Система управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 4 С 5/3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЕНИ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ ИЯ ПОДАЧЕЙ ТЕХКОНВЕРТЕР ПРИ 22-0 А.Зиньевьев конверй прочерез укция кислородно У 1 с организаци ейтральным газом ера, конвертерно кт С 52543-АТХ Си -Сибирский металл1987. от- гипр(21) 3898222/ (22) 22.05.85 (46) 23.05.87 (71) Липецкий научно-исслед ного институт и управления го конструкто изводственног автоматика" (72) В.К,Гусе (53) 621. 74 ( (56) Реконстр терного цеха дувки стали нднище конверт деление. Прое меза "Западно ческий завод" филиал Всесоюзноговательского и проектсистем автоматизацииЛипецкий филиал Особокого бюро Научно-пр объединения "Чермет 801312102(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕННОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ ВДОННОЙ ПРОДУВКЕ(57) Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали вконвертерах с комбинированной продувкой, Цель изобретения - повышениепроизводительности конвертера путемобеспечения безаварийной работы иувеличение выхода годного металла.Сущность изобретения заключается втом, что при нажатии кнопки 19 "Продувка воздухом" сигнал поступает напервый вход блока 23 управления, Принормальном давлении воздуха в трубопроводе 2 с первого выхода вторичного прибора 18 на пятый вход блока 23управления поступит сигнал, что приведет к индикации в нем состояния1312102 1 Продувка воздухом" и открываниюключа 27. Сигнал задания расхода воздуха с задатчика 24 поступит черезключ 27 на вход блока 30 регулирования расхода воздуха. При переключенииподаваемых в конвертер газов и еслив момент переключения суммарный расходгазов в переключаемых каналах будетменьше максимального иэ заданий расходов этих газов, то из блока 33 контроля на второй вход блока 30 регулирования поступит сигнал "Ограничение расхода", Если происходило переключение с воздуха на азот с второго входа блока 33 контроля поступитсигнал "Продувка азотом" и, следова 1Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой и может быть использовано для автоматизации управления конвертером. 5Целью изобретения является повышение производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличение выхода годного металла.На фиг.1 схематично изображена система автоматического управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке; на фиг.2-. блок-сХема блока управления переключением газов; на фиг.3 - то же, бло 15 ка регулирования; на фиг.4 - то же, блока контроля; на фиг.5 и 6 - диаграммы изменения входных сигналов регуляторов.Схема содержит конвертер 1, тех 20 нологические трубопроводы 2-4 воздуха, азота, аргона, донную фурму 5, регулирующие клапаны 6-8 воздуха, азота, аргона, измерительные диафраг" 25 мы 9-11, датчики 12-14 расхода воздуха, азота, аргона, датчики 15-17 давления воздуха, азота, аргона, трехканальный вторичный показывающий и самопишущий прибор 18 с однопредельной сигнализацией по каждому каналу, кнопки 19-22 задания режимов работы - Продувка воздухом", "Продувка азотом", "Продувка аргоном", "Конец поотельно, на втором выходе блока 33 появится сигнал "Ограничение заданиярасхода азота", который вызовет ограничение нарастания задания расходаазота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходило переключение с азота на воздух, сигнал"Ограничение задания расхода воздуха" появится на первом выходе блока33 контроля и произойдет ограничениенарастания задания расхода воздухав блоке 30 регулирования. Аналогичнопроисходит работа блока 33 контроляпри переключении с азота на аргон, саргона на азот и с воздуха на аргон,с аргона на воздух.З э.п.ф-лы.6 ил. 2дувки", блок 23 управления переключением газов, задатчики 24-26 расходавоздуха, азота, аргона, ключи 27-29,блоки 30-32 регулирования расходавоздуха, азота, аргона, блок 33 контроля переключения газов.Блок 23 управления (фиг.2) содержит ключи 34-36, логические элементы ИЛИ 37-39, триггеры 40-42, табло43-48, логический элемент И 49 предназначен для выработки сигналов управления ключами 27-29 и блоком 33контроля и построен в виде электронного ключа, управление которым возможно, как от кнопок 19-2 1, так иот управляющей ЭВМ.Ключи 34-36 предназначены для запрета перехода газа, давление которого ниже нормы, Управление ключами34-36, осуществляется трехканальнымблоком сигнализации вторичного прибора 18,Логические элементы ИЛИ 37-39 предназначены для гальванической развязки, триггеры 40-42 - для хранения ивыдачи на выход блока сигналов управления "Продувка воздухом", "Продувкаазотом", нПродувка аргоном", а логический элемент И 49 - для выработкисигнала аварийного подъема фурмы иповалки конвертера.Блок 30 (31,32) регулирования1312102 измеренное значение расхода воздуха,измеренное значение расхода азота,измеренное значение расхода аргона.сигнал селекторов 63-65 по формулам Г и,ар64 611 66 Г) Оце + ЧоазфГа+ О а.а Р ф Ов + Г)а,вающий и самопишущий прибор 50, дна- где Оавлоговый регулятор 51, ручной задатчик 52, блок 53 ручного управления,и аэлектропневматический преобразователь54, сумматор 55, нуль-органы 56 и 57,датчик 58 опорного напряжения, интегратор 59. ВыходнойРучной задатчик 52 предназначенопределяютдля управления регулирующим клапаном6 расхода воздуха (или азота аргона) 10 У = шах(Г ) Я )ьэ Вха эв ручном режиме работы. Выработкауправляющих воздействий на клапан в 64 шах ( з.ав ф Г з.ар,) 1автоматическом режиме работы осущест- У= тпах(Я Я )66 в.вз,ар фвляется аналоговым регулятором 51 постандартному ПИ (ПИД) законУ Регули 15 где Я - заданное значение расхода.врования. Выбор режима управления осувоздуха;ществляется блоком 53 ручного управзаданное значение расхода.аления. Сумматор 55, нуль-органы 56азота;и 57, интегратор 59 выполняют функции О - заданное значение расходаЪ.ар.задатчика интенсивности нарастания 20аргона.при включении или спадания при выключе- Выходной сигнал нуль-органов 66-68нии сигнала задания расхода газа наопределяют, какрегулятор 51. Задатчик интенсивностивыполнен по схеме сложения за входнымсигналом, при этом время включения пРи Ухо(переключения двух газов) определяет- при У.ся постоянной времени интегрированияинтегратора 59. Зта постоянная выби-1 при У.б,рается одинаковой для интеграторов 5967/ О при Увсех трех блоков 30-32 регулирования 30расхода воздуха, азота, аргона, Нуль- при Укы"орган 57 разрешает интегратору 59 ин- при Утегрирование в прямом, а нуль-орган56 в обратном направлениях. Логические элементы ИЛИ 69-1Блок 33 контроля (фиг.4) содержит 35 служат для гальванической развязкисумматоры 60-62, селекторы 63-65 цепей, а логические элементы И 72-74 нмаксимального сигнала, нуль-органы для выработки сигналов Ограничение66-68, логические элементы ИЛИ 69-71, воздуха", "Ограничение азота", "Огра логические элементы И 72-74. ничение аргона".Блок 33 имеет три канала контро Система работает следующим обраля. Первый канал содержит сумматорзом.60 селектор 63 нуль-орган бб и кон- При нажатии кнопки 19 "Продувкаэ Уатролирует переключение с воздуха на воздухом сигнал с кнопки поступаетазот или с азота на воздух. Второй на первый вход блока 23 управления и,канал содержит сумматор 61, селек следовательно, на первый вход ключатор 64, нуль-орган 67 и контролирует 34. При нормальном давлении воздухапереключение с азота на аргон или с в технологическом трубопроводе 9 саргона на азот. Третий канал контро- пеРвого выхода вторичного прибора 18лирует переключение с воздуха на ар- на пятый вход блока 23 управления и,гон или с аргона на воздух и содер следовательно, второй вход ключа 34жит сумматор 62 селектор 65 нуль- поступает сигнал, открывающий ключ.Ф Уаорган 68. Таким образом, сигнал Продувка возВыходной сигнал сумматоров 60-62 духом" через открытый ключ 34 постуопределяют по формулам пает на первый вход (Я) триггера 4055 и через логические элементы ИЛИ 38У160 и 39 на вторые входы (К) триггеровЕ 641 и 42. На первом выходе триггера40 и, следовательно, на первом выхов де блока 23 управления появляетсясигнал "Продувка воздухом" и загорается табло 43 "Продувка воздухом",Триггеры 41 и 42 устанавливаютсяв состояние, когда на вторых их выходах появляются сигналы "Азот выключен, "Аргон выключен",.и зажигаются одноименные табло 46,48,При нажатии кнопок 20 или 21 "Продувка азотом или "Продувка аргоном,соответственно работа блока 23 уп- Оравления аналогична описанному с тойлишь разницей, что сигнал Продувкаазотом" появляется на втором выходеблока 23 управления, а сигнал "Продувка аргоном" - на третьем выходе. 15При нажатии кнопки 22 "Конецпродувки" сигнал с кнопки поступаетна четвертый вход блока 23 управления и, следовательно, через логичес-.кие элементы ИЛИ 37-39 на вторые вхоОды триггеров 40-42,На вторых выходах триггеров появляются сигналы "Воздух выключен", "Азот выключен", "Аргон выключен" и 25 зажигаются одноименные табло 44-48. Эти сигналы поступают на первый, вто. рой и третий входы логического элемента И 49 и на его выходе и, следо " вательно, на четвертом выходе блока 23 управления появляются сигналы Подъем фурмы", "Повалка конвертера".При появлении сигнала "Продувка воздухом" на первом выходе блрка 23 управления происходит открывание клю- ., ча 27. Сигнал заданного расхода воздуха с эадатчика 24 через открытый ключ поступает на первый вход блока 30 регулирования расхода воздуха и, следовательно, на первый вход сумматора 55. Скачкообразное появление сигнала задания на первом входе сумматора 55 вызывает пропорциональную величину рассогласования на выходе сумматора, которая, воздействуя через нуль-орган 57 на интегратор 59, заставляет его интегрировать входной сигнал с датчика 58 опорного напряжения, Задание на втором входе регулятора 51 нарастает с интенсивностью, определяемой постоянной времени интегратора 59, При переключении газов одновременно в канале выключаемого газа на входе регулятора 51 задание расхода спадает с той же ин тенсивностью.Диаграмма изменения входных сигна лов регуляторов 5 1 (в блоке регулирования включаемого и блоке регули 02 6рования выключаемого газа) в моментпереключения приведена на фиг.5, Призтсм, если в момент переключения суммарный расход газов в переключаемыхканалах больше максимального из эаданий расходов ;этих газов, то из блока33 контроля на второй вход блока ЗОрегулирования (блока, в котором происходит увеличение задания расхода газа) и, следовательно, на второйвход нуль-органа 57 поступает сигналОграничение расхода", который запрещает увеличение выходного сигнала интегратора 59 до момента времени, когда суммарный расход газов в переключаемых каналах станет меньше или равным максимальному из заданий расходов этих газов. Диаграмма изменения входных сигналов регуляторов 51 в момент переключения с ограничением нарастания задания приведена на фиг.б. Регулятор 51 срабатывает рассогласование между сигналом задания с выхода интегратора 59 и измеренным значениемрасхода, поступающего на третий входблока 30 регулирования с датчика 12расхода воздуха. Работа блока 33 контропя за переключением газов описывается уравнениями 1-9. При переключении с воздуха на азот или с азота на воздух и суммарном расходе переключаемых газов больше максимального иэ заданий расходов этих газов на выходе нуль-органа бб появляется сигнал"Ограничение расхода", который через логические элементы ИЛИ б 9 и 70 поступает на первые входы логических элементов И 72 и 73. Если происходит переключение с воздуха на азот, то с второго входа блока 33 контроля поступает сигнал "Продувка азотом", и,следовательно, на втором выходе блокаЗЗ контроля появляется сигнал "Ограничение задания расхода азота", который вызывает ограничение нарастания задания расхода азота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходит переключение с азота на возцух, то сигнал "Ограничение задания расхода воздуха" появляется на первом выходе блока 33 контроля и,следовательно, происходит ограничениенарастания задания расхода воздухав блоке ЗО регулирования расхода возцухаАналогично происходит работа блока 33 контроля при переключении с1312102 151. Система управления подачей технологических газов в конвертер придонной продувке, состоящая из измерительных диафрагм и датчиков расходавоздуха, азота, аргона, клапанов для 20регулирования расхода воздуха, азота,аргона, задатчиков расхода воздуха,азота, аргона, блоков регулированиярасхода азота,аргона,воздуха, блок управления, вторичный показывающий и самопишущий прибор, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличения выхода годного металла,она снабжена 30датчиком давления воздуха, азота, аргона, четырьмя кнопками управления,блоком контроля, тремя ключами, причем выходы четырех кнопок управлениясоединены с первым, вторым, третьим и З 5четвертым входами блока управления,первый, второй, третий выходы которого соединены с первым, вторым, третьим входами блока контроля, выходызадатчиков расхода воздуха, азота, 40аргона соединены с четвертым, пятым,шестым входами блока контроля переключения газов и первыми входами первого, второго и третьего ключей, вторые входы которых соединены с первым, 45вторым и третьим выходами блока уп-равления, а выходы их соединены спервыми входами блоков регулированиярасхода воздуха, азота, аргона, вторые входы блоков регулирования расхода воздуха, азота, аргона соединенысоответственно с первым, вторым, третьим выходами блока контроля, а выходы блоков регулирования - с регулирующими клапанами, выходы датчиков 55расхода воздуха азота, аргона соединены с третьими входами блоков регулирования расхода и с седьмым,восьмым, девятым входами блока кон 3. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый блок регулирования расхода воздуха, азота и аргона содержит аналоговый регулятор, эадатчик, сумматор, два нуль-органа, датчик опорного напряжения, интегратор, причем первый вход блока регулирования является первым входом сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго нуль-органов, выходы нуль"органов соединены с первым и вторым входами интегратора, третий вход которого соединен с датчиком опорного напряжения, а выходс вторыми входами сумматора и аналогового регулятора, третий вход блоха азота на аргон, с аргона на азот и с воздуха на аргон, с аргона на воздух.Система автоматического управления устраняет аварийные ситуации, которые могут возникнуть при комбинированной продувке, т.е, залив металлом донной фурмы и ее прогар, выброс металла из конвертера при переключении технологических газов, а следова. тельно, повышает производительность Ю конвертера и увеличивает выход годного металлаФормула изобретения троля., датчики давления воздуха,азота, аргона соединены с первым, вторым,третьим входами вторичногоприбора, выходы которого соединены с пятым, шестым, седьмым входами блока управления.2, Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок управления содержит три ключа, три логических элемента ИЛИ, три триггера, шесть табло, логический элемент И, причем первый, второй, третий входы блока управления являются первыми входами, а пятый, шестой, седьмой - вторыми входами первого, второго, третьего ключей соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого триггера и первыми входами второго и третьего логических элементов ИЛИ, выход второго ключа соединен с первым входом второго триггера, первым входом первого и чторым входом третьего логических элементов ИЛИ, выход третьего ключа соединен с первым Ъходом третьего триггера и вторыми входами первого и второго логических элементов ИЛИ, четвертый вход блока управления является третьими входами первого, второго и третьего логических элементов ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами первого, второго, третьего триггеров, первые выходы первого, второго, третьего триггеров являются первым, вторым, третьим выходами блока управления и соединены с первым, третьим, пятым табло, а вторые выходы этих триггеров соединены с первым, вторым, третьим входами логического элементаИ и вторым, четвертым, шестым табло, выход логического элемента И является четвертым выходом блока управления, 13121регулирования является входом вторичного прибора и первым входом аналогового регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока ручного управления, а первый вход этого блока соединен с выходом эадатчика, выход блока ручного управления соединен с входом электропневматического преобразователя, выход которого является выходом блока регулирования, второй 10 вход второго нуль-органа является вторым входом блока регулирования расхода.4. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок контроля со держит три сумматора, три блока селектирования, три ноль-органа три логических элемента ИЛИ, три логических элемента И, причем первый, второй, третий входы блока контроля 20 являются вторыми входами логических элементов И, выходы которых являются первым, вторым, третьим выходами блока контроля, четвертый вход блока контроля является первыми входами первого и третьего блоков селектирования пятый вход блока контроля является вторым входом первого блока селектирования и первым входом второго блока селектирования, шестой З 0 02 1 Овход блока контроля является вторымивходами второго и третьего блоков селектирования, седьмой вход блока контроля является первыми входами перного и третьего сумматоров, восьмойвход блока контроля является вторымвходом первого сумматора и первымвходом второго сумматора, девятыйвход блока контроля является вторыми входами второго и третьего сумматоров, выходы первого, второго, третьего сумматоров соединены с первыми входами первого, второго, третьего нуль-органов, выходы первого, второго, третьего блоков селектированиясоединены с вторыми входами первого,второго, третьего нуль-органов, выходпервого нуль-органа соединен с первыми входами первого и второго логических элементов ИЛИ, выход второго нульоргана соединен с первым входом третьего и вторым входом второго логических элементов ИЛИ, выход третьегонуль-органа соединен с вторыми входами первого и третьего логических элементов ИЛИ, выходы первого, второго,третьего логических элементов ИЛИсоединены с первыми входами первого,второго, третьего логических элементов И./5 3035 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектпа рчас Тираж 550 И Государственн делам изобрете Москва, Ж, комитета СССи открытийская наб д