Система автоматического регулирования теплового режима нагревающей печи

ЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИ еспублик 0(я)5 С 2 ОПИСА ЗОБ РЕТ ВИДЕТЕЛ ЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИГКНТ СССР(57) Изобретениеотносится к металлургии иможет быть использовано для автоматиче-.ского регулирования теплового режима на-гревательных.печей периодического.Я 2, 1723157 2 действия. Целью изобретения является повышение экономичности процесса нагрева металла путем снижения расхода топлива, Система содержит датчик 6 и задатчик 7 температуры поверхности металла, блок 8 сравнения, логический блок 9, дискретный 11 и частотно-импульсный 12 модуляторы,двухпозйционный переключатель 10, регулятор 13 расхода топлива; два входа которого соответственно через. дискретный 11 и частотно-импульсный 12 модуляторы соединены.с двумя выходами двухпозиционного переключателя 10, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока 9, вход которого соединен с выходом блока 8 сравнения, входы которого соединены с выходом датчика 6 и задатчика З 7 температуры поверхности металла. Информационный вход двухпоэиционного переключателя 10 соединен с выходом блока 3 сравнения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,ЪюфИзобретение относится к металлургии иможет быть использовано для автоматического регулирования теплового режима нагревательных печей периодическогодействия.Известна система регулирования теплового режима в нагревательной печи, содержащая датчик температуры, установленныйв зоне регулирования температуры, регуляторы температуры и соотношения расходовтоплива и воздуха и исполнительные механизмы подачи топлива и воздуха.Недостатком известной системы явля. ется отсутствие текущей информации офактическом нагреве металла, те, тепловомпотоке, поглощаемом металлом, что приводит к перерасходу топлива.Наиболее близка к предлагаемой система автоматического регулирования тепло-вого режима нагревательной печи,,содержащая задатчик и датчик регулируемого параметра, например, температурыпечи, дифференциатор, вход которого соединен с выходом датчика температуры, первый сумматор, входы которого соединены сзадатчиком и датчиком температуры печи, авыход через регулятор температуры печи -с исполнительным механизмом регулировочного клапана расхода топлива, второйсумматор, входы которого соединены с выходами дифференциатора и задатчика температуры, а выход через регулятор расходавоздуха соединен с исполнительным механизмом регулировочного клапана расходавоздуха.Однако данная система не содержитдатчиков информации о количестве тепла,. получаемого металлом, поэтому регулирование теплового режима проводится неэкономично и ведет к перерасходу топлива.Цель изобретения - повышение экономичности процесса нагрева металла путемснижения расхода топлива,Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования теплового режима нагревательной печи,содержащая задатчик и. датчик теплопоглощения металла, два блока сравнения, первые входы которых соединены с выходомдатчика теплопоглощения металла, а вторые - с выходом задатчика, выход второгоблока сравнения соединен с регуляторомрасхода воздуха, дополнительно содержитдатчик и задатчик температуры поверхности металла, третий блок сравнения, логический блок, дискретный ичастотно-импульсный модулятор, двухпозиционный переключатель, регулятор расходатоплива, два входа которого через соответственно дискретный и частотно-импульс 35. Фиг.2 - временные диаграммы работы сис 40 45 50 5 10 15 20 25 30 ный модуляторы соединены с двумя выходами двухпозиционного переключателя, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, вход которого соединены с выходом датчика и задатчика температуры поверхности металла, информационный вход двухпазиционного переключателя соединен с выходом первого блока сравнения,Датчик-тепломер представляет собой физическую модель нагрева металла, в цен-. тре образца, выполненного иэ того же металла, что и нагреваемый; установлена термопара, датчик не требует дополнительной градуировки и формирует сигнал по теплопоглощению оопт =(т), Датчик-тепломер устанавливается на уровне нагреваемога металла.Предлагаемая система отличается наличием новых элементов. блока сравнения,логического блока, дискретного модулятора, частотно-импульсного модулятора, двухпоэиционного переключателя, датчика и задатчика поверхности метэлла.Предлагаемое устройство для регулирования теплового режима нагревательной печи позволяет оценить текущее теплопог- лощение металла и вести нагрев по заданной программе с 1 опт = 5 (т), формируя регулирующее воздействие с минимальными потерями топлива.На фиг.1 представлена блок-схема системы регулирования теплового режима; на. темы АСР.Система содержит датчик-тепломер 1, состоящий из тепломера и дифференциатора, вход которого соединен с выходом тепломера, а выход является выходом датчика теплопоглощения металла; эадатчик тепло- поглощения 2; два блока 3 и 4 сравнения, первые входы которых соединены с выходом датчика 1 теплопоглощения металла, а вторые входы - с выходом задатчика 2 теплопоглощения, выход блока 4 сравнения соединен с регулятором 5 расхода воздуха, датчик 6 и задатчик 7 температуры поверхности металла, блок 8 сравнения, логический блок 9, дискретный модулятор 11, частотно-импульсный модулятор 12, двухпоэиционный переключатель 10, регулятор 13 расхода топлива, даа входа которого через соответственно дискретный модулятор 11 и частотно-импульсный модулятор 12 соединены с двумя выходами двухпозиционного переключателя 10, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока 9, вход которого соединен свыходом блока 8 сравнения, входы которого (момент Дуг фиг.2 а), пока знак разности соединены с выходом датчика 6 и задатчика не изменится на противоположный (фиг.2 б).7 температуры поверхности металла, ин- При этак 1 сигнал на од 13ри этом сигнал на входе в регулятор 13формационный вход двухпозиционного пе расхода топлива равен нулю (импульсный реключателя 10 соединен с выходом бло"а 5 механизм (ИМ) отключен фиг.2 в), регулятор 3 сравнения.расхода топлива и регулятор расхода воздуха находятся в неподвижном состоянии,работу системы автоматического ре у. Обеспечивая постоянный расход топлива илирования рассмотрим, используя вРемен- воздуха. Далее цикл повторяется до дости"0 жения заданной максимальной температуНа фиг.2 а дан график изменения расхо.- . Ры поверхности металла гмекс (фиг.2 г), Прида топлива Вт = Ю (1) в период нагрева.и 1 Я,1 ) =1 М с логический блок 9 через двух- выдержки металла. На фиг,2 б изображеназависимость теплопоглощения металла отвремени нагрева металла цм = 1 (х), за "5 теплопоглощения е ко вход частотно-имтехнико-экономическим расчетом на ЭВМ регулятор 5 расхода воздуха уменьшает по стандартной; программе по минимуму подачу воздуха (ИМ включен на уменьшение стоимости операции нагрева металла при 20 фиг 2 в) При непрерывном изменении велитекминимальном расходе топлива цм - Т чины разности яситнал на реверс исполни- (1)- текущее теплопоглощение металла; за. тельного механизма появляется только в меряемое датчиком-тепломером 1; е= цмцм -разностьтекущегоизаданно- момент Дт (фиг,2 а) при изменении знака готеплопоглощения, На фиг.2 в представле разности е с "+" на "-", при этом регулятор на работа исполнительного механизма, 13 расхода топлива увеличивает подачутопкогда он работает с увеличением расхода л"ва(фиг.2 в), а регулятор 5 расхода воздуха топлива с постоянной скоростью (включен увеличивает подачу воздуха, При измене. на увеличение), стоит на месте (отключен), нии знака ес "-" на "+" в момент времениработает с уменьшением расхода топлива,30 М осуществляется реверс исполнитель- (включен на уменьшение), На фиг.2 г даны ногомеханизма регулятороврасходатоплиграфики изменения температуры поверхно- ва и воздуха и далее цикл повторяется до сти металла 1(Я, 1) = 1 (т), теплового центра достижения заданного перепада темпера- металла 1(0; 1) = 1 ф) в период нагрева и тур по сечению металла Дт(фиг,2 г).максимальное значение поверхности ме Использование предлагаемой системы талла 1(й, т) = 1 мекс в пеРиоД выДеРжки; ДТ РегУлиРованиЯ теплового Режима нагРева-.- заданный перепад температур по сечению тельной печи позволяет учесть количество металла. тепла, идущего на нагрев металла, т.е, осуСистема работает следующим образом. ществлять по параметру, отражающему диСигналдатчикатемпературы поверхно намику внутреннего нагрева - тепловомусти металла 61(В, т) поступает на блок 8потоку, поглощенному металлом(теплопогсравнения, При температуре поверхности лощение) Оопт = 1 1, следствием чего являет- металла меньше максимальной заданной ся снижение расхода топлива.1(ВХ)1 макс ЛОГИЧЕСКИЙ бЛОК 9 ЧЕРЕЗ ДВУХПО- Ф О Р М У Л а И Э О б Р Е т Е Н И Я эиционный переключатель 10 подключает 45, 1. Система автоматического регулиросигнал разности текущего теплопоглоще- вания теплового режима нагревающей пения (полученного от датчика 1) и заданного чи, содержащая задатчик и датчик теплопоглощения (полученного от задатчи- теплопоглощения металла, два блока сравКа 2 Е = д"к (у) - ц"д (г К ВХОду дИСКРЕ 1 НЕНИя, ПЕРВЫЕ ВХОДЫ КОТОРЫХ СОЕДИНЕНЫ С50ного модулятора 11. При непрерывном - выходом датчика теплопоглощения метал- изменении величины разности ясигнал на ла, а вторые-с выходом задатчика, выход входе дискретного модулятора 11 появляет- втоРого блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, о т л и ч а ю щ а я с я ся в момент Ь 4 ри изменении знака 8 с тем, что, с целью сокращения расхода топ"+" на "-". Регулятор 13 расхода топлива 55 лива, она снабженадатчиком и эадатчикомувеличивает подачу топлива, а регулятоР 5 температуры поверхности металла, третьим расхода воздуха увеличивает соответствен- блоком сравнения, логическим блоком, дисно подачу воздуха. Увеличение подачи топ- кретным и частотно-импульсным модулятолива и воздуха происходит до тех пор рами, двухпозиционным переключателем,