Система автоматического управления процессом получения ферросплавов в электропечи

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 4(51) Р ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ соединен с датчиком расхода активнойэлектроэнергии, выход первого блокаделения через второй блок усреднения соединен с первым входом первогоблока сравнения, второй вход которогосоединен спервым задатчиком,выход первого блокаусреднения соединен с первымвходом второго блока сравнения, второй.вход которого соединен с вторым задатчи.ком,выходы датчиков концентрации СО ивыходы датчиков концентрации СО иСО в колошниковом газе соединеныс.входами второго блока деления,выход которого через третий блокусреднения соединен с первым входовтретьего блока сравнения, второй Евход которого соединен с третьимзадатчиком, первый выход первогоблока сравнения соединен с первымвходом четвертой схемы И, второй.выход первого блока сравнения соединен с первыми входами первой,второй и третьей схем И, первый вы"ход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первой и третьей схем И, второй выход второгоблока сравнения соединен с вторымивходами второй и четвертой схем И,первый выход третьего блока сравне.ния соединен с третьими входамипервой и четвертой схем И, второйвыход третьего блока сравнениясоединен с третьими входами второйи третьей схем И, выходы первой и фвторой схем И черезпервый и второй элементы задержки соединеныс приводом перемещения электрода,выходи третьей и четвертой схем .через третий и четвертый элементызадержки соединены с блоком заданиянавески шихты. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 2) 3501326/22-0222) 11.10.82(71) Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии(56) 1; Патент США Ь 3375318,кл. 75-11/75, 1978.2, Авторское свидетельство СССРИ 771913, кл, Г 27 Э 19/00, 1978,(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯФЕРРОСПЛАВОВ В ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержа.щая датчик расхода активной электроэнергии, датчик расхода и химическо"го состава шихты, датчик .активногосопротивления ванны, соединенныйс входом первого блока усреднения,первый блок сравнения, привод пере-мещения электрода, блок заданиянавески шихты, о т л и ч а ю щ а -я с я тем, что, с целью сниженияудельного расхода электроэнергиии повышения производительности печи,она дополнительно содержит датчикиконцентрации окиси 1 С 01 и двуокиси(СО ) углерода в колошниковом газе,три задатчика, два блока усреднения,два блока сравнения, два блокаделения, блок умножения, четыреэлемента задержки, логический блок.,состоящий из четырех схем И,причемдатчики расхода и химического состава шихты соединены с входамиблока умножения, выход которого.соединен с первым входом первогоблока деления, второй вход которого ЯО 11360Изобретение относится к электро- .термии, а более конкретно к управлению рудовосстановительными печами,выплавляющими ферросплавы, и можетбыть использовано при выплавке вэлектропечах других продуктов.Известно устройство, котороепредусматривает определение и регулирование положения конца электродареакционной зоныв ванне в зависимости от изменения сопротивленияванны 1.Недостатками устройства являютсяотсутствие контроля оптимальногоположения рабочего конца электрода,а также и то, что устройство неприменимо на закрытых электропечах,где невозможен метод периодическогопрямого определения положения концаВэлектрода.Наиболее близкой к изобретениюявляется система автоматическогоуправления процессом получения ферросплавов и электропечи, содержащаядатчик расхода активной электроэнергии, датчики расхода и химическогосостава шихты, датчик активногосопротивления ванны, соединенный свходом первого блока усреднения,первый блок сравнения, привод перемещения электрода, блок заданиянавески шихты 2 3,Недостатками известной системыявляются низкая точность определения расстояния электрод-под и ограниченная область ее применения,так как сопротивление расплава зависит не только от химсостава, а иот температуры, в системе не конкретизируются условия выбора. регулирующего воздействия, стабилизациярасстояния электрод-под предусматривает изменение уставки тока, чтоприводит к неполному использованиюмощности агрегата.. Цель изобретения - повышение про"изводительности электропечи и снижение удельного расхода электроэнергии.указанная цель достигается тем,что система автоматического управления процессом получения ферросплавов в электропечи, содержащая дат .чик расхода активной электроэнер-.:гии, датчик расхода и химическогосостава шихты, датчик активного сопротивления ванны соединенный свходом первого блока усреднения,первый блок сравнения, привод перемещения электрода, блок заданиянавескишихты, дополнительно содержит датчики концентрации окиси (С 01и двуокиси (СО ) углерода в колошниковом газе, три задатчика, дваблока усреднения, два блока сравнения, два блока деления, блокумножения, четыре элемента задержки,логический блок, состоящий из четы-,10 рех схем И, причем датчики расходаи химического состава шихты:соединены с входами блока умножения,выход которого соединен с первымвходом первого блока деления,15 второй вход которого соединен с датчиком расхода активной электроэнергии, выход первого блока делениячерез второй блок усреднения соединен с первым входом первого блока .20 сравнения, второй вход которогосоединен с первым задатчиком, выходпервого блока усреднения соединенс первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен25 с вторым задатчиком, выходы датчиков концентрации СОи СО) в колошниковом газе соединены с входами второго блока деления, выход которогочерез третий блок усреднения соеди-нен с первым входом третьего блокасравнения, второй вход которогосоединен с третьим задатчиком, первый выход первого блока сравнениясоединен с первым входом четвертой35схемы И, второй выход первого блокасравнения соединен с первыми входамипервой, второй и третьей схем И,первый выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первой и 140 третьей схем ИВторой Выход Второгоблока сравнения соединен с вторымивходами второй и четвертой схем И,первый выход третьего блока сравнения соединен с третьими выходами45первой и .четвертой схем И, второйвыход третьего блока сравнениясоединен с третьими входами второйи третьей схем И, выходы первойи второй схем И через первый и второйэлементы задержки соединены с при 50водом перемещения электрода, выходытретьей и четвертой схем И черезтретий и четвертый элементы задержкисоединены с блоком задания навескишихты.55Закон управления согласно .изобретению заключается в.определении отклонения величины отношения расходаактивной электроэнергии к массе восстанавливаемого элемента, потребляемой приэлектродной зоной (К ) от расчетного значения (К ,), а также отклонения активного сопротивления ванны в цепи электрода (Р ) и отношения концентрацией СО к СО 2(СО/ /СО ) в колошниковом газе от расчетных значений (Р(СО/СО)р) и. выработке регулирующего воздействия перемещение электрода или .изменение навески восстановителя в шихте ).Для улучшения динамики процесса величины К, Р(СО/СО ) определяют как средние за установленный промежуток времени, а величины К, Рр и СО/СО )р имеют диапазон, определяемый экспериментально для рабочих режимов данного процесса.Отклонение положения реакционной зоны или нарушение баланса углерода в печи характеризуется однозначным набором отклонений перечисленных параметров.Причина и следствия этих нарушений заключаются в том, что реакциг. онная.зона выше оптимального положения. ККр, Р ) Рр , (СО/СО ) (СО/СО 2 )р , , реакционная зона ниже оптимального положения: К ( К( Р р(СО/СО ) ( (СО/СО 2 )Рв печи недостаток углерода: К ( К,Р р(СО/СО ) ( (СО/СО 2 ) Рв печи избыток углерода: К ъ КрэР ( РР (СО/СО 2 )(СО/СО )Р еИное сочетание рассматриваемых параметров на практике не встречается. В качестве примера рассмотрим процесс выплавки марганцевых сплавов.На чертеже изображена блок-схема системы.Выход датчика 1 расхода активной , электропечи подключен к первому входу блока деления 2. Выходы датчи; ков 3 и 4 расхода шихты и концентрации восстанавливаемого элемента ( в данном случае марганца в шихте подключены к блоку 5 умножения, который предназначен для вычисления массы поступившего в печь марганца. Выход блока 5 умножения подключен на второй вход блока 2 деления, предназначенного для определения отношения К. Выход блока 2 деления через блок 6 усреднения соединен с блоком 7 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 8 расчетногозначения отношения электроэнергии кмассе восстанавливаемого элемента.Второй. канал системы включает ьтчик 9 активного сопротивления ванныпечи, выход которого через блок 10усреднения соединен с блоком 11сравнения, на второй вход которогоподключен задатчик 12 расчетногозначения активного сопротивленияванны. Третий канал включает датчики13 и 14 концентрации СО и СО вколошниковом газе, соединенные сблоком 15 деления, предназначенным 15 для определения отношения СО/СО 2.Выход блока 15 через блок 16 усреднения подключен к блоку 17 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 18 расчетного зна чения (СО/СО ) . Выходы блоков7, 11 и 17 сравнения, представленныебиполярными сигналами, подключенЫ клогическому блоку, состоящему изчетырех схем И 19-22.25 Выходы логического блока черезэлементы 23-26 задержки подключенык приводу .27 перемещения электродаи блоку 28 задания навески восстановителя системы дозирования шихты.30 Система работает следующгм образом.При высоком положении реакционнойзоны работа печи характеризуетсянизким потреблением электроэнергиина тонну поступившего в печь марганца, так как расход энергии на пере-.,вод марганца в расплав значительноменьше расхода на его восстановление,В верхних горизонтах ванны печи доля 40 .СО в газе увеличивается, а доля С 02уменьшается за счет снижения интенсивности реакции окисления СО до СО 2Активное сопротивление Р увеличивается.При этом от датчика 1 расходаактивной электроэнергии на первыйвход блока 2 деления поступаетсигнал, пропорциональный расходуактивной электроэнергии .Ю (ЦВ блок 5 умножения поступают сигна.".лы от датчиков 3 и 4 орасхода шихтыи концентрации ведущего элемента.В блоке определяется масса марганца,загруженная в печь с шихтой Мб,(Ф) у по формулегде Мь й) - концентрация марганцав шихте, %;6(Ф) - расход шихты печью, т.В блоке 2 деления определяегся значение величины отношения расхода 5активной электроэнергии к массезагружаемого в печь марганцай(Ф,1К - ---- ,М о,(ф)Эта величина в блоке 6 усредняетсядо значения К и сравнивается вблоке 7 сравнения с расчетным значением К , поступающим от задатчирфка 8, На выходе блока 7 появляетсясигнал дК, который поступает влогический блок.По второму каналу системы сигналот датчика 9 активногосопротивления ванны Р(1) через блок 10усреднения до величины Р поступает 20в блок 11 сравнения, на второйвход которого от задатчика 12 пода. ется сигнал, пропорциональйый расчетному значению активного сопротивления ванны Р, На выходе блока11 сравнения появляется сигнал +ДД,который поступает в логический блок.В блоке 15 деления определяетсятекущее значение отношения концентраций, СО ( 1) /СОИ), которые 30поступают соответственно от датчиков 13 и 14. Эта величина черезблок 16 усреднения до СО/СО 2 поступает в блок 1 сравнения, на второйвход которого от задатчика 18 по- З 5дается сигнал, пропорциональныйрасчетному значению отношения(СО/СО)Р . На выходе блока 11 сравнения появляется сигнал + д(СО/СО).Таким образом, в логический блок по 40ступают сигналы йК; +БР и+ д(СО/СО 2 ) . На выходе схемы И 19 .появляется сигнал, который через.элемент 23 задержки поступает напривод 27 перемещения электрода.Электрод опускается на заданную величину (не показано ), а вместе с этимопускается и реакционная зона.Через определенный промежуток времени, определяемый элементом 23 за-.держки, если отклонение не ликвидируется, цикл регулирования повторяется.При глубоком положении реакционнои зоны (-д К; -д Й; - д СО/СО 2 )регулирование протекает аналогичнопо цепи: схема 20, элементы 24 своздействием на привод 27 в сторонуподъема электрода.При недостатке углерода в печирасход электроэнергии на тоннумарганца меньше расчетного, так какснижается интенсивность восстановительных реакций и соответственноуменьшается отношение СО/СО . Одновременно Р увеличивается. На входлогического блока поступают сигналы-дК; + д Р и - д(СО/СО .).На выходе схемы И 21 появляетсясигнал, который через элемент 25,задержки увеличивает уставку восстановителя в блоке 28 заданиясистемы дозирования,При избытке углерода в печи(+ДК; -Д й; +д(СО/СО 2 ) уставка восстановителя уменьшается по цепи:схема И 22, элемент 26 задержки иблок 28 задания системы дозирования. При выплавке силикомарганца в пе т чи РКЗприняты следующие пределы расчетных параметров: К= 4800-.5000 кВтч/т; Рр = (0,7-0,8)хк 10Ом; (СО/СО )р щ 5,8-6,0.Параметры К, Й и СО/СО определяют как средние за четыре часа работы печи. В качестве управляющих воздействий приняты: перемещение электрода на 100 мм и изменение на-. вески восстановителя с дискретностью 5 кг.Ожидаемый эффект экономии от использования изобретения ориентиро вочно составит 50 тыс,руб. по двум печам большой единичной мощности за счет повышения произвОдительности электропечей 0,5% и снижения электроэнергии на 0,6%.1136000 Составитель Вир Техред О,Неце Редакто Тир Гос Зака1 филиал ППП "Патент", г.Ултород, ул.Проектна 269/29 ВНИИПИ по 3035, МосингенКорректор Е.Сирохман 569 Подписноеарственного комитета СССРизобретений и открытий35, Раушская наб., д.4/5