Система автоматического регулирования теплового режима нагревающей печи Советский патент 1992 года по МПК C21D11/00 

eteeV

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматичекого регулирования теплового режима на- гревательных печей периодического ействия.

Известна система регулирования теплового режима в нагревательной печи, содержащая датчик температуры, установленный в зоне регулирования температуры, регуляоры температуры и соотношения расходов топлива и воздуха и исполнительные механизмы подачи топлива и воздуха.

Недостатком известной системы является отсутствие текущей информации о фактическом нагреве металла, т.е. тепловом потоке, поглощаемом металлом, что приводит к перерасходу топлива.

Наиболее близка к предлагаемой систе- ма автоматического регулирования теплового режима нагревательной печи, содержащая задатчик и датчик регулируемого параметра, например, температуры печи, дифференциатор, вход которого соединен с выходом датчика температуры, первый, сумматор,-входы, которого соединены с задатчиком и датчиком температуры печи, а выход через регулятор температуры печи - с исполнительным механизмом регулировочного клапана расхода топлива, второй сумматор, входы которого соединены с выходами дифференциатора и за датчика температуры, а выход через регулятор расхода воздуха соединен с исполнительным механизмом регулировочного клапана расхода воздуха.

Однако данная система не содержит датчиков информации о количестве тепла, получаемого металлом, поэтому регулирование теплового режима проводится неэкономично и ведеУ к перерасходу топлива. ..

Цель изобретения-повышение экономичности процесса нагрева металла путем снижения расхода топлива.

Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования теплового режима нагревательной печи, содержащая задатчик и датчик теплопогло- щения металла, два блока сравнения, первые входы которых соединены с выходом датчика тёплопоглощения металла, а вторые - с выходом задатчика, выход второго блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, дополнительно содержит датчик и задатчик температуры поверхности металла, третий блок сравнения, логический блок, дискретный и частотно-импульсный модулятор, двухпози- ционный переключатель, регулятор расхода топлива, два входа которого через соответственно дискретный и частотно-импульсный модуляторы соединены с двумя выходами двухпозйционного переключателя, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, вход которого соединены с выходом датчика и задагчика температуры поверхности металла, информационный вход двухпозйционного переключателя соединен с выходом первого блока сравнения.

Датчик-тепломер представляет собой физическую модель нагрева металла, в цен тре образца, выполненного из того же металла, что и нагреваемый, установлена

термопара, датчик не требует дополнительной градуировки и формирует сигнал по теплопоглощению q0rrr f () . Датчик-тепломер устанавливается на уровне нагреваемого металла.

Предлагаемая система отличается наличием новых элементов; блока сравнения,ло- гического блока, дискретного модулятора, частотно-импульсного модулятора, двухпозйционного переключателя, датчика и задатчика поверхности металла.

Предлагаемое устройство для регулирования теплового режима нагревательной печи позволяет оценить текущее теплопог- лощение металла и вести нагрев по заданной программе q0ni f (т) , формируя регулирующее воздействие с минимальными потерями топлива.

На фиг,1 представлена блок-схема системы регулирования теплового режима; на .

- фиг.2 - временные диаграммы работы системы АСР....

Система содержит датчик-тепломер 1, состоящий из тепломера и дифференциатора, вход которого соединен с выходом тепломера, а выход является выходом датчика тёплопоглощения металла; задатчик тепло- поглощения 2; два блока 3 и 4 сравнения, первые входы которых соединены с выходом датчика 1 тёплопоглощения металла, а

вторые входы - с выходом задатчика 2 тёплопоглощения, выход блока 4 сравнения соединён с регулятором 5 расхода воздуха; датчик 6 и задатчик 7 температуры поверхности металла, блок 8 сравнения, логический блок 9, дискретный модулятор 11, частотно-импульсный модулятор 12,двухпо- зиционный переключатель 10, регулятор 13 расхода топлива, два входа которого через соответственно дискретный модулятор 11 и

частотно-импульсный модулятор 12 соединены с двумя выходами двухпозйционного переключателя 10, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока 9, вход которого соединен с

выходом блока 8 сравнения, входы которого соединены с выходом датчика 6 и за датчика 7 температуры поверхности металла, информационный вход двухпозиционного переключателя 10 соединен с выходом блока 3 сравнения.

Работу системы автоматического регулирования рассмотрим, используя временные диаграммы фиг.2.

На фиг.2а дан график изменения расхода топлива Вт f (t) в. период нагрева .и выдержки металла. На фиг.2б изображена зависимость теплопоглощения металла от времени нагрева металла qM3afl f (г), за- даваемая задатчиком 2 временная программа, полученная предварительным технико-экономическим расчетом на ЭВМ по стандартной программе по минимуму стоимости операций нагрева металла при минимальном расходе топлива; qMTv f (т)-текущее теплопоглощение металла, замеряемое датчиком-тепломером 1; Ј qMTeic (т)рмзаА (Т)-разность текущего и заданного теплопоглощения. На фиг.2в представле- на работа исполнительного механизма, когда он работает с увеличением расхода топлива с постоянной скоростью (включен на увеличение), стоит на месте (отключен), работает с уменьшением расхода топлива (включен на уменьшение). На фиг.2г даны графики изменения температуры поверхности металла i(R,r) f (т), теплового центра металла t(0, i) f (ту в период нагрева и максимальное значение поверхности ме- талла t(R, т) - 1макс в период выдержки; ДТ - заданный перепад температур по сечению металла.

Система работает следующим образом.

Сигнал датчика температуры поверхно- сти металла 6t(R, т ) поступает на блок 8 сравнения. При температуре поверхности металла меньше максимальной заданной t(R,r)tMaKc логический блок 9 через двухпо- зиционный переключатель 10 подключает сигнал разности текущего теплопоглощения (полученного от датчика 1) и заданного теплопоглощения (полученного от задатчика 2) е - дмек (т) - дйад (т) к входу дискрет- ного модулятора 11. При непрерывном изменении величины разности е сигнал на входе дискретного модулятора 11 появляёт-

ся в момент Дт| при изменении знака ее + на -. Регулятор 13 расхода топлива увеличивает подачу топлива, а регулятор 5 расхода воздуха увеличивает соответственно подачу воздуха. Увеличение подачи топлива и воздуха происходит до тех пор

(момент Атг фиг.2а), пока знак разности t не изменится на противоположный (фиг.2б). Принтом сигнал на входе в регулятор 13 расхода топлива равен нулю (импульсный механизм (ИМ) отключен фиг.2в), регулятор расхода топлива и регулятор расхода воздуха находятся в неподвижном состоянии, обеспечивая постоянный расход топлива и воздуха. Далее цикл повторяется до достижения заданной максимальной температуры поверхности металла гМакс (фиг.2г). При t(R,r ) t-макс логический блох 9 через двух- позиционный переключатель 10 подключает сигнал разности текущего и заданного теплопоглощения Ј ко входу частотно-импульсного модулятора 12. Регулятор 13 расхода топлива уменьшает подачу топлива, а регулятор 5 расхода воздуха уменьшает подачу воздуха (ИМ включен на уменьшение фиг.2в). При непрерывном изменении величины разности е сигнал на реверс исполнительного механизма появляется только в

момент Дг|1 (фиг,2а) при изменении знака разности е с + на -, при этом регулятор 13 расхода топлива увеличивает подачу топлива (фиг.2 в), а регулятор 5 расхода воздуха увеличивает подачу воздуха. При изменении знака ЕС - на + в момент времени

Atf осуществляется реверс исполнительного механизма регуляторов расхода топлива и воздуха и. далее цикл повторяется до достижения заданного перепада температур по сечению металла AT (фиг,2г).

Использование предлагаемой системы регулирования теплового режима нагрева: тельной печи позволяет учесть количество тепла, идущего на нагрев металла, т.е. осуществлять по параметру, отражающему динамику внутреннег о нагрева - тепловому потоку, поглощенному металлом (теплопрг- лощение)9оат f т, следствием чего является снижение расхода топлива.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

...- 1. Система автоматического регулирования теплового режима нагревающей печи, содержащая задатчик и датчик еплопоглощения металла, два блока сравнения, первые входы которых соединены с выходом датчика теплопоглощения метала, а вторые-с выходом задатчика, выход второго блока сравнения соединен с регуляором расхода воздуха, отличающаяся ем, что, с целью сокращения расхода топива, она снабжена датчиком и задатчиком

емпературы поверхности металла, третьим блоком сравнения, логическим блоком, дискретным и частотно-импульсным модуляторами, двухпозиционным переключателем,

регулятором расхода топлива, два входа которого через соответственно дискретный и частотно-импульсный модуляторы соедине ны с двумя выходами двухпозиционного переключателя, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, входы которого соединены с выходами датчика и задатчика температуры поверхности метал&rl ПериоЗ нагрева

ла, информационный вход двухпозиционного переключателя соединен с выходом первого блока сравнения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик теплопоглощения металла содержит тепломер.и дифференциатор, вход которого соединен с выходом тепломера, а выход является выходом датчика теп-, лопоглощения металла.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для. автоматического регулирования теплового режима на- гревательных печей периодического 4 действия. Целью изобретения является по вышение экономичности процесса нагрева металла путем снижения расхода топлива. Система содержит датчик 6 и задатчик 7 температуры поверхности металла, блок 8 сравнения, логический блок 9, дискретный 11 и частотно-импульсный 12 модуляторы, J двухпозйционный переключатель 10, регулятор 13 расхода топлива, два входа которого соответственно через дискретный 11 и частотно-импульсный 12 модуляторы соединены с двумя выходами двухпозиционного переключателя 10, два управляющих входа которого соединены с двумя выходами логического блока 9, вход которого соединен с выходом блока 8 сравнения, входы которого соединены с выходом датчика 6 и задатчика 7 температуры поверхности металла. Информационный вход двухпозиционного переключателя 10 соединен- с выходом блока 3 сравнения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. у Ј

Период нагрева

уменьшение

Период

быдертки

Tffi&TmiKt