Система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ае а 1 В 72 РЕТЕН(21) (22) (46) (72) Н,И. Э.И. (71) бюро нени реле времени, б о прогаре, блок уменьшении прот через Фурму, ре стройки чувстви ный в виде дели ок сигнал зацииЪии обющей водыблок насигнализка охлажд истраторельностиелей вход выполненйого сиги 6)С2 К 83 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ 3635922/22-0222.08.8307.11,84, Бюл. В 41Д. Муканов, Е.И. Ткачук,Шелухин, Э.Э. Миникес,Гамалей и С,Н, ЛысенковОсобое. проектно-конструкторскоеНаучно-производственного объеди"Черметавтоматика"669.162.221.2(088.8)1. Заявка Японии В 56-105407,21 С 7/24, 1981.Авторское свидетельство СССР105, кл. С 21 В 7/24, 1981.(54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОКОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ ПРОГАРАВОЗДУШНЫХ ФУРМ, содержащая датчики блок контроля прогара воздушныхфурм, причем датчик содержит излучатель светового потока и приемникизлучения, а блок контроля прогаравоздушных фурм - сигнальную и регистрирующую аппаратуру, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения достоверности измеренийи расширения Функциональных и эксплуатационных возможностей системы, внее введены блок контроля расходаохлаждающей воды на сливе иэ Фурмы,выполненный в виде реле протока,блок задержки, выполненный по схеме ла и напряжения излучателя, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика, а излучатель светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, выполненные со стеклянными окнами, приспособление для чистки . окон, причем выход делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с вхо-дом индикатора состояния датчика, при этом вход блока задержки соединен с вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход - с входом блока сигнализации прогара, выход которого подсоединен к первому входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через Фурму подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнали э ации - , к второму входу ре гистраторавыход приемника излучения соединен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делителем напряжения1 11227Изобретение относится к системамдля контроля доменных процессов и может быть использована в черной металлургии, в частности, на фурмах доменных печей 5.Известна система контроля и сигнализации прогара воздушных фурм,состоящая иэ расходомера охлаждающей воды на входе в фурму, расходомера отработанной воды, отводимой от 10фурмы, термометра, блока памяти,специального устройства для въщисления разности расходов и ЭВМ, Данныеизмерений, полученные термометром иобоими расходомерами, поступаютв ЭВМ, 15где вычисляются разности расходовохлаждающей и отработанной воды сучетом поправки на тепловое расширение расходомера отработанной воды нсвязанное с этим искажение его показаний. Данные о погрешностях измерительных приборов системы также передаются в ЭВМ. При прогаре фурмычасть охлаждающей воды поступает вдоменную печь, в результате чего 25образуется разность в .показаниях,расходомеров. Специальное устройствовычисляет среднюю величину разностирасходов за определенный промежутоквремени. Если эта величина превышает допустимую, срабатывает сигнальное устройство, извещающее о наличии утечки охлаждающей воды (прогаре фурмы) 1.Однако данная система определяеттолько те повреждения, которые сопровождаются утечкой воды в печь.Если повреждение является небольшим.и в момент возникновения временнозакупоривается частицами шихты или 40шлака, то система его не обнаруживает. Кроме того, система не предоставляет информацию о. нрекращенииподачи воды на Фурми или резкомуменьшении давления охлаждающей воды в водопроводе, вызываемых засоре"нием трубопроводной арматуры и неполадками на насосной станции. Одновременно выход при этом из строя группы Фурм приводит к сырьезным авариямна доменных печах.Наиболее близкой к изобретению . является система для контроля исигнализации прогара воздушных Фурм доменных печей, состоящая из излуча теля светового потока, приемника излучения, установленных на противоположных стенках отводящего ат фурми ОЗ 2охлаждающую воду трубопровода, сигнальной и регистрирующей аппаратуры, Работа системы основана на фото- метрическом методе контроля параметров, изменение которых сопровождается изменением оптических свойств вещества или среды. При локальном перегреве тела воздушной фурми доменнойпечи образуются пузырьки пара ., а врезультате прогара воздушной фурмыводная полость фурми соединяется сгазовой полостью, Система осуществля.ет контроль эа состоянием отходящейохлаждающей воды н Фиксациюнарушения герметичности воздушных фурмпо появлению пузырьков в этой воде.Появление пузырьков определяют повеличине изменения светового потока,пропускаемого через отходящую охлаждающую воду, возникающего вследствиеизменения прозрачности воды 2,Однако известная система не защищена от ложных срабатываний, возникающих при попадании воздуха и инородных тел в водопровод охлаждения воз-.душной фурмы. Применение приемникаизлучения высокого сопротивленияприводит к ложным срабатываниям системы вследствие наводок, возникающих в измерительной цепи привключении и выключении силовогоэлектрооборудования. Отсутствие информации о состоянии излучателя све"тового потока и приемника излучения датчика приводит при их выходеиз строя к предоставлению обслуживающему персоналу ложной информации1о состоянии фурмы,Кроме того, затруднена очисткастекол излучателя светового потока и приемника излучения от оседающего или (особенно в весеннее время) поглощающего. большую частьсветового потока и вызывающего ложные срабатывания системы. Система не реагирует на внезапные сильные прогары (разрывы) Фурм, так как при этом вся охлаждающая вода или большая ее часть попадает в доменную печь. Световой поток, поступающий на приемник излучения, при этом не уменьшается, Система не предоставляет информацию о прекращении подачи воды на Фурмы или резком ее снижении, вызываемых закупоркой трубопроводной арматуры, неполадками на насоснрй станции и приводящих к выходу из строя группы Фурм.Целью изобретения является повышение достоверности измерений и расширение функциональных и эксплуатационных возможностей системы.Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных Фурм, содержащую датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик содержит излуча тель светового потока и приемник излучения, а блок контроля прогара воздушных фурм - сигнальную и регистрирующую аппаратуру, введены блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе из фурмы, выполненный. в виде реле протока, блок задержки, выполненный по схеме реле времени, блок сигнализации о прогаре, блок сигналйзации об уменьшении протока 20 охлаждающей воды через фурму, регистратор,блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входного сигнала и напряжения излучателя, усилитель с регулируе мым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика, а излучатель. светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, выполнен-. ные со стеклянными окнами, приспо- ЗО собление длячистки окон, причем выход. делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с входом индикатора состояния датчика, при . этом вход блока задержки соединен с1вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход - с входом блока сигнализации прогара, выход которого подсоединен к первому 4 О входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнализации - к второму входу регистрато- ра, выход приемника излучения соединен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делителем напряжения.5 ОНа фиг. 1 изображена функциональная схема системы автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм, на фиг. 2 - датчик прогара системы.функционально система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм состоит из датчика 1 прогара воздушной фурмыи блока 2 контроля прогара воздушныхфурм.Датчик 1 прогара воздушной фурмымонтируется на сливном трубопроводеохлаждающей воды из фурмы и раз-деляется на две независимые части блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе из фурмы, выполненный в виде реле 3 расхода, и .блок контроля прозрачности охлаждающей воды, выполненный посредством узлов приемника 4 излучения (например, фотодиода и излучателя 5 светового потока (например, лампочки), расположенных один напротив другого. Узлы приемника 4 излучения и излучателя 5 светового потока вворачиваются в корпуса 6, содержащие специальные окна 7 для попадания света от излучателя 5 на приемник 4. За излучателем 5 расположен отражатель 8..Кроме того, датчик содержит нриспособление 9, предназначенное для периодической чистки окон 7.Замена вышедших из строя элементовдатчика 1, его обслуживание производятся без демонтажа датчика.Блок 2 контроля прогара воздушныхфурм функционально разделен на блок10 настройки чувствительности, содержащий делитель 11 входного сигнала н делитель 12 напряжения излучателя 5, .усилитель 13 с регулируемым коэффициентом передачи, индикатор 14 состояния датчика; блок15 задержки, выполненный по схемереле времени, блок 16 сигнализации опрогаре фурм,выполненный на элементах световой и звуковой сигнализацииф блок 17 сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурмы, выполненный на элементах световой и звуковой сигнализации, регистратор 18, выполненный на базе многоточечного регистрирующего прибора.Установлено, что 2/3 всех случаев выхода из строя воздушных фурм происходит в результате их непосредственного контакта с расплавленным чугуном. Импульсом для прогара фурм служат образование трещин и так называемое пленочное кипение охлаждающей воды в результате не- . посредственного контакта с расплавленным металлом. Образовавшиеся при этом пузырьки выносятся через сливной трубопровод охлаждающей воды.Второе место среди причин прогара занимает трещинообразование. В результате прогара водяная полость Фурмы соединяется с газовой, Если давление охлаждающей воды при этом 5 ниже давления дутья, то газ иэ доменной печи попадает в охлаждающую воду и в виде пузырьков выносится через сливной трубопровод. Если давление охлаждающей воды выше давления дутья, то газ иэ печи в охлаждающую воду не попадает, а часть воды, определяемая величиной прогара и па-раметрами дутья и охлаждающей воды. поступает в доменную печь. 15Особое места среди причин прогара занимают нарушения в системе водоснабжении воздушных фурм (прекращение подачи воды иа Фурмы или . падение давления воды в водопроводе), 20 связанные с засорением трубопроводной.арматуры и неполадками на насосной станции. Возможный одновременный прогар при этом группы фурм приводит к сырьезным авариям в25 связи с попаданием большого количества воды в доменную печь.Действие системы основано на постоянном контроле. протока охлаждающей воды через Фурму посредством ЗО реле 3 расхода и Фотометрическом. методе контроля оптических свойств охлаждающей воды на сливе из Фурмы посредством блока контроля прозрачности охлаждающей воды, образованного узлами приемника 4 излучения и излучателя 5 .светового потока.Для более надежной работы блока контроля прозрачности охлаждающей воды узлы приемника 4 и излу-,4 О чателя 5 не должны располагаться в непосредственной близости от места выхода струи воды из трубы, так как происходящее здесь закручивание струи приводит к значительным колебаниям прозрачности воды, усложняет настройку системы и увеличивает количество ложных срабатываний. Реле 3 расхо; да работает наиболее надежно при его монтаже на горизонтальном участке трубопровода.ССистема с помощью делителей 11 н 12(фиг. 1) и регулятора реле З.расхода (фиг. 2) настраивается таким образом, что при нормальном состоянии фурмы сигналы с выхода датчика 1 на блоки 16 и 17 сигнализации не поступают. Система работает следующим образом,При прогаре Фурмы, сопровождаемом изменением оптических свойствохлаждающей воды за счет пленочногокипения и попадания в нее из доменной печи газов, уменьшаетсясветовой поток, поступающий на приемник 4 излучения от излучателя 5через окно 7 корпуса 6, увеличивается сопротивление приемника 4 излучения и падение напряжения на нем.При достижении сигналом иа выходедатчика 1 определенного уровня, устанавливаемого делителями 11 и 12 взависимости от первоначальной прозрачности воды, сигнал через усилитель13 и блок 15 задержки поступает вблок 16 сигнализации о прогаре фурмы и регистратор 18, указывающие номер прогоревшей фурмы и время, прошедшее с момента ее прогара,Для защиты системы от ложных срабатываний при случайном измененииоптических свойств охлаждающей водыи наводках на цепи измерения привключении и выключении постороннего силового оборудования в системувключен блок 15 задержки, пропус-кающий сигнал от усилителя 13 в блок16 сигнализации о прогаре фурмы только при его устойчивости во времени(время следования сигнала определенного уровня не менее 4-40 с),При выходе из строя приемника 4и излучателя 5 датчика 1 сигналпоступает на индикатор 14 состояния датчика блока 10 настройки чувствительности, построенный по схемесравнения. Срабатывает световая сигнализация индикатора 12, указываяномер вышедшего из строя датчика.При мгновенном значительном разрушении Фурмы или ее раскрытии посварному шву вся охлаждающая вода илибольшая ее часть поступает в доменную печь. В этом случае срабатываетреле 3, настроенное на минимальнодопустимый проток охлаждающей водычерез Фурму. Сигнал поступает на блок17 сигнализации об уменьшениипротока охлаждающей воды через Фурмы и регистратор 18,При уменьшении протока охлаждающей воды через Фурму вследствие засорения трубопроводной арматуры и неисправностей в системе водоснабжения срабатывает реле 3 и передает сигнал на блок 17 сигнализации, ин1122703 8срабатывает реле 3, передавая информацию о прогаре фурмы на блок 17сигнализации. формируя, что фурма работает в критических условиях.При прогаре фурмы в результате трещинообразования на доменных печах, где давление охлаждающей воды значительно превыпает давление дутья пленочное кипение не. наблюдается и газ из печи в охлаждающую воду не попадает. Вода при этом. поступает в доменную печь. В этом случае также 5 . Датчик 1 прогара фурмы монтируется на сливном трубопроводе охлаждающей воды иэ фурмы над сливнымколодцем, блок 2 контроля прогара 1 Офурм - на щите центрального пунктауправления домной.1122703 Корре говая 101 ДЗ 539о комитета ССС и открытийуаская иаб., д Подписно ака ВИИИПИ Государственноио делам изобретений3035, Москва, %-35, РВюю еВЮВФВФВал ППП "Натеит", г. У 4/5 город, ул. Проектн Фющ Составитель Г. ДемРедактор И. Николайчук ТехредИ.Гергей