Устройство для коррекции массы коксапо влажности

Устройство для коррекции массы коксапо влажности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Д. Муканов, В.П. Авдеев, Л.П. Мьппляев, А.А. Першин, У. Конуров и Я.Г. Фризен (72) Авторы изобретения

Карагандинский филиал Особого конструкторского

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству чугуна в доменных печах, в частности, к устройствам для автоматической нагрузки весоприемников или воронок и может быть использовано для автоматической коррекции массы кокса по его влажности при циклической (скиповой) или непрерывной (транспортерной) подаче материалов в доменную печь.

Известно устройство для автоматической коррекции массы скипового кокса по влажности (1), которое содержит задатчик массы сухого кокса, блок умножения, сумматор и блок сравнения и выполняет операции вычисления для каждой весовой воронки — 0ъц„+ в Gcg

hG = Q „0,01 4f где 6 — скорректированная по влажности масса кокса, кг; заданная масса сухого кокса, кг;

W — относительная влажность кокса, измеренная влагомером, 7.: (» — текущее значение массы загруженного в скип кокса, кг; . hG — сигнал рассогласования между текущим и скорректированным значением массы кокса, кг.

В этом устройстве величина текущего значения коррекции массы кокса по влажности ЯС „) снимается с выходного преобразователя вторичного прибора блока дистанционного измерителя влажности кокса, суммируется в сумматоре со значением заданной массы сухого кокса (1 ), сигнал о которой поступает из задатчика массы сухого кокса. Полученное значение скорректированной массы кокса (G „) в блоке ной печи наблюдаются только при значительных отклонениях влажности от ее базового значения, приводящих к существенному изменению величины отношения веса рудной составляющей шихты к весу кокса. Поэтому корректировка известным устройством массы скипового кокса по его общей влажности с учетом увеличенной коррекции приводит к осуществлению излишней операции по корректировке, что снижает долговечность оборудования и самого устройства.

Известно устройство для автоматической коррекции массы скипового кокса по влажности, содержащее дистанционный измеритель влажности кокса и дистанционный измеритель массы кокса в каждой воронке, блоки умножения, число которых соответствует числу воронок и сумматор, причем входы дистанционных измерителей влажности и измерителей массы кокса в каждой из воронок являются входами устройства, задатчик базового уровня влажности, блоки сравнения базовой и фактической влажности кокса в воронках ио числу воронок, второй сумматор, блок текущего усреднения, масштабирующий элемент, эадатчик массы кокса с базовой влажностью, при этом выход задатчика базового уровня влажности связан с одним из входов каждого блока сравнения, со вторичным входом которого связан выход каждого измерителя влажности, выход каждого блока. сравнения связан с одних из выходов каждого блока умножения, второй вход которого связан с выходом каждого измерителя массы кокса, причем, выходы всех блоков умножения связаны с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом блока текущего усреднения, а выход последнего связан с входом масштабирующего элемента, выход которого связан с входом первого сумматора, вывыход которого является выходом устройства, выход задатчика массы кокса с базовой влажностью связан с вторым выходом первого сумматора 2).

В этом устройстве из сигналов фактической влажности кокса, поступающих с выходов измерителей влажности соответственно на выходы блоков сравнения, вычитается сигнал о базовой влажности, поступающий с выхода задатчика на другие входы блоков

3 831790 4 сравнения сравнивается с величиной текущего значения массы кокса (6 ), загруженного в весовую воронку, и в результате вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает на

5 вход прибора, управляющего работой вибрационного прогона каждой воронки.

Указанное устройство имеет ряд недостатков, Корректировка массы скипового кокса по влажности реализуется при дозировании кокса в этой же воронке на следующем цикле доэирования, однако при большом числе весовых воронок, что особенно характерно для транс15 портерной подачи материалов в доменную печь, интервал времени между циклами дозирования на одной воронке может достигать большой величины (порядка нескольких десятков минут) и поэтому корректировка будет осуществляться с большим запаздыванием, что отрицательно влияет на тепловое состояние доменной печи.

Корректировка массы скипового

25 кокса по влажности производится по единичным замерам .влажности кокса.

Контролируемые сигналы влажности кокса обычно содержат полезную составляющую и помеху, следовательно, 30 указанным устройством корректировка массы кокса в равной мере осуществляется как на полезный сигнал, так и на помеху, что снижает точность корректировок.

Корректировка массы скипового кокса по влажности производится в каждую весовую воронку раздельно. Это приводит к тому, что при значительных величинах коррекции в отдельных ворон-40 ках получамую скорректированную массу кокса не всегда удается реализовать из-за ограниченного объема воронки (скипа), что, в свою очередь, также влияет на точность корректировки.

Корректировка массы скипового кокса по влажности производится по .отношению к заданному сухому весу кокса, базовая влажность которого приравнивается к нулю. По существующей

50 технологии заданная масса кокса рассчитывается с учетом его ожидаемой (базовой) средней влажности. Небольшие, часто повторяющиеся изменения влажности около этого заданного значения вследствие сглаживающей способности доменной печи не влияют на ее выходные параметры. Ощутимые колебания теплового состояния домен83179

5 сравнения. Сигналы с выходов блока сравнения, соответствующие изменениям влажности кокса в воронках (hW (i) 7., где j — порядковый номер воронки в

1-той подаче), поступают соответствен- 5 но на входы блоков умножения, на другие входы которых поступают сигналы Gj (i) кг соответственно с выходов дистанционных измерителей масс скипового кокса. В блоках умножения <о происходят операции умножения

>Mj(i)7 íà Gj(1)кг и на постоянный коэффициент 0,01, в результате чего получаются коррекции масс кокса

Gj(i) по его влажности в каждой 15 рассматриваемой воронке i òîé подачи.

Коррекции по каждой воронке суммируются в сумматоре и результат

2hGj(i) поступает в блок текущего 2р усреднения, с выхода которого сигнал идет на вход масштабирующего элемента. В масштабирующем элементе сигнал aG (i) умножается на постоянный коэффициент р и результи- 25 рующий сигнал поступает на вход сумматора, на другой вход которого поступает сигнал о заданной массе кокса с базовой влажностью из задатчика. Сигнал о результате суммиро- Зо вания с выхода сумматора направляется в систему реализации массы кокса по каждой воронке.

Недостатки этого устройства заключаются в следующем.

Корректировка массы скипового кокса по его влажности может рассчитываться только в том случае, когда получена информация о массе кокса и его влажности по всем ве- 4р совым воронкам, из-за чего устройство нельзя использовать для траспортерной подачи кокса в доменную печь, когда порции кокса из нескольких весовых воронок последовательно посту- 45 пают в доменную печь. Кроме того, при отсутствии информации о массе или (и) влажности кокса от одной или нескольких воронок снижается точность расчета корректировок массы кокса, так как в масштабирующем элементе производится умножение на постоянный коэффициент от общего числа весовых воронок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматической коррекции массы кокса по влажности, содержащее дистанционный измеритель влажности кокса и дистанционный измеритель массы кокса в каждой воронке, блок умножения, задатчик базового уровня влажности, блок сравнения фактической и базовой влажности, задатчик массы кокса с базовой влажностью и сумматор, причем вход последнего связан с выходом задатчика массы, а выход задатчика базового уровня влажности соединен с входом блока сравнения, выход ко- торого соединен с входом блока умножения, входы дистанционных измери- телей влажности и массы кокса являются входами устройства, а выход сумматора является выходом устройства, введен переключатель каналов и нелинейный сглаживатель, причем выходыдистанционных измерителей влажности и массы кокса подключены к входам переключателя каналов, выход которого подключен к вторым входам блока сравнения фактической и базовой влажности и блока умножения, при этом нелинейный сглаживатель выполнен в виде последовательно соединенных блока сравнения, усилителя с насыщением и интегратора, выход которого через блок задержки подключен к входу этого блока сравнения, к другому вхо:ду которого подключен выход блока умножения, и к второму входу сумматора, 35

Недостаточность точности расчета корректировок массы кокса в известном устройстве обусловлена также имеющими место в производственных условиях отдельными значительнъми погрешностями в данных о массе и влаж-, ности кокса, вызванными; например, "сбоями" в каналах связи. В блоке текущего усреднения помехи такого рода практически не устраняются, так как неооходимое для этого увеличение интервала усреднения ведет к увеличению фазового запаздывания сигнала о массе и, соответственно, к запаздыванию при определении и реализации требуемых корректировок массы кокса.

Кроме того, наличие блоков сравнения и умножения для каждой <весовой воронки усложняет реализацию, настройку и эксплуатацию, а также повышает стоимость устройства.

Целью изобретения является расширение области его использования, повышение точности корректировок массы кокса по влажности и упрощение устройства.

83 который соединен с выходом интегратора, а выход подключен к второму входу второго блока сравнения, причем выход каждого из дистанционных измерителей влажности и массы кокса сое- динен с входами переключателя канаt лов, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения и к второму входу блока. умножения, выход последнего соединен с первым входом второго блока сравнения, выход интегратора подключен к второму входу сумматора, выход которого является выходом устройства.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства, (1 — сигнал об окончании набора дозы кокса) .

Устройство для автоматической коррекции массы кокса по влажности содержит дистанционные измерители

I и 2 влажности кокса по весовым воронкам, дистанционные измерители

3 и 4 массы кокса по весовым воронкам, переключатель 5 каналов, задатчик 6 базового уровня влажности кокса, первый блок 7 сравнения фактической и базовой влажности кокса, блок 8 умножения, нелинейный сглаживатель 9, содержащий второй блок 10 сравнения, усилитель 11 с насыщением,, интегратор 12, блок 13 задержки, задатчик 14 массы кокса с базовой влажностью по воронкам и сумматор 15.

Предлагаемая схема устройства предназначена для работы с двумя весовыми воронками. Однако такой принцип построения схемы приемлем для любого числа весовых воронок.

8 сигнала о влажности кокса Wj(i) в

j-той весовой воронке в i-тый момент времени в первом блоке 7 сравнения вычитается сигнал об опорной влажности кокса Ч (i), поступающий на

ЗЬ второй вход первого блока сравнения с выхода задатчика 6 опорной влажности кокса. Полученный в первом блоке 7 сравнения сигнал

1О И,(i) = W;() - Ч"() подается на первый вход блока 8 умножения, на второй вход которого поступает сигнал о массе кокса G>(i) в соответствующей воронке. В блоке 8 умножения производятся операции умножения h W (1) íà G>(i) и на постоянный коэффициент 0,01, в результате чего получается корректировка массы кокса

hG (i) по его влажности в j-той веД щ совой воронке в 1-тый момент времени.

С выхода блока 8 умножения сигнал

hG.(i) подается на первый вход второ5 го блока сравнения (нелинейный низкочастотный сглаживатель 9) . При на25 боре массы кокса в другой воронке сигнал о корректировке его массы по влажности также подается на сглаживатель 9, т.е. на сглаживатель 9 подается временная последовательность, зО составленная иэ корректировок h G по различным весовым воронкам по мере их наполнения коксом. Работа нелинейного низкочастотного сглаживателя 9 описывается выражением ф, д (»1 -5Q(»-»Я Щ)и О С Я14Р

А 6(» 1 = ь (» - » 1 +

Р Ь п(МЯ- b ("- )1nPu%1 3(Р

Устройство работает следующим образом.

В момент окончания набора требуемой дозы кокса в одной из весовых воронок выход дистанционного иэмери45 теля влажности кокса, например дистанционного измерителя 1, подключается с помощью переключателя 5 каналов к первому входу первого блока 7 сравнения, а выход дистанционного измери50 теля массы кокса — к второму входу блока 8 умножения. Переключатель 5 каналов работает от сигнала об окон.чании набора дозы кокса в воронке, например об открытии заслонки весовой воронки, Таким образом, .сигналы о влажности или массе кокса одной или другой воронки поступают для дальнейшей обработки н устройстве. Из где h G (i ) и h G (i "1 } — сглаженные значения корректировок hG(i) в текущий i--тый и предшествующий (i-1) моменты времени: с6,(— коэффициенты, выбираемые, исходя из статических характеристик полезного сигнала и помехи, а также динамических характеристик доменной печи, в частности о = 0,2, p = 60 кг.

На первый вход второго блока 10 сравнения поступает сигнал Ь G(i) с выхода блока 8 умножения. Из этого сигнала вычитается сглаженный сигнал

hG(i 1), задержанный на один такт в блоке 13 задержки. Полученная раз— ность (1) = Q G(i) - h G(I-1) с выхода . второго блока 10 сравнения подается на вход усилителя 11 с насы10

831790

15

25

30 щепием, функционирование которого осуществляется согласно формуле б,,8 (i ) при У (i )

3 ((i) = p при () при б (i ) C.-, где 8 (i) — выходной сигнал усилителя 11.

В усилителе 11 с насьпцением срезаются большие выбросы сигналов, обусловленные отдельными, значительными по величине ошибками контроля, что в целом повышает точность расчета кор— ректировок массы кокса. С выхода усилителя ll с насыщением сигнал поступает на вход интегратора 12, где он алгебраически суммируется с сигналом, полученным на предшествующем такте вычисления. С выхода интегратора 12 сигнал подается на вход блока 13 задержки для запоминания полученного сигнала G(i), необходимого в следующем такте вычисления.

Нелинейный сглаживатель 9 позволяет отфильтровать различные помехи контроля влажности и массы кокса, а также быстроменяющуюся составляющую полезных сигналов и влажности и массе кокса. Эта составляющая не влияет на тепловое состояние доменной печи вследствие ее сглаживающей способности (инерционности), и поэтому нецелесообразно делать на

35 нее коррекции кокса.

Сигнал с выхода интегратора 12 поступает также на второй вход сумматора 15, где он суммируется с сиг,М 40 налом G0 (i), поступающим с выхода задатчика 14 массы кокса по.воронкам.

Сигнал о результате суммирования 45 с выхода сумматора 15 направляется в систему реализации массы кокса по каждой воронке (на чертеже не показано).

Предлагаемое устройство способствует стабилизации теплового режима доменной плавки. По результатам его имитационного моделирования доля попадания содержания кремния в чугуне в заданные пределы увеличивается в среднем на .37, удельный расход кокса снижается на 1,2 кг/т чугуна, производительность печи повышается на 0,2Х.

Устройство может быть использовано в доменных печах с транспортерной подачей материалов, так как весовые воронки могут работать .не только одновременно, но и последовательно.

Устройство упрощено за счет устранения блоков сравнения и умножения на каждой весовой воронке, одного блока суммирования и блока умножения.

Независимо от числа весовых воронок в предлагаемом устройстве остается один блок умножения и два блока сравнения. Это достоинство особенно проявляется при большом коЛичестве весовых воронок, В результате расчета предполагаемой эффективности применительно к условиям доменного цеха

Карагандинского металлургического

Ъ комбината было установлено, что экономия от снижения расхода кокса на

1,2 кг на 1 т чугуна составляет

76039,9 руб.; экономия от увеличения производительности печи на условнопостоянной части себестоимости передела — 17885 ру ; годовой экономический эффект — 88524,9 руб.

Формула из обр ете ния

Устройство для коррекции массы кокса по влажности, содержащее дистанционный измеритель влажности кокса и дистанционный измеритель массы кокса в каждой воронке, блок умножения, задатчик базового уровня влажности, блок сравнения фактической и базовой влажности, эадатчик массы кокса с базовой влажностью и сумматор причем вход последнего связан с выходом задатчика массы, а выход задатчика базовой влажности соединен с входом блока сравнения, выход которо" го соединен с входом блока умножения, входы дистанционных измерителей влажности и массы кокса являются входами устройства, а выход сумматора является выходом устройства, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целы расширения области его использования, повышения точности корректировок массы кокса по его влажности и упрощения устройства, оно снабжено переключателем каналов и нелинейным сглаживателем, причем выходы дистанционнъв измерителей влажности и массы кокса подключены к входам переключателя каналов, выход которого подключен к вто12

1 790

ВНШ1ПИ Заказ 7322 Тираж 618 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ll 83 рым входам блока сравнения фактической и базовой влажности и блока умножения, при этом нелинейный сглаживатель выполнен в виде .последовательно соединенных блоков сравнения, усилителя с насыщением и интегратора, выход которого через блок задержки подключен к входу этому блока сравнения, к другому входу которого подключен выход блока умножения, и к второму входу сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смоляк В.А. и др. Опыт нейтронной влагометрии в черной металлургии.

М., 1974, с. 37-41 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 2611676/22-02, кл. С 21 В 7/24, 1978.