Устройство управления положением фурмы конвертера

Иллюстрации

Устройство управления положением фурмы конвертера (патент 899658)
Устройство управления положением фурмы конвертера (патент 899658)
Устройство управления положением фурмы конвертера (патент 899658)
Устройство управления положением фурмы конвертера (патент 899658)
Показать все

Реферат

 

Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (7l) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ФУРМЫ

КОНВЕРТЕРА фурмы (31.

Изобретение относится к области контроля процесса плавки в металлургической промышленности, в частности к управлению положением фурмы, и может быть осуществлено в конвертерных . цехах металлургических заводов, Известно устройство управления положением фурмы, содержащее датчик положения фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера, соединенный с регулятором, который, 10 кроме того, подключен к задатчику(1)

Однако устройство имеет низкую точность, так как разгар футеровки приводит к изменению уровня металла

15 и вследствие этого изменяется положение фурмы относительно уровня металла.

Известно также устройство, содержащее систему контроля положения фурмы, имеющую сельсин-датчик, ротор которого механически связан с валом лебедки, сельсин-приемник, функцио- нальный преобразователь и корректирующий преобразователь, рамка кото— рого кинематически связана со статором сельсин-приемника, выполненного подвижным. Корректирующий преобразователь позволяет ввести в устройство коррекцию по контрольному измерению положения фурмы с помощью металлического штыря, привариваемого к фурме (2) .

Однако устройство имеет низкую точность, так как разгар футеровки в нем учикъ вается лишь периодически.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее датчик положения фурмы, механически соединенный с валом лебедки перемещения фурмы, задатчик, регулятор, исполнительный механизм, блок учета разгара футеровки, вход которого соединен с блоком определения качества плавок по кампании футеровки, а выход — с регулятором положения

899658

Недостатком ус тройства является низкая точ ность управления, так как учет количества плавок по кампании футеровки конвертера характеризует разгар футеровки конвертера с 5 большой погрешностью. Кроме того, в случае торкретирования футеровки, т.е., уменьшения разгара, известное устройство не эффективно, так как его применение приводит к неправиль— ному учету изменения уровня металла и вследствие этого к неправильной установке фурмы относительно уровня металла.

Цель изобретения — повышение точности управления.

Эта цель достигается тем, что устройство управления, содержащее датчик положение фурмы, механически соединенный с валом лебедки привода фур- ЗО мы, задатчик, соединенный с регулятором, подключенным к исполнительному механизму, дополнительно содержит три блока памяти и измеритеЛь угла наклона конвертера, механически через 33 электромагнитную муфту соединенный с двигателем привода конвертера, причем якорь двигателя привода конвертера электрически соединен с дополнительно вводимыми измерителями напря- 36 жения и тока, выходы которых подключены к блокам памяти„ соединенным с сумматором вычислительного блока, входы блоков памяти подключены, кроме того, к блоку начала отсчета, механически соединенного с двигателем привода конвертера, выход измерителя угла наклона конвертера соединен через блок памяти с блоком фиксации момента появления шлака, подключенным 4g к электромагнитной муфте, которая, кроме того, подключена к блоку начала отсчета, а выход блока памяти связан с входными функциональными преобразователями вычислительного блока, причем регулятор соединен с. выходным функциональным преобразователем вычислительного блока.

При выпуске металла угол наклона конвертера, при котором наступает момент появления шлака, является функцией массы шлака в конвертере и текущего радиуса эквивалентного цилиндра футеровки (величины разгара футеровки конвертера). Ток нагрузки на якоИ ре двигателя привода конвертера является функцией названных величин и напряжения на якоре двигателя. Таким образом, наличие перечисленных суще" ственных признаков позволяет определить истинный разгар футеровки КоНвертера и произвести соответствующее управление положением фурмы.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — блок-схема вычислительного блока.

Устройство содержит вал лебедки 1 привода фурмы 2, датчик 3 положения фурмы, рerулятор 4, задатчик 5, вычислительный блок 6, исполнительный механизм 7 привода фурмы, двигатель 8 привода конвертера 9, измеритель 10 тока, измеритель 11 напряжения, блок 1 2 начала отсчета, электромагнитная муфта 13, измеритель 14 угла наклона конвертера, блоки 15-17 памяти, блок 18 фиксации момента появления шлака, ковш 19, функциональные преобразователи 20-21, сумматор 22, (! — положение конвертера при продувке, !! — положение конвертера при выпуске металла) .

Вычислительный блок содержит функ-. циональные преобразователи 20 и 2! сумматор 22, узел 23 умножения, функциональный преобразователь 24, узел 25 деления, сумматор 26, узел

27 возведения в степень, сумматоры

28 и 29, функциональный преобразователь 30, узел 31 возведения в степень, узел 32 деления, узел 33 сравнения, сумматор 34, узел 35 умножения, сумматор 36, узел 37 умножения, узел 38 возведения в степень, узел

39 умножения, узел 40 извлечения корня, узел 41 умножения, сумматор

42, узел 43 умножения, функциональный преобразователь 44.

Узлы вычислительного блока выполнены, например, на базе преобразователей Харьковского завода КИП 20-23, 26-28, 30-31, 33-34, 36, 38, 40, 42 — функциональные преобразователи типа ПФФ; 24, 25, 32, 35, 37, 41, 43 — функциональные преобразователи типа ПЭФ; 29 — задатчик типа ДЗПФ, 39 — переменный резистор.

Вал лебедки 1 фурмы 2 механически соединен с датчиком 3 положения фурмы, выход которого соединен с регулятором 4. Вход регулятора 4 соединен, кроме того, с эадатчиком 5 и выходным функциональным преобразователем 44 вычислительного блока

6. Выход регулятора 4 соединен с исполнительным механизмом 7 привода фурмы. Двигатель 8 привода конверте58 где А1) где G

5 8996 ра 9 электрически соединен с изме.— рителями 10 тока и 11 напряжения, а механически — с блоком 12 начала отсчета и через электромагнитную муфту 13 с измерителем l4.óãëà на- 5 клона конвертера. Измерители 10 тока и 11 напряжения соединены между собой. Выходные преобразователи измерителей 10 тока и 1} напряжения через блоки 15 и 16 памяти соединены с сумматором 22 вычислительного блока 6. Выход измерителя 14 угла наклона конвертера соединен через блок 17 памяти с входными функциональными преобразователями 20 и 21 вычислительного блока 6. Электромагнитная муфта 13 электрически соединена с блоком 18 фиксации момента появления шлака, который, кроме того, соединен с блоком 17 памяти . 20

Вход блока 12 начала отсчета механически соединен с двигателем 8 привода конвертера, а выход — со входами блоков 15 и 16 памяти и электромагнитной муфрой 13. 2S

Выход функционального преобразователя 20 соединен с узлами 37 и 23 умножения . Вход узла 37 умножения соединен, кроме того, через узел 38 возведения в степень, узел 40 извле- щ чения корня, сумматор 36, узел 31 возведения в степень, сумматор 26 с функциональным преобразователем 21.

Вход сумматора 26 соединен, кроме того, с функциональным преобразователем 24, а выход — через узел 25 деления, функциональный преобразователь 30, узел 35 умножения — с сумматором 42. Другой выход сумматора 26 подсоединен через узел 41 умножения также к сумматору 42. Выход функционального преобразователя 24 подсоединен к узлу 25 деления, сумматору 22, узлу 27 возведения в степень и через сумматор 28, узел 32 деления к узлу 33 сравнения. Выход функционального преобразователя 20 подсоединен через узел 23 умножения и сумматор 29 к узлу 43 умножения. Выход узла 27 возведения в степень соединен через сумматор 22 с узлом 32 де.ления, с сумматорами 28 и 36, узлом

35 умножения и через узел 39 умножения с сумматором 42. Выход сумматора

42 соединен через узел 43 умножения, сумматор 34, узел 33 сравнения с

55 функциональным преобразователем 24.

Узел 37 умножения соединен с сумматором 34, а функциональный преобразователь 24 — с функциональным преобразователем 44.

В соответствии с величиной разгара футеровки конвертера фурму опускают согласно соотношению — изменение положения фурмы, м;

cL < d.y — коэффициенты)

Я вЂ” текущий радиус эквивалентного цилиндра футеровки конвертера, характеризующий разгар футе" ровки, определяемый из соотношений

<=y(l1a-QktqV)$0) R агсуп

Ж

0,5(а Мам) R -(actual-Q) op yp)i ,О66gyqq)R<(ggggq РАМЗЮ .

3-1 +И. 1+И )R 96++R+6 Я )Std,gU) масса шлака в конвертере, 3 плотность шлака, -т/м расстояние по образующей эквивалентного цилиндра от днища конвертера до кромки сталеныпускного отверстия, м; угол наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпу .кного отверстия, угл.град; ток нагрузки на якоре двигателя привода конвертера, А; напряжение на якоре двигателя привода конвертера, В коэффициенты.

Коэффициенты oL -ä.ð зависят от конструкции и емкости конвертера, типа двигателя привода конвертера, определяющего скорость вращения конвертера, угла наклона последнего.

Так, для условий конвертера емкостью

130 т, приводимого во вращение электродвигателем ИП-82, при угле наклона 10 от вертикали„ Аq 1,742 м, Й Q. 3.48 м, dq -211 5 А; а y *

:=395 А/и, 45= -106 А/Ma д-6 =, 33,4 А/т; d ò -31,Ь А/т м; d g

7,76 А/т)м, 4g = -0,246 А/В.

7 8996

У тройство управления положением фурмы конвертера работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный положению фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера, поступает с датчика 3 положения фурмы, приводимого во вращение валом лебедки 1 привода фурмы 2, на регулятор 4.

Туда же поступает сигнал, пропорцио- 10 нальный заданному значению положения фурмы от задатчика 5, и величина .изменения положения фурмы в результате разгара футеровки от выходного функционального преобразователя 44 13 вычислительного блока 6. Регулятор

4 управляет исполнительным механизмом 7 привода фурмы 2. При повалке конвертера 9 для выпуска металла двигателем привода 8 поворот двига- 20 теля передается в блок 12 начала отсчета и на электромагнитную муфту

13. Напряжение и ток нагрузки на якоре двигателя привода конвертера измеряют соответстВенно измерителя- 25 ми 11 и 10. Измеренные значения поступают в блоки 16 и 15 памяти (в качестве которых могут использоваться преобразователи Харьковского завода КИП) и отрабатываются ими. 30

При равенстве угла наклона конвертера 10о от вертикали срабатывают контакты в блоке начала отсчета, останавливающие блоки 16 и 15 памяти на значениях напряжения и тока нагрузки, соответствующих моменту прохождения этого угла. Муфта 13 разомкнута, и поэтому вращение не передается на измеритель 14 угла наклона конвертера. При прохождении минималь- ного угла наклона конвертера, при котором возможно появление шлака при максимальном его количестве (для условий 130-тонных конвертеров этот угол соответствует 60 от вертикали),4 б. срабатывает контакт в блоке 12 начала отсчета, включающий электромагнитную муфту 13.

При дальнейшем вращении двигателя

8 привода конвертера 9 угол отрабатывается измерителем 14 угла наклона конвертера и передается в блок 17 памяти. При появлении шлака срабатывает блок 18 фиксации момента появления шлака, размыкающий электромагнитную муфту 13 и блок 17 памяти, который фиксирует угол наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпускногo отверстия, Напряжения, пропорциональные <начениям параметров из блок< в 16 н 15, поступают на сумматор 22 нычислитель— ного блока 6, а напряжение из блока

17 — на входные функциональные преобразователи 20 н 2) вычислительного блоха 6 ° В вычислительHOM блоке производится определение изменения положения фурмы, связанного с износом футеровки, которое с выходного функционального преобразователя 44 вычислительного блока 6 поступает на регулятор 4.

Вычислительный блок работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное углу наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпускного отверстия, поступает в функциональные преобразователи 20 и 21, где соответственно определяются величины tg 9, actg Ч . Напряжение, пропорциональное последней величине, поступает в сумматор 26, в который, кроме того, поступает с функциональ-, ного преобразователя 24 напряжение, пропорциональное вычислительному значению текущего радиуса эквивалентного цилиндра футеровки конвертера.

С выхода сумматора 26 снимается напряжение, пропорциональное величи— не actg O — R, которое поступает в узлы 31, 41 и 25 соответственно возведения в степень, умножения и деления. С выхода узла 31 в сумматор 36 поступает напряжение, пропорциональное величине (actg Ч вЂ” R), в который, кроме того, поступает напряжение от узла 27 возведения в степень, пропорциональное величине R,,Суммарное напряжение, пропорциональное ве)личине R - (actg <-) — R> - поступает в узел 40 извлечения корня, с выхо— да которого напряжение п опо иональное величине R - (actg Ч - R) поступает в узлы 4) умножения и 38 возведения в степень. С выхода узла

41 умножения на сумматор 42 поступает напряжение,пропорциональн е в

0,5(actg 9 - R) rr, R - (actg Ч - R)

С выхода узла 38 возведения в степень в узел 37 умножения поступает напряжение, пропорциональное величи— не fR - factg Ч - R) j % Туда же поступает напряжение, пропорциональное величине tg Lf, с функционального преобразователя 20. С выхода узла 37 умножения на сумматор 34 ггоступает напряжение, пропорциональное

9 8996 нели иве О, 666 Я tg 9 К вЂ” (ac tg (/ — R)

l3 yç«.ë 25 деления поступает напря— жение с функционального преобразователя 24 и с выхода последнего снимается напряжение, пропорциональное

act М вЂ” R величине к которое поступает в функциональный преобразователь 30. С выхода функционального преобразователя в узел 35 умножения

10 поступает напряжение, пропорциональact - К ,ное величине arcsin

Туда же поступает напряжение с узла 27 возведения в степень, Таким образом, с выхода узла 35 умножения в сумматор 42 поступает напряжение, пропорциональное величине зла=,а

0,5R arcsin ге

С узла 27 возведения в степень напряжение поступает в узел 39 умножения, с выхода которого величина, пропорциональная О, 25Л 6-, поступает в сумматор 42. С выхода сумматора

42 снимается напряжение, пропорциональное величине

actg Н вЂ” R (0,5R arcs и + 0,5(actg4 - R)<

R 30

"1(Р— (actg Ч вЂ” R) + 0,2571j R .1 0

10 пряжени с функционального преобразователя 24 и узла 27 возведения в степень. С выхоца сумматора 22 в узел 32 деления поступает напряжение, пропорциональное величине (,1 - Q U

- d y - «L R - «L y R ), туда 2Ке. Поступает напряжение, пропорциональное величине («L6 + «I.yR + «L8 R ),. с сумматора 28. С выхода узла 32 деления в узел 33 сравнения поступает напряжение, пропорциональное величине G.

Разностный сигнал от узла 33 сравнения поступает в функциональный преобразователь 24, который изменяет рассчитанное значение Й таким образом, чтобы достичь равенство вычисленных значений G Рассчитанное значение Р. поступает с функционального преобразователя 24 на функциональный преобразователь 44, где производится определение величины ЬЬ по формуле (1). Выходное напряжение с преобразователя 44 поступает на регулятор 6.

Испытание макета устройства показало, что использование предлагаемого устройства управления позволяет повысить стойкость футеровки на 37., уменьшить количество плавок, сопровождающихся выбросами, íà 5Х. которое поступает в узел 43 умножения. С выхода функционального преобразователя 20 напряжение поступает

3S в узел 23 умножения, куда одновременно поступает напряжение с функционального преобразователя 24. С выхода функционального преобразователя

23 в сумматор 29 поступает напряжение, пропорциональное величине

2 P R tg Ч . С выхода последнего снимается напряжение, пропорциональное величине (2аЯ - 2Р R йули), поступающее в узел 43 умножения. С выхода уэ-45 ла 43 умножения на сумматор 34 постуцает напряжение, пропорциональное величине фаР- 2у2 «Ч2 од 22a eetn «+

«5(actgY-R) R -(actqq-R) +ой% 1.

С выхода сумматора 34 в узел 33 сравнения поступает напряжение, пропорциональное величине G. Напряжение

5S пропорциональное току нагрузки и напряжению на якоре двигателя привода конвертера поступает в сумматор 22, туда же одновременно поступает наФормула изобретения

Устройство управления положением фурмы конвертера, содержащее датчик положения фурмы, механически соединенный с валом лебедки привода фурмы, эадатчик, соединенный с регулятором, подключенным к исполнительному механизму, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно дополнительно содержит три блока памяти и измеритель угла наклона конвертера, механически через электромагнитную муфту соединенный с двигателем привода конвертера, причем якорь двигателя привода конвертера электрически соединен с дополнительно вводимыми измерителями напряжения и тока, выходы которых подключены к блокам памяти, соединенным с сумматором вычислительного блока, входы блоков памяТи подключены, кроме того, к блоку начала отсчета, механически соединенного с двигателем привода конвертера, выход измерителя угла наклона

1конвертера соединен через блок памя899658

11 ти с блоком фиксации момента появления алака, подключенным к электромагнитной муфте, которая, кроме того, подключена к блоку начала отсчета, а выход блока памяти связан с входными функциональными преобразователями вычислительного блока, причем регулятор соединен с выходным функциональным преобразователем вычислительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

12

l, Сесселен Ф. и др. Автоматизация кислородно-конверторного передела фосфористого чугуна методом

0L0. — Сб. "Автоматизация черной а металлургии", М., "Металлургия", 1969, с. 313.

2. Авторское свидетельство СССР

@326222, кл. С 2) С 5/30, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

9359272, кл. С 21 С 5/30, 1970.

899658

Со ставите ль А. Абра симов

Редактор И.Николайчук Техред И. Гайду Корректор 1О.Макаренко

Заказ 12075/35 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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