Устройство для контроля прогара водоохлаждаемых элементов высокотемпературных агрегатов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„,789586

S (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 110179 (21) 2711362/22-02 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 21 С 5/30

Государственный комитет

СССР по делам изобретении и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень N2 47 (53) УДК669.183. .21 (088. 8 ) Дата опубликования описания 233.2.80 (72) Авторы изобретения

А.Я.Гуммель, А.К.Шоканов, Е.А.Нечаев, Е.АКИрсанов, О.E.Ìaë÷àíîâ, К.Д.Мокрушин и Д.М.Муканов е

Карагандинский филиал особого конструкт фзго "бюро !

Всесоюзного научно-исследовательского и батута 1-"7 автоматизации черной металлургии и Чере овецкйй ордена.

Ленина металлургический завод им. 50-ле ия CggP (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОГАРА ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АГРЕГАТОВ

Изобретение относится к устройствам для контроля прогара водоохлаждаемых элементов высокотемпературных агрегатов, например кислородных фурм, 5 зондов для непрерывного контроля температуры жидкой стали, фурм доменных печей.

Известно устройство для контроля прогара кислородной фурмы, содержащее фотодатчики, размещенные в местах предполагаемого прогара водоохлаждаемой рубашки фурмы,- выходы которых связаны со входом регистратора

j, 15

Недостатками такого устройства являются зависимость чувствительности фотодатчика от расположения последнего к месту прогара, т.е. в зависимости от степени удаленности от места прогара чувствительность фотодатчика резко падает, сложная конструкция водоохлаждающей рубашки фурмы при установке фотодатчиков не позволяет точно предугадать возможные 25 места прогара итребует увеличения числа фотодатчиков, а следовательно усложнения схемы устройства. Кроме, того, увеличивается трудоемкость монтажа и эксплуатации устройства ввиду того, что устройство работает в жидкости, находясь в подвижной фурме, что сказывается на электроизоляции подводящих кабелей и работе фотоэлементов.

Известно также устройство для контроля прогара кислородной фурмы, содержащее на входе и выходе из охлаждаемой рубашки фурмы датчики потока, выполненные в виде расходометров, выходы которых подключены к блоку вычитания, а выход последнего через самопишущий к звуковому и световому сигнализаторам и ко входу блока аварийного отключения. О прогаре фурмы судят по разностному сигналу потоков на входе и выходе из водоохлаждаемой рубашки фурмы (2 7.

Однако чувствительность этого устройства позволяет определить величину утечки, которая соответствует прогару больше допустимого по техническим нормам, и не .позволяет определять прогар или утечку в пределах допустимого, т.е. на ранних стадиях его возникновения. Кроме того, в известном устройстве не контролируется его исправность путем иммитации утеч789586 ки воды и не осуществляется калибровка на контролируемую утечку воды.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля прогара, фурмы, содержит датчики расхода потока охладителя, один из которых установлен на входе, а другой на выходе из водоохлаждаемой рубашки, выходы которых подключены к блоку вычитания, а выход последнего подключен через © самопишущий прибор к звуковому и световому сигнализаторам, блок аварийного отключения, перемычку, соединяющую подводящий и отводящий трубопроводы, на которой установлены расхо- !Я домер и управляемый вентиль с приво дом, причем выход расходомера подключен. ко входу показывающего устройства, вход привода управляемого вентиля соединен с ключом дистанционного управления.

На чертеже схематически изображена блок-схема предлагаемого устрой..ства. 25

Устройство состоит из сужающего устройства — диафрагмы 1, установлен-. ной на входе в водоохлаждаемую рубашку фурмы, сужающего устройства — диафрагмы 2, установленной на выходе из последней. Подающий 3 и отводящий трубопроводы соединены промежуточной перемычкой 5, на которой установлены управляемый вентиль 6 с приводом 7 и ключом 8 дистанционного управления, причем вход привода 7 управляемого вентиля 6 соединен с ключом 8 .дистанционного управления. На перемычке также установлен расходомер 9, выход которого связан с показывающим устройством 10. Сужающие устройст- 40 ва — диафрагмы 1 и 2 связаны соответственно с датчиками потока — дифманометрами 11 и 12, импульсными трубками 13 и 14. Дифманометры 11 и 12 установлены на входе и выходе из 4 водоохлаждаемой рубашки. Выходы дифманометров 11 и 12 соединены со входами блока 15 вычитания, выход которого соединен со Входом самопишущего .прибора 16 и с одним из входов блока 17 сравнения, другой вход последнего соединен с выходом задатчика 19 величины допустимой утечки. Выход блока 17 сравнения допустимой утечки соединен со входам блока 19 аварийного отключения, который может быть выполнен в виде усилителя с ре лейным выходом. Самопищущий прибор

16 выполнен с. сигнальным устройством выход которого соединен со световым сигнализатором — лампочкой 20 ф) и с звуковым сигнализатором сиреной

21 для подачи предупредительного сигнала о предаварийной ситуации.

Работа устройства поясняется следующим. ь о 29(Р1 "2) (1) ,где К -коэффициент расхода, учитывающий неравномерное распределение потока, по сечению, площадь сужающего устройства, плотность жидкости ,p — давление жидкости соответственно до и после диафрагмы, Обозначив К = ь(Fo p и др = р„- рг уравнение (1) примет вид (2).

О к др

Для диафрагмы 1 имеем:

9= K " р, (3) где Q — расход воды до фурмы.

Для диафрагмы 2 имеем:

9 кг -/дрг, (4) где Цг — расход воды после фурмы.

Применяя одинаковые дифманометры для измерения перепадов давления на диафрагмах на подающем и отводящем трубопроводах, можно выбрать параметры диафрагмы таким образом, чтобы соблюдалось равенство К = K>. Тогда разделив (3) на (4) получим

/ или (— — } = д р4

ДР2 откуда др„= др ° () . (5 ), /,- С}.1 2.

Определенной разности перепадов давлений на дифманометрах соответст- вует определенная величина сигнала, тогда обозначив др„= 31 и др =,72, запишем 31 = 3 . (ф )2

При отсутствии утВ4ки воды из фурмы 9 = « г тогда

При наличии утечки. воды на величину Ь О имеем 2 С 1 (6)

Изменение расхода воды на величину

ЬЦ соответствует изменению сигналов на величину h l, следовательно

=3 -дЗ

/ г

7 )

Подставляя значения (6) и (7) в (5) получим

a - (V„ a) (ц-ьа)

1- 1

1 (8) откуда ь02

С)2

23„ q ди} =

Охлаждающая вода, проходя через диафрагмы 1 и 2 создает перепады давлений др „ и др, которые по импульсным трубкам 13 и 14 поступают на дифференциальные манометры 11 и

12. и

Расход жидкости Ф по перепаду давления на диафрагме определяется по формуле

789586

Формула изобретения

Поскольку второй член правой части уравнения (8) малая величина второго порядка, ею можно пренебречь, тоГда 0

a3 = или — = 2 Г9) д, Выразим зависимость д = Ф (ц) в безмерных величинах, для этого разде5 . Лим функцию Д = q2(j(2 на 3,»- ", где мах в

3 и 9 — соответственно текущее значение сигнала и расхода J лс » 1л ч тиса» соответственно предельные номинальный сигнал датчиков и расход жидкости.

Тогда получим (й ц, д„ / (10)

Обозначим =л и — =+

ayna» qvhO»

Тогда (10)примет вид

1= %2 (11)

e,å. зависимость между сигналом и расходом в безразмерных величинах представляет собой квадратное уравнение. щ

Из уравнения (11) следует, чтос максимальная чувствительность =2 ьч, по перепаду давления будет при максимальном расходе,. т.е. при Ч = 1.

Для значения q = 0,5 чувствитель- ности известного и предлагаемого устройства равны, при одинаковых классах точности приборов контроля.

На основании изложенного можно разделить весь диапазон измерения расхода на 2 области, в первой из которых 0 < a < 0,5; 0 < + < 0,5, а во второй 0,5 < (1, 0,5 < q c 1.

Отсюда можно сделать вывод, что во второй области использование датчиков измерения перепадов давления более эффективно, чем датчиков расхода.

Устройство работает следующим образом.

При наличии утечки, посредством 4р диафрагм 1 и 2 соответственно импульсных трубок 13 и 14, дифманометры 11 и 12 регистрируют различные величины перепадов давления, в результате чего в блоке 15 возникает сигнал, кото- 4 рый передается на самопишуший прибор

16, а от него на сигнализаторы 20 и

21, при этом величина сигнала пропорциональна квадрату величины утечки, характер которой (возрастание или стабильность) прослежуется посредством самопишущего прибора 16.

В момент возникновения прогара фурмы, когда величина утечки находится в допустимых пределах, оператор оповещается сигналиэаторами. 55

Задатчик 18 величины допустимой утечки настроен на максимальную величину допустимой утечки. При возрастании сигнала с выхода блока 15 вычитания и превышении им сигнала с щ выхода задатчика 18 величины допустимой утечки, на выходе блока 17 сравнения появляется сигнал, который передается на вход блока 19 аварийного отключения ° 65

При срабатывании блока 19 аварийного отключения прекращаются подачи кислорода и охлаждающей воды, фурма автоматически выводится из ванны конвертера.

ДЛя проверки исправности устройства периодически, например 1 раз в смену, создают искусственную утечку воды по перемычке 5 посредством дистанционного ключа 8, воздействующего на привод 7 управляемого вентиля

6. Величину утечки измеряют посредством расходомера 9 и показывающего прибора 10. Одновременно возникает разбаланс сигналов дифманометров 11 и 12 и на выходе блока 15 вычитания появляется сигнал. Показания самопишущего прибора 16 и показывающего прибора 10 сравниваются и при необходимости производят калибровку устройства. . При осуществлении калибровки устройства на перемычке 5 создают искусственную утечку, которая регулируется до величины превышающей допустимую.

По показаниям прибора 10 градуируют шкалу самопишущего прибора 16 и натраивают пределы срабатывания сигнальных устройств, включающих сигнализаторы 20 и 21.

Технико-экономической эффективностью устройства для контроля прогара фурмы является то, что путем повыше- ния чувствительности устройства обнаруживают утечку воды на ранних стадиях прогара, что позволяет своевременно предпринять меры по предотвращению взрывов и аварий, вызванных по паданием воды в конвертер, в связи с этим уменьшается количество простоев и брака готовой продукции, следовательно, повышается производительность конвертеров.

Устройство для контроля прогара водоохлаждаемых элементов высокотемпературных агрегатов, например, кислородной фурмы, содержащее датчики расхода охладителя, один из которых установлен на входе, а другой на выходе из водоохлаждаемой рубашки, выходы которых подключены к блоку вычитания, а выход последнего че рез самопишущий прибор к звуковому и световому сигнализаторам, блок аварийного отключения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено перемычкой, соединяющей подводящий и отводящий трубопроводы, на которой установлены расходомер и управляемый вентиль с приводом, причем выход расходомера подключен ко входу показывающего устройства, вход привода

789586

Составитель A.Àáðoñèìoâ

Редактор A.Øèøêèíà Техред Н.Граб Корректор М.Шароши

Заказ 9000/29 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж- 3 5, Раушская наб ., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 управляемого вентиля соединен с ключом дистанционного управления °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 350828, кл. С 21 В 7/24, 1972.

2. Проспект фирмы HOKQSH1N. Япония

E 9-28. — 19 "Устройство для контроля потока", 4 5 g -900.