Система автоматического регулирования процесса газосмешения

(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР ЛЬ 716024, кл. 6 05 О 11/00, 1978.Авторское свидетельство СССР Гч. 1115025, кл. 6 05 О 11/13, 1982.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГАЗОСМЕШЕНИЯ(57) Изегулиро и обретение относится к системам р вания компонентов газовой смеси м ожет использоваться в металлургической, химической, электрохимической, нефтеперерабатывающей и др. производствах. Цель изобретения - упрощение системы, повышение точности регулирования и расширение области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси. Расход доменного газа регулируется по давлению смеси с помощью датчика 7 давления, регулятора 8 с задатчиком 9 давления и исполнительного механизма 10 с регулирующим органом 11. Ведущим является доменный газ, а ведомые - расходы коксового и природного газо, регулируемых с помощью контуров 121786471 15 20 Г 2 = К 1 Р 1 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к системам уп.равления или регулирования соотношения компонентов газовой смеси в металлургической, химической, электрохимической, нефтеперерабатывающей и других производствах, где возникает необходимость смешивания различных газов перед сжиганием в печах при поддержании заданного давления смешанного газа и стабилизации теплотворной способности смеси.Целью изобретения является упрощение системы, повышение точности регулирования и расширение области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси,На чертеже показана структурная схема системы автоматического регулирования процесса газосмешения.Система содержит смеситель 1 с подключенными к нему трубопроводами доменного 2, коксового 3, природного 4 и смешанного 5 газов, контур 6 регулирования давления смешанного газа, в состав которого входят последовательно соединенные датчик 7 давления, расположенный на газопроводе 5 смешанного газа, регулятор 8 с задатчиком 9, исполнительный механизм 10 и регулирующий орган 11 в трубопроводе 2 доменного газа; два контура 12 и 13 регулирования расходов соответственно коксового и природного газов, в состав каждого из которых входят последовательно соединенные датчик 14 расхода, расположенные на трубопроводах 3 или 4 регулятор 15 расхода, исполнительный механизм 10 ирегулирующий орган 11 в трубопроводах 3 или 4.Система содержит также блок 16 умножения на постоянный коэффициент, вычислитель 17 теплотворной способности, состоящий из сумматоров 18 и 19, масштабирующих элементов 20 и элемента 21 деления, а также регулятор 22 теплотворной способности смеси, задатчик 23 расхода природного газа и блоками 24 и 25 умножения на постоянный коэффициент.Система работает следующим образом.Регулирование и стабилизация давления в трубопроводе 5 смешанного газа осуществляется контуром 6 регулирования давления смеси,Изменение расхода смеси или давления в трубопроводах доменного 2 и/или смешанного 5 газов компенсируется действием регулятора 8 давления, чем достигается стабилизация давления в трубопроводе 5 смешанного газа.Таким образом, в системе автоматического регулирования ведущим компонентом является доменный газ, расходом которого 41 стабилизируется давление смеси, а ведо ыми - расходы коксового и природного гаов.Предусматривается связанное регулирование расходов коксового и природНого газов для чего в системе для автоматичеСкого регулирования имеются: два идентичных контура регулирования коксового 12 и природного 13 газов. Обратная связь контуров осуществляется от датчиков 14 расходов,10 сигналы с которых подаются на входы регуляторов 15, а задающие воздействия - соответственно с выходов блоков 16 и 24 умножения на постоянный коэффициент.Соотношение между расходами доменного и коксового газа поддерживается контуром 12 регулирования коксового газа за счет изменения задания регулятору 15, которое формируется в блоке 16 как сигнал, пропорциональный расходу доменного газа где коэффициент соотношения между расходами коксового и доменного газов задается в блоке 16,Таким образом, при изменении расхода ведущего (доменного) газа происходит изменение в заданном соотношении и раСхода коксового газа,Задание на регулирование природНого газа контуром 13 определяется с учетом общего расхода смеси и отклонения от заДанного значения теплотворной способности смеси, измерение которой осуществляется косвенным способом,Косвенное измерение теплотворной способности базируется на предположении достаточной стабильности теплотворной способности исходных газов, колебание которой находится в следующих пределах, для доменного газа 1080 - 980 ккал/м, для природного газа 8010-7810 ккал/м, В этом слузчае при измерении расходов исходных газов с точностью 7 - 2,5погрешность Кос венного измерения теплотворной способности смеси не превышает 5%, что вполне приемлемо для целей регулирования,Измерение теплотворной способности трехкомнатной природной коксодоменной смеси осуществляется вычислителем 17 по следующей формуле Цс Е 1 ц 1 + Р 2 с 2 + Гз цз Р 1 + Р 2 + Рз10 ц 1, цг, цз, цс - теплотворные способности исходных газов и смеси,Для реализации косвенного измерения сумматором 18 вычисляется общий расход смеси, а сумматором 19 - общее количество тепла в смеси, затем в элементе 21 вычисляется теплотворная способность смеси.Сигнал выхода сумматора 18 пропорционален сумме расходов исходных газов018= 01+ 02+ Оз, где 01 = КдЕ 1, Ог = КдЕг, Оз = КдЕз - сигналы датчиков расхода;Кд - коэффициент преобразования датчика 14 расхода.О 18 = 01+ Ог + Оз = Кд(Е 1+ Ег + Ез). Сигнал выхода сумматора 19 пропорционален сумме расходов исходных газов с учетом их теплотворной способности, задаваемых масштабирующими элементами 20 п 11=ац 1, п 12=ацг, вз=ацз, Для выполнения операции масштабирования сигналы, пропорциональные расходам исходных газов, с помощью элементов 20 изменяются пропорционально установленным масштабам, а затем суммируются сумматором 19, на выходе которого формируется сигнал, равный 019 = 01 а 1+ Огтг+ Озп 1 з = Кда(Е 1 ц 1+ Егцг+ +Езцз), тогда сигнал на выходе элемента 21 будет равен 019 Кд а Е 1 ц 1+ Ег цг+ Ез аз 018 Е ( з) Если в системе газоснабжения наблюдаются периодические изменения теплотворной способности исходных газов, то изменением коэффициентов в элементах 20 возможно компенсировать влияние этого изменения на точность косвенного измерения и регулирования теплотворной способности смеси.Сигнал 021 подается на регулятор 22, где сравнивается с сигналом задатчика 23 и формируетсясигнал регулирования пропорциональный отклонениюЛцс = цЗ- цс,Огг =(021 - 02 з) Кр=(аЦс - аЦз) = ЛЦсаКр.Задающее воздействие регулятора 15 контура 13 регулирования природного газа определяется исходя из баланса тепла, обусловленного отклонением тепла в смеси, вызванного изменением теплотворной способности смеси на Л цс и компенсирующего это отклонение изменением расхода природного газа,Л цс = Л Езцз, откуда Л Ез = Ь цсЕ ц 15 20 25 30 35 40 45 50 Для реализации алгоритма компенсации влияния на величину управляющего воздействия, формирующего регулятором 22, величины расхода смеси в системе автоматического регулирования предусмотрены блоки 25 и 24 умножения на постоянный коэффициент, Выход блока 25 равен 025 = 018 К 2 = Кд Е 1+ Е 2+ Ез) = КдЕс - .1 1цз цзгде К 2=1цзтогда величина задающего воздействия регулятора 15 контура 13 регулирования природного газа будет определяться из выражения1024 = 025022 = КдЕс Л ЦсаКр = КддКрцзЛЕз,Таким образом, сигнал задающего воздействия на изменение расхода природного газа будет пропорционален как изменению теплотворной способности смеси, так и ее расходу.Стабилизация теплотворной способности смеси осуществляется следующим образом.Пусть из-за изменения давления в газопроводах доменного 2 или коксового 3 газов изменились расходы этих газов и вызвали уменьшение теплотворной способности смеси на величину Лцс. Тогда контур 12 регулирования коксового газа начнет изменять расход коксового газа, пытаясь поддержать заданное соотношение между газами, Вместе с тем вычислитель 17 зафиксирует изменение величины цс, а на выходе регулятора сформируется сигнал пропорциональный отклонению теплотворной способности смеси от заданного значения.Если расход смеси будет невелик, то и сигнал с выхода блока 20 умножения будет незначителен, а значит, регулирующий орган 11 контура 13 регулирования природного газа изменит расход этого газа на небольшую величину. Если же расход будет больше, то сигнал, а значит и расход природного газа будет значительным,Под действием работы контуров 12 и 13 теплотворная способность смеси достигает заданного значения, что вызывает уменьшение сигнала блока 20 умножения и возврата регулирующего органа 11 контура 13 регулирования расхода природного газа в исходное положение.Таким образом, при обеспечении необходимого по теплотворной способности смеси соотношения между расходами доменного и косвенного газов, регулятор 221786471 теплотворной способности смеси от заданного значения. Этим обеспечивается максимальное использование попутных газов металлургического производства.За счет изменения коэффициента соотношения расходов можно варьировать измейение доли природного газа в смеси до полного его исключения. Составитель А, ГривкоТехред М,Моргентал Корректор Т, Вашкович Редактор Заказ 247 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР;113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения 1, Система автоматического регулирования процесса газосмешения, содержащая смеситель с подсоединенными к нему трубопроводами доменного, коксового, природного и смешанного газов, контур регулирования давления смешанного газа, имеющего последовательно соединенные датчик давления, расположенный на трубопроводе смешанного газа, регулятор с подключенным к нему задатчиком, исполнительный механизм и регулирующий орган, установленный в трубопроводе доменного газа, контур регулирования расхода природного газа и контур регулирования расхода коксового газа, снабженные последовательно соединенными соответственно датчиком расхода природного и коксового газов, расположенными на соответствующих трубопроводах, регулятором с подключенным к нему задатчиком, исполнительным механизмом и регулирующим органом, установленным втрубопроводе соответственно природного и коксового газов, датчик расхода доменного газа, расположенный на трубопроводе доменного газа и подключенный выходом через первый блок умножения на постоянный коэффициент к второму входу регулятора коксового газа, и вычислитель теплотворной способности смеси, соединенный первым и вторым входами с выходами датчиков рас 5 10 15 20 25 30 35 40 хода соответственно природного и коксового газов, а первым выходом - с первым входом регулятора теплотворной способноСти смеси, к второму входу которого подключен задатчик, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы, повышения точности регулирования и расширения области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси, в нее введены второй блок умножения и третий блок умножения на постоянный коэффициент, соединенный входом с вторым выходом вычислителя теплотворной способности смеси, а выходом - с первым входом второго блока умножения, подключенного выходом к второму входу регулятора расхода природного газа, а вторЬм входом - к выходу регулятора теплотворной способности смеси, третий вход вычислиТеля теплотворной смеси соединен с выходом датчика расхода доменного газа.2, Система по и, 1, о тл и ч а ю ща яс я тем, что вычислитель теплотворной способности смеси содержит три масштабирующих элемента, два сумматора и делитель, соединенный первым и вторым входами с выходами соответственно первого суммагора и второго сумматора, подключеннОго первым, вторым и третьим входами к выходам соответственно первого, второго и третьего масштабирующих элементов, причем обьединенные вход первого масштабирующего элемента и первый вход первого сумматора, вход второго масштабирующего элемента и второй вход первого сумматора и вход третьего масштабирующего элемента и третий вход первого сумматора соответственно первым, вторым и третьим входами вычислителяа выходы делителя и первого сумматора являются соответственно первым и вторым выходами вычислителя.