Система управления процессом электроплавки медных концентратов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хщ,, К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дов.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3828485/22-02 (22) 25.12.84 (46) 07.06.86. Бюл. Р 21 (71) Казахский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И. Ленина (72) А.А. Ашимов, Г.M. Тохтабаев, А.С. Нурумбетов, Б.Г. Есиркегенов и А.Б. Юдин (53) 669.243 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 542183, кл . G 05 F 1/02, 1974 .

Авторское свидетельство СССР

У 549489, кл. С 22 В 23/02, 1974. (54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОПЛАВКИ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, содержащая датчики измерения количества серы, меди, железа в шихте и флюсов, устройство автоматической стабилизации расходов шихты и флюсов и их соотношения с исполнительными механизмами загрузки в печь шихты и флюсов, ваттметры, регулятор мощности, соединенный с переключателем ступеней напряжения трансформаторов и исполнительными механизмами гидроподъемников электродов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и качества управления, в систему введены датчики влажности шихты, вязкости шлака и штейна, блок расчета номинальной мощности, блок распределения (19) (}1) (5}) 4 С 22 В 23/02, G 05 D 27/00 мощности по фазам и электродам, задатчик плана по штейну и двухпозиционный переключатель, блок сравнения, причем выходы датчиков измерения количества серы, меди, железа и влажности шихты, а также выход задатчика плана по штейну соединены с соответствующими входами блока расчета номинальной мощности, первый выход которого соединен с первым входом регулятора соотношения, а два вторых входа с датчиками расхода шихты и флюсов, а выход регулятора соотношения соединен с исполнительными механизмами загрузки в печь шихты и флюсов, второй выход блока расчета номинальной мощности соединен с третьим входом блока распределения мощности по фазам и электродам, на первый и второй входы которого через блок сравнения подсоединены датчики вязкости штейна и шлака, а на четвертый и пятый входы— выходы ваттметров, первый, второй и третий выходы его соединены r. соответствующими входами регулятора мощности, первый и второй выходы которого через двухпоэиционный переключатель .соединены соответственно с переключателями ступеней напряжения трансформаторов и исполнительными механизмами гидроподъемника электроll 235961

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при автоматизации процессов электроплавки медных концентратов, Цель изобретения — повышение точности и качества управления, вследствие чего снизятся потери меди с отвальными шлаками и расход электроэнергии.

На фиг.1 представлена блок-схема системы управления процессом электроплавки медных концентратов, на фиг.2 — структура блока расчета номинальной мощности, на фиг.3 структура блока распределения мощности по фазам и электродам, на фиг.4 — структура блока сравнения.

Система управления процессом электроплавки медных концентратов (фиг.1) состоит из электропечи 1, включающей в себя шесть электродов, объединенных в три однофазные группы, причем первая фаза определяет вязкость выпускаемого отвального

25 шлака, а третья влияет на температуру и вязкость штейна, вторая, таким образом, является компенсирующей.

В загрузочных бункерах расположены датчики 2-5 измерения количества в

30 шихте серы, меди, железа и влаги соответственно, а на исполнительных механизмах загрузки — датчики 6 и 7 измерения расходов шихты и флюсов.

Выходы датчиков 2-5, а также выход задатчика 8 плана по штейн соединены с соответствующими входами блока 9 расчета номинальной мощности (фиг.2), а выходы датчиков 6 и 7 с двумя вторыми входами регулятора

10 соотношения. Первый выход блока

9 расчета номинальной мощности соединен с первым входом регулятора 10 соотношения, выход которого через электродвигатели соединен с исполнительными механизмами загрузки в электропечь 1 шихты и флюсов. Второй выход блока 9 расчета номинальной мощности соединен с третьим входом блока 11 распределения мощности по фазам и электродам (фиг.3), на первый и второй входы которого, через блок 12 сравнения (фиг.4) подключены датчики 13 и 14 вязкости соответственно штейна и шлака, а на че-вертый и пятый входы — выходы ваттметров 15 и 16 с первой и третьей фаз электропечи 1. Первый, второй и третий выходы блока 11 распределения мощности по фазам и электродами соединены с соответствующими входами регулятора 17 мощности, первый и второй выходы которого через двухпа зиционный переключатель 18 поданы соответственно на переключатели 19 ступеней напряжения трансформаторов и исполнительные механизмы 20 гидроподъемников электродовэлектропечи 1

В блоке 8 расчета номинальной мощности (фиг.2) выход с датчика 2 измерения количества серы параллельно соединен через переменные сопротивления СП1, СП2 и СПЗ с умножителями 21-23 соответственно и через

СП8 с вторым входом сумматора 24.

Выходы умножителей 21-23 соединены с соответствующими входами сумматора

25, выход которого, через инвертор соединен с первым входом сумматора

24. Выход последнего соединен с входом делителя 26, выход которого соединен с первым входом делителя 27, на второй вход которого подан выход задатчика 8 плана по штейну. Первый выход делителя 27 соединен с первым входом регулятора 10 соотношения, а второй выход с умножителем 28, выход которого соединен с первым входом умножителя 29. Выходы датчиков 2-5 через переменные резисторы СП4"СП7 соединены с соответствующими входами сумматора 30, выход которого соединен с вторым входом умножителя 29.

Выход последнего соединен с делителем 31 выход которого соединен с блоком 11 распределения мощности.

В блоке 11 распределения мощности по фазам и электродам (фиг.3) второй выход блока 9 расчета номинальной мощности соединен с входом делителя 32 и третьим входом сумматора 33. Первый и второй выходы делителя 32 соединены соответственно с первыми входами элементов 34 и 35 сравнения, на вторые входы которых подключены соответственно первый и второй )зыходы блока 12 сравнения.

Выходы элементов 34 и 35 сравнения соединены с вторыми входами сумматоров 36 и 37, на первые входы которых подключены выходы ваттметров 15 и 16.

Выходы сумматоров 36 и 3? через соответст зующие инверторы 38 и 39 соединены с соответствующими входами сумматора 33. Выходы сумматоров 36, 37 и 33 соединены с соответствующими входами регулятора 1? мощности.

20

2CuFeS, Си, S + 2FeS + S (выделяется 257 серы);

FeS FeS + S (вьщеляется 507. серы)

2CuS Cu,S + S (выделяется 507 серы).

50

55 з 12359

В блоке 12 сравнения (фиг.4) вы. оды датчиков 13 и 14 вязкости штейна и шлака соединены с первыми входами элементов 40 и 41 .сравнения, на вторые.входь! которых подключены saдатчики (потенциометры) 42 и 43. Выходы элементов 40 и 41 сравнения соединены с реле Р1-Р3 и Р4-Р6 соответственно. Контакты реле Р1-Р3 через переменные резисторы СП9-СП11 10 соединены с первым входом блока 11 распределения мощности по фазам и электродам, а контакты реле Р4-Р6 через резисторы СП12-СП14 со вторым

его входом. 15

Система управления процессом электроплавки медных концентратов работает следующим образом.

Сигналы с датчиков 2-5 о количестве в шихте серы, меди, железа

Например, общее количество серы в шихте равно 343 кг (на тонну шихты), причем в халькозине 182, в пирите

151 и в борните 10 кг. В соответствии с реакциями на выходе умножителей

21-23 имеют 45, 76 и 5 кг серы.

В сумматоре 25 сигналы складываются, что соответствует суммарному количеству серы, выделившейся при диссоциации, например, t26 кг серы.

Сигнал с выхода сумматора 25 через инвертор поступает на второй вход сумматора 24, на первый вход которого поступает сигнал с переменного резистора СП8, соответствующий общему

40 количеству серы в шихте загрузочного бункера.

Сигнал с выхода сумматора 24 со— ответствует количеству серы перешедшей в штейн 217 кг серы и поступает на делитель 26, где деление на 0,25 соответствует правилу Мостовича В.Я., т.е. что содержание серы в штейне равно 25K. Например, 217:0,25 = 868 кг штейна, сигнал о количестве штейна, который можно получить из заданного количества шихты указанного состава, поступает на первый вход делителя 27, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 8 плана по штейну, например 868 кг. В делителе 27 сигнал второго входа делителя на сиг. и воды соответственно поступают на соответствующие входы блока 9 расчета номинальной мощности (фиг.2), причем сигнал с датчика 2 параллельно через переменные резисторы СП1—

СПЗ и СП8 поступает на умножители

21-23 и далее на сумматор 25. Значения сопротивлений на переменных резисторах СП1-СПЗ и СП8 подбираются экспериментально так, что на их выходе сигнал соответствует содержанию серы (в пересчете на массу шихты в загрузочном бункере), например в халькозине — CuFeS, пирите — FeS, борните — CuS и шихте в целом. После умножения сигналов на 0,25 0,5 и

0,5 в умножителях 21-23 соответственно сигнал на их выходе соответствует количеству серы, выделившейся при диссоциации халькоэина, пирита и борнита по следующим реакциям: нал первого входа (868:868=1) и поступает на первый вход регулятора

10 соотношения в качестве задания, в нашем случае установка не изменяется. На два вторых входа регулятора

10 соотношения поступают сигналы с датчиков 6 и 7, соответствующие .количеству шихты и флюсов (137 от массы шихты) загружаемых в электропечь

1. Сигнал с выхода регулятора 10 соотношения поступает через электродвигатель на исполнительные механизмы загрузки в электропечь 1 шихты и флюсов в заданном соотношении. Параллельно сигнал с выхода делителя

27 поступает на вход умножителя 28, где после умножения на 1,13, выходной сигнал соответствует суммарному количеству шихты с добавкой 137 флюсов (от массы шихты) и далее поступает на первый вход умножителя 29.

Сигналы с выходов датчиков 2-5 поступают на переменные резисторы

СП4-СП7, сопротивления которых подобраны так, что на их выходе сигнал соответствует теплоемкости серы, меди, железа и воды, содержащихся в шихте. Сигналы с выходов СП4-СП7 поступают на соответствующие входы сумматора 30, на выходе которого, таким образом,,сигнал соответствует суммарной теплоемкости основных компонентов шихты и поступает на второй

5 12 вход умножителя 29. Сигнал на выходе последнего соответствует теплоемкости шихты и после деления в делителе 3ll на значение, соответствующее средней температуре плавления шихты, в блок 11 распределения мощности поступает сигнал, равный номинальной мощности, необходимой для проплава (на час, смену, сутки).

Сигнал с второго выхода блока 9 расчета номинальной мощности поступает на вход делителя 32 (фиг.3), где делится на три по числу фаз, с первого и второго выхода делителя 32 сигнал подан на первые входы элементов 34 и 35 сравнения, на вторые входы которых, соответственно,поступают сигналы первого и второго выхода блока 12 сравнения. Сигнал, соответствующий разности расчетной и текущей мощностей, с выходов элементов 34 и 35 сравнения поступает на вторые входы сумматоров 36 и 37, на первые входы которых поданы сигналы с ваттметров 15 и 16, эамеряющих мощность на первой и второй фазах соответственно.

Сигнал с выхода сумматоров 36 и

37 поступает на второй и первый входы регулятора 17 мощности, а также через соответствующие инверторы на. первый и второй входы сумматора 33, на третий вход которого подан сигнал, соответствующий расчетной номи-, нальной мощности, необходимой для проплава, с второго выхода блока 9 расчета номинальной мощности. Сигнал на выходе сумматора 33, таким образом, является компенсирующим и поступает на третий вход регулятора 17 мощности.

Сигнал, соответствующий текущему значению мощности на выходе блока

12 сравнения (фиг.4), получается следующим образом. Сигналы с электрических вибрационньгх вискозиметров.„ датчиков 13 и 14 вязкости штейна и шлака, например ЭВС-4, поступают íа первые входы элементов 40 и 41 срав35961 нения, на вторые входы которых поданы выходные сигналы задатчиков с потенциометром 42 и 43. Сигналы рас. согласования с выходов элементов 40 и 41 сравнения поступают на входы соответствующих мостиковых схем, в плечах и диагоналях которых находятся реле, причем Р1, РЗ, Р4 и Р6 нормально разомкнуты, а Р2 и Р5 нор1О мально замкнуты. В зависимости от знака сигнала замыкаются контакты реле Р1 или РЗ (P4 или Р6) и размыкаются контакты реле Р2 (P5), после чего сигнал через переменные сопро15 тивления СП9-СП11 (значения которых подбираются экспериментально) и

СП12-СП14 поступают на первый и второй вход блока 11 распределения мощности по фазам и электродам,сиг20 налы с выхода блока 11, поступают на первый, второй и третий вход регулятора 17 мощности, причем значения сигналов являются установками для ПИД-регулятора. Сигналы с первого и второго выхода регулятора 17 мощности, в зависимости от резерва по управлению., через двухпозиционный переключатель 18 поступают на переключатель 19 ступеней напряжения

Зо трансформатора и исполнительные механизмы 20 гидроподъемника электродов электропечи 1.

Введение в систему управления процессом электроплавки медных концентратов блока расчета номинальной мощности и блока распределения мощности по фазам и электродам, а также датчиксв вязкости шлака и штейна позволит осуществлять выбор и распределение мощности по фазам, что ведет к качес.тву и точности управления процессом„ так как за счет правильно выбранной мощности обеспечивается получение заданного количества штейц5 на и уменьшаются потери меди с от. вальным шлаком, так как правильное распределение мощности по фазам существенно влияет на вязкость выпускаемого шлака.

1235961

1235961

15 О

Составитель А. Ашихин

Техред B.Кадар Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Бобкова

Заказ 3065/26 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, Д