Устройство для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстмческмх

Республик

««876723 (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22)Заявлено 17.04.79 (21) 2755405/22-02 (51) hA. Кл.

С 21 В 9/10 с присоединением заявки М

Государстмнкый комитет (23)приоритет

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень М 40 оо делам изобретеннй к открытий (53) УДК669. 162. .231;92 (088.8) Дата олубликования олисания30. 1 О. 8 1

/ (72) Авторы изобретения

Л.А.Сульман н И.Г.Тютюнник (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро систем автоматического управления (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВА

ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов черной металлургии и может быть использовано для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей.

Известно устройство для регулирования температуры купола воздухонагревателя доменной печи, содержащая сравнивающие устройства, регулятор соотношения газ-воздух, корlO ректирующий регулятор и исполнительный механизм

Недостатком известного устройства является то, что оно не может оптимизировать коэффициент соотно1S шения газ-воздух с учетом изменения параметров газа и воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, задатчик температуры купола и регулятор соотношения газ-воздух f2).

Это устройство обладает теми же недостатками, что и предыдущее, к тому же наличие в составе устройства кроме регулятора соотношения экстремального регулятора усложняет устройство и затрудняет его настройку.

Цель изобретения — сокращение времени нагрева и улучшение качества регулирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, эадатчик температуры купола и регулятор соотношения газ-воздух, дополнительно содержит первый и второй сумматоры, первый и второй элементы сравнения, аналоговый ключ, задатчик соотношения газ-воздух и вычислительное устройство, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика тем пературы купола,, датчика расхода га, за и датчика расхода воздуха, с выходами задатчиков температуры купо- ла и соотношения газ-воздух, а выход — с первым входом второго сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика соотношения газвоздух к выходу аналогового ключа, первый вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры купола и второму входу первого сумматора, а второй вход — к выходу датчика температуры купола,и первому входу первого сумматора, выход которого подключен ко второму входу аналогово. го ключа, выход задатчика расхода газа подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика расхода газа и первому входу регулятора соотношения газ-воздух, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу датчика расхода и выходу второго сумматора.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей, осуществляющего предлагаемый способ.

Устройство содержит датчик 1 температуры купола, задатчик 2 температуры купола, первый сумматор 3, первый элемент 4 сравнения, аналоговый ключ 5, вычислительное устройство

6, задатчик 7 соотношения газ-воздух, второй сумматор 8, задатчик 9 максимального значения расхода газа, второй элемент 10 сравнения, датчик 11 расхода газа, датчик 13 расхода воздуха и регулятор 12 соотношения газ-воздух, выходы регулятора.

12 соотношения газ-воздух и второго элемента 10 сравнения являются управляющими выходами устройства соответственно изменению расхода воздуха и ограничения расхода газа.

В качестве вычислительного устройства используется как специализирован ное вычислительное устройство для сбо ра и обработки информации, необходимой для ведения процесса нагрева все воздухонагревателей доменной печи, так и серийно изготавливаемые управляющие вычислительные комплексы, используемые на доменной печи для управ ления всем доменным процессом.

Для исключения нарушения работы воздухонагревателей в случае отказа

76723

4 вычислительного устройства в предлагаемом .устройстве предусмотрен режим локального регулирования без оптимизации коэффициента соотношения газвоздух. Переход на режим локального регулирования происходит автоматичес!

О

50 х

55 ки, без дополнительных переключений.

Устройство работает следующим образом.

К началу цикла нагрева сигнал, пропорциональный установленному на задатчике 9 значению расхода газа, необходимого для нагрева воздуханагревателя до заданной температуры, поступает на вход элемента 10 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный текущему значению расхода газа с датчика ll. При равенстве этих сигналов на выходе элемента 10 сравнения формируется управляющий сигнал на ограничение роста расхода газа.

Кроме того, к началу цикла нагрева установленный оператором с помощью задатчика 7 оптимальный при средних значениях параметров газа и воздуха

Ф коэффициент соотношения газ-воздух поступает на сумматор 8 и в вычислительное устройство б. В вычислительное устройство 6 также поступают сигналы о текущих значениях параметров газа и воздуха: расход газа от датчика 11, расход воздуха от датчика 13, давление и температура газа и воздуха и калорийность газа (датчики давления и температуры газа и воздуха и калорийности газа не показаны) . На основании отклонений этих параметров от средних значений с учетом сигнала задания вычислительное устройство 6 непрерывно, на протяжении всего цикла нагрева, рассчитывает корректирующий сигнал к установленному значению коэффициента соотношения газ-воздух. При расчете корректирующего сигнала учитывается прежде всего калорийность газа, причем величина модуля составляющей корректирующего сигнала по калорий— ности пропорциональна величине модуля отклонения калорийности от среднего значения, а знак — противоположный знаку этого отклонения.

Кроме Того, рассчитывается истинное текущее значение расходов газа и воздуха с коррекцией по температуре и давлению и определяется истинный коэффициент соотношения газ-воздух, по которому определяется отклонение

30

В момент выхода температуры купола на заданное значение, поскольку отношение газ-воздух поддерживается оптимальным, увеличение и уменьшение расхода воздуха приводит к умень-, шению температуры, причем величина 55 перегрева будет пропорциональна зоне нечувствительности канала вычисления этого превышения и зоне нечувствитель5 . 8767

его от заданного значения, используемое для формирования корректирующего сигнала. Сформированный таким образом корректирующий сигнал поступает с вычислительного устройства 6 на сумматор 8 для алгебраического сложения его с заданным коэффициентом соотношения газ-воздух. Сформированный сумматором 8 оптимальный коэффициент соотношения газ-воздух поступает на регулятор 12 соотношения газ-воздух, который по сигналам расходов газа и воздуха формирует регулирующее воздействие на исполнительный механизм, изменяющий расход воздуха.

Оптимальный коэффициент соотношения газ-воздух определяет оптимальный режим горения, обеспечивающий выход температуры купола на заданное значение за минимальное время. В этом режиме увеличение и уменьшение расхода воздуха приводит. к увеличению времени выхода температуры на заданное значение. 25

В алгебраическом сумматоре 3 происходит вычитание из сигнала температуры купола от датчика 1 сигнала . задания температуры купола, установленного задатчиком 2 температуры.

Однако разность этих сигналов с вы» хода сумматора 3 не проходит на сумматор 8, так как элемент 4 сравнения выдает управлякнций сигнал на аналоговый ключ 5 после достижения темпера35 турой купола заданного значения. В этом случае корректирующий по темпе-. ратуре сигнал, величина которого пропорциональна превышению температурой купола заданного значения, поступает

40 в,сумматор 8, на выходе которого формируется новое значение коэффициента соотношения газ-воздух, которое поступает в регулятор 12 соотношения газвоздух, вырабатывающий управляющее воздействие на исполнительный меха45 низм так, чтобы температура купола уменьшилась за счет изменения .расхода воздуха.

23 6 ности регулятора соотношения ras-воздух е

В вычислительном устройстве 6 определяется момент превышения температурой купола заданного значения путем сравнения сигналов датчика 1 температуры и задатчика 2. температуры, после чего изменяется алгоритм рассчета корректирующего сигнала коэффициента газ-воздух. В этом режиме вычислительное устройство 6рассчитывает оптимальный коэффициент газ-воздух для текущего значения расхода газа с учетом его текущих .параметров и сравнивает его с текущим коэффициентом газ-воздух и по результатам отклонения формирует корректирующий сигнал. так, чтобы путем изменения расхода воздуха удерживать значение температуры купола на уровне заданного. Это позволяет уменьшить отклонение текущего значения температу-, ры от заданного на задатчике 2 температуры значения в установившемся режиме, кроме того, исключает превышение текущим коэффициентом соотношения газвоздух его оптимального значения, что позволяет избежать перерегулирования температуры купола.

Автоматическое поддержание оптимального коэффициента соотношения газ-. воздух позволяет уменьшить время нагрева воздухонагревателя, уменьшить расход газа, улучшить качество регу- " лирования и упростить схему устройства регулирования температуры купола, так как отпадает необходимость использования экстремальных дифференцирующих и других регуляторов в качестве корректирующих.

Экономический эффект воздухонагревателей одной доменной печи составляет около 100 тыс. руб./г.

Формула изобретения

Устройство для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей, содержащее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, задатчик температуры купола и регулятор соотношения газ-воздух, о т " л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени нагрева и улучшения качества регулирования, устройство дополнительно содержит первый и второй сумматоры, первый и второй элементы сравнения, аналоговый

876723

Составитель Б.Раковский

Редактор Н.Безродная Техред Л.Пекарь

Корректор Г.Назарова

Заказ 9517 33 . Тираж 621

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключ, задатчик соотношения газ-воздух и вычислительное устройство, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика температуры купола, датчика расхода газа и датчика расхода воздуха, с выходами эадатчиков температуры купола и соотношения гаэ-воздух, а выход — с первым входом второго сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика соотношения газ-воздух и выходу аналогового ключа, первый вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры купола и второму входу первого сумматора, а второй вход — к выходу датчика температуры купола и первому входу первого сумматора, выход которого подключен ко второму входу аналогового ключа, выход задатчика расхода газа подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика расхода газа и первому входу регулятора соотношения газ-воздух, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу дат10 чика расхода воздуха и выходу второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Климовицкий М.Д. и др. Автоматический контроль и регулирование в черной металлургии. М., "Металлургия", 19б7.

2. Авторское свидетельство СССР

М- 273547, кл. С 21 В 11, 1969.