Система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм Советский патент 1984 года по МПК C21B7/24 

Изобретение относится к системам для контроля доменных Процессов и может быть использована в черной металлургии, в частности, на фурмах доменных печей..

Известна система контроля и сигнализации прогара воздушных фурм, «состоящая из расходомера охлаждающей воды на входе в фурму, расходомера отработанной воды, отводимой от фурмы, термометра, блока памяти, специального устройства для вычисления разности расходов и ЭВМ. Даннью измерений, полученные те жометром и обоими расходомерами, поступаютв ЭВМ где вычисляются разности расходов охлаждающей и отработанной воды с учетом поправки на тепловое расширени е расходомера отработанной вода и связанное с этим искажение его показаний. Данные о погрешностях измерительных приборов системы также передаются в ЭВМ. При прогаре фурмы часть охлаждающей воды поступает в доменную печь, в результате чего образуется разность в.показаниях. расходомеров. Специальное устройство вычисляет среднюю величину разности расходов за определенный промежуток времени. Если эта величина превышает допустимую, срабатывает сигнальное устройство, извещающее о наличии утечки охлаждающей воды (прогаре фурмы) D3

Однако данная система определяет только те повреждения, которые сопровождаются утечкой воды в печь. Если повреждение является неболыпим и в момент возникновения временно закупоривается частицами шихты или шлака, то система его не обнаруживает. Кроме того, система не предоставляет информацию о прекращении подачи воды на фурмы .или резком уменьшении давления охлаждакяцей вода в водопроводе, вызываемых засорением трубопроводной арматуры и неполадками на насосйой станции. Одновременно выход при этом из строя групы фурм приводит к сырьезным авариям на доменных печах.

Наиболее близкой к изобретению является система для контроля и сигнализации прогара воздушных фурм доменных, печей, состоящая из йзлучателя светового потока, приемника излучения, установленных на противоположных стенках отводящего от фуршл

охлаждающую воду трубопровода, сигнальной и регистрирующей аппаратуры. Работа системы основана на фотометрическом методе контроля параметров , изменение которых сопровождается изменением оптических свойств вещества или среды. При локальном перегреве тела воздушной фурмы доменной печи образуются пузырьки пара , а в результате прогара воздушной водная полость фурмы соединяется с 1азовой полостью. Система осуществляет контроль за состоянием отходящей охлаждающей воды и фиксацию нарушения герметичности воздушных фурм по появлению пузырьков в этой воде. Появление Пузырьков определяют по величине изменения светового потока, пропускаемого через отходящую охлаждающую воду, возйикающего вследствие изменения прозрачности воды 2j.

Однако известная система не защищена от ложных срабатываний, возникающих при попадании воздуха и инороных тел в водопровод охлаждения воздушной фурмы. Применение приемника излучения высокого сопротивления приводит к ложным срабатываниям системы вследствие навоДОк, возникающих в измерительной цепи при включении и выключении силового электрооборудования. Отсутствие информации о состо |нии излучателя светового потока и приемника излучения датчика приводит при их выходе из строя к предоставлению обслуживающему персоналу ложной информации о состоянии фурмы.

Кроме того, затруднена очистка стекол излучателя светового потока и приемника излучения от оседающего или (особенно в весеннее время) по.глощаюгчего большую часть светового потока, и вызьгаакщего ложные срабатьтания 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, поступакмчий на приемник излучения, при этом не уменьшается. Система не предоставляет информацию о прекращении подачи воды на фурмы или резком ее снижении, вызьтаеьолх закупоркой трубопроводной арматуры, неполадками на насосной стаиции и приводящих к выходу из строя группы фурм. 3 Целью изобретения является повышение достоверности измерений и расш рение функциональных и эксплуатационных возможностей системы. Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматического контроля и сигнализации прогара во здушных фурм, содержа;щу1о датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик содержит излуча тель светового потока и приемник из лучения, 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 сигнализации об уменьшении прот.ока охлаждающей воды через фурму, регистратор ,блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входного сигнал а и напряжения излучателя, усилитель с регулируёг«лм коэффициентом передачи и индика тор срстоян я датчика, а излучатель светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, вьтолнен ные со стеклянными окнами, приспособление для чистки окон, причем выход делителя входного сигнала сое динен с входом усилителя, первый выход которого соединен с входом индикатора состояния датчика, при этом вход блока задержки соединен с вторьм выходом усилителя блока наст ройки чувствительности, а его выход с входом блока сигнализации прогара вьгход которого подсоединен к первом входу регистратора, вход блока сигнализации об зт еньшении протока охлаждающей воды через фурму подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнализации - к второму входу регистратора, выход приемника излучения Соеди нен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делите лем напряжения. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема системы автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм} на фиг. 2 - Датчик прогар.а системь. : . Функционально система автоматического контроля и сигнализации прогара воздушных фурм состоит из 3/S датчика 1 прогара воздушной фурмы и блока 2 контроля прогара воздушных фурм. Датчик 1 прогара воздушной фурмы монтируется на сливном трубопроводе охлаждающей воды из фурмы и разделяется на две независимые частив блок контроля расхода охлажданицей воды на сливе из фурмы,выполненный в виде реле 3 расхода, и .блок контроля прозрачности охлаждающей воды, выполненньй посредством узлов приемника 4 излучения -(например, фотодиода и излучателя 5 светового потока (на- пример, лампочки), расположенных один напротив другого. Узга 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 элементов датчика. 1, его обслуживание производится без демонтажа- датчика. Блок 2 контроля п.рогара воздушных фурм функционально разделен на блок 10 настройки чувствительности, со- держащий делитель 11 входного сигнала и делитель 12 напряжения излучателя 5, усилитель 13с регулируемым коэффициентом передачи, индикатор 14 состояния датчика; блок 15 задержки, выполненный по схеме реле времени; блок 16 сигнализации о прогаре фурм,выполненный на элементах световой и звуковой сигнализации блок 17 сигнализации об зменьшении протока охлаждакицей воды через фурмы, выполненный на элементах световой и звуковой сигнализации; регистратор 18, выполненнтл на базе многоточечного регистрирзгющего 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 & результате Heпосредственного контакта с расплавленным металлом. Образовавшиеся при этом пузырьки выносятся через сливной трубопровод охлаяздающей воды. 1 Второе место среди причин прогара занимает трещинообразование, В результате прогара водяная полость фурмы соединяется с газовой. Если давление охл аждаювдей воды при этом ниже давления дутья, то газ из доменной печи попадает в охлаждаюпппо воду и в виде пузырьков выносится через сливной трубопровод. Если давление охлаждающей воды вьоте давления дутья, то газ из печи в охлаждаю щую воду не попадает, а часть воды, определяемая величиной прогара и па раметрами дутья и охлаждающей воды, поступает в доменную печь. Особое место среди причин прогара занимают нарушения в системе водоснабжения воздушных фурм (прекращение подачи воды на фурмы или падение давления воды в водопроводе), Зр мер связанные с засорением трубопроводной арматуры и неполадками на насос ной станции, Возможн одновременный прогар при этом группы фурм приводит к сьгрьезйым авариям в связи : с попаданием большого колИ- чества воды в доменную печь. Действие системы основано на постоянном контроле протока охлаждающей воды через фурму посредствен реле 3 расхода и фотометрическом методе контроля оптических свойств охлаждающей воды на сливе из фурмы посредством блока контроля прозрачности охлаждающей воды, образованно го узлами приемника 4 излучения и излучателя 5 светового потока. Для более надежной работь блока контроля прозрачности охлаждающей воды узлы приемника 4 и и:злучателя 5 не должны располагаться в непосредственной близости от места выхода струи воды из трубы, так как происходящее здесь закручивание стр приводит к значительным колебаниям прозрачности воды, услоящяет настро ку системы и увеличивает котаетество ложных срабатываний. Реле 3 расх да работает наиболее надежно при его монтаже на горизонтальном участ ке трубопровода. Система с помощью делителей 11 и 12 (фиг. 1) и регулятора реле 3 расхода (фиг. 2) настраивается таким образом, что при нормальном состоянии фурмы сигналы с выхода датчика на блоки 16 и 17 сигнализации не поступают. 36 Система работает следующим образом. При прогаре фурмы, сопровояодаемом изменением оптических свойств охлаждающей воды за счет пленочного кипения и попадания в нее из доменной печи газов, уменьшается световой поток, поступающий на приемник 4 излучения от излучателя 5 через окно 7 корпуса 6, увеличивается сопротивление приемника 4 излучения и падение напряжения на нем. При достижении сигналом на выходе датчика 1 определенного уровня, устанавливаемого делителями 11 и 12 в зависимости от первоначальной прозрачности воды, сигнал через усилитель 13 и блок 15 задержки поступает в блок 16 сигнализации о прогаре фурмы и регистратор 18, указывающие нопрогоревшей фурмы и время, прошедшее с момента ее прогара. Для защиты системы от ложных срабатываний при случайном изменении оптических свойств охлаждающей воды и наводках на цепи измерения при включении и выключении постороннего силового оборудования в систему включен блок 15 задержки, пропускающий сигнал от Усилителя 13 в блок 16сигнализации о прогаре фурмы только при его устойчивости во времени (время следования сигнала определенного уровня не менее 4-40 с), При выходе из строя приемника 4 и излучателя 5 датчика 1 сигнал поступает на индикатор 14 состояния датчика блока 10 настройки чувствительности, построенный по схеме сравнения. Срабатывает световая сигнализация индикатора 12, указьшая номер вышедшего из строя датчика. При мгновенном значительном разрушении фурмы или ее раскрытии по сварному шву вся охлаждающая вода или большая ее часть поступает в доменную печьо В этом случае срабатывает реле 3, настроенное на минимально допустимый проток охлаждающей воды Через фурму. Сигнал поступает на блок 17сигнализации об уменьшении протока 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, ин7формируя, что фурма работает в критических условиях. При прогаре фурмы в результате трещинообразования на доменных печах , где давление охлаждающей воды значительно превышает давление дуть пленочное кипение не наблюдается и газ из печи в охлаждающую воду не попадает. Вода при этом поступает в доменную печь. В этом случае такж З срабатывает реле 3, передавая ин-гформацию о прогаре фурмы на блок 17 сигнализации, . Датчик 1 прогара фурмы монтируется на сливном трубопроводе охлаждающей воды из фурмы над сливным колодцем, блок 2 контроля прогара фурм - на щите центрального пункта управления домной.

0tfeJ

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦШ ПРОГАРА ВОЗДУиШЫХ ФУРМ, содержащая датчик и блок контроля прогара воздушных фурм, причем датчик, содержит излучатель светового потока и приемник излучения, а блок контроля прогара воздушных фурм - сигнальную и регистрирующую аппаратуру, о т л ича ю щ а яс я тем, что, с целью повьшения достоверности измерений и расширения функциональных и эксплуатационных возможностей системы, в нее введены блок контроля расхода охлаждающей воды на сливе из фурмы, выполненнь в виде реле протока, блок задержки, выполненньй по схеме реле времени, блок сигнализации о прогаре, блок сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму, регистратор, блок настройки чувствительности, выполненный в виде делителей входйого сигнала и напряжения излучателя, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и индикатор состояния датчика, а излучатель светового потока и приемник излучения заключены в корпуса, вьтолненные со стеклянными окнами, приспособление для чистки . окон, причем выход делителя входного сигнала соединен с входом усилителя, первый выход которого соединен с входом индикатора состояния датчика, при О) этом вход блока задержки соединен с вторым выходом усилителя блока настройки чувствительности, а его выход - с входом блока сигнализации Э прогара, выход которого подсоединен к первому входу регистратора, вход блока сигнализации об уменьшении протока охлаждающей воды через фурму О N9 подсоединен к выходу реле протока датчика, а выход этого блока сигнализации -.к второму входу регистратора,, О д выход приемника излучения соединен с входом делителя входного сигнала, а выход излучателя - с делителем напряжения. .