Устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны

 

О П И С А Н И Е ф70443

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соко Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.12.79 (2l ) 2855050/22-02 (53 ) М. Кд. с присоединением заявки Ж—

С 21 С 5/30

Гасударственный каиитет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 07.10.81. Бюллетень М 37 по деиеи кзе4ретеник и открытий (53} УДК 669.184 (088.8) Дата опубликования описания 07.10.81

/ ".В. П. Авдеев, Д. Муканов, С. А. Донской, Л. П Мьцнляе

- " - * "-i- " ::::::" ) и Ю. В. Нагайцев

« г .„

Карагандинский филиал Особого конструкторс го бюро ::--",:.. - ;..„,,",",:, т

Всесоюзного научно-исследовательского ин и-=- --,-, автоматизации черной металлургии (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ВАННЫ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для автоматического контроля кислородно-конверторной плавки стали.

Известно устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ван5 ны р содержашее газоанализаторы СО, СО и расходомер отходящего газа, выходы которых подключены ко входам блока определения скорости обезуглерожива10 ния, а выход последнего соединен со входом блока определения показателя колебательности скорости обезуглероживания.

Выход этого блока подключен к блоку прогнозирования концентрации .С в метал15 ле, выход которого подключен ко входу блока расчета количества кислорода, необходимого для продувки 1 ).

По содержанию СО и СО в отходяших газах, а также по расходу отходящего газа определяется скорость обезуглероживания сталеплавильной ванны, а затем, используя свойства колебательности скорости обезуглерожи вани я, прогнозируют концентрацию углерода в металле и определяют момент прекращения продувки.

Недостатком устройства является низкая точность расчета скорости обезуглероживания из за наличия высокочастотных помех E контролируемых сигналах 0 содержании СО и СО в отходящих газах и его расходе, а также из за динамических искажений, сигналов в измерительных трактах, содержащих измерительные приборы, импульсные линии и каналы транспортировки отходяшего газа от сталеплавильной ванны.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля обезуглероживания, содержащее датчики расхода топлива и концентрации закиси углерода в отходяшем газе, вычитаюший блок, интегратор и ре гистрируюшие приборы. Устройство снабжено электрической моделью дымоходного тракта сталеплавильного устройства, вход которой соединен через интегратор с датчиками расхода топлива и кониентра

870443

SS ции закиси углерода в отходящем газе, а выход - с вычитаюшим блоком f2).

Информация о процессе обезуглероживания поступает по трем входам системы с датчиков рвсходомеров и анализатора СО в отходящем газе. Показания датчиков-расходомеров, пересчитанные в м

СО, суммируются в интеграторе и подаются нв вход электрической модели дымоходного тракта, с выхода которой сигнал, содержащий информацию об объеме расчетного С0 при сгорании топлива подается

1 на вход блока вычитания. На второй вход этого блока поступает сигнал от газоаналиэатора, На выходе этого блока сигнал соответствует скорости выгорания углерода из ванны в текущий момент. На выходе сумматора сигнал несет информацию о процентном содержании суммарного уг лерода, окислившегося в ванне за период контроля.

Недостатком устройства является низкая точность контроля обеэуглероживания, вызванная тем, что не устраняется высокочастотная помеха, присутствующая в контролирующих сигналах по СО и расходу топлива, обусловленная непредстввительностью отбора проб, нарушениями в импульсных линиях сбоями измерительной

> аппаратуры и т.д.

Кроме того, недостатком является и то, что скорость обезуглероживания определяется с запаздыванием, вызванным транспортным запаздыванием в измерительном тракте газового анализа, что при управлении конверторным процессом не позволяет оперативно воздействовать на ход процесса.

Целью изобретения является повышение точности определения скорости обезуглероживания и соответствие последней состоянию технологического процесса на текущий момент.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны, содержащее газоанализатор СО, регистрирук шие приборы, блок суммирования и интегратор, введены три нелинейных низкочастотных фильтра, три обратные модели измерительных трактов по СО, СО и расходу отходящего газа, два блока задержки, блок умножения, эстрвполятор, выполненный в виде реального форсирующего звена, газоанвлиэатор СО и расходомер отходящего газа, при этом выход газоанвлизатора СО через первый нелинейный низкочастотный фильтр, обратную модель его измерительного тракта и блок задержки подключен к входу блока суммирования, выход газоанализатора СО,2 через второй фильтр и обратную модель измерительного тракта по СО и второй блок задержки подключен к второму входу блока суммирования, выход расходомера отходящего газа через третий фильтр и обратную модель измерительного тракта по расходу отходящего газа подключен к входу блока умножения, к другому входу которого под ключен выход блока суммирования, а выход блока умножения соединен с входом реального форсирующего звена, выход которого подключен к одному регистрирующему прибору и к интегратору, выход которого подключен ко второму регистрирующему устройству.

На чертеже показана- блок-схема предлагаемого устройс тва.

Устройство содержит газоанализвтор

СО 1, газоанализатор СО 2, расходомер

3, фильтры 4-6 низкой частоты сигналов

СО, СО,2 и расходомера, обратные модели

7-9 измерительных трактов гаэоанализатора СО, газоанализатора СО, расходомера.

Устройство также содержит блоки 10 и 11 задержки, которые служат для синхронизации во времени восстановленных сигналов СО и СО 2 с сигналом о расходе отходящего газа. Такая синхронизация необходима, так как при измерении расхода отходящего газа время транспортного запаздывания наибольшее. Задержка сигнала СО производится на время равное ог- со, а сигнала СО на время рввчое ог Со " e С " Со время за

2 2 паздывания сигналов с содержанием СО и СО, а,- время запаздывания сиг

0 нала о расходе отходящих газов, который измеряется и восстанавливается с наибольшим запаздыванием.

Устройство также содержит сумматор

12, блок 13 умножении, экстраполятор

14, выполненный в виде реального форсирующего звена, регистрирующие приборы 15 и 16, интегратор 17.

Устройство работает следующим образом.

Исходная информация (содержание СО, СО и расход отходящих газов) о процессе обезуглероживания поступает с газоанализаторов 1 и 2 и расходомера 3. Сигналы с выходов этих блоков поступают на нелинейные фильтры 4, 5 и 6 низкой частоты, выполненные, например, в виде охваченных отрицательной обратной связью последовательно соединенных блока вычитания, пропорционального блока с насыше8704 нием и интегра.гора. В фильтрах 4-6 производится устранение высокочастотной помехи. С помощью обратных моделей 7-9 измерительных трактов восстанавливаются действительные значения сигналов в момент времени С =. - -д. 1 -+-. со, где t текущий момент, а à — суммарное время транспортного запаздывания сигнала по измерительному тракту СО, состоящее из времени движения отходящего газа по 1О газоотводящему тракту до точки его отбора на анализ и времени транспортного запаздывания сигнала по измерительному тракту СО и измерительному тракту СО> до точки его отбора на анализ и вре- 5 мени транспортного запаздывания прибора, связанное с транспортировкой и подготовкой пробы газа к анализу.

Такие измерительные тракты удовлетворительно аппроксимируются последова- 20 тельным соединением инерционного звена первого запаздывания с передаточной функцией

25 где IC - коэффициент передачи,"

Т - время инерции и звена чистого запаздывания с передаточной функцией

w (p =е Р где Г - время чистого запаздывания.

В частности, время инерции по каналам CO и С02 для большегрузных кон.вертеров без дожигания отходящего, газа З5 составляет 4-6 с, по каналу измерения расхода отходящего газа порядка 10 с; время запаздывания -С =- о =14-17 с, <0r= 50 с.

Время чистого запаздывания Я:; учи- 40 тывается с помощью блоков 10 и 11 задержки, а обратная модель инерционного звена первого порядка имеет передаточную функцию

45 а (Р)= + -„=к1 где К = 1/к

М и реализуется по схеме, представленной на фиг. 4. Здесь

43 б .С02 задерживаются на время7 -i. и Г -C г 7о ог- соя

С выхода блоков 10 и 11 сигналы посту» пают на вход сумматора 12, с выхода которого сигнал поступает на вход блока

13 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с выхода обратной модели 9 измерительного тракта по расходу отходящих газов. В блоке умножения производится умножение этих сигналов и, кроме того, умножение на постоянный коэффициент 04= 0,00536. В результате находят скорость обеэуглероживания gg конверторной ванны в (Ь-Го -) момент времени по выражению Vg(t-Сог) =О 00536", vo,H )(coo,(+<0,) o (т )) де ог И . г)-t расход отходящих газов;

COpr(+ ог) +pPQ Qpr ) соответственно содержание СО и С02 в отходящих газах.

С выХода блока 13 умножения сигнал поступает на вход экстраполятора 14, где производят экстраполирование сигнала на время о -. Передаточная функция рг P+< Р+ 1 где в T> — постоянная времени.

Исходное значение выбирается и подна— страивается в зависимости от изменений технологии в процессе эксплуатации.

Сигнал с выхода экстраполятора 14 поступает на вход регистрирующего прибора 15, выход которого является выходом устройства. В приборе 15 регистрируется скорость М (1- p<) обезуглероживания конверторной ванны в текущий момент времени. Кроме того, сигнал с выхода экстраполятора 14 поступает на вход интегратора 17, где определяется количество выгоревшего из металла углерода за контролируемый период. С выхода интегратора 17 сигнал поступает на регистрирующий прибор 16, где регистрируется выгоревшее из металла количество углерода за контролируемый период.

Формула изобретения

Р

K4= P T=Q С

С выхода обрагных моделей 7 и 8 измерительных трактов СО и СО восстановленные сигналы, в которых устранены динамические искажения, поступают соответственно на входы блоков 10 и 11 эа« держки, гпс сит иолы о сод< ржании СО.и

Устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны, содержащее газоаналиэатор СО, регистрирующие приборы, блок суммирования и интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля обезуглероживания и соответствия последней состоянию технологии ского иро870443 цес.а на текущий момент, в него введены три нелинейных низкочастотных фильтра, .три обратные модели измерительных трактов по СО„СО и расходу отходящего газа, два блока задержки, блок умножения, экстраполятор, выполненный в виде реального форсирующего звена, расходомер отходящего газа и газоанализатор СО, выход которого через первый нелинейный низкочастотный фильтр, обратную модель 1р его измерительного тракта и первый блок задержки подключен к входу блоке суммирования, выход газоаналиэатора СО через второй фильтр и обратную модель из« мерительного тракта по СО и второй блок задержки подключен к второму входу блока суммирования, выход расходомера отходящего газа. через третий фильтр и обратную модель измерительного тракта по расходу подключен к входу блока умножения, к другому входу которого подключен выход блока суммирования, а выход блока умножения соединен с axîäîì реального форсирующего звена, .выход которого соединен с входом первого регистрирующего прибора и входом интегратора, выход которого подключен к входу второI го регистрирующего прибора, выход которого является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 333194, кл. С 21 С 5/30, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 401723, кл. С 21 С 5!30, 1974 (прототип ) .

870443

Составитель А. Абросимов

Редактор С. Титова Текред T.Маточка Корректор М. jleM

Заказ 8678/53 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4