Устройство автоматической стабилизации дутьевого режима доменной печи Советский патент 1984 года по МПК C21B7/24 

1

Изобретение относятся к черной металлургии, в частности к воздухо снабжения деленных печей.

Известно устройство автоматической стабилизацш расхода дутья, поступакщего в доменную печь, включающая ксжяр с сор, воздухопровод, датчик, преобразователь, задатчик и регулятор расхода дутья, соединенн с исполнительным механизмом и регУ лируюц органом ГЛ Система автоматически поддерживает заданный расход дутья при колебаниях давления, вызываенолх изменением газопроницаемости шихты.

Недостатком известной системы является невозможность автоматической стабилизации давлйния (при допустимых колебаниях расхода дутья), необходимой в реальных условиях плавки при непостоявствг гранулометрического состава шихтовых материалов, химического состава и других факторов, обуславливаюдах канальный ход, подвисаяия и другие нарушения нормального состояния столба шихтовых материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемаму результату является система стабилизации дутьевого режима доменной печи, включающая регулятор.для .постоянного давления газа на колошнике, компрессор, воздухопровод, блоки стабилизации расхода и давления дутья, каждьЕн из которых содержит датчики, преобразователи, задатчнки и регуляторы, соединенные че.рез переключатель с.исполнительным меха}fk3MOM и регулирующим органом Zj.

Каждый регулятор может воздействовать на исполнительн механизм регулирующего органа компр.ессорного агрегата. Подключение регуляторов . к исполнительному механизму осуществляется с переключателя.

В реальных условиях доменной плавки имеет, место неравномерность засыпки и непостоянство гранулометрического состава шихты как по сеченшо, так и по вьюоте шахты печи, а также неравномерность схода вшхты, т.е. в процессе доменной плавки происходит изменение газопроницаемости (сопротивления) столба шихтовых материалов.

Позтому при определенных значениях производительности, компрессора

266062

целесообразно отключить регулятор давления и включить в работу регулятор массовой производительности, предотврав ая таким образом расстрой-,

5 ство хода печи. Это переключение производится машинистом компрессора по команде персонала доменной печи, которому трудно определить нужный мрмент переключения регуляторов.

О Недостатком данной системы является запаздывание необходимых действий по предотвращению подвисаний развития канального хода и других растройств нормального хода процес15 са, вызванного нарущениями оптимального соотношения расхода дутья к 1 газопроницаемости столба шихты, показателем которой при ПОСТОЯНС1зе давления в подконусном пространстве

0 является давление дутья.

Целью изобретения является повышение производительности доменной плавки путем обеспечения оптимального дутьевого режима.

Указанная цель достигается тем, что устройство автоматической стабилизации дутьевого режима доменной печи, включающее регулятор постоянного давления газа на колошнике, компрессор, воздухопровод, блоки стабилизации расхода и давления дутья, каждый из которых содержит датчики, преобразователи, задатчики и регуляторы, соединенные через переключатель

5 с исполнительным механизмом и регулируюирш органом, .снабжено .пороговыми элементами минимальных и максимальных рабочих значений расхода дутья и давления, включенньв4И между переклкялателями блоков стабилизации расхода и давления дутья, злементами ШШ и злементаш вьщержки времени, при этом выходы элементов ИЛИ и вы. держки времени подключены к входам

5 соответствующего переключателя,их , входы подключены соответственнр к вых6дш4 пороговых элементов, а задатчики регуляторов и пороговых элементов механически связаны между

собой.

На фиг. 1 показана известная схема автоматического, регулирования газового режима доменной печи; на фиг. 2 - режимы работы компрессора

5 под командой блоков стабилизации давления; на фиг. 3 - 6 - структурные схемы устройства для стабилизащш режима дутья доменной печи с

блоками стабилизации, обеспечивающими переключение регуляторов.

В системе стабилизации режима дутья (фиг. 1) источником дутья доменной печи 1 с газоочисткой 2 служит компрессор 3, например, с электроприводом. Необходимый режим дутья поддерживается либо регулятором 4 давления дутья, либо регулятором 5 массовой производительности.

Система автоматического регулирования включает в себя измерительные преобразователи 6 и 7, задатчикн 8 и 9 регуляторов, переключатель 10, .состоящий, например, из ключа управления 11 и реле 12 и 13, а также уси литель 14, исполнительный механизм 15 и регулирующий орган 16.

В регулятор 4 давления поступает сигнал 1Ц , пропорционал1 ный давлению из нагнетания Korirtpeccopa, с преобразователя 7 и сравнивается с сигналом задатчика 8. На регулятор 5 массовой производительности компрессора поступает сигнал с измерительного преобразователя 6 и сравнивается с сигналом задатчика 9.

Любой из регуляторов 4 или 5 может быть подключен переключателем 10 к цепям управления - усилителю 14, исполнит ел bHofMy механизму 15 и регулирующему органу 16 компрессора 3. Включение того или другого регулятора в режим автоматического регулирования осуществляется машинистом компрессора по команде газовв{ика доменной печи.

. Стабилизация давления под колошником доменной печи осуществляется регулятором давления газа 17, воздействукшщм на регулирующий орган 18, например дроссельный клапан или регулиру1ощий орган газоутилизационной турбины (не показана).

На фиг. 2 показаны режимы работы компрессора при переключениях регуляторов давления и массовой производительности.„

В течение плавки возможны нарушения хода печи, например канальный ход, подвисание шихты, при которых происходит значительное изменение газопроницаемости шихты. Поэтому в качестве, основного регулятора целесообразно использовать регулятор давления дутья, который при совместной работе с регулятором давления газа под колошником обеспечивает доменную печь таким количеством дутья, какое печь может принять в соответствии с изменяющимся сопротивлением шихты, чем достигается плав5 i ность схода шихты и высокая производительность доменной плавки.

При работе компрессора под командой регулятора давления дутья на- заданном значении давления Р„ при оп10 тимальном режиме печи (точка А), которому соответствует производитель ность компрессора, в реальных уело- ВИЯХ происходит изменение характеристик сопротивления тракта нагнетания

15 (линии а -Q, Ь-Ь,с -с) и, следовательно, изменяется-производитель : ..ность компрессора. При достижении определенных значений производагтельности: то«1кн В, которая соответству0 ет нарушению распределения, дутья по сечению шихты, например канальный ход, с точки С, к которой регулятор давления привел режим компрессора, предотвращая подвисание шихты,

5 целесообразно произвести отключение регулятора давления и включить регулятор массовой производительности, а при восстановлении персоналом доменной печи нормального хода произ0 вести обратное переключение. ;

На фиг. 3 прецставлена структурная схема устройства дчя регулирования режим.а дутья доменной печи с Iблоком управления, обеспечиваю(ф1м автоматическое переключение регуляторов. . .

Блок управления включает в себя пороговые устройства 19 и 20 с задатчиками 21 и 22 и логический элемент ИЛИ 23, выход которого связан с реле 12 и 13 переключателя 10.

Сигнал Q , пропорциональный мас-совой производительности компрессора, поступает на пороговые устройст5 ва 19 и 20, например крмпараторные, уставки срабатывания которых, устанавливаемые задатчиками 21 и 22,. соответствуют верхней и нижней границе диапазона производительности

0 (точки В и С на фиг. 2) при работке компрессора под командой регулятора и давления.

При срабатывании на границе диа- пазона любого из пороговьк устройств

5 сигнал поступает через элемент ИПК 23 на реле 12 переключателя 10, отключающее регулятор 4 давления и реле 13, подключающее регулятор 5 маесовой производительности к усилителю 14, воздействующему на исполнительный механизм 15 регулируяицего органа 16 компрессора (не показан);

Поскольку даже при нормальном 5 ровном ходе домениой яечи наблюдаются колебания (пульсация) расх(ода дутья вследствие поетоянно меняющегося сопротивления столба шихтовых ма- . териолов, то переключение регулято- ров целесообразно производить с выдержкой времени, что исключит частые аерёключения и повысит надежность cиcтe в..

/На фиг. 4 представлена структур- 5 аая ск«4а устройства для регулирования режима дутья с блоком управления имеющим линию задержки.

Влок управления включает в себя элемент 24 выдержки времени например 20 реле времени, вход которого подключен к выходу элемента.ИЛИ 23, а выход-к реле 12 и 13 переключателя 10 В этом устройстве при срабатьгоании любого из пороговых устройств 19 шш 20 переключение регуляторов произойдет только после того, как ис ернается установленаая выдержка времени на злементе 24,;

Выдержка времени на включение ре- 30 гулятора массовой производительности выбирается опытным путем. Результаты наблюдений за работой да мен1ййх печей показьлвают,. что величина выдержки для печей различного объе- 35 ма составляет 5-15 с. На фиг. 5 представлен блок управления, в котором выход элемента ИЛИ 23 соединен с реле 12 и входом элемента 24 вьщержки времени, а выход 40 последнего - с реле 13 переключателя tO.I

В этом устройстве при срабатывании любого из пороговых устройств t9 или 20 реле 12 сразу отключает 45 регулятор 4 давления, а регулятор 5 массовой производительности вкшочается по истечении заданной на элементе 24 выдержки времени на. срабатывание реле 13. ,-50

Такое переключение регуляторэв позволяет увеличить диапазон работы регулятора массовой производительности при включении его вблизи точки С (фиг.2) для компрессоров с крутыми характе- 55 ристиками.

Для того, чтобы исключить случайные отклонения давления на недопустшчую величину, особенно при переключениях вблизи точки С, когда регулятор давления уже отключен, а регулятЪр массовой производительности еще не включен, и возр астание давления зависит от скорости увеличения -. сопротивления столба шихты, что может вывести компрессор в зону помпажа, целесообразно контролировать давление дутья.

На фиг. 6 представлена схема устройства с блоком управления, в котором кроме массовой производительности контролируется величина давления дутья.

Блок управления в зтом случае включает в себя два пороговых устройства 25 и 26 с задатчиками 27 и 28 и элемент ИЛИ 29. Выход элемента ИЛИ 23 при этом соединен с реле 12. Сигнал PI, , пропорциональный давлению дутья, поступает на входы пороговых устройств 25 и 26, их выхода соединены с входами элемента ИЖ 29, а выход последнего подключен к реле 13.

В этом устройстве отключение регулятора давления производится реле 12 при достижении границ заданного диапазона производительности компрессора (аналогично устройству на фиг. 5), а включение регулятора 5 массовой производительности производится при отклонении давления дутья от заданного на заранее установленную величину при срабатывании любого из пороговых устройств, одно из которых, ншгример 25, настроено на нижнее, а 26 - на верхнее значение давлеш1я. Далее сигнал поступает на элемент ШШ 29 и затем на реле 13, включающее регулятор 5.

Во всех схемах устройств, показанных на фиг. 3-6, обратное перекючение регуляторов происходит автоматически после восстановления нормального хода речи.

Регуляторы 4 и 5 должны быть оснащены устройствами, обеспечивающими безударное переключение, как например регуляторы серии АКЭСР, а отключаемый регулятор должен переводится в режим слежения.

-ч . .

Предельные значения производительности. При которых должно производится переключение регуляторов, устанавливается в зависимости от режима работы конкретной доменной печи и определяется опытным путем.

Вьщержка времени на включение регуляторов определяется также экспериментально. Результаты наблзодений за-работой печей показывают, что для различных доменных печей ВЕ4держка времени составляет 5-15 с,

Иа воздуходувных станциях, как правило, предусматривается возможность работы каждого компрессора на любую из группы доменных печей, отличающихся номинальными параметрами дутья, поэтому для обеспечения оптда1ального соотношения массовой производительности и давления дутья : при которых производится переключение регуляторов, на разных режимах работы компрессора задатчики 8 и 9 регуляторов 4 и 5 и задатчики 21

22, 27 и 28 ПОРОГОВ.ЫХ устройств 19, 20, 25, 26 могут быть связаны мезкду собой (фиг. 6), например, механически, т.е. потенциометры датчиков могут быть установлены на одной оси или связаны с помощью редуктора передаточное отношение которого подбирается в зависимости от конкретных режимов работы доменных пе, чей группы.

Предлагаемая система )|этоматического регулирования способствует предотвращению подвисания столба шихты, быстрой ликвидации канального хода, если он возникает, и обеспечивает поддержание оптимального режима дутья в соответствии с состоянием доменной, печи, чем достигается повышение производительности плавки.

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ДУТЬЕВОГО РЕЖИМА ДОМЕННСЙ ПЕЧИ, включающее регулятор постоянного газа на колошнике, компрессор, воздухопровод, блоки стабилизации расхода и давления дутья, каящьй из которых содержит датчики, преобразователи, задатчики и регуляторы, соединенные через переключатель с исполнительным механизмом и регулирующим органом, отличающееся тем, что, с целью повьг шения производительности доменной плавки путем обеспечения оптимального дутьевого режима,, устройство снабжено пороговыми элементами минимальных и максимальных рабочих значений расхода дутья и давления, Ьключенными между переключателями блоков стабилизации расхода и давления дутья,элементами ИЛИ и элементами выдержки времени,при этом вькоды элементов ИЛИ и вьщержки времени подключены к входам соответствующего переключателя, их входы подключены соответственно к выходам пороговых элементов, а задатчики регуляторов и пороговых элементов механически связаны между собой.

Р

н

Ы1,$

«

Z

н

еь/4

Т

I, .J

2f

ФиьЛ