Устройство для контроля прогара водоохлаждаемых элементов высокотемпературных агрегатов Советский патент 1980 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к устройст вам для контроля прогара водоохлажд мых элементов высокотемпературных агрегатов,например кислородных фурм зондов для непрерывного контроля те пературы жидкой стали, фурм доменных печей. Известно устройство для ксэнтроля прогара кислородной фурмы, содержащее фотодатчики, размещенные в местах предполагаемого прогара водоохлаждаемой рубашки фурмы,- выходы кото рых связаны со входом регистратора Недостатками такого устройства являются зависимость чувствительности фотодатчика от расположения последнего к месту прогара, т.е. в зависимости от степени удаленности от места прогара чувствительность фотодатчика резко падает, с.пожная конструкция водоохлаждающей рубашки фур мы при установке фотодатчиков не поз воляет точно предугадать возможные места прогара итребует увеличения числа фотодатчиков, а следовательно усложнения схемы устройства. Кроме. того, увеличивается трудоемкость мон тажа и эксплуатации устройства ввипу того, что устройство работает в жидкости, находясь в подвижной фурме, что сказывается на электроизоляции подводящих кабелей и работе фотоэлементов . Известно также устройство для контроля прогара кислородной фурмы, содержащее на входе и выходе из охлаждаемой рубашки фурмы датчики потока, выполненные в виде расходометров, выходы которых подключены к блоку вычитания, а выход последнего через самопишущий к звуковому и световому сигнализаторам и ко входу блока аварийного отключения. О прогаре фурмы судят по разностному сигналу потоков на входе и выходе из водоохлаждаемой рубашки фурмы 2 . Однако чувствительность этого устройства позволяет определить величину утечки, которая соответствует прогару больше допустимого по техническим нормам, и не .позволяет определять прогар или утечкув пределах допустимого, т.е. на ранних стадиях его возникновения. Кроме того, в известном устройстве не контролируется его исправность путем иммитации утечки воды и Не осуществляется калибров ка на контролируемую утечку воды. Цель изобретения - повышение наде ности устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство для контроля прогара, фурмы, содержит датчики расхода пото ка охладителя, один из которых установлен на входе, а другой на выходе из водоохлаждаемой рубашки., выходы крторых подключены к блоку вычитания а выход последнего подключен через самопишущий прибор к звуковому и све товому сигнализаторам, блок а арийно го отключения, перемычку, со диняющую подводящий и отводящий трубопроводы, на которой установлен расходомер и управляемый вентиль с приводом, причем выход расходомера подключен, ко входу показывающего устройства, вход привода управляемого вентиля соединен с ключом дистанцион ного управления. На чертеже схематически изображе на блок-схема предлагаемого устрой..ства. . Устройство состоит из сужающего устройства - диафрагмы 1, установлен ной на входе в водоохлаждаемую рубаш ку фурмы, сужающего устройства - диафрагмы 2, установленной на выходе из последней. Подающий 3 и отводящий трубопроводы соединены промежуточной перемычкой 5, на которой установлены управляемый вентиль 6 с приводом 7 и ключом 8 дистанционного управления, причем вход привода 7 управляемого вентиля 6 соединен с ключом 8 .дистанционного управления. На перемычке также установлен расходомер 9, выход которого связан с показывающим устройством 10. Сужающие устройства - диафрагмы 1 и 2 связаны соответ ственно с датчиками потока - дифманометраМи 11 и 12, импульсными трубками 13 и 14. Дифманометры 11 и 12 установлены на входе и выходе из водоохлаждаемой рубашки. Выходы дифманометров 11 и 12 соединены со вход ми блока 15 вычитания, выход которого соединен со ЁХОДОМ самопишущего прибора 16 и с одним из входов блока 17 сравнения, другой вход последнего соединен с выходом задатчика 19 величины допустимой утечки. Выход блока 17 сравнения допустимой утечки соединен со входом блока 19 аварийного отключения, который может быть выполнен в виде усилителя с релейным выходом. Самопищущий прибор 16 выполнен с. сигнальным устройством, выход которого соединен со свет вым сигнализатором - лампочкой 20 и с звуковым сигнализатором сиреной 21 для подачи предупредительного сиг нала о предаварийной ситуации. Работа устройства поясняется следующим. Охлаждающая вода, проходя через диафрагмь 1 и 2 создает перепады давлений лр и йр, которые по импульсным трубкам 13 и 14 поступают на дифференциальные манометры 11 и 12. Расход жидкости Ф по перепаду давления на диафрагме определяется по формуле Q--oC-FoV2pCP -p 4, (1) Где oi -коэффициент расхода, учитывающий неравномерное распределение потока, по сечению;F о площадь сужающего устройства;Р - плотность жидкости, |5 давление жидкости соответственно до и после диафрагмы. Обозначив К ofFo- 2p и Л.Р р PZ уравнение (1) примет вид Q-K-VIp Для диафрагмы 1 имеем: « К -т/лР, где Q - расход воды до фурмы. Для диафрагмы 2 имеем: Q-jT .«2 -/лРг /(4) где Qg - расход воды после фурмы. Применяя одинаковые дифманометрЫ для измерения перепадов давления на. диафрагмах на подающем и отводящем трубопроводах, можно выбрать параметры диафрагмы таким образом, чтобы соблюдалось равенство К Kg. Тогда разделив (З) на (4) получим (-§Н откуда др лРд ( ) (5) Определенной разности перепадов давлений на дифманометрах соответствует определенная величина сигнала, тогда обозначив др 0 и др J / запишем 3 Зй- ( При отсутствии ут1чки воды из фурмы Q/ тогда и гПри наличии утечки, воды на величину бО имеем Q.2--q,-uQ изменение расхода воды на величину &Q соответствует изменению сигналов на величину &U, следовательно 3jj .а ( 7 j Подставляя значения (6) и (7) в (S) получим 3,-- (3,-лз) (, откуда 2. л J Поскольку второй член правой част уравнения (8) малая величина второго порядка, ею можно пренебречь, тог-да C.Q л да-- г или ----2.-- 19) М - V ц Выразим зависимость J - t (О) в безмерных величинах, для этого разде . лим функцию а - на 3,, где О и Q - соответственно текущее значе ние сигнала и расхода, Зу Ч Q у«ал соответственно предельные номинальны сигнал датчиков и расход жидкости. Тогда получим . / q , ) 3 /; . Q Обозначим--- и m (гио. Тогда 110)примет вид л ( , (11) ф.е. зависимость между сигналом и расходом в безразмерных величинах пр ставляет собой квадратное уравнение Из уравнения (ll) следует, что максимсшьная чувствительность 2 по перепаду давления будет при максимЕшьном расходе,. т.е. при )- 1. Для значения q 0,5 чувствитель ности известного и предлагаемого уст ройства равны, при одинаковых классах точности приборов контроля. На основании изложенного можно ра делить весь диапазон измерения расхода на 2 области, в первой из которых О -i 0,5; О 0,5, а во второй 0,5 I; 0,5 ({, I, Отсюда можно сделать вывод, что во второй области использование дат чиков измерения перепадов давления более эффективно, чем датчиков расхода . Устройство работает следующим образом. При наличии утечки, посредством диафрагм 1 и 2 соответственно импуль сных трубок 13 и 14, дифманометры 1 и 12 регистрируют различные величины перепадов давления, в результате че го в блоке 15 возникает сигнал, кото рый передается на самопишуший прибор 16, а от него на сигнализаторы 20 и 21, при этом величина сигнала пропо циональна квадрату величины утечки, характер которой (возрастание или стабильность) прослежуется посредст вом самопишущего прибора 16. В момент возникновения прогара фурмы, когда величина утечки находи ся в допустимых пределах, оператор оповещается сигнализаторами. Задатчик 18 величины допустимой утечки настроен на максимальную величину допустимой утечки. При воз растании сигнала с выхода блока 15 вычитания и превышении им сигнала с выхода задатчика 18 величины допустимой утечки, на выходе блока 17 сравнения появляется сигнал, которы передается на вход блока 19 аварийн го отключения, При срабатывании блока 19 аварийного отключения прекращаются подачи кислорода и охлаждающей воды, фурма автоматически выводится из ванны конвертера. Для проверки исправности устройства периодически, например 1 раз в смену, создают искусственную утечку воды по перемычке 5 посредством дистанционного ключа 8, воздействующего на привод 7 управляемого вентиля 6. Величину утечки измеряют посред- « ством расходомера 9 и показывающего прибора 10. Одновременно возникает разбсшанс сигналов дифманометров 11 и 12 и на выходе блока 15 вычитания появляется сигнал. Показания самопишущего прибора 16 и показывающего прибора 10 сравниваются и при необходимости производят калибровку устройства. . При осуществлении калибровки устройства на перемычке 5 создают искусственную утечку, которая регулируется до величины превышающей допустимую. По показаниям прибора 10 градуируют шкалу самопишущего прибора 16 и натраивают пределы срабатывания сигнальных устройств, включающих сигнализаторы 20 и 21. Технико-экономической эффективностью устройства для контроля прогара фурмы является то, что путем повышения чувствительности устройства обнаруживают утечку воды на ранних стадиях прогара, что позволяет своевременно предпринять меры по предотвращению взрывов и аварий, вызванных по паданием воды в конвертер, в связи с этим уменьшается количество простоев и брака готовой продукции, следо- вательно, повышается производительность конвертеров. Формула изобретения Устройство для контроля прогара водоохлаждаемых элементов высокотемпературных агрегатов, например, кислородной фурмы, содержащее датчики расхода охладителя, один из которых установлен на входе, а другой на выходе из водоохлаждаем(й рубашки, выходы которых подключены к блоку вычитания, а выход последнего че рез самопишущий прибор к звуковому и Световому сигнализаторам, блок аварийного отключения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено перемычкой, соединяющей подводящий и отводящий трубопроводы, на которой установлены расходомер и управляемый вентиль с приводом, причем выход расходомера подключен ко входу показы:вс1ющего устройства, вход привода

управляемого вентиля соединен с ключом дистанционного управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 350828,кл. С 21 В 7/24, 1972.

2.Проспект фирмы HOKUSHIN- Япония Е 9-28,-19 Устройство для контроля потока,LSI -900.