Система управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке Советский патент 1987 года по МПК C21C5/34 

1312

Продувка воздухом и открыванию ключа 27. Сигнал задания расхода воздуха с задатчика 24 поступит через ключ 27 на вход блока 30 регулирования расхода воздуха. При переключении подаваемых в конвертер газов и если в момент переключения суммарный расход газов в переключаемых каналах будет меньше максимального из 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 поступит сигнал Продувка азотом и, следова

1

Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой и может быть использовано для автоматизации управления конвертером.

Целью 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.З - то же, блока регулирования; на фиг.4 - то же, блока контроля; на фиг.З и 6 - диаграммы изменения входных сигналов регуляторов.

Схема содержит конвертер 1, тех нологические трубопроводы 2-4 воздуха, азота, аргона, донную фурму 5, регулирующие клапаны 6-8 воздуха, азота, аргона, измерительные диафрагмы 9-11, датчики 12-14 расхода воздуха, азота, аргона, датчики 15-17 давления воздуха, азота, аргона, трех- канальный вторичный показывающий и самопишущий прибор 18 с однопредель- ной сигнализацией по каждому каналу, кнопки 19-22 задания режимов работы - Продувка воздухом, Продувка азотом, Продувка аргоном, Конец пор,-

102

те.льно, на втором выходе блока 33 появится сигнал Ограничение задания расхода азота, который вызовет ограничение нарастания задания расхода азота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходило переключение с азота на воздух, сигнал Ограничение задания расхода воздуха появится на первом выходе блока 33 контроля и произойдет ограничение нарастания задания расхода воздуха в блоке 30 регулирования. Аналогично происходит работа блока 33 контроля при переключении с азота на аргон, с аргона на азот и с воздуха на аргон, с аргона на воздух,3 з.п.ф-лы.6 ил.

5

5

О

,

о

0

дувки, блок 23 управления переключением газов, задатчики 24-26 расхода воздуха, азота, аргона, ключи 27-29, блоки 30-32 регулирования расхода воздуха, азота, аргона, блок 33 контроля переключения газов.

Блок 23 управления (фиг.2) содержит ключи 34-36, логические элементы ИЛИ 37-39, триггеры 40-42, табло 43-48, логический элемент И 49 предназначен для выработки сигналов управления ключами 27-29 и блоком 33 контроля и построен в виде электронного ключа, управление которым воз- .. можно, как от кнопок 19-21, так и от управлякяцей ЭВМ.

Ключи 34-36 предназначены для запрета перехода газа, давление которого ниже нормы. Управление ключами 34-36, осуществляется трехканальным блоком сигнализации вторичного прибора 18.

Логические элементы ИЛИ 37-39 предназначены для гальванической развязки, триггеры 40-42 - для хранения и выдачи на выход блока сигналов управления Продувка воздухом, Продувка азотом, Продувка аргоном, а логический элемент И 49 - для выработки сигнала аварийного подъема фурмы и повалки конвертера.

Блок 30 (31,32) регулирования (фиг.З) содержит вторичный показыfO

вающий и самопишущий прибор 50, аналоговый регулятор 51, ручной задат- чик 52, блок 53 ручного управления, электропневматический преобразователь 54, сумматор 55, нуль-органы 56 и 57, датчик 58 опорного напряжения, интегратор 59.

Ручной задатчик 52 предназначен для управления регулирующим клапаном 6 расхода воздуха -(или азота аргона) в ручном режиме работы. Выработка управляющих воздействий на клапан в автоматическом режиме работы осуществляется аналоговым регулятором 51 по стандартному ПИ (ПИД) закону регули- 15 рде рования. Выбор режима управления осуществляется блоком 53 ручного управления. Сумматор 55, нуль-органы 56 и 57, интегратор 59 выполняют функции задатчика интенсивности нарастания 20 при включении или спадания при выключении сигнала задания расхода газа на регулятор 51. Задатчик интенсивности выполнен по схеме сложения за входным сигналом, при этом время включения 25 (переключения двух газов) определяется постоянной времени интегрирования интегратора 59. Эта постоянная выбирается одинаковой для интеграторов 59 всех трех блоков 30-32 регулирования 30 расхода воздуха, азота, аргона. Нуль- орган 57 разрешает интегратору 59 интегрирование в прямом, а нуль-орган 56 в обратном направлениях.

Блок 33 контроля (фиг.4) содержит сумматоры 60-62, селекторы 63-65 максимального сигнала, нуль-органы 66-68, логические элементы Ш1И 69-71, логические элементы И 12-1 f

где О

и.В

измеренное значение рас хода воздуха;

измеренное значение рас да азота,

измеренное значение рас хода аргона.

Выходной сигнал селекторов 63-65 определяют по формулам

Qu.a3 Q

Р

У„ max(Q,,g ), Q.,,,); Yg, max(Q,,, Q,);

Yg5 max(Q,

5.a

e

)

- заданное значение расхода

воздуха; Q, заданное значение расхода

азота;

значение расхода

аргона.

Выходной сигнал нуль-органов 66определяют, как

Qvap. заданное

66

при Y o -Ye,,

при

5160 63;

Y,

67

Ys8

1 при Y, Y64 О при Y,, Y,,;

1 при О при

62 65 , .

Логические элементы ИЛИ 69-71 j служат для гальванической развязки , цепей, а логические элементы И 72-74 для выработки сигналов Ограничение воздуха, Ограничение азота, Огра

ничение аргона . Блок 33 имеет три канала контро- 40 Система работает следующим обраля . Первый канал содержит сумматор 60, селектор 63, нуль-орган 66 и контролирует пе1 еключение с воздуха на азот или с азота на воздух. Второй канал содержит сумматор 61, селектор 64, нуль-орган 67 и контролирует переключение с азота на аргон или с аргона на азот. Третий канал контролирует переключение с воздуха на аргон или с аргона на воздух и содержит сумматор 62, селектор 65, нуль- орган 68.

Выходной сигнал сумматоров 60-62 определяют по формулам

О

и.е

QU.

Q3

О

U.6

Q u.a-j Чи.ор tu-ap

измеренное значение расхода воздуха;

измеренное значение расхода азота,

измеренное значение расхода аргона.

сигнал селекторов 63-65 по формулам

рде

У„ max(Q,,g ), Q.,,,); Yg, max(Q,,, Q,);

5.a

Yg5 max(Q,

e

)

значение расхода

значение расхода

значение расхода

нуль-органов 6668

66

при Y o -Ye,,

при

5160 63;

Y,

67

1 при Y, Y64 О при Y,, Y,,;

1 при О при

62 65 , .

15 рде 20 25 30

Логические элементы ИЛИ 69-71 j служат для гальванической развязки , цепей, а логические элементы И 72-74- для выработки сигналов Ограничение воздуха, Ограничение азота, Огразом.

При нажатии кнопки 19 Продувка воздухом сигнал с кнопки поступает на первый вход блока 23 управления и

45 следовательно, на первый вход ключа 34. При нормальном давлении воздуха в технологическом трубопроводе 9 с первого выхода вторичного прибора 18 На пятый вход блока 23 управления и,

50 следовательно, второй вход ключа 34 поступает сигнал, открывающий ключ. Таким образом, сигнал Продувка воздухом через открытый ключ 34 поступает на первый вход (S) триггера 40

55 и через логические элементы ИЛИ 38 и 39 на вторые входы (R) триггеров 41 и 42. На первом выходе триггера 40 и, следовательно, на первом выходе блока 23 управления появляется

513

сигнал Продувка воздухом,, и заг о- рается табло 43 Продувка воздухом..

Триггеры 41 и 42 устанавливаются в состояние, когда на вторых их выходах появляются сигналы Азот вы- ключен, Аргон выключен, и зажигаются одноименные табло 46,48.

При нажатии кнопок 20 или 21 Продувка азотом или Продувка аргоном .соответственно работа блока 23 уп- равления аналогична описанному с той лишь разницей, что сигнал Продувка азотом появляется на втором выходе блока 23 управления, а сигнал Продувка аргоном - на третьем выходе.

При нажатии кнопки 22 Конец продувки сигнал с кнопки поступает на четвертый вход блока 23 управления и, следовательно, через логические элементы ИЛИ 37-39 на вторые вхо ды триггеров 40-42.

На вторых выходах триггеров появляются сигналы Воздух выключен, Азот выключен, Аргон выключен и зажигаются одноименные табло 44-48, Эти сигналы поступают на первый, второй и третий входы логического элемента И 49 и на его выходе и, следовательно, 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 задатчика 24 через открытый ключ поступает на первый вход блока 30 регулирования расхода воздуха и, следовательно, на первый вход сумма- тора 55. Скачкообразное появление сигнала задания на первом входе сумматора 55 вызывает пропорциональную величину рассогласования на выходе сумматора, которая, воздействуя че- рез нуль-орган 57 на интегратор 59, заставляет его интегрировать входной сигнал с датчика 58 опорного напряжения. Задание на втором входе регулятора 51 нарастает с интенсивное- тью, 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 51 (в блоке регулирования включаемого и блоке регули02

рования выключаемого газа) в момент переключения )1риведена на фиг.5. При этом, если в момент переключения суммарный расход газов в переключаемых каналах больше максимального из заданий расходов этих газов, то из блока 33 контроля на вторюй вход блока 30 регулирования (блока, в котором происходит увеличение задания расхода газа) и, следовательно, на второй вход нуль-органа 57 поступает сигнал Ограничение расхода, который запрещает увеличение выходного сигнала интегратора 59 до момента времени, когда суммарный расход газов в переключаемых, каналазс станет меньше или равным максимальному из заданий расходов этих газов с

Диаграмма изменения входных сигналов регуляторов 51 в момент переключения с ограничением нарастания ; задания приведена на фиг.6, Регулятор 51 срабатывает-рассогласование меж,цу сигналом задания с выхода интегратора 59 и измеренным значением расхода, поступающего на третий вход блока 30 регухшрования с датчика 12 расхода воздуха. Работа блока 33 контроля за переключением газов описывается зфавнениями 1-9. При переключении с воздуха на азот или с азота на воздух и суммарном расходе переключаемых газов больше максимального из заданий расходов этих газов на выходе нуль-органа 66 появляется сигнал Ограничение расхода, который через логические элементы ИЛИ 69 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 блока 33 контроля появляется сигнал Ограничение заданк я расхода азота, который вызывает ограничение нарастания задания расхода азота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходит переключение с азота на воздух, то сигнал Ограничение зада- кия расхода воздуха появляется на первом выходе блока 33 контроля и, следовательно, происходит ограничение нарастания задания расхода воздуха в блоке 30 регулирования расхода воздуха «

Аналогично происходит работа блока 33 контроля при переключении с

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 следовательно, повышает производительность конвертера и увеличивает выход годного металла.

Формула изобретения

1. Система управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке, состоящая из измерительных диафрагм и датчиков расхода воздуха, азота, аргона, клапанов для регулирования расхода воздуха, азота, аргона, задатчиков расхода воздуха, азота, аргона, блоков регулирования расхода азота,аргона,воздуха, блок управления, вторичный показывающий и самопишущий прибор, о тлич ающа -, я с я тем, что, с целью повышения производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличения выхода годного металла,она снабжена 30 логических элементов ИЛИ, выходы ко- датчиком давления воздуха, азота, ар- торых соединены с вторыми входами

первого, второго, третьего триггеров, первые выходы первого, второго, треблоком контроля, тремя ключами, причем выходы четырех кнопок управления соединены с первым, вторым, третьим и 35 рым, третьим выходами блока управле- четвертым входами блока управления, ния и соединены с первым, третьим, первый, второй, третий выходы которого соединены с первым, вторым, третьим входами блока контроля, выходы задатчиков расхода воздуха, азота, аргона соединены с четвертым, пятым, шестым входами блока контроля переключения газов и первыми входами пер3. Система поп.1, отличаютьего триггеров являются первым, втопятым табло, а вторые выходы этих триггеров соединены с первым, вторым, третьим входами логического элемента 40 И и вторым, четвертым, шестым табло, выход логического элемента И является четвертым выходом блока управления.

вого, второго и третьего ключей, вторые входы которых соединены с первым, вторым и третьим выходами блока управления, а выходы их соединены с первыми входами блоков регулирования расхода воздуха, азота, аргона, вторые входы блоков регулирования расхода воздуха, азота, аргона соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока контроля, а выходы блоков регулирования - с регулирующими клапанами, выходы датчиков расхода воздуха; азота, аргона соединены с третьими входами блоков регулирования расхода и с седьмым, восьмым, девятым входами блока кон45 Щ а я с я тем, что каждый блок регулирования расхода воздуха, азота и аргона содержит аналоговый регулятор, задатчик, сумматор, два нуль-органа, датчик опорного напряжения, интегра5Q тор, причем первый вход блока регулирования является первым входом сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго нуль-органов, выходы нуль-органов соединены с

55 первым и вторым входами интегратора, третий вход которого соединен с датчиком опорного напряжения, а выход - с вторыми входами сумматора и аналогового регулятора, третий вход блока

O

троля-, датчики давления воздуха,азота, аргона соединены с первым, вторым, третьим входами вторичного прибора, выходы которого соединены с пятым, шестым, седьмым входами блока управления.

2. Система по п. 1, о т -л и ч а ю- щ 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 пят ый,тестой, седьмой - вторыми

5 входами первого, второго, третьего ключей соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого триггера и первыми входами второго и третьего логических элемен0 тов ИЛИ, выход второго ключа соединен с первым входом второго триггера, первым входом первого и вторым входом третьего логических элементов ИЛИ, выход третьего ключа соединен с пер5 вым входом третьего триггера и вторыми входами первого и второго логических элементов ИЛИ, четвертый вход блока управления является третьими входами первого, второго и третьего

рым, третьим выходами блока управле- ния и соединены с первым, третьим,

тьего триггеров являются первым, вто35 рым, третьим выходами блока управле- ния и соединены с первым, третьим,

пятым табло, а вторые выходы этих триггеров соединены с первым, вторым, третьим входами логического элемента 40 И и вторым, четвертым, шестым табло, выход логического элемента И является четвертым выходом блока управления.

45 Щ а я с я тем, что каждый блок регулирования расхода воздуха, азота и аргона содержит аналоговый регулятор задатчик, сумматор, два нуль-органа, датчик опорного напряжения, интегра5Q тор, причем первый вход блока регулирования является первым входом сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго нуль-органов, выходы нуль-органов соединены с

55 первым и вторым входами интегратора, третий вход которого соединен с датчиком опорного напряжения, а выход - с вторыми входами сумматора и аналогового регулятора, третий вход блока

91

регулирования является входом вторичного прибора и первым входом аналогового регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока ручного управления, а первый вход этого блок соединен с выходом задатчика, выход блока ручного управления соединен с входом электропневматнческого преобразователя, выход которого является выходом блока регулирования, второй вход второго нуль-органа является вторым входом блока регулирования расхода.

4.-Система поп.1,отличаю- щ а я с я тем, что блок контроля со держит три сумматора, три блока се- лектирования, три ноль-органа, три логических элемента ШШ, три логических элемента И, причем первый, второй, третий входы блока контрохся 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 селект зро- вания, пятый вход блока контроля является вторым входом первого блока селектирования и первым входом второго блока селектирования, шестой

210

вход блока контроля является вторыми входами второго и третьего блоков селектирования, седьмой вход блока контроля является первыми входами первого и третьего cyNtMaTopoB, восьмой вход блока контроля является вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, девятый вход блока контроля, является вторыми входами второго и третьего сумматоров, выходы первого, второго, третьего сумматоров соединены с первы- . ми входами первого, второго, третьего нуль-органов, выходы первого, второго, третьего блоков селектирования соединены с вторыми входами первого, второго, третьего нуль-органов, выход первого нуль-органа соединен с первыми входами первого и второго- логических элементов ИЛИ, выход второго нуль- органа соединен с первым входом третьего и вторым входом второго логических элементов ИЛИ, выход третьего нуль-органа соединен с вторыми входами первого и третьего логических элементов ИЛИ, выходы первого, второго, третьего логических элементов ИЛИ соединены с первыми входами первого, второго, третьего логических элементов И ,

ВшМ

Фиг,2

Фиг.Ч

(iuHQu2

Фиг. 5

Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой. Цель изобретения - повышение производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличение выхода годного металла. Сущность изобретения заключается в том, что при нажатии кнопки 19 Продувка воздухом сигнал поступает на первый вход блока 23 управления. При нормальном давлении воздуха в трубопроводе 2 с первого выхода вторичного прибора 18 на пятый вход блока 23 управления поступит сигнал, что приведет к индикации в нем состояния (Л Мл Аят Лрго

ii ЛЗад t fput.B

йиПии2

t т

Редактор Н.Гунько

Составитель А.Абросимов Техред А.Кравчук

Заказ 1936/24 Тираж 550Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектпая, 4

Корректор С. Черни