Устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны Советский патент 1981 года по МПК C21C5/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для автоматического контроля кислородно-конверторной плавки стали. Известно устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны/содержащее газоанализаторы СО, COj. и расходомер отходящего газа, выходы которых подключены ко входам блока определения скорости обезуглероживания, а выход последнего соединен со входом блока определения показателя колеба тельности скорости обезуглероживания. Выход этого блока подключен к блоку прогнозирования концентрации .С в металле, выход которого подключен ко входу блока расчёта количества кислорода, необходимого для продувки содержанию СО и COj в отходящих газах, а также по расходу отходящего га за определяется скорость обезуглероживания сталеплавильной ванны, а затем, используя свойства колебательности скорости обезуглероживания, прогнозируют СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ВАННЫ концентрацию углерода в металле и определяют момент прекращения продувки. Недостатком устройства является низкая точность расчета скорости обезуглероживания наличия высокочастотных помех Е контролируемых сигналах о содержании СО и СО2 в отходящих газах и его расходе, а также из-за динамических искажений, сигналов в измерительных трактах, содержащих измерительные приборы, импульсные линии и каналы транс портировки отходящего газа от сталеплавильной ванны. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля обезуглероживания, содержащее датчики расхода топлива и концентрации закиси углерода в отходящем газе, вычитающий блок, интегратор и р© гистрируюцще приборы. Устройство снабжено электрической моделью дымоходного тракта сталеплавильного устройства, вход которой соединен через интегратор с дгпгчиками расхода топлива и концентра- цИи закиси углерода в отходящем газе, а выход - с вычитающим блоком 2 Информация о процессе обезуглероживания поступает по трем входам системы с датчиков расходомеров и анализатора С02. в отходящем газе. Показания датчиков-расходомеров, пересчитанные в м J С02, суммируются в интеграторе и подаются на вход электрической модели дымоходного тракта, с выхода которой сигнал, содержащий информацию об объеме расчет ного СО /2, при сгорании топлива подается на вход блока вычитания. На второй вход этого блока поступает сигнал от газоанализатора. На выходе этого блока сигнал соответствует скорости выгорания углеродй из ванны в текущий момент. На выходе сумматора сигнал несет информацию о процентном содержании суммарного yrw лерода, окислившегося в ванне за период контроля. Недостатком устройства является низкая точность контроля обезуглероживания вызванная тем, что не устраняется высокочастотная помеха, присутствующая в контролирующих сигналах по COj и расходу топлива, обусловленная непредставительностью отбора проб, нарушениями в импульсных линиях сбоями измерительной аппаратуры и т.д. Кроме того, недостатком является и то, что скорость обезуглероживания определяется с запаздыванием, вызванным транспортным запаздыванием в измерительном тракте газового анализа, что при управлении конверторным процессом не позволяет оперативно воздействовать на ход процесса. Целью изобретения является повышение точности определения скорости обезуглероживания и соответствие последней состоянию технологического процесса на текущий момент. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны, содержащее газоанализатор СО, регистрирующие приборы, блок суммирования и интегратор, введены три нелинейных низкочастотных фильтра, три обратные модели измерительных трактов по СО, СО2 и рас ходу отходящего газа, два блока задержки, блок умножения, эстраполятор, выпол ненный в виде реального форсирующего звена, газоанализатор СО и расходомер отходящего газа, при этом выход газоана лизатора СО. через первый нелинейный ни йочастотный фильтр, обратную модель ег-о измерительного тракта и блок задержки подключен к входу блока суммирования, выход газоанализатора СО через второй фильтр и обратную модель измерительного тракта по СО и второй блок задержки подключен к второму входу блока суммирования, выход расходомера отходящего газа через третий фильтр и обратную модель измерительного тракта по расходу отходящего газа подключен к входу блока умножения, к другому входу которого ПОД ключен выход блока суммирования, а выход блока умножения соединен с входом реального форсирующего звена, выход которого подключен к одному регистрирую- . щему прибору и к интегратору, выход которого подключен ко второму регистрирующему устройству. На чертеже показана- блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит газоанализатор СО 1, газоанализатор СОл 2, расходомер 3, фильтры 4-6 низкой частоты сигналов СО, СО2 и расходомера, обратные модели 7-9 измерительных трактов газоанализатора СО, газоанализатора СОл, расходомера. Устройство также содержит блоки Ю и 11 задержки, которые служат для синхронизации во времени восстановленных сигналов СО и СО 2.с сигналом о расходе отходящего газа. Такая синхронизация необходима, так как при измерении расхода отходящего газа время транспортного запаздывания наибольшее. Задержка сигнала СО производится на время равное а сигнала время равное-Сог- СОг 002- паздывания сигналов с содержанием СО и СОд , а ог время запаздывания сиг. нала о расходе отходящих газов, который измеряется и восстанавливается с наибольшим запаздыванием. Устройство также содержит сумматор 12, блок 13 умножения, экстраполятор 14, выполненный в виде реального форсирующего звена, регистрирующие приборы 15 и 16, интегратор 17. Устройство работает следующим образом. Исходная информация (содержание СО, СО2, и расход отходящих газов) о процессе обезуглероживания поступает с газоанализаторов 1 и 2 и расходомера 3. Сигналы с выходов этих блоков поступают на нелинейные фильтры 4, 5 и 6 низкой частоты, выполненные, например, в виде охваченных отртцательной обратной связью последовательно соединенных блока вычитания, пропорционального блока с насыще5нием и интегратора, В фильтрах 4-6 про изводится устранение высокочастотной по мехи, С помоишю обратных моделей 7-9 измерительных трактов восстанавливаютс действительные значения сигналов в момент времени i- - -tccf: , текущий момент, а tr - суммарное время транспортного запаздьшания сигнала по измерительному тракту СО, состоящее из времени движения отходящего газа по газоотводящему тракту до точки его отбо ра на анализ и времени транспортного за паздывания сигнала по измерительному тракту СО и измерительному тракту СО до точки его отбора на анализ и времени транспортного запаздывания прибора, связанное с транспортировкой и подго товкой пробы газа к анализу, Такие измерительные тракты удовлетворительно аппроксимируются последова- тельным соединением инерционного звена первого запаздывания с передаточной функцией v/лр)-1 TP + I где К - коэффициент передачиГ Т - время инерции и звена чистого запаздывания с передаточной функцией 2(Р) где С - время чистого запаздывания, В частности, время инерции по каналам СО и СО2 дпя большегрузных конвертеров без дожигания отходящего, газа составляет 4-6 с, по каналу измерения расхода отходящего газа порядка Юс; время запаздывания tr p- Q-14-17 с, V 50 с. Время чистого запаздывания С учитывается с помощью блоков 10 и 11 задержки, а обратная модель инерционного звена первого порядка имеет передаточную функцию NN(P)-Р- )/ где К 1/к и реализуется по схеме, представленной на фиг, 4, Здесь к--, T-R,C R, С выхода обратных моделей 7 и 8 измерительных трактов СО и СО восстановленные сигналы, в которых устранены динамические искажения, поотупакуг соответственно на входы блоков 1О nil задержки, гцс ciiiiKuibi о с)л(ржпг1ы СО и 43 СО задерживаются на вреия - нС С С выхода блоков 10 и 11 сигналы поступают на вход сумматора 12, с выхода ко торого сигнал поступает на вход блока 13 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с выхода обратной модели 9 измерительного тракта по расходу отходящих газов, В блоке умножения производится умножение этих сигналов и, кроме того, умножение на постоянный коэ4{ фишент а О,О0536. В результате находят скорость обезуглероживания V конверторной ванны в (Ъ-Тог) момент времени по выражениюVc() O.p0536f , ),. V гдеМогчЬ- Qf)-расход отходящих газов; ),(t- for } соответственно соцержание СО и С02 в отходящих газахГ С выхода блока 13 умножения сигнал поступает на вход экстраполятора 14, где производят экстраполирование сигнала на время СГог Передаточная функция ТогР-И %з(Р T Pгде в Т - постоянная времени. Исходное значение выбирается и подна - страивается в зависимости от изменений технологии в процессе эксплуатации. Сигнал с выхода экстрапол5гтора 14 поступает на вход регистрирующего прибора 15, выход которого является выходом устройства, В приборе 15 регистрируется скорость (,(,)обезуглероживания конверторной ванны в текущий момент времени. Кроме того, сигнал с выхода экстраполятора 14 поступает на вход интегратора 17, где определяется количество выгоревшего из металла углерода за контролируемый период, С выхода интегратора 17 сигнал поступает на регистрирующий прибор 16, где регистрируется выгоревщее из металла количество углерода за контролируемый период. Формула изобретения Устройство для контроля обезуглероживания сталеплавильной ванны, содержащее газоанализатор C.Q, регистрирующие приборы, блок суммирования и интегратор, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности контроля обезуглероживания и соответствия последней состоянию технологиче ского про-

иесса на текущий момент, в него введены три нелинейных низкочастотных фильтра; три обратные модели измерительных трактов по СО, СО и расходу отходящего газа, два блока задержки, блок умножеНИИ, экстралолятор, выполненный в виде реального форсирующего звена, расходомер отходящего газа и газоанализатор СО, выход KOTOpoix) через первый нелинейный низкочастотный фильтр, обратную модель его измерительного тр(акта и первый блок задержки подключен к входу блока суммирования, выход газоанализатора СО через второй фильтр и обратную модель измерительного тракта по СО2 и второй блок задержки подключен к второму входу блока суммирования, выход расходомера ШХедящего газа через .третий фипьтр и

обратную модель измерительного тракта по расходу подключен к входу блока умножения, к другому входу которого подключен выход блока суммировання, а выход блока умножения соединен с входом реального формирующего звена, выход которого соединен с входом первого регистрирующего прибора и входом интегратора, выход которого подключен к входу второго репсстрируюшего прибора, выход Тсоторого является выходом устройства.

Источники информации, принятые JBO внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 333194, кл. С 21 С 5/30, 197О.

2.Авторское свидетельство СССР № 401723, кл. С 21 С 5/30, 1974 (прототип).

It

S

5: