Способ контроля длины рабочей части электрода

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 264 А 8 1)5 Н 05 В 714 ЛИНЫ РАБОтан алновить гающену его, предевысота д-под ектро- родной Методические реко делению эпектротехн метров фосфорных пе др, Л., ЛенНИИГипрох мендации по опреологических параей. З.А.Валькова им, 1986. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической продукции(56) Автоматизация управления электротехнологическими режимами работы печей химической электротермии. НИИТЭХИМ, М.,1985,Изобретение относится к электротермии, в частности к способам контроля длинырабочей части самообжигающихся электродов закрытых руднотермических печей, например, фосфорных, карбидных,ферросплавных и им подобных,Длина рабочей части электродов является одним из важнейших параметров, скоторым связаны технико-экономическиепоказатели процесса плавки. Оптимальному ведению электротехнологического процесса дпя каждого из полученных продуктовсоответствует своя целесообразная величина длины рабочей части электрода.Положение рабочего конца электрода(основной параметр для определения дли- .ны) и его длины определяют; - по скоростиили затуханию ультразвуковых колебаний(через электрод, стенку или снизу); - по интенсивности радиоактивного излучения; -по весу электрода; - по зависимости температуры отходящих газов в зоне электрода; -по величине реактивного сопротивления на(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЯЕЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОДА(57) Сущность изобретения: Разрабогоритм контроля, позволяющий устаналичие скола или облома самообжигося электрода и определить величиУточнены расчетные формулы для опения длины электрода, в частностирабочей зоны, расстояние электроугар электродов и удельный расход элда в зависимости от качества электмассы. 2, з.п, ф-лы, 2 табл. участке электрод-под; - по величине ЭДС, наведенной на кожухе печи. - по угару электродов, определяемому по количеству потребленной электроэнергии; - на основании определении смещения синусоиды тока во времени при отклонении электродов от нормального исходного положения. Как правило, устройства, реализующие эти способы, измеряют расчетным или косвенным методами расстояние от нижнего конца электрода до подины печи или до контактных плит, или длину электрода в целом,Определив один из этих параметров, можно непосредственными измерениями рассчитать размеры печной установки относительно нижнего конца электрода,Предположение о том, что для поддержания оптимальной длины электрода достаочно перепускать электрод на величину гара, на практике неосуществимо, В некоорых ситуациях допускается производить ерепуск чаще или реже на заданную велиТогда положение электродов в ваннепечи определяот, рассчитывая расстояние злектрод-под по уравнению:НЭП = Нв-Ь+ Пт Егде Нв - высота ванны печи, см,Пт - среднее положение траверс электододержателей, см,(2) Е - конструктивная постоянная, соответствующая заглублению контактной пличину, при этом, угар будет меньше или больше этой величины.Возможно существенное увеличениеразового перепуска, например, в случае облома или скола электрода, для восстановления его нормальной длины, а в случае упораэлектрода, для предотвращения его обломацелесообразно перепуск не производить.Кроме того, определение расхода (угара)электрода только в зависимости от количества потребляемой электроэнергии оченьнеточно, т,к, он зависит от множества и других факторов, например, качества электродной массы, электрического режима,содержания Р 205 в шлаке, заглубленияэлектродов в расплав и т.п., поэтому придлительной работе печи, даже относительномалая первоначальная ошибка за счет еенакопления резко снижает достоверностьопределейия длины рабочей части электрода,Прототипом изобретения является способ определения длины электрода, изло-.женной в литературе, Алгоритм контролядлины рабочей части электрода фосфорнойпечи основан на ряде расчетных формул,полученных по результатам моделированияванны печи и уточнения параметрическихкоэффициентов при исследованиях на действующих печах.Интервал наблодения и сбора информации для расчета длины электродов составляет 120-240 часов, при этом, Кв = 0,6,Км = 0,7, где Кв, Км - коэффициент использования времени и мощности соответственно.Основная расчетная формула для определения длины рабочей части электродаимеет вид:Ь 1.о - ЗУПоЯа + П (1)где Ьт - длина электродов к началу рассматриваемого периода, см;УПо - норма удельного расхода электрода, определенная на основании статистической обработки результатов работыдействующих печей, см/МВт ч;УЧв - расход активной электроэнергиидля каждого электрода, за заданный промежуток времени, МВт ч.П - суммарный 1 ерепуск каждого электрода за заданный промежуток времени,см.5 10 15 ты по сводом печи при крайнем нижнем положении электрододержателя, которая составляет для фосфорных печей 73 см,Если отсутствуют данные о длинах рабочих концов электродов и усредненных за заданный промежуток времени электротехнологических параметров, рассчитывают диаметр тигля, высоту рабочей эоны, расстояние электрод-под и т.д.В этом случае начальная длина электрода вычисляется по формуле:Ь = Нв-Нэп+ Пт - Е, (3) при этом расстояние электрод-под определяется по формуле: А/в ( К - 0,03 :)1/в 1 (4) где А - 0,08 (Н "рз) " 6 з 7+ 0,03520 В=2,59(Н рз)- 0,41Г = 0.091-0,036 НрзНрз НрэйК = йв шл д - активное сопротивлениеванны на один электрод в критерильном ви 25 де;а - соотношение усредненных удельных проводимостей шлаковой и рабочей зонванны печи, Нэр- высота рабочей зоны, см.Точность определения длины рабочей частиЗО электрода, по мнению авторов, составляет8-10, однако на практике она ниже, т.к, неучитывает обрыва и скала электрода, вероятность которого достаточно высока, а алгоритм определения, контроль за этими35 параметрами не предусматривает.Цель изобретения - повышение точности определения длины электрода и определения величины скола или обрываэлектрода,40 Технический результат достигается засчет того, что в известный способ контролядлины рабочей части электрода закрытойруднотермической печи, при котором измеряют рабочую мощность печи, ток электро 45 да, потребление активной электроэнергии,величину перепусков электродов, определяют положения электрододержателя и усредняют измеренные параметры за выбранныйпромежуток времени, последовательно оп 50 ределяют высоту рабочей зоны и расстояние электрод-под, а по полученнымвеличинам определяют начальную длинуэлектрода, дополнительно рассчитываютсуммарный угар электрода по формуле:55 у = а + Ь Яа + с уЧа, (5)где Яз - потребление активной электроэнергии печью, кВтч,а, Ь, с - эмпирические коэффициенты,зависящие от качества электродной массы,определяют расчетную длину рабочей части.электрода с фактической и, если они отличаются более чем на 10 фиксируют скол или облом соответствующего электрода,Кроме того расстояние электрод-под определяют по ормще:Ьэп = Вг1 трэ Йь дэ (6) где в, пз; п 4; пб; пв-эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера печи и получаемого продукта.г - средневзвешенный размер куска восстановителя (см)йь - активное сопротивление ванны на один электрод (мОм)прэ - высота рабочей зоны (см) 1 э - диаметр электрода п(см), а высоту рабочей зоны определяют по зависимости, имеющий вид.Ьрэ АЬ (7)я 1 )2где Рс -усредненная рабочая мощность печи, МВт;г - средневзвешенный размер куска восстановителя (Ом);Сх - остаточное содержание оксида в шламе, ;Ор - диаметр распада электродов в ванне печи, (см);и; л 1- эмпирические постоянные, зависящие от типа печи и получаемого продукта;Аь - эмпирический коэффициент, зависящий от отношения рабочей мощности к максимальной для конкретной печи.Для фосфорных печей: для Рс0,67 Рмах Аь = 161 10 для 0,475 Рмах 5 Рс0,67 Рмах Аь10 для 0,41 РмахРс 0475 Рмах Аь = 220 10Изобретение осуществляется в следующей последовательности операций:1, Исследуется период работы руднотермической печи за выбранный промежу-: ток времени (12-16 смен) при этом регулярно измеряются и фиксируются в пультовом журнале, самописцах и др. измерительных приборах следующие электро- технологические параметры работы печи; - потребление активной и реактивной электроэнергии (9/а 1 Яг МВТ,Ч,МВар,ч); - рабочая (активная) мощность печи (общая и если есть возможность по отдельным Фазам) МВт; - токи электродов (э), кА; - ступень напряжения печного трансформатора (йсм) - положение злектрододержателя (Пт), см - перепуск каждого электрода (П), см, - остаточное содержание оксидов в шлаках (Ск,э ), для фосфорных печей Р 205. - средний размер куска восстановителя (г), см,2. Усредняют полученные значения параметров за выбранный промежуток времени. 3. Определяют активное сопротивлениеванны по формуле:Йб Рс/3 э (8)4, Определяют значение Ап исходя из5 условия;0,4 Рмах ь Рср .ь 0,67 Рмах5. Определяют высоту рабочей зоны(Йрэ) по формуле (7).6. Исходя из полученных значений опре 10 деляют величину расстояния электрод-под(Ьэп) по формуле 6,7, Определяют длину рабочей частиэлектрода по формуле (3) и присваивают индекс Ы 115 8, Определяют фактическую длину рабочей части электрода по формуле (1).9. Сравнивают фактическую длину рабочей части с расчетной и если они отличаютсяна 10 си более фиксируют скол или облом20 электрода.10, Величийу скола или облома электрода определяют: а) если момент аварии установить не удалось;Ь= -эр -эф (9)25 б) при фиксации в момент аварии положения электрододержателей по формуле:Ь = П-УПоМа + Ь Пт (10)П - суммарная величина перепускбвэлектродов за контролируемый период, см,30 УПо-норма удельного расхода электрода, см/М 8 ТЧЬ Пт = Пт 2 Пт 1 (10) разница в положении электрододержателя в момент контроляи фиксации скола или облома, см.35 11, В зависимости от степени аварии. корректируют электротехнологический ре.жим работы печи.Конкретный пример реализации изобретения приведен нижецля фосфорной40 печи РКЗфМ 2, Геометрические размерыпечи следующие: Диаметр электрода Щ 140 см; Диаметр распада электродов (Др)- 400 см; Диаметр ванны печи (Дэ) - 850 см;Высота ванны (На)-435 см; Значение конст 45 рукционного параметра Е = 50 см, Исследовался период работы печи РКЗфМ за 12смен (трое суток), причем начальная длинаэлектрода (.о 1) к началу периода контролябыла неизвестна.50 Значения измеренных параметров,приведенных в и, 1 алгоритма реализациипосле усреднения были следующие: средняя рабочая мощность 29,6 МВт; средневзвешенный размер восстановителя55 (кокса)-12 мм; остаточное содержание.Р 20 вв шлаке,21: средний ток электрода (1 э)- 58 кА; Определяем сопротивление ванны поформуле (8)Йв =Ро/3 э=29,6 10 /358 =2,93 мОмПроверяем условие: 0,4 РмахРс, 0,67Рмах которое равно; 29,6/48,0 - 0,658 Рмвх,следовательно Аь = 187 10 Определяем4высоту рабочей зоны по. формуле (7):рпг. дд д 0,74,ЬРз АИ -7СГ Ор 1,21 д 9 4002- 143 смОпределяем расстояние электрод-под (ЬЭП)по формуле (6)Вглз. ь п 4,Р, П 5, П 6 2 98,10-4х 1 2 о.й.2 931,гг,143 о,вР,140,э 5 74 смОпределяем начальную длину электрода, на. момент начала контроля его длины, получаем1-011= Нв - Ьэп+ Пт - Е =.435 - 50-74+ 44=355 см.Подробно описано определение длинысреднего электрода. Аналогично были опре. делены длины рабочих частей левого и правого электродов, которые соответственноравны: 347 см, 358 см,Дальнейший контроль за длиной рабо. чей части электродов осуществлялся по угару и перепуску, т.е. по формуле (5), не режеодного раза в смену (6 часов). Значения коэффициентов а, Ь, с и удельного расходаэлектродов (УПо) для Фосфорных печей приведены в табл, 1,Определяем угар электродов по формуле (5)у = а + Ь Яа + с Яз 1 " 0,42 + 0,144203 - 4,28 10 5 41209=27,8 смтогда средний угар на один электрод составит; уй =9,2 см, Фактическую величину каждого электрода определяли по формуле (1), например,для среднего электрода:Оф = Ео 1 с-У/3+ П = 355-9+12 = 358 см,Соответственно, фактическая длина левогои правого электрода, через смену были равны: 350 ми и 361 см, Через 12 смен, которыеприняты за контролируемый промежутоквремени, Фактические длины электродовбыли равны соответственно:мф = 460 см Ещ - 428 см, 4 ф - 387 см,что является нереальным для среднего иправого электрода, т,к, высота ванны Нв =435 см, По электротехнологическим параметрам работы печи за эти 12 смен определяют расчетную длину электрода, как этобыло приведено выше. В результате получаем, что расчетные длины электродов соответственно равны:рм 360 см,рв=361 см,р 1=368 смСравниваем фактическую длину электрода,полученную по формуле (1) с расчетнымизначениями, определяемыми. по формуле(3), получаем:для среднего электрода д 460 - 360 100=27,8 360 соответственно дв = 18,6 и д - 5 Ана 5 лиз полученных результатов показал, что зарассматриваемый(контролируемый) периодвремени(1 2 смен) имели место обломы электродов-среднего и правого. Определим величину обломов исходя из полученных10 результатов, тогда Ь = 460-360 = 100 см,Ьв= 67 см. Для более точного определения,величины облома, по данным пультовогожурнала определяют момент аварии. Былоустановлено, что авария произошла в чет 15 вертую смену, а далее последствия ее усугу бились, т,к. электротехнологический режимне был во-время скорректирован. Величинуоблома электродов определялоаь по формуле (9) и она соответственно была равна;20 Ь = 120 см Ьв = 81 смПрактикой установлено, что в случае когдане учитывается положение траверс электрододержателя, получаются несколько заниженные результаты, а по формуле (9)25 несколько завышены, т,к. в пультовом журнале фиксируется положение траверсы вмомент регистрации (1 раз в час), поэтомуполученные значения усредняются и получаем: Ь нср = 110 см, Ьйср = 74 см.После этого определяют истинные дли-ны электродов и им присваивается индекс1.о 1, т.е. первоначальная длина для следующего периода контроля,В результате получаем. следующие дли 35 ны рабочих длин электродов1 он = Ьрн- Ь нср = 460-110 = 350 смсоответственно: .оа = 354 см Ь = 364 смВ табл. 2 приведены данные за длительный период контроля до момента остановки40 печи и замера фактических длин рабочейчасти электродаТаким образом, относительная погрешность не превышает 3, в то время как попрототипу 8-10.В результате реализации изобретенияза счет повышения точности определениядлины рабочей части электродов, а такжефиксации обломов и сколов электродов иопределения их величины улучшены техни 50 ка-экономические показатели работы, печии экономический эффект на одну печь составит 40-80 тыс, рублей,Формула изобретения1. Способ контроля длины рабочей час 55 ти электрода закрытой рудно-термическойпечи, при котором измеряют рабочую мощность печи, ток электрода, потребление активной электроэнергии, величинуперепусков электрода, определяют положе10 1817264 30 Таблица 1 ние электрододержателя и усредняют измеренные параметры за выбранный промежуток времени, последовательно определяют высоту рабочей зоны и расстояние электрод-под, а по полученным величинам определяют начальную длину электрода, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения длины электрода и определения величины скола или обрыва электрода, дополнительно рассчитывают суммарный угар электрода по формулеу а + Ь Яа + с ЧЧа2где 16 - потребление активной электроэнергии печью, МВТ ч;а, Ь, с - эмпирические коэффициенты, зависящие от качества электродной массы, определяют фактическую длину электрода с учетом полученных значений угара и величины перепусков, определяют расчетную длину рабочей части электрода на этот же момент времени, сравнивают расчетное значение длины рабочей части электрода с фактической и, если они отличаются более чем на 10, фиксируют скол или облом соответствующего электрода.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю щи й с я тем, что расстояние Ьэп электрод-под определяют по формуле: где Р, пз, па, п 5, пб - эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера печи иполучаемого продукта;г - средневзвешенный размер куска 5 восстановителя, см;В - , активное сопротивление ванны наодин электрод, МРм;Ьрз - высота рабочей зоны, см;дэ - диаметр электрода, см.10 3. Способ по и. 2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что высоту Ьрз рабочей зоны определяют по зависимостиРогпРз Ао д 2 )15 С" ОР где Рс - усредненная рабочая мощность пе.чи, МВТ;г - средневзвешенный размер куска 20 восстановителя, см;Ск - остаточное содержание оксида вшлаке, отн.ед;ОР- диаметр распада электродов в ванне печи, см;п 1,п - эмпирические пОстОянные, зависящие от типа печи и получаемого продукта;Ал - эмпирический коэффициент, зависящий от, отношения рабочей мощности кмаксимальной для конкретной печи.