Устройство для автоматического регулирования давления газов в дуговой электросталеплавильной печи

(19) 01) ЗШ С 21 С 5/52 ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Ф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИПН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторскийи технологический институт электротермического оборудования и Донецкийметаллургический завод им.В.И.Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 344648, кл. С 21 С 5/52, 1967.(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВВ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАПЕПЛАВИЛЬНОЙПЕЧИ, состоящее из системы отводапечных газов с механизмом регулирования тяги, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностирегулирования давления печных газов и уменьшения потерь тепловой энергии с отходящими газами, оно снабжено блоком измерения давления, блоками управления, опорного даапения, определения стадии плавления шнхты, датчиками плотности и температуры газа, подсоединенными к входам блока измерения давления, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого через блок опорного давления соединен с блоком определения стадии плавления шихты, а выход подсоединен к приводу механизма регулирования тяги.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления печных газов, датчик плотности газа выполнен в виде акустической системы, содержащей ультразвуковой излучатель и приемник, установлен. ной на водоохлаждаемом сводовом кольце.Изобретение относится к электротермии, в частности к автоматическому регулированию давления печных газов в дуговых электросталеплавильных печах. 5Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является дуговая электросталеплавильная печь, состоящая из ванны печи, свода, электродов, системы отвода 1 О печных газов с дроссельными заслонками, снабженной оптическим прибором, выполненным в виде фотоэлектрического элемента, установленным над сводом печи в зоне электродов и сое диненным через реле с механизмомф управления дроссельными заслонками.Однако фотоэлектрический элемент, установленный в зоне электродов над сводом печи, реагирует не 20 на абсолютную величину давления газов в печи, а на интенсивность их выбивания из электродных отверстий, которая в большой степени зависит от размеров этих отверстий, 25 т.е. степени износа электродов и свода, ктому же кроме интенсивности выбивания газов на работу фотоэлектрического элемента влияют такие оптические параметры печных газов, ЗО как коэффициенты преломления, поглощения и спектр испускания, которые могут быть различными при одинаковой абсолютной величине давления для различных периодов плавок. Поэтому применение оптического датчика для автоматического регулирования давления печных газов в рабочем пространстве печи является неэффективным. Кроме того, автоматическое 40 регулирование давления печных газов становится невозможным при применении уплотнений электродных отверстий.Цель изобретения - повышение точности регулирования давления печных газов и уменьшение потерь тепловой энергии с отходящими газами.Иоставленная цель достигается тем, что устройство для автоматичесО кого регулирования давления газов в дуговой электросталеплавильной печи, состоящее из системы отвода печных газов с механизмом регулирования тяги, снабжено блоком измерения давления, блоками управления, опорного давления, определения стадииплавления шихты, датчиками плотности и температуры газа, подсоединенными к входам блока измерения давления, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого через блок опорного давления соединен с блоком определения стадии плавления шихты, а выход подсоединен к приводу механизма регулирования тяги.Кроме того, с целью повышения точности измерения давления печных газов датчик плотности газа выполнен в виде акустической системы, содержащей ультразвуковой излучатель и приемник, установленной на водоохлаждаемом сводовом кольце.На фиг. 1 привецена блок-схемаустройства для автоматического регулирования давления газов в дуговойэлектросталеплавильной печи; нафиг. 2 - расположение ультразвукового излучателя и приемника на водоохлаждаемом сводовом кольце печи; на фиг, 3 - блок-схема примера исполнения датчика плотности газа иблока измерения давления Устройство для автоматического регулирования давления газов содержит датчик 1 плотности газа, датчик 2 температуры газа, блок 3 измерения давления, блок 4 управления, блок 5 опорного давления, блок 6 определения стадии плавления шихты, механизм 7 регулирования тяги.На фиг. 2 и 3 также обозначен ультразвуковой излучатель 8, приемник 9, сводовое кольцо 10 печи, логарифмические усилители 11 и 12, блок 13 сравнения, операционные усилители 14 и 15, блок 16 умножения.Согласно закону Бойля-Мариотта давление газа прямо пропорционально его плотности. Для того, чтобы повысить точность измерения давления печных газов, на водоохлаждаемом сводовом кольце 10 печи установлен датчик 1 плотности газа, с выхода которого сигнал, пропорциональный плотности печных газов, поступает на первый вход блока 3 измерения давления, где преобразуется в сигнал, пропорциональный текущему значению давления путем умножения на соответствующий коэффициент пропорциональности, который в свою очередь определяется величиной температуры печных газов согласно закону Барля. Сигнал, пропорциональный температуре печных газов, снимается с выхода датчика 21131906 4 температуры газа и подается на второй вход блока 3.Датчик 1 плотности газа выполняется в, виде акустической системы, содержащей ультразвуковой излучатель 8 и приемник 9. В основе построения акустических датчиков лежит принцип измерения величины затухания упругих колебаний при прохождении их через определенный участок измеряемой сре ды. Для газовой среды целесообразно применение ультразвука с частотой 18-25 кГц. При прохождении ультразвука через участок среды толщинойпроисходит его ослабление по закону где П - амплитуда начальных коле ООбаний;0 - амплитуда колебаний послепрохождения пути;(6 - коэффициент поглощения.КоэФфициент поглощения 0 Б зависит 25 от свойств среды и частоты ультра- звука(2) о - Аг 30 где Г - частота колебаний;А - постоянная поглощения, соответствующая определеннойплотности газа.При сохранении постоянства вели 35 чин 1 , 2 и измерении величин 11, И значение плотности газа определяетсясогласно выражению где К - коэффициент пропорциональности, устанавливаемый при настройке системы (с помощью операционного усилителя 14).) - К (1 пП 1 п 0) К 1 п (3) ности логарифмов амплитуд начальныхи принимаемых колебаний, Раэностныйсигнал с выхода блока 13 подаетсяна вход операционного усилителя 14,имеющего регулируемый коэффициентусиления, далее сигнал, соответствующий текущей плотности печных газовс выхода усилителя 14, поступаетна вход операционного усилителя 15, О установленного в блоке 3 измерениядавления, в цепь обратной связикоторого включен блок 16 умножения.С помощью блока 16 производится изменение коэффициента усиления операционного усилителя 15 с целью получения требуемого коэффициента пропорциональности в соответствии с изменением сигнала, поступающего навход блока 16 умножения от датчика 2температуры газа. В результате чегона выходе блока 3 измерения давленияполучается сигнал, пропорциональныйтекущему значению давленияпечныхгазов, который подается на один извходов блока 4 управления, одновре-,менно на другой вход блока 4 управления поступает сигнал с выхода блока5 опорного давления, который задаетнеобходимую величину давления газовв печи для .следующих периодов плавки: прохождение колодцев, доплавление,окисление, рафинирование, Период плавки определяется автоматически припомощи блока 6 определения стадииплавления шихты. В блоке 4 управленияпроисходит сравнение текущего значения давления печных газов с опорнойвеличиной, получаемый при этом сигналрассогласования затем усиливается донеобходимой величины и подается на ме."ханизм регулирования тяги, которыйпутем изменения тяги в системе отводапечных газов устанавливает необходи 1мую величину давления газов в рабочем пространстве печи.Сигнал ультразвуковой частоты, испускаемый ультразвуковым излучателем 8 (например, магнитострикционным вибратором), проходя через газовую среду. 50 в рабочем пространстве печи, попадает на приемник 9. После чего сигналы, пропорциональные амплитуде начальных и принимаемых колебаний, усиленные логарифмическими усилителями 11 55 и 12, подаются на входы блока 13сравнения, на выходе которого получается сигнал, соответствующий разБлок определения стадии плавления шихты, подключенный к датчику фазного напряжения вторичной стороны печного трансформатора, состоит из фильтра постоянной составляющей ( ( С-фильтр нижних частот. типа ш) и сборки нуль-индикаторов, настроенных на различные уровни напряжения. условия охлаждения катодного,пятна электрической дуги различны на электроде и металле.В результате в напряжении дуги, а следовательно, и в фазном напряжении появляется постоян 113190610 ная составляющая с положительным направлением от электрода на металл. Величина постоянной составлякнцей в напряжении дуги является информативным параметром для определения стадииплавления шихты.Устройство для автоматического регулирования давления газов в дуговой .электросталеплавильной печи обеспе чивает автоматическое поддержание необходимой величины давления печных газов, позволяет существенно снизить потери тепловой энергии с отходящими газами, снизить расход электроэнергии, сократить время плавки. Расчетный экономический эффект отвнедрения предлагаемого устройствасоставляет 122 б 24 руб. в год на однупечь ДСППЗА.Тираж 539ЯИИПИ Государственного комитета ССо делам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб.,д одписное 4/5 3 ент", г. Ужгород, ул. Проектн