Способ управления процессом графитации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) А 1 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАФИТАЦИИ(57) Изобретение относится к способам управления тепловыми объектами и можетбыть использовано в электродном производстве при управлении процессом графитациив электрических печах сопротивления пря-.мого нагрева. Цель изобретения - повыше 1) 4 С 01 В 31 04 Р 27 О 19 00 ние качества графитируемой продукции. Способ заключается в том, что периодиче. ски через интервалы времени, равные времени переходного процесса в печи, измеряют количество израсходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнивают измеренное количество электроэнергии с датчикас заданным с задатчика 3 и в зависимости от разности сравниваемых величин корректируют заданное количество электроэнергии вычислительным устройством 5 для последующего интервала. В зависимости от этого скорректированного значения изменяют подводимое к печи напряжение. Новым является измерение в конце каждого интервала тепловых потерь и учет этих потерь при корректировке задания на очередной временной интервал. 4 ил,Изобретение относится к способам управления тепловыми объектами и может быть применено для управления температурным режимом в электрических печах, например, в электродном производстве при управлении процессом графитации в электрических печах сопротивления прямого нагрева,Цель изобретения - повышение качества графитируемой продукции.На фиг.представлена функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - кривые изменения температуры во времени в различных точ. ках печи; на фиг. 3 - печь, вид сверху, с местами установки термопар; на фиг. 4 - - то же, вид сбоку.Устройство состоит из датчика 1 коли. чества электроэнергии, датчика 2 подводи- мого напряжения, задатчика 3 электроэнергии, устройства 4 сравнения, вычислительного устройства 5, устройства 6 управления задатчиком 3 количества энергии и устройства 7 управления исполнительным механизмом 8, изменяющим подаваемое на печь напряжение, а, следовательно, и под. водкмую мощность, датчиков 9 контроля температуры по объему печи, сумматора 1 О,Проведены исследования для определения изменения тепловых потерь на протяжении всего технологического режима.В качестве объекта использована печь графитации, а для теплизоляционной ших. ты использовался металлургический кокс, песок и древесные опилки, для замера температуры применялись вольфрам - вольфрам - ренивые термопары, которые устанавливались в теплоизоляционном материале на расстоянии 20 мм от внутренней стенки печи и в керне.На фиг. 2 показан график изменения температуры (11 -- кривая температуры керна печи; 12 - кривая температуры в пересыпке) .Для другого технологического процесса на той же печи для такого же изделия устанавливались те же термопары в тех контрольных точках. На фиг. 2 изображен график изменения температуры (3 - кривая температуры керна печи; 14 - кривая температуры пересыпки).В начале техчологического режима температура в керне (кривая 11) и рересыпке (кривая 12) монотонно возрастала по мере разогрева,На участке АВ рост температуры в пересыпке прекращается (кривая 2), в зто время температура керна возрастает (кривая 11). На участке ВС температура пересыпки растет (кривая 12), а в керне скорость роста температуры уменьшается (кривая1).Для другого технологического режима характер изменения температуры отличается от первого технологического процесса, здесьрост температуры, как в керне (кривая 13), так и в пересыпке (кривая 14) монотонно возрастает.На изменение потерь резко влияет состав и качество пересыпки и сам технологический процесс, Невозможно строго выдержать одинаковые условия при подготовке шихты для каждого технологического процесса, и при засыпке печи шихтой трудно создать равномерную плотность по всей поверхности. Кроме того, при нагревании шихты плотность не остается постоянной из-за наличия обрушения материала при спекании, что может вызвать пустоты и привести к нарушению теплоизоляционных свойств шихты, а, следовательно, к утечке тепла и снижению температуры в рабочей части печи (керне),Определить и учесть предварительно тепловые потери невозможно. 40 где Т -продолжительность временного интервала;значение заданной мощности (соответственно графику мощности) вначале временного интервала;значение заданной мощности (соответственно графику мощности) вконце временного интервала. Заданная мощность расходуется нанагрев изделия (полезная мощность) и на нагрев пересыпки и стенок печи (потери основной мощности).В конце каждого временного интервалаопределяют также тепловые потери печи через теплоизоляционную шихту. Для этого измеряют температуру внутренних стенок 55 печи и температуру шихты.По замеренным температурам определяют электрические потери через каждую стенкч по формуле: Определение фактических тепловых потерь позволяет более точно определять заданное количество электроэнергии для последующих интервалов; тем самым препятствует нарушению температурного режима 25в керне печи, что приводит к повышению качества графитируемой продукции.Способ заключается в следующем. Устанавливают экспериментально временной график мощности, подводимой к печи. Измеряют периодически через интервалы времени, равные времени переходного процесса печи, количество израсходованной за каждый интервал электроэнергии (ЯЬаа) и сравнивают его с заданным соответственно графику мощности количеством электроэнергии. Заданное соответственно графику мощности количество израсходованной электроэнергии за каждый временной интервал, находят по формуле6 1 ад= - ТР 1 о - Р 12(3) 25 30 1000 Ъ,шЯ; пот.зд= 860, (1 ш - 1 с.) 5;, (2) где 1 ст - температура внутри стенки;Хш - коэффициент теплопроводноститеплоизоляционной шихты;о - расстояние между контрольнымитермопарами;Я; - площадь поверхности стенки, черезкоторую идет потеря тепла;1000 переводной коэффициент ккал в860 кВт ч;1 ш - температура теплоизоляционнойшихты.По полученным потерям определяют общие потери СКОРРЕКтИРОВВННУЮ ВЕЛИЧИНУ Я +зад.ск для последующего временного интервала 1+1 находят как разность между заданным значением количества электроэнергии для последующего интервала соответственно графику мощности +11 зад. и разностью между текущим значением количества электроэнергии Я, тек и скорректированным значением количества электроэнергии в измеряе- МЫЙ МОМЕНТ ВРЕМЕНИ Я зад.ск И ПОЛУЧЕННОЕ значение увеличивают на величину потерь Яобш.пот,Я(+) зад.ск.= Я(+ ) зад - (Я тек - Я зад.ск.)1 а+ ( )пот. (4)Затем для обеспечения подвода к печи в течение последующего временного интервала количества электроэнергии, равного СКОРРЕКтИРОВВННОМУ ЗНВЧЕНИЮ Я +1 зад.ск., изменяют величину напряжения, подаваемого на печь по формуле Р 1 зад. ТЛ 11 под=21)под 1 гдето(.)под. - величина, на которую необходимо изменять подводимое к печи напряжение 1)под,Р -д. - заданное значение мощности,соответствующее моменту измерения 1;Р(,+1)-д - .заданное значение мощности,соответствующее концу последующего временного интервала(момент времени 1+1).Экспериментально способ опробован наопытной печи совмещенного обжига и графитации, Для получения графитированныхэлектродов а= 710 мм общий расход электроэнергии составлял по высокой стороне 170000 кВт, ч., непосредственно на керне лечи 130000 кВт.ч,Для определения тепловых потерь измерения проводили при помощи хромель -алюминиевых (ХА) термопар. 5 10 15 20 35 40 45 50 55 4фиг. 3 и 4, на которых, упрощенно представлены вид сверху и вид сбоку печи, иллюстрирует установку термопар в теплоизоляционной шихте 15 печи. Термопары установлены в теплоизоляционной шихте в О мм от стенки в четырех точках 16, 17, 18, 19 по периметру лечи, а также на внутренней поверхности стенки (по одной линии) 20, 21, 22, 23 в нижней части (по- дине 24, 25 и в верхней части) одеяле 26, 27, 10, 11.Замер температуры производили через каждый час, после чего определяли среднюю температуру, а затем по формуле (3) определяли тепловые потери. После обжига в начале процесса графитации средняя температу,аз 220" С, потери электроэнергии составил, 10400 кВт ч, по истечении 48 ч средняя температура составила 350 С, а потери электроэнергии 18200 кВт ч, в конце технологического процесса температура достигала 530 оС, потери 26000 КВт ч. По полученным экспериментальным данным установлено, что тепловые потери от начала до конца технологического процесса изменялись. Так, в начале кампании они составили 8 Я от расхода электроэнергии; в конце достигли 20 ОГ,Устройство работает следующим образом.Перед началом работы в вычислительное устройство 5 вводится программа, содержа,цая заданный график мощности и алгоритм необходимых вычислений. Для асуществления процесса графитации на печь при помощи исполнительного механизма 8 подается напряжение, обеспечивающее подвод мощности, значение которой соответствует начальной точке заданного графика мощности. Датчик 1 реагирует количество израсходованной электроэнергии. Сигнал с датчика 1, соответствующий текущему значению количества электроэнергии, поступает на устройство 4 сравнения. Сигналы с датчика 2 непрерывно поступают в вычислительное устройство 5, а с датчиков 9 - на сумматор 10.В моменты времени, соответствующие временным интервалам, равным времени переходного процесса в печи, с вычислительного устройства 5 поступают сигналы на устройство 6 управления задатчиком 3 электроэнергии и на сумматор 10. Сигнал с задатчика 3, соответствующий заданному значению количества электроэнергии для данного момента времени, поступает на устройство 4 сравнения, которое выдает сигнал, пропорциональный разности сравниваемых величин, поступающий на вычислительное устройство 5. Одновременно (по сигналу с вычислительного устройства 5) с сумматора 10 поступает сигнал, соответствующий сумме изме1395587 ООО 17 Ю 1 бПО ренных в и-точках печи температур, на вычислительное устройство 5, где определяется средняя температура. В вычислительном устройстве согласно введенному алгоритму вычислений, определяется величина изменения напряжения Ь 3. Сигнал, соответствующий этой величине, поступает с вычислительного устройства 5 на устройство 7 управления исполнительным механизмом 8, который изменяет соответствующим образом подводимое к печи напряжение, а, следовательно, и мощность.В последующие интервалы времени работа устройства аналогична.Управление процессом графитацин способом с учетом тепловых потерь позволяет существенно повысить качество графитируемой продукции за счет более точного поддержания температурного режима в печи. Формула изобретенияСпособ управления процессом графи тации, включающий периодическое измере ние через интервалы времени, равные вре. мени переходного процесса в печи, количества израсходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнения измеренного количества электроэнергии с заданным в зависимости от разности сравниваемых величин, корректирование заданного количества электроэнергии для последующего интервала и изменение напряжения, подводимого к печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества графитированной продукции, дополнительно определяют в конце каждого интервала тепловые потери печи и величину заданного количества электроэнергии для последующего интервала корректируют с учетом тепловых потерь.тай ткрытии кт Редактор И. СегляникЗаказ 1965/22ВНИИПИ Государственного113035, МоскПроизводственно-полиграф Составитель А. АбросимоТехред И. ВересТираж 446комитета СССР по делаа, Ж - 35, Раущскаяческое предприятие, г. Корректор Л.Подписноем изобретенийнаб., д. 4/5ужгород, чл. Г 1 р