Устройство для коррекции массы кокса Советский патент 1989 года по МПК C21B7/24 

3146

блока 25 сравнения и масштабирующего блока 26, третий задатчик 27, первый эадатчик 28, первый блок 29 сравнения, первый) 30 и второй 31 блоки умножения, первый нелинейный сглажива- тель 32, второй задатчик 33 и третий сумматор 34,

На чертеже обозначено: W - сигнал об измеренном значении влажности кокcaj G - сигнал об измеренном значении массы дозы коксаj Si - сигнал об измеренном значении содержания кремния в чугуне; W, G - сигналы о заданных технологом опорных значениях влажности и массы доз кокса; G - скорректированное задание на массу дозы кокса . Si - задание на содержание кремния в чугуне; 1 , и I- - сигт налы об окончании набора очередной порции кокса соответственно в первой и второй весовой воронках; I сигнал о завершении измерения содержания кремния в чугуне на очередном выпуске,

Второй 16, третий 20, четвертый 21 и первый 32 нелинейные сглаживатеи ли выполнены в виде последовательно соединенных блока сравнения, усилителя с Насыщением, интегратора и блока задержки, подключенного своим выходом к второму входу блока сравнения, первый вход которого является входом нелинейного сглаживателя, выходом которого является выход интегратора, При этом усилитель с насьш5ением предоставляет сабой усилитель с ограничением выходного напряжения по амплитуде. Настроечными параметрами усилителя являются коэффициент усиления О с/ 5 1 и абсолютная величина ограничения 8, Влок задержки сглаживателя, как и первый 19 и второй 24 ,блoj5И задержки корректирующего регулятора 12, обеспечивают задерж ку сТйг нала на время и представляют собой, /Например, блоки запаздь1вания. Таким ;образом, нелинейный сглаживатель имеет три настроечных параметра о, 8, -с , численные значения которых определяются для каждого конкретного слуг; ;чая применения сглаживателя в зависимости от цели его использования и статистйческих свойств обрабатьюаемых сиг , налов,,

Квадратор 17 выполняется в виде, например, блока умножения, первый и второй входы которого соединены между собой и подключены к входу квад

JQ 5 20 25

30 ,, JQ с ;

50

5

ратора, а выход блока умножения является выходом квадратора.

Запоминающий блок 22 выполняется в виде устройства для запоминания мгновенного значения переменной.

Третий 21, первый 28 и второй 33 задатчики выполняются в виде, например, регулируемого стабилизатора напряжения.

Устройство работает следзлощим образом,

В момент набора требуемой дозы кокса в одной из весовых воронок на соответствующий -управляющий вход переключателя 5 поступает сигнал 1 или об окончании набора дозы,, формируемый, например, при открытии затвора весовой воронки. По сигналу 1д замыкаются первый 6 и третий 8 клю- чи, пропуская на первые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал о фактической влажности кокса в первой весовой воронке, поступающий с выхода первого измерителя 1 влажности на первый инфор- мационный вход переключателя 5, и сигнал о,; фактической массе дозы .кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода первого измерителя 3 массы кокса на третий информационный вход переключателя 5, По сигналу I замыкаются второй 7 и четвертый 9 ключи, пропуская на йторые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал о фактической влажности кокса во второй весовой воронке, поступающий с выхода второго из- йеритеЛя 2 влажности на второй информационный вход переключателя 5, и сигнал о .фактической массе дозы кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода второго измерителя 4 массы кокса на четвертый информационный вход переключателя 5, Таким образом, на первом выходе переключателя 5-формируется сигнал W(i) об измеренной i влажности очередной дозы кокса, поступающий с выхода первого сумматора . 10, На втором выходе переключателя 5 формируется сигнал G(i) об измеренной Цассе очередной дозы кокса, поступающий с выхода второго сумматора 11,

В первом блоке 29 сравнения из сигнала W(i) вычитается сигнал W.(i) , поступающий с выхода первого блока 19 задержки. Полученный сигнал dW(i) W(i)-W(i) в первом блоке 30 умножения умножается на сигнал G(i) о массе

514689

порции кокса, поступающий с второго |вых;ода переключателя 5, и на коэффициент 0,01. В результате на выходе

блока 30 умножения формируется сигналу

5

) 0,01-4W(i) .G(i) (О,

о величине недогруза или перегруза i кокса в очередной дозе (в зависимости ю от знака 4W(i)) в пересчете на опорную его влажность W(i), поступающий на вход второго блока 31 умножения, где он умножается на пересчеткый коэффициент k(i), сигнал о величине ко- is торого поступает с выхода корректирующего регулятора 12. Сигнал о полученной корректировке массы кокса

/JR(i) k(i)

,а)

подается на вход первого нелинейного сглаживателя 32, предназначенного для фильтрации высокочастотных составляющих сигнала йС(1). Эти состав- ляющие включают в себя ошибки расчета из-за помех измерения массы и влажности кокса, а также быстроизме- няющиеся составляющие полезных сигналов, реализация которых нецелесо- образна из-за значительной инертности доменной печи, практически не реагирующей на высокочастотные воздействия. Работа первого нелинейного сглаживателя 32 описывается уравнениями

ЛС(1) 4Gii-1) +

А G(i) при (o(:.rf.G(t)l В B.-signCof-cTGd) пpи(d(.cfG(l)l В/

где ,fG(i) uG(i)- 4G(i-1) (3)

signCc/.c/ GCi)

О, при -В Ы-сГ G(i) и -1, при -В Co -c/ G(i) + 1, .при В 4 c/-cfG(i)J

при следую1цих значениях настроечных параметров (,, B B,,-. В данном случае коэффициент d выбирается из условия

.Hi

, , ();

i где /It; - средняя величина интерва - ла времени между набором

6891

лу

5

,

i и ю - is

20

25зо

40

45

50

55

76

соседних доз кокса; Т - постоянная времени инерции модели канала регулирования изменение расхода кокса - изменен ие содержания кремния в чугуне. При t; - 10 мин и Тц -3 ч величина of/принимается равной 0,2, коэффициент В -60 кг. Величина 9 ч принимается равной сумме времени транспортного запаздывания ,5 ч - модели канала регулирования и времени Cj,1,5 ч, затрачиваемого системой контроля химсостава чугуна на отбор. Подготовку и анализ проб чугуна.

Сигнал о сглаженном значении 4(Г(1) корректировки массы кокса поступает с выхода первого нелинейного сглаживателя 32 на вход третьего сумматора 34, где суммируется с сигналом G(i) об опорном значении массы дозы кокса, поступающим с выхода второго задат- чика 33. В результате на выходе третьего сумматора 34 формируется сигнал о скорректированном задании на массу последующей (+1)-ой дозы кокса

G(i+l) ф(1)4С(), (4) поступающий в систему реализации заданий на массу доз кокса по каждой весовой воронке (не показано).

На первый информационный вход корректирующего регулятора 12 поступает сигнал dWd) с выхода первого блока 29 сравнения. В первом блоке 19 задержки этот сигнал задерживается на время tK Ст+ м-Э ч. Задержанный сигнал dW(i-. Тц) подается на вход второго нелинейного сглаживателя 16, используемого в данном случае для текущего ус1 еднения данных об dWd-DK )a интервале времени между соседними выпусками чугуна.

Работа нелинейного сглаживателя 16 описьгаается уравнениями (3) при следующих значениях настроечньпс параметров: оС с( с, и BC , С DC. Коэффициент о((, определяющий величину интервала усреднения (:ши число N с последовательных измерений, для которых определяется среднее значение), находится по следующим соотношениям

-s; r -ir: («

где Atg - средняя величина интервала времени между соседними вы-- пусками чугуна.

71468

Принимая ut 10 мин, /3te .2 ч, определяют NC 12 и .IS. Коэффициент . BC можно принять, в частности, равным максимальной абсолютной величине JW. Так, например, при диапазоне изменений 2% W 12% и при W 7%, BC 5%. Величина времени задержки 2 Лt U 10 мин. Сигнал ) с выхода второго нелинейно- го сглаживателя 16 подается на информационный вход пятого ключа 13.

В момент завершения измерения пере- менньк .химсостава чугуна на очередном 1-ом выпуске из системы контро- ля химсостава чугуна на второй информационный вход корректирующего регу- лятора 12 (на информационный вход шестого ключа 14) поступает сигнал об измеренном значении Si(l) содержания кремния в чугуне, а на управляющий вход корректирующего регулятора 12 подается сигнал 1 о завершении анализа очередной пробы чугуна. По этому сигналу замыкаются пятый 13 и шее- той 14 ключи, пропуская соответственно сигнал ди() а вход квадратора 17 и на. второй вход третьего блока 18 умножения и сигнал 81(1)-на первый вход третьего блока 15 сравнения. В этом блоке 15 сигнал Si(l) срав- нивается с Сигналом Si(l), посту- паюшдм с выхода третьего задатчика 27. Полученный сигнал g.(l) Si(l)- Si(l) поступает на перв ый вход тре- тьего блока 18 умножения, где умножается на Сигнал ДУ()« выходе квадратора 17 формируется сигнал S(lH 3W()S поступающий на вход третьего нелинейного сглажива- теля 20. На выходе третьего блока 18 умножения формируется сигнал

Sy/.5,(l)( поступающий на вход четвертого нелинейного сглаживателя 21.

Третий 20 и четвертый 21 нелинейные сглаживатели предназначены дпя усреднения поступающих на них сигналов. Работа этих сглаживателей описывается -уравнениями (3) с наст- ройками d( о(р , В В р, / l.p для третьего нелинейного сглаживателя 20 и с коэффициентами i/ c(p, В рр .|J 5Ce для четвертого нелинейного сглаживателя 21. Коэффициент , оп- ределяющий величину интервала/усреднения, принимается

Г ГрТТ р

21,с dtp,

(6)

8

При 4-9 4t е л 2 Ч определяют NP 9, р 0,2. Коэффициенты Вр и Врр выбираются с учетом максимальных абсолютных значений сигналов W, Sj; а также характера операций, выполняемых в блоках 17 и 18 и могут быть приняты, в частности Вр 25,0 и Врр 2,5. Величина Гр соответствует среднему интервалу времени между выпусками чугуна, Ср v3 t е 2 ч.

На выходе третьего нелинейного сглаживателя 20 формируется сигнал оценки дисперсии измеренных значений влажности кокса .

-. 1 Rjl) S(l) (l-f).(

Р

поступающий на вход делителя 23. На выходе четвертого нелинейного сглаживателя 21 формируется сигнал оценки корреляционного момента измеренных значений влажности кокса и родержания кремния в чугуне

R.,s,i) Vs.(i) --s; I/w sP-fi

поступающий на второй вход делителя 23. В результате деления на выходе делителя 23 формируется сигнал оценки коэффициента регрессии, отражающего степень зависимости ошибок регулирования содержания кремния в чугуне от колебаний влажности кокса

. vn - VsC VI

(9)

Абсолютная величина коэффициента ) тем. вьш1е, чем теснее линейная связь между Е:д;И AW и чем сильнее отличается пересчетный коэффициент k, используемый во втором блоке 31 умножения для расчета корректировок массы кокса, необходимьк для компенсации AW, от своего оптимального значения. В идеализированном случае, кода k близок к оптимальному значению, эффекты колебания влажности почти полностью компенсируются и связь между flW и ES; практически отсутствует, т.е. а ig.s; 0 величина k превышает оптимальное значение - это приводит к перерегулированию (т.е. избыточным изменением массы кокса в ответ на изменение влажности). В результате коэффициента ° ложительный знак. Если величина k

U6891

ниже оптимальной - это приводит к недокомпенсации изменений влажности и отрицательным значениям коэффициента a.s;. Опираясь на эту взаимосвязь коэффициентов k и auy-s;, можно осуще- - ствлять уточнение коэффициента k по величине коэффициента а .j,- . i Сигнал а;.;; выхода блока 23 деления подается на вход масштабирующег- Q го блока 26, используемого для пересчета в соответствующие корректировки .4k

4k(l) b..a..,.,a)

(10)

где b

kp .

k;:,

k.j, - Коэффициент усиления модели канала регулирования 20 изменение массы кокса - изменение содержания кремния в чугуне, kp - настроечный коэффициент,

определяющий степень дове- 25 рия к оценкам а... ... ,

О kp ;f 1. 5 Сигнал .4k(l) с выхода масштабирующего блока 26 подается на вход второго блока 25 сравнения, где вычитается зо из сигнала k(l-1) о величине коэффициента k, уточненного после предше- ствзпощего (1-1)-го выпуска чугуна. Сигнал k(l-1) поступает на второй вход второго блока 25 сравнения с выхода запоминающего блока 22 через второй блок задержки, где задержиается на время, равное среднему инервалу времени между соседними выусками чугуна. Сигнал о полученной лд азйости

k(l) k(l-1)-4k(l)

(11)

поступает с выхода второго блока сравнения на информационный вход запоминающего блока 22, на управлянщий вход которого подается сигнал 1,0 завершении анализа очередной 1-ой пробы чугуна. В соответствии с этим сигналом осуществляется запись и запоминание до момента поступления сигнала 1з о готовности анализа пробы чугуна, взятой на следующем (1+1)-ом выпуске чугуна, в блоке запоминания величины .k(l). Этот коэффициент используется в течении последующего интервала времени ut во втором блоке 31 умножения для расчета корректиро

- Q

5

0

5

о д

7 . О

вок dG(i) k(i),(i) . Здесь в качестве k(i) рассматривается запомненное в запоминающем блоке 22 значение И(1), считьтаемое в каждый i-ый момент времени.

Применение устр йства способствует повьппению качества регулирования теплового .состояния доменной печи (показателем которого является, в частности, изменение содержания кремния в чугуне). Указанный эффект дости гается благодаря введению в предлагаемое устройство второго блока умножения, третьего задатчика и корректирующего регулятора, что обеспечивает автоматическую подстройку Коэффициента пересчета изменений влажности кокса в направленные на их компенсацию изменения массы кокса. Необходимость такой подстройки возникает, например, из-за дрейфа характеристик каналов преобразования изменений влажности и массы кокса в изменения содержания кремния в чугуне.

Форм у л а изобретения

о д

5

5

Устройство для коррекции массы кокса, содержащее первый и второй измерители влажности и первый и второй измерители массы кокса, переключатель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого ключей, информационные входы которых являются одноименными информационными входами переключателя, первого и второго Сумматоров, выходы которых являются . Соответственно первым и вторым выходами переключателя, последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнения и первый блок умножения-, последовательно соединенные первый нелинейный -сглаживатель и третий сумматор, второй задатчик, причем управляющие входы первого и третьего ключей соединены между собой и подсоединены к первому управляющему входу переключателя, управляющие входы второго и четвертого ключей соединены между собой и подсоединены к второму управляющему входу переключателя, первый и второй входы первого сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, первьй, второй, третий л четвертый

Изобретение может быть использовано для построения систем управления дозированием кокса на доменных печах. Цель изобретения состоит в повьшении точности корректировок заданий на массы доз кокса. Сущность изобретения заключается в расчете корректирово. задания технолога на массу доз кокса, необходимых для компенсации изменений I -Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна 3 доменных печах, а именно к устройствам для автоматической коррекции массы кокса при подаче материалов в доменную печь. Цель изобретения - повышение точности корректировок массы доз кокса, На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит первый 1, втр-- рой 2 измерители влажности кокса, первый 3 и второй 4 измерители массы его влажности, с подстройкой коэффициента пересчета изменений влажности кокса в изменения массы доз кокса при дрейфе характеристик каналов преобразования изменений влажности и массы кокса, в изменении показателя теплового состояния доменной печи, например содержания кремния в чугуне, с использованием измерителей влажности и массы кокса, переключателя содержащего первый, второй, третий и i ;четвертый ключи,сумматоров, корректирующего регулятора, третьего блока сравнения, второго нелинейного сгла- живателя квадратора, блоков умножения, задержки, нелинейных сглажйва- телей, запоминающих блоков, блоков деления, задержки и масштабирующих блоков. Определение скорректированного задания на массу очередной дозы кокса осуществляется путем суммирования рассчитанной корректировки массы кокса с заданием технолога, сигнал о котором поступает с второго за- датчика, 1 ил. i. кокса, переключатель 5, состоящий из первого второго 7, третьего 8 и четвертого 9 ключей, первого 10 и второго 11 сумматоров, корректирующий регулятор 12, состоящий из пятого 13 и шестого 14 ключей, третьего блока 15 сравнения, второго сглаживаг теля 16, квадратора 17, третьего блока 18 умножения, первого блока 19 задержки, третьего 20 и четвёртого .21 нелинейных сглаживателей, запоминающего блока 22, блока 23 деления, второго блока 24 задержки, второго с (Л с 4i CD- GO СО