промышленных печей и котельных агрегатов. Способ включает задание требуемого давления в рабочем пространстве агрегата, измерение давления в рабочем пространстве агрегата, сравнение измеренного значения с заданным и формирование управляющего воздействия на шибер или заслонку в дымовом тракте. После измерения давления в рабочем пространстве агрегата измеряют концентрацию кислорода в отходящих дымовых газах, расход топлива и коэффициент избытка воздуха по соотношению "топливо - воздух для горения", после чего определяют величину подсосов атмосферного воздуха в рабочее пространство агрегата по формуле: G п = G г [ С к V 0 0,21 − C к − ( α − 1 ) L 0 ] , где Gп - объем подсосов атмосферного воздуха, м3/ч; Gг - расход топлива, м3/ч; Ск - концентрация кислорода в продуктах сгорания, объемные доли; α - коэффициент избытка воздуха по соотношению "топливо - воздух для горения"; L0 и V0 - теоретически необходимое для горения 1 м3 топлива количество воздуха и теоретический выход продуктов сгорания на 1 м3 топлива соответственно, м3/м3, и корректируют задание требуемого давления в рабочем пространстве агрегата до достижения величины объема подсосов атмосферного воздуха Gп, равной нулю. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода топлива и повышение теплового КПД. 2 ил., 1 пр.

Способ определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов // 2529332

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата. Способ включает акустическую локацию слоев футеровки работающего агрегата с приемом отраженных колебаний посредством датчиков акустических колебаний, регистрацию в запоминающем устройстве резонансного спектра колебаний, установившихся в слоях футеровки от излучателей акустических колебаний и от акустических колебаний, возникающих в слоях футеровки работающего агрегата, определение по частоте зарегистрированных отраженных акустических колебаний с учетом физических свойств материала футеровки и в соответствии с математической моделью координат границ слоев футеровки напротив мест замеров и осуществление построения топографии слоев футеровки. Дополнительно осуществляют измерения температуры футеровки посредством температурных датчиков и измерения упругих напряжений в кожухе агрегата посредством тензодатчиков, на основании которых с помощью математической модели строят соответствующие дополнительные топографии слоев футеровки. Упомянутые датчики располагают стационарно по поверхности кожуха с заданным расстоянием между датчиками по вертикали и горизонтали, определяемым размерами агрегата и толщиной футеровки. Построение окончательной топографии осуществляют на основании взаимной коррекции полученных топографий с применением корреляционных связей между ними. Использование изобретения обеспечивает повышение точности построения топографии футеровки металлургического агрегата. 1 ил., 1 пр.

Измерительное устройство для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи, снабженная им доменная печь и соответствующий способ // 2535101

Измерительное устройство для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи, содержащее по меньшей мере один первый измерительный зонд (10) для излучения и приема электромагнитных волн и по меньшей мере один второй измерительный зонд (11) для излучения и приема акустических волн, при этом первый и второй измерительные зонды (10, 11) соединены с процессором (12) для обработки результатов измерений с возможностью выявления при этом обусловленного температурой расхождения между результатами измерений, полученными первым и вторым измерительными зондами (10, 11). Также предлагается доменная печь, содержащая измерительное устройство и способ для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи. Обеспечивается длительный срок службы при сравнительно низких затратах на техническое обслуживание. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Беспроводная штанга // 2550988

Изобретение относится к системе измерения свойств расплавленного металла. Система включает в себя контактный блок, выполненный с возможностью функционального соединения с первым концом по существу полого держателя штанги. Контактный блок разъемно и электрически соединен с измерительным датчиком и принимает от него аналоговые сигналы. Контактный блок преобразует принятые аналоговые сигналы в ультразвуковые сигналы и передает ультразвуковые сигналы через полость держателя штанги. Приемный блок выполнен с возможностью функционального соединения со вторым концом держателя штанги. Второй конец держателя штанги противоположен первому концу. Приемный блок принимает ультразвуковые сигналы от контактного блока и преобразует принятые ультразвуковые сигналы в цифровой сигнал напряжения. Использование изобретения обеспечивает безопасность системы и минимизирует затраты на ее ремонт. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство и способ для защиты смотрового отверстия // 2559613

Изобретение относится к области металлургии, в частности к диафрагменному устройству для защиты оптического смотрового отверстия от загрязнений из атмосферы доменной печи. Устройство содержит сопловой блок, который образует отверстие диафрагмы для смотрового отверстия и служит для образования продувочного газового потока. Между оптической поверхностью смотрового отверстия и отверстием диафрагмы образована полость продувочного газа для подачи в нее продувочного газа, который через отверстие диафрагмы выходит в загрязненную атмосферу. Сопловой блок содержит устройство направления течения, обеспечивающее направление течения продувочного газа, выходящего в загрязненную атмосферу. Использование изобретения препятствует быстрому загрязнению отверстия диафрагмы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.