Устройство для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстмческмхРеспублик и 876723(23)Приоритет Опубликовано 30.10.81. Бюллетень М 40 оо делам изооретеннй и открытий(53) УД К 669. 162. ,231;92(088.8) Дата олубликования олисания 30. 1 О. 8Г(7) Заявитель Специальное конструкторское бюро систем автоматическогоуправления(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, корто ректирующий регулятор и исполнительный механизмНедостатком известного устройства является то, что оно не может оптимизировать коэффициент соотнотз 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 2. Это устройство обладает теми же недостатками, что и предыдущее, к тому же наличие в составе устройства кроме регулятора содтношения 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 температуры купола датчика расхода га,за и датчика расхода воздуха, с вы0 15 20 25 30 35 40 45 50 х55 ходами 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 1 О 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 серийна изготавливаемые управляющие вычислительные комплексы, используемые на доменной печи для управ ления всем доменным процессом.Для исключения нарушения работы воздухонагревателей в случае отказа вычислительного устройства в предлагаемом .устройстве предусмотрен режимлокального регулирования без оптимизации коэффициента соотношения газвоздух. Переход на режим локальногорегулирования происходит автоматически, без дополнительных переключений.Устройство работает следующим образом.К началу цикла нагрева сигнал, пропорциональный установленному на задатчике 9 значению расхода газа, необходимого для нагрева воздуха- нагревателя до заданной температуры, поступает на вход элемента 1 О сравнения, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный текущему значению расхода газа с датчи- ка 11. 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 воздухаФкоэффициент соотношения газ-воздухпоступает 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 газасдатчики давления и температуры газаи воздуха и калорийности газа непоказаны) . На основании отклоненийэтих параметров от средних значенийс 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 газаи воздуха с коррекцией по температуреи давлению и определяется истинныйкоэффициент соотношения газ-воздух, по которому определяется отклонение15 30 В момент выхода температуры купола 50 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 нечувствитель 5 , 8767 его от заданного значения, используемое для формирования корректирующего сигнала, Сформированный таким образом корректирующий сигнал поступает с вычислительного устройства б 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 опти" мальный 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. 25В 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 темпера 35 турой купола заданного значения. В этом случае корректирующий по темпе-, ратуре сигнал, величина которого пропорциональна превышению температурой купола заданного значения, поступает40 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 меха 45 низм так, чтобы температура купола уменьшилась за счет изменения .Расхода воздуха. 23 6ности регулятора соотношения газ-воздухВ вычислительном устройстве 6определяется 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 этомрежиме вычислительное устройство 6 рассчитывает оптимальный коэффициентгаз-воздух для текущего значения расхода газа с учетом его текущих .параметров и сравнивает его с текущимкоэффициентом газ-воздух и по результатам отклонения формирует корректирующий сигнал. так, чтобыпутем 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 превышениетекущим коэффициентом соотношения газвоздух его оптимального значения,что позволяет избежать перерегулирования температуры купола.Автоматическое поддержание оптимального коэффициента соотношения газ-.воздух позволяет уменьшить время нагрева воздухонагревателя, уменьшитьрасход 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 изобретенияУстРойство 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, аналоговый876723 Составитель Б,Раковскийедактор Н.Безродная Техред Л.Пекарь Корректор Г.Назаров 9517 33 . Тир.аж 621 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, МоскваЖ, Раушская наб., Подписное к д. 4/ Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключ, задатчик соотношения газ-воздух и вычислительное устройство, соответствующие входы которого соединеныс выходами датчика температуры купола, датчика расхода газа и датчикарасхода воздуха, с выходами эадатчиков температуры купола и соотношения гаэ-воздух, а выход - с первымвходом второго сумматора, второй итретий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика соотношения газ-воздух и выходу аналогового ключа, первый вход которогоподключен к выходу первого элементасравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры купола и второму входу первогосумматора, а второй вход - к выходудатчика температуры купола и первомувходу 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 дат О чика расхода воздуха и выходу второго сумматора. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Климовицкий М.Д. и др. Автоматический контроль и регулирование вчерной металлургии. М., "Металлургия",19 б 7,2, Авторское свидетельство СССРщо ф 273547