Система управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке

 

Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой . Цель изобретения - повышение производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличение выхода годного металла. Сущность изобретения заключается в том, что при нажатии кнопки 19 Продувка воздухом сигнал поступает на первый вход блока 23 управления. При нормальном давлении воздуха в трубопроводе 2 с первого выхода вторичного прибора 18 на пятый вход блока 23 управления поступит сигнал, что приведет к индикации в нем состояния (Л Мл Аят Лрго

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1312102

А1 (50 4 С 21 С 5/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3898222/22-02 (22) 22.05.85 (46) 23.05.87. Бюл. Р 19 (71) Липецкий филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института систем автоматизации и управления и Липецкий филиал Особого конструкторского бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) В.К.Гусев и В.А.Зиньевьев (53) 62 1.74 (088.8) (56) Реконструкция кислородно-конвертерного цеха Ф 1 с организацией продувки стали нейтральным газом через днище конвертера, конвертерное отделение. Проект С52543-АТХ Сибгипромеза "Западно-Сибирский металлургический завод". 1987. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ В КОНВЕРТЕР ПРИ

ДОННОЙ ПРОДУВКЕ (57) Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой. Цель изобретения - повышение производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличение выхода годного металла.

Сущность изобретения заключается в том, что при нажатии кнопки 19 "Продувка воздухом" сигнал поступает на первый вход блока 23 управления. При нормальном давлении воздуха в трубопроводе 2 с первого выхода вторично- ф го прибора 18 на пятый вход блока 23 управления поступит сигнал, что приведет к индикации в нем состояния

С:

1312102 1Продувка воздухом" и открыванию ключа 27. Сигнал задания расхода воздуха с задатчика 24 поступит через ключ 27 на вход блока 30 регулирования расхода воздуха. При переключении подаваемых в конвертер газов и если в момент переключения суммарный расход газов в переключаемых каналах будет меньше максимального иэ заданий расходов этих газов, то из блока 33 контроля на второй вход блока 30 регулирования поступит сигнал 110граничение расхода". Если происходило переключение с воздуха на азот с второго входа блока 33 контроля поступит сигнал "Продувка азотом" и, следова1

Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в конвертерах с комбинированной продувкой и может быть использовано для автоматизации управления конвертером. 5

Целью изобретения является повышение производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличение выхода годного металла.

На фиг.1 схематично изображена система автоматического управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке; на фиг.2-. блок-сХема блока управления переключением газов; на фиг.3 — то же, блоf5 ка регулирования; на фиг.4 — то же, блока контроля; на фиг.5 и 6 — диаграммы изменения входных сигналов регуляторов.

Схема содержит конвертер 1, тех20 нологические трубопроводы 2-4 воздуха, азота, аргона, донную фурму 5, регулирующие клапаны 6-8 воздуха, азота, аргона, измеРительные диафраг- 25 мы 9-11, датчики 12-14 расхода воздуха, азота, аргона, датчики 15-17 давления воздуха, азота, аргона, трехканальный вторичный показывающий и самопишущий прибор 18 с однопредельной сигнализацией по каждому каналу, кнопки 19-22 задания режимон работы—

"Продувка воздухом", "Продувка азотом", "Продувка аргоном", Конец поотельно, на втором выходе блока 33 появится сигнал "Ограничение задания расхода азота", который вызовет ограничение нарастания задания расхода азота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходило переключение с азота на воздух, сигнал

"Ограничение задания расхода воздуха" появится на первом выходе блока

33 контроля и произойдет ограничение нарастания задания расхода воздуха в блоке 30 регулирования. Аналогично происходит работа блока 33 контроля при переключении с азота на аргон, с аргона на азот и с воздуха на аргон, с аргона на воздух.3 э.п.ф-лы.6 ил.

2 дувки", блок 23 управления переключением газов, задатчики 24-26 расхода воздуха,.азота, аргона, ключи 27-29, блоки 30-32 регулирования расхода воздуха, азота, аргона, блок 33 контроля переключения газов.

Блок 23 управления (фиг.2) содержит ключи 34-36, логические элементы ИЛИ 37-39, триггеры 40-42, табло

43-48, логический элемент И 49 предназначен для выработки сигналов управления ключами 27-29 и блоком 33 контроля и построен в виде электронного ключа, управление которым возможно, как от кнопок 19-21, так и от упранляющей ЭВМ.

Ключи 34-36 предназначены для запрета перехода газа, давление которого ниже нормы, Управление ключами

34-36, осуществляется трехканальным блоком сигнализации вторичного прибора 18, Логические элементы ИЛИ 37-39 предназначены для гальванической развязки, триггеры 40-42 — для хранения и выдачи на выход блока сигналов управления "Продувка ноэдухом", "Продувка азотом", нПродувка аргоном", а логический элемент И 49 — для выработки сигнала аварийного подъема фурмы и повалки конвертера.

Блок 30 (31,32) регулирования (фиг.3) содержит вторичный показы1312102 измеренное значение расхола воздуха; измеренное значение расхода азота, измеренное значение расхода аргона. сигнал селекторов 63-65 по формулам (и.ар

66 /О 64

6Ф 1

66 О

О u.e + qu,aq

Ч „.а, ° О.

qu,e + qц.ар, вающий и самопишущий прибор 50, ана- где О и.е логовый регулятор 51, ручной задатчик 52, блок 53 ручного управления, Ц и а электропневматический преобразователь

54, сумматор 55, нуль-органы 56 и 57, датчик 58 опорного напряжения, интегратор 59. Выходной

Ручной задатчик 52 предназначен определяют для управления регулирующим клапаном

6 Расхода воздУха (или азота аРгона) 10 У = шах(О ) q ) . е> 5.B ta g в ручном режиме работы. Выработка управляющих воздействий на клапан в 64 (3 а3™ 3.ар.) автоматическом режиме работы осущест- Y < = тпах(Я Q )

66 e-e э.ар вляется аналоговым регулятором 51 по стандартному ПИ (ПИД) закону Регули 15 q — заданное значение расхода .в рования. Выбор режима управления осувоздуха; ществляется блоком 53 ручного управзаданное значение расхода

3. аЗ ления. Сумматор 55, нуль-органы 56 азота

9 и 57, интегратор 59 выполняют функции Π— заданное значение расхода

° Ъ.ар. задатчика интенсивности нарастания 20 аргона. при "лючении или спадания при выключе- Выходной сигнал нуль-органов 66 68 нии сигнала задания расхода газа на определяют, как регулятор 51. Задатчик интенсивности выполнен по схеме сложения за входным сигналом, при этом время включения при Уggp + (переключения двух газов) определяет- при Yeso ся постоянной времени интегрирования интегратора 59. Зта постоянная выби- 1 при У<< рается одинаковой для интеграторов 59

67

/ О при Y всех трех блоков 30-32 регулирования 30 расхода воздуха, азота, аргона. Нуль- при „> орган 57 разрешает интегратору 59 ин- при У< тегрирование в прямом, а нуль-орган

56 в обратном направлениях. Логические элементы ИЛИ 69-71

Блок 33 контроля (фиг.4) содержит 35 служат для гальванической развязки сумматоры 60-62, селекторы 63-65 цепей, а логические элементы И 72-74it максимального сигнала, нуль-органы для выРаботки сигналов Ограничение

66-68, логические элементы ИЛИ 69-71, воздуха", "Ограничение азота", "Огра логические элементы И 72-74. ничение аргона".

Блок 33 имеет три канала контро- 40 Система работает следующим обраля. Первый канал содержит сумматор зом.

60 селектор 63 нуль-орган бб и кон- При нажатии кнопки 19 "Продувка э У и тролирует переключение с воздуха íà оздухом сигнал с кнопки поступает азот или с азота на воздух. Второй на первый вход блока 23 управления и, канал содержит сумматор 61, селек- 45 следовательно, на первый вход ключа тор 64, нуль-орган 67 и контролирует 34. При нормальном давлении воздуха переключение с азота на аргон или с в технологическом трубопроводе 9 с аргона на азот. Третий канал контро- пеРвого выхода вторичного прибора 18 лирует переключение с воздуха на ар- на пятый вход блока 23 управления и, гон или с аргона на воздух и содер- 50 следовательно, второй вход ключа 34 жит сумматор 62 селектор 65 нуль- поступает сигнал, открывающий ключ.

Ф У н орган 68. Таким образом, сигнал Продувка возВыходной сигнал су,аторов 60-62 дУхом" чеРез открытый ключ 34 постУопределяют по формулам пает на первый вход (S) триггера 40

55 и через логические элементы ИЛИ 38

260 и 39 на вторые входы (R) триггеров

Е6

41 и 42. На первом выходе триггера

40 и, следовательно, на первом выхо ь де блока 23 управления появляется сигнал "Продувка ноздухом",, и загорается табло 43 "Продувка воздухом", Триггеры 41 и 42 устанавливаются н состояние, когда на, вторых их выходах появляются сигналы "Азот выключен, "Аргон выключен",.и зажигаются одноименные табло 46,48.

При нажатии кнопок 20 или 21 "Продувка азотом™ или "Продувка арганом ,соответственно работа блока 23 уп- 0 ранления аналогична описанному с ;ой лишь разницей, что сигнал Продувка азотом" появляется на втором выходе блока 23 управления, а сигнал "Продувка аргоном" — на третьем выходе. 15

При нажатии кнопки 22 "Конец продувки" сигнал с кнопки поступает на четвертый вход блока 23 управления и, следовательно, через лагичес= кие элементы ИЛИ 37-39 на вторые вхо-26 ды триггеров 40-42.

На вторых выходах триггеров появляются сигналы "Воздух выключен", "Азот выключен", "Аргон выключен" и 25 зажигаются одноименные табло 44-48.

Эти сигналы поступают на первый, этарой и третий входы логического элемента И 49 и на его выходе и, следа." вательно, на четвертом выходе блока

23 управления появляются сигналы

"Подъем фурмы", "Повалка конвертера".

При появлении сигнала "Продувка воздухом" на первом выходе блрка 23 управления происходит открынание клю- ., ча 27. Сигнал заданного расхода воздуха с эадатчика 24 через открытый ключ поступает на первый вход блока

30 регулирования расхода воздуха и, следовательно, на первый вход сумматора 55. Скачкообразное появление сигнала задания на первом входе сумматора 55 вызывает пропорциональную величину рассогласования на выходе сумматора, которая, воздействуя через нуль-орган 57 на интегратор 59, эастанляет его интегрировать нхадной сигнал с датчика 58 опорного напряжения, Задание на втором входе регулятора 51 нарастает с интенсивностью, определяемой постоянной времени интегратора 59, При переключении :аэон одновременно в канале выключаемого газа на входе регулятора 51 задание расхода спадает с тай же ин- g5 тенсивностью.

Диаграмма изменения входных сигна лов регуляторов 5 1 (н блоке регулирования включаемого и блоке регули02 6 ранакия ныключаемага газа) в момент переключения приведена ка фиг.5. При атем, если н момент переключения суммаркый расход газов н переключаемых каналах больше максимального из эадакий расходов .этих газов, то из блока

33 контроля на второй вход блока ЗО регулирования (блока в котором происходит увеличекие задания расхода газа} и, следовательно, на второй вход нуль-органа 57 поступает сигнал Ограничение расхода", который запрещает унеличение выходного сигнала интегратора 59 до момента времени, когда суммарный расход газон в переклю-эаемых каналах стакет меньше или равкым максимальному из заданий расходов этих газов.

Диаграмма изменения входных сигналов регуляторов 51 в момент переключения с ограничением нарастания задания приведена ка фиг.б. Регулятор 51 срабатывает- рассогласование между сигналом задания с выхода интегратора 59 и измеренным значением расхода, поступающего на третий вход блока 30 регулирования с датчика 12 расхода воздуха. Работа блока 33 контропя за переключением газов описывается уравнениями 1-9. При переключении с воздуха на азот или с азота на воздух и суммарном расходе переключаемых газов больше максимального иэ заданий расходов этих газов на выхода нуль-органа 6б появляется сигнал

"Ограничение расхода", который через логические элементы ИЛИ б9 и 70 поступает на первые входы логических элемектов И 72 и 73. Если происходит переключение с ноздуха на азот, то с второго входа блока 33 контроля поступает сигнал "Продувка азотом", и, слецавательна, на втором выходе блока

ЗЗ контроля появляется сигнал "Ограничение задания расхода азота", который вызывает ограничение нарастания задания расхода азота в блоке 31 регулирования расхода азота. Если происходит переключение с азота на нозцух, то сигнал "Ограничение задания расхода воздуха" появляется на первом выходе блока 33 контроля и, следовательно, происходит ограничение нарастания задания расхода воздуха н блоке ЗО регулирования расхода назцуха, Аналогично происходит работа блока 33 контроля при переключении с

1312102

f5

1. Система управления подачей технологических газов в конвертер при донной продувке, состоящая из измерительных диафрагм и датчиков расхода воздуха, азота, аргона, клапанов для 20 регулирования расхода воздуха, азота, аргона, задатчиков расхода воздуха, азота, аргона, блоков регулирования расхода азота,аргона,воздуха, блок управления,вторичный показывающий и самопишущий прибор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности конвертера путем обеспечения безаварийной работы и увеличения выхода годного металла,она снабжена 30 датчиком давления воздуха, азота, аргона, четырьмя кнопками управления, блоком контроля, тремя ключами, причем выходы четырех кнопок управления соединены с первым, вторым, третьим и З5 четвертым входами блока управления, первый, второй, третий выходы которого соединены с первым, вторым, третьим входами блока контроля, выходы задатчиков расхода воздуха, азота, 40 аргона соединены с четвертым, пятым, шестым входами блока контроля переключения газов и первыми входами первого, второго и третьего ключей, вторые входы которых соединены с первым, 45 вторым и третьим выходами блока уп- равления, а выходы их соединены с первыми входами блоков регулирования расхода воздуха, азота, аргона, вторые входы блоков регулирования рас- 50 хода воздуха, азота, аргона соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока контроля, а выходы блоков регулирования — с регулирующими клапанами, выходы датчиков 55 расхода воздуха азота, аргона соединены с третьими входами блоков регулирования расхода и с седьмым, восьмым, девятым входами блока кон3. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый блок регулирования расхода воздуха, азота и аргона содержит аналоговый регулятор, эадатчик, сумматор, два нуль-органа, датчик опорного напряжения, интегратор, причем первый вход блока регулирования является первым входом сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго нуль-органов, выходы нуль-органов соединены с первым и вторым входами интегратора, третий вход которого соединен с датчиком опорного напряжения, а выходс вторыми входами сумматора и аналогового регулятора, третий вход блоха азота на аргон, с аргона на азот и с воздуха на аргон, с аргона на воздух.

Система автоматического управления устраняет аварийные ситуации, которые могут возникнуть при комбинированной продувке, т.е. залив металлом донной фурмы и ее прогар, выброс металла из конвертера при переключении технологических газов, а следовательно, повышает производительность 10 конвертера и увеличивает выход годного металла °

Формула и з о б р е т е н и я троля-, датчики давления воздуха,азота, аргона соединены с первым, вторым, третьим входами вторичного прибора, выходы которого соединены с пятым, шестым, седьмым входами блока управления.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок управления содержит три ключа, три логических элемента ИЛИ, три триггера, шесть табло, логический элемент И, причем первый, второй, третий входы блока управления являются первыми входами, а пятый, шестой, седьмой — вторыми входами первого, второго, третьего ключей соответственно, выход первого ключа соединен с первым входом первого триггера и первыми входами второго и третьего логических элементов ИЛИ, выход второго ключа соединен с первым входом второго триггера, первым входом первого и чторым входом третьего логических элементов ИЛИ, выход третьего ключа соединен с первым Ъходом третьего триггера и вторыми входами первого и второго логических элементов ИЛИ, четвертый вход блока управления является третьими входами первого, второго и третьего логических элементов ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами первого, второго, третьего триггеров, первые выходы первого, второго, третьего триггеров являются первым, вторым, третьим выходами блока управления и соединены с первым, третьим, пятым табло, а вторые выходы этих триггеров соединены с первым, вторым, третьим входами логического элемента

И и вторым, четвертым, шестым табло, выход логического элемента И является четвертым выходом блока управления, 13121 регулирования является входом вторичного прибора и первым входом аналоговоГо регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока ручного управления, а первый вход этого блока соединен с выходом эадатчика, выход блока ручного управления соединен с входом электропневматического преобразователя, выход которого является выходом блока регулирования, второй 10 вход второго нуль-органа является вторым входом блока регулирования расхода.

4. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок контроля со- 15 держит три сумматора, три блока селектирования, три ноль-органа, три логических элемента ИЛИ, три логических элемента И, причем первый, второй, третий входы блока. контроля 20 являются вторыми входами логических элементов И, выходы которых являются первым, вторым, третьим выходами блока контроля, четвертый вход блока контроля является первыми входами первого и третьего блоков селектирования, пятый вход блока контроля является вторым входом первого блока селектирования и первым входом второго блока селектирования, шестой

02 1О вход блока контроля является вторыми входами второго и третьего блоков се. лектирования, седьмой вход блока контроля является первыми входами перного и третьего сумматоров, восьмой вход блока контроля является вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, девятый вход блока контроля является вторыми входами второго и третьего сумматоров, выходы первого, второго, третьего сумматоров соединены с первыми входами первого, второго, третьего нуль-органов, выходы первого, второго, третьего блоков селектирования соединены с вторыми входами первого, второго, третьего нуль-органов, выход первого нуль-органа соединен с первыми входами первого и второго логических элементов ИЛИ, выход второго нульоргана соединен с первым входом третьего и вторым входом второго логических элементов ИЛИ, выход третьего нуль-органа соединен с вторыми входами первого и третьего логических элементов ИЛИ, выходы первого, второго, третьего логических элементов ИЛИ соединены с первыми входами первого, второго, третьего логических элементов И.

Вх.

Ох.

8х.

8х.

Фиг. Ч

1312102

Яи!

Ес.2

Редактор Н.Гунько

Заказ 1936/24 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

М3 час

fmc

ЛЗад

Фиг.6

Составитель А.Абросимов

Техред А. Кравчук Корректор С.Черни