Устройство для обнаружения прогара охлаждаемых элементов металлургических агрегатов Советский патент 1984 года по МПК C21B7/24 

00 9д 00

сь

1

Изоб15етение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для обнаружения прогара охлаждаемых элементов металлургических агрегатов, например воздушных фурм доменных печей.

Известно устройство, выполненно в виде сосуда, снабженного переливной перегородкой и гидрозатвором, делящим сосуд на газовую камеру и камеру слива, газовая камера которого снабжена датчиком давления га за СП.

Одналсо указанное устройство, дествующее по принципу обнаружения заброса газа в сливной трубопровод теряет работоспособность в случае превьшения давления охлаждающей воды над давлением газов в печи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для обнаружения охлаждаемых элементов металлургических агрегатов, состоящее из электромагнитных расходомеров, установленных попарно на входе и выходе каждого элемента, и блока сравнения расходов хладагента 23.

Порог чувствительности известного устройства определяется точностью измерения расхода, поэтому для обеспечения высокой чувствителности в устройстве применяются дорогие расходомеры высокого класса точности. Питание обмоток возбуждения расходомеров напряжением промьшшенной частоты обусловливает высокую чувствительность их измерительных устройств к различного рода помехам, что приводит к дрейфу нуля расходомеров. Для исключения дрейфа нуля в известном устройстве 1 раз в 15 мин производится калибровка, для чего в состав устройства включено по шесть управляемых запорных вентилей на каждый охлаждаемый элемент, что делает устройство весьма громоздким и трудоемким в обслуживании.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства при одновременном снижении требований к метрологическим характеристикам расходомеров.

Поставленная цель Достигается тем, что устройство для обнаружени прогара охлаждаемых элементов ме862

таллургических агрегатов, состоящее из электромагнитных расходомеров, установленных попарно на входе и выходе каждого элемента, и блока сравнения расходов хладагента, снабжено регулируемыми буферными входными усилителями, блоком калибровки и усилителем сигнала разности расходов хладагента, соединенными между собой, причем обмотки входного и выходного расходомеров включены последовательно с генератором напряжения прямоугольной формы частотой 1-5 Гц.

На чертеже приведена структурная схема устройства;

Входной 1 и выходной расходомеры 2 установлены на напорном 3 и сливном трубопроводах 4 охлаждаемого

элемента 5. Генератор напряжения 6 прямоугольной формы подключен к шинам 7, к которьш подключены соединенные последовательно обмотки возбуждения 8 и 9 входного и выходного преобразователей расхода каждого канала. С их электродами соединены буферные усштители 10, связанные с устройством калибровки 11. Выходы буферных усилителей соединены с входом усилителя разности расходов 12, выход которого соединен с пороговым устройством 13, связан- ., цым с устройством сигнализации 14. В устройстве для обнарзжения прогара охлаждаемого элемента требуется идентичность характеристик входного и выходного расходомеров и высокая чувствительность к сигналу разности расхода, а требования к точности измерения абсолютного расхода понижены.

Устройство работает следующим образом.

Охла ающая вода проходит последовательно через напорный трубопровод 3, выгодной расходомер 1, охлаждаемый элемент 5, сливной трубопровод 4 и выходной расходомер 2. При исправности охлаждаемого элемента расходы воды на его входе и выход е равны.

При прохождении воды через расходомер на его электродах возникает разность потенциалов, пропорциональная скорости потока, расстоянию между электродами и магнитной индукции в зазоре. Для ненасьщенной маг3

нитной системы индукция пропорциональна току возбуждения.

Напряжение питания обмоток возбуждения вырабатьгоается генератором напряжения 6. Последовательное соединение обмоток возбуждения 8 и 9 входного и выходного расходомеров обеспечивает идентичное влияние на их характеристики изменения напряжения питания, сопротивления обмоток, контактных сопротивлений и т.п.

Буферные усилители 10 обеспечивают предварительное усиление сигнала, снимаемого с электродов, на 20-30 дБ и совместно с устройством калибровки 1 1 позволяют сбалансировать коэффициенты передачи расходомеров, что снижает требования к точности изготовления преобразователей расхода. Балансировка коэффициентов входного и выходного расходомеров производится однократно - при заведомо исправном охлаждаемом элементе добивак тся равенства нулю сигнала разности расходов. В дальнейшем чувствительность всего устройства определяется исключительно стабильностьюбуферных усилителей.

Применение для питания расходомеров напряжения прямоугольной формы с частотой 1-5 Гц, полученной делением частоты сети на целое число, позволяет интегрировать сигнал за период, кратный периоду напряжения сети, и осуществлять фильтрацию сигналов, что обеспечивает подавление как сетевой, так и трансформаторной помех от обмоток возбуждения.

Усилитель сигнала разности расходов 12 обеспечивает основное усиление всего канала на уровне 80120 дБ, но к его стабильности высоких требований не предъявляется.

При прогаре охлаждаемого элемента происходит утечка воды, и возни- кает различие между входным и выходным расходом. При увеличении сигнала на выходе усилителя разности расхода выше заданного уровня происходит срабатывание порогового устройства 13, которое вьщает аварий186864

ный сигнал на устройство сигнализации 14.

Изобретение реализовано в опытной системе обнаружения прогара воз5 душных фурм доменной печи. Для питания обмоток возбуждения примене; но напряжение прямоугольной формы частотой 1,5625 Гц ( сети, деленная на 32). Буферные усилители имели коэффициент, регулируемый

to в пределах 20-30 дБ, коэффициент усиления сигнала разности составил 100 дБ, что обеспечило устойчивое обнаружение утечки 20 мл/с при общем расходе до 10 л/с при диаметре

5 канала датчика 50 мм. Обеспечено подавление сетевой помехи на 80 дБ и полное подавление трансформаторной помехи, что позволило исключить из схемы элементы коррекции нуля

0 и компенсации помехи от обмоток возбуждения, что существенно повысило стабильность работы устройства и облегчило его обслуживание.

Предлагаемое устройство может

5 быть применено для обнаружения прогара воздушных фурм на всех доменных печах металлургических заводов, где вследствие повышения давления охлаждающей воды перестали действо0вать системы на принципе обнаружения заброса газов в сливной трубопровод, а внедрение систем на основе измерения расхода сдерживается отсутствием расходомеров достаточно

5 высокого класса точности.

Устройство позволяет за счет своевременного обнаружения прогара фурм сократить простои доменных

0 печей на замене воздушных фурм на 0,2%, сократить попадание воды в рабочее пространство печи и соответственно сократить расход кокса на 0,5 кг/т чугуна, повысить стой5кость футеровки горна, а также повысить, безопасность обслуживания домейньпс печей.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения составит для доменной печи объемом 3000 м порядка 80,0 тыс./руб в год.

УСТРОЙСТВО ДТЩ, рБНАРУЩНИЯ ПРОГАРА ОХЛАВДАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ, состдящее из электромагнитньрс расходомеров, установленных попарно на входе и выходе каждого элемента, и блока сравнени}{ расходов 7слада&ента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительное устройства при одновременном снижении требований к метрологическим характеристикам расходомеров, устройство снабжено регулируемыми буферньаш входньми усилителями, блоком калибровки и усилителем сигнала разности расходов хладагента, соединенными между собой. Причем обмотки входного и выходного {Расходомеров включены пос9 ледовательно с генератором напряжения прямоугольной формы частотой 1-5 Гц.