Устройство для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей Советский патент 1981 года по МПК C21B9/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВА ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

I

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов черной металлургии и может.быть использовано для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей.

Известно устройство для регулирования температуры купола воздухонагревателя доменной печи, содержащая сравнивающие устройства, регулятор соотношения газ-воздух, корректирующий регул;гтор и исполнительный механизм flj.

Недостатком известного устройства является то, что оно не может оптимизировать коэффициент COOTJJOшения газ-воздух t учетом изменения параметров газа и воздуха.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . устройство, содержащее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, задатчик температуры купола и регулятор соотношения газ-воздух Г23.

Это устройство обладает теми же недостатками, что и предыдущее, к тому же наличие в составе устройства кроме регулятора соотношения экстремального регулятора усложняет устройство и затрудняет его настройку.

Цель изобретения - сокращение времени нагрева и улучшение качества регулирования.

10

Указанная цель достигается тем, что устройство, включающее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, задатчик температуры купола и регулятор соотношения

15 газ-воздух, дополнительно содержит первый и второй сумматоры, первый и второй элементы сравнения, аналоговый ключ, задатчик соотношения газ-воздух и вычислительное устрой30ство, соответствукяцие входы которого соединены с выходами датчика температуры купола,, датчика расхода газа и датчика расхода воздуха, с выходами задатчиков температуры купо- ла и соотношения газ-воздух, а выход - с первым входом второго сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу задатчика соотношения газвоздух к выходу аналогового ключа, первый входкоторого подключен к выходу первого элемента сравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры купола и второму входу первого сумматора, а второй вход - к выходу датчика температуры купола,и первому входу первого сумматора, выход которого подключен ко второму входу аналогового ключа, выход задатчика расхода га за подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход кото рого подключен к выходу датчика расхода газа и первому входу регулятора соотношения газ-воздух, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу датчика расхода и выходу второго сумматора. На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования нагре ва воздухонагревателей доменных печей, осуществляющего предлагаемый способ. Устройство содержит датчик 1 температуры купола, задатчик 2 температуры купола, первый сумматор 3, первый элемент 4 сравнения, аналоговый ключ 5, вычислительное устройство 6, задатчик 7 соотношения газ-воздух, второй сумматор 8, задатчик 9 максимального значения расхода газа, второй элемент 10 сравнения, дат чик 11 расхода газа, датчик 13 расхода воздуха и регулятор 12 соотношения газ-воздух, выходы регулятора 12 соотношения газ-воздух и второго элемента 10 сравнения являются управ ляющими выходами устройства соответственно изменению расхода воздуха и ограничения расхода газа. В качестве вычислительного устрой ства используется как специализирова ное вычислительное у :тройство для сб ра и обработки информации, необходимой для ведения процесса нагрева вс воздухонагревателей доменной печи, так и серийно изготавливаемые управ ляющие вычислительные комплексы, используемые на доменной печи для упра ления всем доменным процессом. Для исключения нарушения работы воздухонагревателей в случае отказа 34 вычислительного устройства в предлагаемом устройстве предусмотрен режим локального регулирования без оптимизации коэффициента соотношения газвоздух. Переход на режим локального регулирования происходит автоматически, без дополнительных переключений. Устройство работает следующим образом. К началу цикла нагрева сигнал, пропорциональный установленному на задатчике 9 значению расхода газа, необходимого для нагрева воздухонагревателя до заданной температуры, поступает на вход элемента 10 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный текущему значению расхода газа с датчика 1 1 . При равенстве этих сигналов на выходе элемента J О сравнения формируется управляющий сигнал на ограничение роста расхода газа. Кроме того, к началу цикла нагрева установленный оператором с помощью задатчика 7 оптимальный при средних значениях параметров газа и воздуха коэффициент соотношения газ-воздух поступает на сумматор 8 и в вычислительное устройство 6. В вычислительное устройство 6 также поступают сигналы о текущих значениях параметров газа и воздуха: расход газа от датчика 11, расход воздуха от датчика 13, давление и температура газа и воздуха и калорийность газа (датчики давления и температуры газа и воздуха и калорийности газа не показаны). На основании отклонений этих параметров от средних значений с учетом сигнала задания вычислительное устройство 6 непрерьтно, на протяжении всего цикла нагрева, рассчитывает корректирукмций сигнал к установленному значению коэффициента соотношения газ-воздух. При расчете корректирующего сигнала учитывается прежде всего калорийность газа, причем величина модуля составляющей корректирующего сигнала по калорий - ности пропорциональна величине модуля отклонения калорийности от среднего значения, а знак - противоположный знаку этого отклонения. Кроме toro, рассчитывается истинное текущее значение расходов газа и воздуха с, коррекцией по температуре и давлению и определяется истинный коэффициент соотношения газ-воздух, , по которому определяется отклонение его от заданного значения, используемое для формирования корректирующего сигнала. Сформированный таким образом корректирующий сигнал поступает с вычислительного устройства 6 на сумматор 8 для алгебраического сложения его с заданным коэффициентом соотношения газ-воздух. Сформированный сумматором 8 оптимальный коэф фициент соотношения газ-воздух поступает на регулятор 12 соотношения газ-воздух, которьш по сигналам рас- ходов газа и воздуха формирует регулирующее воздействие на исполнительный механизм, изменяющий расход воздуха. Оптимальный коэффициент соотношения газ-воздух определяет оптимальный режим горения, обеспечивающий выход температуры купола на заданное значение за минимальное вре мя. В этом режиме увеличение и умень шение расхода воздуха приводит к уве личению времени выхода температуры на заданное значение. В алгебраическом сумматоре 3 происходит - вычитание из сигнала температуры купола от датчика 1 сигнала задания температуры купола установленного задатчиком 2 температуры. Однако разность этих сигналов с вы хода сумматора 3 не проходит на сумматор 8, так как элемент 4 сравнения вьздает управляющий сигнал на аналого вый ключ 5 после достижения температурой купола заданного значения. В этом случае корректирукщий по температуре сигнал, величина которого про порциональна превышению температурой купола заданного значения, поступает в .сумматор 8, на выходе которого фор мируется новое значение коэффициента соотношения газ-воздух, которое посту пает в регулятор 12 соотношения газвоздух, вырабатывающий управлянщее воздействие на исполнительный механизм так, чтобы температура купола уменьшилась за счет изменения расхода воздуха. В момент выхода температуры- купола на заданное значение, поскольку отношение газ-воздух поддерживается оптимальным, увеличение и уменьшение расхода воздуха приводит к уменьшению температуры, причем величина перегрева будет пропорциональна зоне нечувствительности канала вычисления этого превьщгения и зоне нечувствитель ности регулятора соотношения газ-воздух. в вычислительном устройстве 6 определяется момент превьщ1ения температурой купола заданного значения путем сравнения сигналов датчика 1 температуры и задатчика 2 температуры, после чего изменяется алгоритм рассчета корректирукяцего сигнала коэффициента газ-воздух. В этом режиме вычислительное устройство 6 рассчитьшает оптимальный коэффициент газ-воздух для текущего значения расхода газа с учетом его текущих .параметров и сравнивает его с текущим коэффициентом газ-воздух и по результатам отклонения формирует корректирукщий сигнал, так, чтобы путем изменения расхода воздуха удерживать значение температуры купола на уровне заданного. Это позволяет уменьшить отклонение текущего значения температу- , ры от заданного на задатчике 2 температуры значения в установившемся режиме, кроме того,исключает превышение текзшдам коэффициентом соотношения газвоздух его оптимального значения, что позволяет избежать перерегулирования температуры купола. Автоматическое поддержание оптимального коэффициента соотношения газвоздух позволяет уменьшить время нагрева воздухонагревателя, уменьшить расход газа, улучшить качество регу- лирования и упростить схему устройства регулирования температуры купола так как отпадает необходимость использования экстремальных дифференцирующих и других регуляторов в качестве корректирующих. Экономический эффект воздухонагревателей одной доменной печи составляет около 100 тыс. руб./г. Формула изобретения Устройство для регулирования нагрева воздухонагревателей доменных печей, содержащее датчики расхода газа, расхода воздуха, температуры купола, задатчик температуры купола и регулятор .соотношения газ-воздух, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени нагрева и улучшения качества регулирования, устройство дополнительно содержит первый и второй сумматоры, первый и второй элементы сравнения, аналоговый

кля)ч, задатчик соотношения газ-воздух и вычислительное устройство, сооветствующие входы которого соединены с выходами датчика температуры купола, датчика расхода газа и датчика расхода воздуха, с выходами задатчиков температуры купола и соотношения газ-воздух, а выход - с первым входом второго сумматора, второй и третий входы которогоподключены соответственно к выходу задатчика соотношения газ-воздух и выходу аналогового ключа, первый вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения, первый вход которого подключен к выходу задатчика температуры купола и второму входу первого сумматора, а второй вход - к выходу датчика температуры купола и первому входу первого сумматора,выход которого подключен ко второму входу аналогового ключа, вьсход задатчика расхода газа подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика расхода газа и первому входу регулятора соотношения газ-воздух, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу датчика расхода воздуха и выходу второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 273547, кл. С 21 В И, 1969.