Устройство для управления процессом графитации

Союз Советских Социалистических Республик(51) М, КлР 2( З 19/00 ( ОБ В 11/03 осударственный иомитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 3) Приоритет3) Опубликован ллетень %4 25, 11.7(088.8) 45) Дата опубликования описания 28.п. 72) Авторы изобретения М. Поповкин и В. П. Кузнецо 71) 3ЗаявительЗапорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательскои конструкторского института "Цветметавтоиатика" 4) УСТРОЙСТВО 11 ЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРА ФИТА ЦИИ Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и предназначено для управления печами графитации в электродном производстве.Известно устройство 1, которое служит для удержания в заданных пределах в конце расчетного периода потребности в мощности технологической установки и содержит блок индикации потребления мощности нагрузки в течение расчетного периода.Это устройство не может обеспечить изменения регулируемой величины по заданной закономерности в функции времени, что в случае использования ее для управления печью графитациие сможет обеспечить точное ведение процесса, от чего зависит качество готовой продукции.Известна также система автоматического управления процессом 2, в которой модель имеет передаточную функцию Н(Р), соответствующую свойствам реального объекта управления. Управляющий сигнал, соответствуюций одному или:5 ескольким регулируемым параметрам, подается на модель и на объект через входной блок. Результирующие выходные сигналы модели и объекта (последий представляет собой выходной сигнал датчика) сравивают для получения сигнала рассогласования Е, который после блока суммируют с выходым сгнаг 5 ом выходого блока для получения с 5:.гала управления процессом.Для реализации такой системы необходима модель управляемого объекта.Блихха 5 ц 5 х по технической сущности является устройство для управления процессом графтаи 3, содержащее последовательо соедеые датчик регулируемого в параметрЯ, пе 55 Й датчк 15 ассог,асован 53,переключатель, регулятор и исполнительный блок. задатчк регулруемогоараметра, подключеый ко второму входу первого датчика ргссогласоая, датчик и задатчик лимитирующего параметра, подключенные к 5входам второго датчика рассогласования, выход которого соединен со вторым входом переключателя.Качество графтированной продукц зависит от скорости прира 5 цения температуры (или мощности, как косвенного параметра), точного определения момента окончания процесса графитац. Известное устройство может обесечить лшь стабилизацю заданного параметра.50 55 Цель изобретения заключается в повышении точности устройства, а также в повышении производительности печи и экономии расхода электроэнергии.Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит два элемента Запрет, третий датчик рассогласования, датчик и задатчик контролируемого параметра, связанные со входами третьего датчика рассогласования, подключенного через первый элемент Запрет к управляющему входу исполнительного блока, второй датчик рассогласования подключен через второй элемент Запрет к управляюгцему входу задатчика регулируемого параметра.Кроме того, цель достигается тем, что датчик регулируемого параметра выполнен в виде датчика температуры, а устройство содержит третий элемент Запрет, задатчик конечной температуры и четвертый датчик рассогласования, ко входам которого подключены датчик температуры и задатчик конечной температуры, а датчик контролируемого параметра подключен ко входу третьего датчика рассогласования через третий элемент Запрет, управляюший вход которого соединен с выходом четвертого датчика рассогласования.Если в качестве регулируемого параметра будет использоваться температура, то с применением датчика температуры управление процессом будет более точным за счет использования объективного показателя, характеризующего процесс. Повысится и производительность печи, уменьшится расход электроэнергии за счет сокрашения времени графитации.Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где представлены принципиальные схемы устройства.Объектом управления является печь сопротивления прямого нагрева 1. Регулируемым параметром печи является величина мощности (фиг. 1), измеряемая датчиком регулируемого параметра 2. Лимитирующим параметром - величина номинального тока, измЕряемая датчиком лимитируюшего параметра 3, а контролируемым параметром расход электроэнергии, измеряемый датчиком контролируемого параметра 4. Выход датчика 2 через первый датчик рассогласования 5 соединен с задатчиком регулируемого параметра 6, выполненным в виде программного устройства. Переключатель 7 через регулятор 8 подключен к исполнительному блоку 9, Датчик 3 через второй датчик рассогласования 1 О, связанный с задатчиком лимитирующего параметра 11, подключен ко второму входу переключателя 7. Выход второго датчика рассогласования 10 через второй элемент Запрет 12 подключен к программному устройству 6. Датчик 4 через третий датчик рассогласования 13, связанный с задатчиком контролируемого параметра (обшего расхода электроэнергии) 14, и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 через первый элемент Заире.; 15 подключен к исполнительному блоку 9,Устройство работает следующим образом,После Загрузки печи 1 обожженными электродами программным устройством 6 задается график скорости подъема мошности длятермической обработки изделия. Задатчикомконтролируемого параметра 14 задается обгций расход электроэнергии на весь процесстермической обработки изделия. Задатчикомлимитируюшего параметра 11 задается номинальный ток, на который рассчитан печной трансформатор.После этого печь включается в работу.Вначале выходной сигнал датчика лимитируюшего параметра 3 существенно отличается от заданного значения лимитируюшего параметра, величина которого задаетсязадатчиком 11, и выходной сигнал второгодатчика рассогласования 1 О устанавливаетпереключатель 7 в положение 1, при которомвыход первого датчика рассогласования 5подключен ко входу регулятора 8, а выходвторого датчика рассогласования 10 отключен.Выходной сигнал датчика контролируемого параметра 4, который контролирует расход электроэнергии печи 1, также сушественно отличается от заданной величины, которая задается задатчиком контролируемогопараметра 14, тогда выходной сигнал третьего датчика рассогласования 13 устанавливает первый элемент Запрет 15 в нерабочеесостояние и с исполнительного блока 9 снимается запрет.Сигнал от датчика 2 поступает на первыйдатчик рассогласования 5 и при отклонениидействительной мощности от заданной программным устройством 6 на выходе первогодатчика рассогласования 5 появляется сигнал, который поступает на вход регулятора 8.Регулятор 8 стремится компенсироватьпоступающий на его вход сигнал управления, в результате чего изменяется его выходной сигнал, поступаюший на вход исполнительного блока 9, осуществляющего переключение печного трансформатора для изменения мощности в печи.Таким образом, управление режимом печи 1 осуществляется по заданной программепо цепи: датчик 2 - первый датчик рассогласования 5 - переключатель 7 - регулятор 8 - исполнительный блок 9. В момент времени, когда разность текушего и заданного значений лимитируюшего параметра на выходе второго датчика рассогласования 10 станет равной нулю, происходит переключение переключателя 7 в положение 11 для осушествления стабилизации тока по величине, равной предельно допустимому значению номинального тока печного трансформатора. Сигнал от второго датчика рассогласования 10 поступает также на второй элемент Запрет 12, который отключает программное устройство 6. ДальнейшийФО)с).)ггг.г(г ггЗОО 1)ЕГЕНсЧЯ п)эосгссс терм ис)сской Обрзойткп ц.дел и 51 Ведется цо расходу элсктрозгерпц:, со стдбцлц - зацией тока. В момент времсп, когда сх- ммзрн значение контролирх с)10 ГО цзг);1)стра (расход электроэнергии) будет рдгно зя - данному расходу электроэнерп и, ня Бь:ходе третьего датчика рассогласования 13 сигцз.) будет равным нулю и первый злсмегт Зац - рет 15 выдаст команду на отк, осение Испо) нительного Олокз 9. Процесс Гсрхцгсгсскойг обработки заканчивается.Схема управления процессом Графитяццп, представленная ца фиг. 2, отличается от описанного тем, что в качестве регулируемого параметра использована температура, ИЗМСРЯЕМ 251 В КЕРНЕ ПЕЧИ ДЗТЦ 1 КОЧ РЕГУЛИ- руехОГО пз)Зметра здес) дятчикох темг)ературы) , снаоженнцм доцолццтельно задатчиком конечной тсмпсрдтурц 16 ц четвертым датчиком рассогласования 17, соедиценным с датчиком контролируемого Параметра 4 через третий элемсгп Зяпрет 18 включенный между датчиком 4 и третьи)1 датчиком рассогласования 3.Принцип работы устройства следующий. После загрузки печи 1 ооожжсннымц электродами программным устройством 6 задается график скорости подъема температуры для термической обработки издел:)я.Задатчиком контролируемого параметра 14 задается то колич(ство электроэнергии, которое необходимо для Выдс 1 эжкц тсхгперятуры после достижения ее максимального значения. Задатчиком когеной температхры 16 задается максимальная температура, при которой достигается полная графитация изделия. Задатчиком лимитиру ощсго параметра 11 задается цоминальнцй ток, на который расс Итац печной трацсфсрматор. 1)осле этого включается печь. Вцячале выходной си гид, дятчцка митирукщего параметра 3 существенно отличается от заданного значения лимитирующего параметра, величина которого задается задатчиком 11, и выхо )цой сигнал второго датчика рассогласования 10 устанавливает переключатель 7 в положение 1, при котором выход первого датчика рассогласования 5 подключен ко входу регулятора 8, а выход второго датчика рассогласования 10 отключен. Выходной сигнал датчика регулируемого параметра 2 отличается от заданного значения конечной температуры, вел)чина которой задается задатчиком 16, и выходной сигнал четвертого датчика рассогласования 17 устанавливает третий элемент Запрет 18 в отключенное положение. Датчик контролируемого параметра 4, который контролирует расход электроэнергии печи 1, отключен. Сигнал с третьего датчика рассогласования 13 не равен нулю, следовательно, первый элемент Запрет 15 находится в нераОочс)М с.с)СТояцц ц С ИСП),ц ПТСГ ЬцП) б)(10 с 1зс. 11 зет с.:.1:.Сц 112 л О, дятчцкд пост спдст 1)с 1 перятсгцк р;1 сссцлдсоВЗПП 51 5 ц цри Окс 10- сцпц дс)й(тяцтсьцой тсмцсрятуры от зздзцпой Программ 1)1)1 мстройством 6 ня Выход( )1 СРБОГО;ЯТсИ 1(2 РДССОГЛЗСОВЗНИЯ д ПОЯ 1151- с тс 51 сиг 2, ко 01)1 и постспает ц 2 Вхо ( Рг- гмляторз 8. Регулятор 8 стремится компсцСИРОБЯТ Пйстхцс)ЮЦий НД ЕГО ВХОД (ЦГЦЯЛ ,11 рс)Глсццсг. Б 1)сзмльтзтс ссГО из)1 ецяетс 51 сго Б 1 КОдцой сцндг 1, цостУцак)цгиЙ нд ВОд ЦСПО(11111"СГ)ЬЦОГО ОГ)ОКЯ,), ОСУШССТВЛЯ 101 ЦСГ) цереклк)чсцис цсч)Ого трс)цсформдторд. Тякгм Оеар)зо 1, х црявс 1(ние 1)сжцмом псчц5 ОСУПсоГБ,)Лет(51 цо 3232 ццй ПРОГРЗ)1 хе ПОд(цц: дагпк 2 цсрвыц ддтчцк рассоглд; соня 1 Я 5 -- цсрсклк)цс)тель с, рсг)15111 ры)о- :ге ОГЦ 11: С,11 Ы 1 ОЛОЕВ Мг)СПТ БР(Пц. КОДс Рс)ЗНОСТЬ 1 Скм 1 СГО Ц .с 1 Дс ННОГО ЗЦ 3 ЦНЦ 51 Г Ц ХЦ 1 ТИРМК) Ц (С "0 23Цс 1 ПЗХСТ;,:11 ЦЗ БЦХОДС ВТОРОО ДЗТЧЦКЯ РДС- соглзсовдцця 10 станет равной нулю, проис.,)дцт ПсрСКЛЮЧЕН )ЕсрСКЛЮЧЗтСЛя г Б щЛОЖСЦИС1 ЛЯ ОСМ 1 ССТВЛСНИЯ СТЗОИГИЗ 11 ЦЦЦ Гока цо Бслцчцнс, рдвцой предельно доцустц- МОХХ ЗЯЧЕЦЦО НОМИНс 1 ЛЬЦОГО ТОКЯ ПЕЧНОО 25грс 1 ПССОр 3 Оря. С 1 Г 2ОТ БТОрого ддТЧИКЗ расс 01 Т 12 СОВЗия 10 пост П 2 ст также на Второй элс:;(цт Зацрет 12, который отключасг п).11 ряммцОе с Гроиство 6. Ддльцсиц)сс ;:явленс с)сх цгествлястся цо цоминальцо хх ток)В мо сент ьременц, когдз темпсрзтуряцсчи срдвцяется с температурой, заданной зядягчиком конечной темпсратуры 16, ца выходе сгсгсртого дятчцкд ряссогласовация 17 1105 В 505 .121 сВОЙ с, цс 1 Г 1, котоРыЙ Уста цОВит З 5трстпЙ злсмсцт ;)211 рст 18 в нерабочее сосТОЯНИС П ЯКЦМ ООРЗЗОХ СЦЦХ 1 ЕТ ЗЯЦ)СТ С ДЗТ.цика коцтролирмсмого цярдметра 4. Сцгнзл От ДЗ) 1 ИКЯОСТУПЦТ Цс 1 ТРЕТИЙ ДЗТЧЦК рдссоглдсовация ). В момсцт времени, ког да сум, ярос з:Зчсцис ко:п"олцрусмого па)2.")стпс РЕЯЖСТСЯ )ЗВНЬХ Зс 1 ДДННОХМ Рс 1 Сходу злсктрознсргги, ця Выходе третьего дагчикя Зсг.ОГ,ясов;ци 51 13 тс)кжс появится ц;левой сп:ндл 1 первый элемент Запрет ,. БЫДс;СТ Ко., ДЦДМ Ц 2 ОТКЛЮС)ЕИЕ ИСП 01 НИ-с45 тель)Ого блокд с). Процесс термической обРЗООТКЦ Зякансп)БЯСТСЯ.Пред.Олягдсмый зкономический эффектОТ ВНСДсР 1.ЦЦ 51 СЦСТСМЫ Н 2 БССХ ЗЛСКТРОДНЫХ Здводя.; СОСТ;)с)Л 51 ЕТ 282 ТЫС. рМО. 1. Устройство для управления процессомгрзфцтд:ц)и, содержащее последовательно соед)ьцсццыс дятчцк регулируемого парамет ра, первый дятчцк рассоглясования, переключатель, регулятор ц исполнительный блок, задатчик регулируемого параметра, цодклкэченный ко Второму входу первого датчика, д. 45Проектная, 4 Совета М и откры ская наб род, ул. НИИПИ Государ по д 113035, М Филиал ПППтвенного комитета елам изобретений сква, Ж.35, Рау Патент, г. Ужг рассогласования, датчик и задатчик лимитирующего параметра, подключенные ко входам второго датчика рассогласования, выход , которого соединен со вторым входом переключателя, отличающееся тем, что, с целью 5 повышения точности устройства, оно содержит два элемента Запрет, третий датчик рассогласования, датчик и задатчик контролируемого параметра, связанные со входами третьего датчика рассогласования, подключенного через первый элемент Запрет к управляющему входу исполнительного блока, второй датчик рассогласования подключен через второй элемент Запрет к управляющему входу задатчика регулируемого параметра, 152. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик регулируемого параметра выполнен в виде датчика температуры. 3. Устройство по и. 2, отличающееся тем,что оно содержит третий элемент Запрет,задатчик конечной температуры и четвертыйдатчик рассогласования, ко входам которогоподключены датчик температуры и задатчикконечной температуры, а датчик контролируемого параметра подключен ко входу третьего датчика рассогласования через третийэлемент Запрет, управляющий вход которого соединен с выходом четвертого датчикарассогласования.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Патент США3872286, кл. 328-69,1975.2. Патент Великобритании1399380,кл. б 3 К, 1975.3. Авторское свидетельство480049,кл, б 05 В 11/00, 1973,