Система управления процессом электроплавки медных концентратов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казахский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И. Ленина(56) Авторское свидетельство СССР У 542183, кл . С 05 Р 1/02, 1974 .Авторское свидетельство СССР У 549489, кл. С 22 В 23/02, 1974. (54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОПЛАВКИ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, содержащая датчики измерения количества серы, меди, железа в шихте и флюсов, устройство автоматической стабилизации расходов шихты и флюсов и их соотношения с исполнительными механизмами загрузки в печь шихты и флюсов, ваттметры, регулятор мощности, соединенный с переключателем ступеней напряжения трансформаторов и исполнительными механизмами гидроподъемников электродов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и качества управления, в систему введены датчики влажности шихты, вязкости шлака и штейна, блок расчета номинальной мощности, блок распределения(д 4 С 22 В 23/02, С 05 Р 27/00 мощности по фазам и электродам, задатчик плана по штейну и двухпозиционный переключатель, блок сравнения, причем выходы датчиков измерения количества серы, меди, железаи влажности шихты, а также выход задатчика плана по штейну соединеныс соответствующими входами блокарасчета номинальной мощности, первыйвыход которого соединен с первымвходом регулятора соотношения, адва вторых входа с датчиками расходашихты и флюсов, а выход регуляторасоотношения соединен с исполнительными механизмами загрузки в печьшихты и флюсов, второй выход блокарасчета номинальной мощности соединен с третьим входом блока распределения мощности по фазам и электродам, на первый и второй входы которого через блок сравнения подсоединены датчики вязкости штейна и шлака, а на четвертый и пятый входы -выходы ваттметров, первый, второй итретий выходы его соединены с соответствующими входами регулятора мощности, первый и второй выходы которого через двухпоэиционный переклю"чатель .соединены соответственно спереключателями ступеней напряжениятрансформаторов и исполнительнымимеханизмами гидроподъемника электро.дов.Изобретение относится к цветнойметаллургии и может быть использова"но при автоматизации процессов электроплавки медных концентратов,Цель изобретения - повышение точности и качества управления, вследствие чего снизятся потери меди сотвальными шлаками и расход электроэнергии.На фиг,1 представлена блок-схемасистемы управления процессом электроплавки медных концентратов, наФиг.2 - структура блока расчетаноминальной мощности, на фиг.Зструктура блока распределения мощности по фазам и электродам, нафиг.4 - структура блока сравнения,Система управления процессом электроплавки медных концентратов (Фиг.1) состоит из электропечи 1, включающей в себя шесть электродов, объединенных в три однофазные группы, причем первая фаза определяет вязкость выпускаемого отвального25 шлака, а третья влияет на температуру и вязкость штейна, вторая, таким образом, является компенсирующей. В загрузочных бункерах расположены датчики 2-5 измерения количества в30 шихте серы, меди, железа и влаги соответственно, а на исполнительных механизмах загрузки - датчики 6 и 7 измерения расходов шихты и флюсов. Выходы датчиков 2-5, а также выход задатчика 8 плана по штейн 9 соединены с соответствующими входами блока 9 расчета номинальной мощности фиг,2), а выходы датчиков 6 и 7 с двумя вторыми входами регулятора 10 соотношения. Первый выход блока 9 расчета номинальной мощности соединен с первым входом регулятора 10 соотношения, выход которого через электродвигатели соединен с исполнительными механизмами загрузки в электропечь 1 шихты и флюсов. Второй выход блока 9 расчета номинальной мощности соединен с третьим входом блока 11 распределения мощности по фазам и электродам (Фиг.З), на первый и второй входы которого, через блок 12 сравнения (фиг,4) подключены датчики 13 и 14 вязкости соответственно штейна и шлака, а на че вертый и пятый входы - выходы ватт-1 метров 15 и 16 с первой и третьей фаз электропечи 1. Первый, второй и третий выходы блока 11 распределения мощности по фазам и электродамисоединены с соответствующими входамирегулятора 17 мощности, первый ивторой выходы которого через двухпазиционный переключатель 18 поданысоответственно на переключатели 19ступеней напряжения трансформаторови исполнительные механизмы 20 гидроподъемников электродовэлектропечи 1 В блоке 8 расчета номинальной мощности (Фиг.2) выход с датчика 2 измерения количества серы параллельно соединен через переменные сопротивления СП 1, СП 2 и СПЗ с умножителями 21-23 соответственно и через СП 8 с вторым входом сумматора 24. Выходы умножителей 21-23 соединены с соответствующими входами сумматора 25, выход которого, через инвертор соединен с первым входом сумматора 24. Выход последнего соединен с входом делителя 26, выход которого соединен с первым входом делителя 27, на второй вход которого подан выход задатчика 8 плана по штейну. Первый выход делителя 27 соединен с первым входом регулятора 1 О соотношения, а второй выход с умножителем 28, выход которого соединен с первым входом умножителя 29. Выходы датчиков 2-5 через переменные резисторы СП 4"СП 7 соединены с соответствующими входами сумматора 30, выход которого соединен с вторым входом умножителя 29. Выход последнего соединен с делителем 31, выход которого соединен с блоком 11 распределения мощности.В блоке 11 распределения мощности по фазам и электродам фиг,З) второй выход блока 9 расчета номинальной мощности соединен с входом делителя 32 и третьим входом сумматора 33. Первый и второй выходы делителя 32 соединены соответственно с первыми входами элементов 34 и 35 сравнения, на вторые входы которых подключены соответственно первый и второй выходы блока 12 сравнения, Выходы элементов 34 и 35 сравнения соединены с вторыми входами сумматоров 36 и 37, на первые входы которых подключены выходы ваттметров 15 и 16, Выходы сумматоров 36 и 37 через соответствующие инверторы 38 и 39 соединены с соответствующими входами сумматора 33. Выходы сумматоров 36, 37 и 33 соединены с соответствующими входами регулятора 17 мощности,з 12359В блоке 12 сравнения (Фиг.4) вы,оды датчиков 13 и 14 вязкости штейна и шлака соединены с первыми входами элементов 40 и 41 сравнения, на вторые.входь которых подключены задатчики (потенциометры) 42 и 43. Выходы элементов 40 и 41 сравнения соединены с реле Р 1-РЗ и Р 4-Рб соответственно. Контакты реле Р 1-РЗ через переменные резисторы СП 9-СП 11 О соединены с первым входом блока 11 распределения мощности по Фазам и электродам, а контакты реле Р 4-Рб через резисторы СП 12-СП 14 со вторым его входом. 5 б 20 2 СцРеЯ, -Сц, Я + 2 РеБ + Б (выделяется 257 серы);РеЯ вРеЯ + Б (вьщеляется 507. серы)2 СцЯ в Сц,Я + Я (выделяется 507 серы). 30 Сигналы с выходов датчиков 2-5 поступают на переменные резисторы СП 4-СП 7, сопротивления которых подобраны так, что на их выходе сигнал соответствует теплоемкости серы, меди, железа и воды, содержащихся в шихте. Сигналы с выходов СП 4-СП 7 поступают на соответствующие входы сумматора 30, на выходе которого, таким образомсигнал соответствует суммарной теплоемкости основных компонентов шихты и поступает на второй 50 55 Система управления процессом электроплавки медных концентратов работает следующим образом.Сигналы с датчиков 2-5 о количестве в шихте серы, меди, железа Например, общее количество серы в шихте равно 343 кг (на тонну шихты), причем в халькозине 182, в пирите 151 и в борните 10 кг. В соответствии с реакциями на выходе умножителей 21-23 имеют 45, 76 и 5 кг серы.В сумматоре 25 сигналы складываются, что соответствует суммарному количеству серы, выделившейся при диссоциации, например, 126 кг серы. Сигнал с выхода сумматора 25 через инвертор поступает на второй вход сумматора 24, на первый вход которого поступает сигнал с переменного резистора СП 8, соответствующий общему40 количеству серы в шихте загрузочного бункера. Сигнал с выхода сумматора 24 со - ответствует количеству серы перешедшей в штейн 217 кг серы и поступает на делитель 26, где деление на 0,25 соответствует правилу Мостовича В.Я., т.е, что содержание серы в штейне равно 257, Например, 27:О, 25 = 868 кг штейна, сигнал о количестве штейна, который можно получить из заданного количества шихты указанного состава, поступает на первый вход делителя 27, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 8 плана по штейну, например 868 кг. В делителе 27 сигнал второго входа делителя на сиг и воды соответственно поступают насоответствующие входы блока 9 расчета номинальной мощности (фиг.2),причем сигнал с датчика 2 параллельно через переменные резисторы СП 1 СПЗ и СП 8 поступает на умножители21-23 и далее на сумматор 25. Значения сопротивлений на переменных резисторах СП 1-СПЗ и СП 8 подбираютсяэкспериментально так, что на их выходе сигнал соответствует содержаниюсеры (в пересчете на массу шихты взагрузочном бункере), например вхалькозине - СпРеБ , пирите - РеЯборните - СпБ и шихте в целом. Послеумножения сигналов на 0,25 0,5 и0,5 в умножителях 21-23 соответствен.но сигнал на их выходе соответствуетколичеству серы, выделившейся придиссоциации халькоэина, пирита и борнита по следующим реакциям: нал первого входа (868:868=1) и поступает на первый вход регулятора10 соотношения в качестве задания,в нашем случае установка не изменяется. На два вторых входа регулятора10 соотношения поступают сигналы сдатчиков 6 и 7, соответствующие .количеству шихты и флюсов (137 от массы шихты) загружаемых в электропечь1. Сигнал с выхода регулятора 10соотношения поступает через электродвигатель на исполнительные механизмы загрузки в электропечь 1 шихты ифлюсов в заданном соотношении. Параллельно сигнал с выхода делителя27 поступает на вход умножителя 28,где после умножения на 1,13, выходной сигнал соответствует суммарномуколичеству шихты с добавкой 137 флюсов (от массы шихты) и далее поступает на первый вход умножителя 29.3 12 вход умножителя 29. Сигнал на выходе последнего соответствует теплоемкости шихты и после деления в делителе 31 на значение, соответствующее средней температуре плавления шихты, в блок 11 распределения мощности поступает сигнал, равный номинальной мощности, необходимой для проплава (на час, смену, сутки). Сигнал с второго выхода блока 9 расчета номинальной мощности поступает на вход делителя 32 (Фиг.З), где делится на три по числу фаз, с первого и второго выхода делителя 32 сигнал подан на первые входы элементов 34 и 35 сравнения, на вторые входы которых, соответственно,поступают сигналы первого и второго выхода блока 12 сравнения, Сигнал, соответствующий разности расчетной и текущей мощностей, с выходов элементов 34 и 35 сравнения поступает на вторые входы сумматоров 36 и 37, на первые входы которых поданы сигналы с ваттметров 15 и 1 б, эамеряющих мощность на первой и второй Фазах соответственно.Сигнал с выхода сумматоров Зб и 37 поступает на второй и первый входы регулятора 17 мощности, а также через соответствующие инверторы на. первый и второй входы сумматора 33, на третий вход которого подан сигнал, соответствующий расчетной номи-, нальной мощности, необходимой для проплава, с второго выхода блока 9 расчета номинальной мощности. Сигнал на выходе сумматора 33, таким образом, является компенсирующим и поступает на третий вход регулятора 17 мощности.Сигнал, соответствующий текущему значению мощности на выходе блока.12 сравнения (фиг,4), получается следующим образом. Сигналы с электри. ческих вибрационньгх вискозиметров, датчиков 13 и 14 вязкости штейна и шлака, например ЭВС, поступают на первые входы элементов 40 и 41 срав 359 б 1нения, на вторые входы которых поданы выходные сигналы задатчиков с потенциометром 42 и 43. Сигналы рас согласования с выходов элементов 40 и 41 сравнения поступают на входы соответствующих мостиковых схем, в плечах и диагоналях которых находятся реле, причем Р 1, РЗ, Р 4 и Рб нормально разомкнуты, а Р 2 и Р 5 нор О мально замкнуты. В зависимости отзнака сигнала замыкаются контакты реле Р 1 или РЗ (Р 4 или Рб) и размыкаются контакты реле Р 2 (Р 5), после чего сигнал через переменные сопро тивления СП 9-СП 11 (значения которыхподбираются экспериментально) и СП 12-СП 14 поступают на первый и второй вход блока 11 распределения мощности по Фазам и электродам,сиг О налы с выхода блока 11, поступаютна первый, второй и третий вход регулятора 17 мощности, причем значения сигналов являются установками для ПИД-регулятора, Сигналы с перво го и второго выхода регулятора 17мощности, в зависимости от резерва по управлению., через двухпозиционный переключатель 18 поступают на переключатель 19 ступеней напряжения ЗО трансФорматора и исполнительные механизмы 20 гидроподъемника электродов электропечи 1.Введение в систему управленияпроцессом электроплавки медных концентратов блока расчета номинальной мощности и блока распределения мощности по Фазам и электродам, а также датчиксв вязкости шлака и штейна позволит осуществлять выбор и распре О деление мощности по Фазам, что ведетк качеству и точности управления процессом так как за счет правильно выбранной мощности обеспечивается получение заданного количества штейц 5 на и уменьшаются потери меди с от. вальным шлаком, так как правильноераспределение мощности по Фазам существенно влияет на вязкость выпускаемого шлака.1235961 Ю О Составитель А. АшихинТехред В.Кадар Корректор М. Максимишине актор Н. Бобков Тираж 567 ПодписноеИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. ч/5 аз 306 ВНИИП Производственно-полигра ическое предприят Ужгород, ул. Проектная, 4