Способ управления процессом графитации

 

Изобретение относится к способам управления тепловыми объектами и может быть использовано в электродном производстве при управлении процессом графитации в электрических печах сопротивления пря-. мого нагрева. Цель изобретения - повышение качества графитируемой продукции. Способ заключается в том, что периодически через интервалы времени, равные времени переходного процесса в печи, измеряют количество израсходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнивают измеренное количество электроэнергии с датчика 1 с заданным с задатчика 3 и в зависимости от разности сравниваемых величин корректируют заданное количество электроэнергии вычислительным устройством 5 для последующего интервала. В зависимости от этого скорректированного значения изменяют подводимое к печи напряжение. Новым является измерение в конце каждого интервала тепловых потерь и учет этих потерь при корректировке задания на очередной временной интервал. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,» 1395587 А1 (so 4 С 01 В 31 04 F 27 D 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4151133/23-02 (22) 17 11.86 (46) 15.05.88. Бюл. № 18 (71) Днепровский электродный завод им. 50-летия Советской Украины (72) 1О. М. Поповкин, В. И. Кваша и Д. В. Петков (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 806600, кл. С 01 В 31/04, 1979. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАФИТАЦИИ (57) Изобретение относится к способам управления тепловыми объектами и может быть использовано в электродном производстве при управлении процессом графитации в электрических печах сопротивления пря-. мого нагрева. Цель изобретения — повышение качества графитируемой продукции.

Способ заключается в том, что периодически через интервалы времени, равные времени переходного процесса в печи, измеряют количество израсходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнивают измеренное количество электроэнергии с датчика с заданным с задатчика 3 и в зависимости от разности сравниваемых величин корректируют заданное количество электроэнергии вычислительным устройством 5 для последующего интервала. В зависимости от этого скорректированного значения изменяют подводимое к печи напряжение.

Новым является измерение в конце каждого интервала тепловых потерь и учет этих потерь при корректировке задания на очередной временной интервал. 4 ил.

1395587

Изобретение относится к способам управления тепловыми объектами и может быть применено для управления температурным режимом в электрических печах, например, в электродном производстве при управлении процессом графитации в электрических печах сопротивления прямого нагрева.

Цель изобретения — повышение качества графитируемой продукции.

На фиг. представлена функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — кривые изменения температуры во времени в различных точках печи; на фиг. 3 — печь, вид сверху, с местами установки термопар; на фиг. 4 —то же, вид сбоку.

Устройство состоит из датчика 1 количества электроэнергии, датчика 2 подводимого напряжения, задатчика 3 электроэнергии, устройства 4 сравнения, вычислительного устройства 5, устройства 6 управления задатчиком 3 количеств- "-нергии и устройства 7 управления исполнительным механизмом 8, изменяющим подаваемое на печь напряжение, а, следовательно, и подводимую мощность, датчиков 9 контроля температуры по объемч печи, сумматора 10, Проведены исследования для определения изменения тепловых потерь на протяжении всего технологического режима.

B качестве объекта использована печь графитации, а для теплоизоляцирнной шихты использовался металлургический кокс, песок и древесные опилки, для замера температуры применялись вольфрам — вольфрам — ренивые термопары, которые устанавливались в теплоизоляционном материале на расстоянии 20 мм от внутренней стенки печи и в керне.

На фиг. 2 показан график изменения температуры (11 — — кривая температуры керна печи; 12 — кривая температуры в пересыпке) .

Для другого технологического процесса на той же печи для такого же изделия устанавливались те же термопары в тех контрольных точках. На фиг. 2 изображен график изменения температуры (13 — кривая температуры керна печи; 14 — кривая температуры пересыпки) .

13 начале техчологического режима температура в керне (кривая 11) и рересыпке (кривая 12) монотонно возрастала по мере разогрева.

На участке AB рост температуры в пересыпке прекращается (кривая l2), в зто время температура керна возрастает (кривая

11). На участке ВС температура пересыпки растет (кривая 12), а в керне скорость роста температуры уменьшается (кривая 11).

Для другого технологического режима характер изменения температуры отличается от первого технологического процесса, здесь рост температуры, как в керне (кривая 13), так и в пересыпке (кривая 14) монотонно возрастает.

На изменение потерь резко влияет состав и качество пересыпки и сам технологический процесс. Невозможно строго выдержать одинаковые условия при подготовке шихты для каждого технологического процесса, и при засыпке печи шихтой трудно создать равномерную плотность по всей поверхности. Кроме того, при нагревании шихты плотность не остается постоянной из-за наличия обрушения материала при спекании, что может вызвать пустоты и привести к нарушению теплоизоляционных свойств шихты, а, следовательно, к утечке тепла и снижению температуры в рабочей части печи (керне).

Определить и учесть предварительно тепловые потери невозможно.

40 где Т— продолжительность временного интервала; значение заданной мощности (соответственно графику мощности) в начале временного интервала; значение заданной мощности (саответственно графику мощности) в конце временного интервала.

Заданная мощность расходуется на нагрев изделия (полезная мощность) и на нагрев пересыпки и стенок печи (потери основной мощности).

В конце каждого временного интервала определяют также тепловые потери печи через теплоизоляционную шихту. Для этого измеряют температуру внутренних стенок

55 печи и температуру шихты.

По замеренным температурам определяют электрические потери через каждую стенкч по формуле:

Определение фактических тепловых потерь позволяет более точно определять заданное количество электроэнергии для последующих интервалов; тем самым препятствует нарушению температурного режима

25 в керне печи, что приводит к повышению качества графитируемой продукции.

Способ заключается в следующем. Устанавливают экспериментально временной график мощности, подводимой к печи. Измеряют периодически через интервалы времени, равные времени переходного процесса печи, количество израсходованной за каждый интервал электроэнергии (@be.) и сравнивают его с заданным соответственно графику мощности количеством электроэнергии. Заданное соответственно графику мощности количество израсходованной электроэнергии за каждый временной интервал, находят по формуле

G t ад= — Т

P1p — Р1

2 (1) 1395587

tl

Яобш.т,о.. = g Q. пот

1ю1 (3) 25

1000 Хш

Q; пот.зд= 860 6 (1ш — tñò) S;, (2) где tcT — температура внутри стенки;

Хш — коэффициент теплопроводности теплоизоляционной шихты; о — расстояние между контрольными термопарами;

S; — площадь поверхности стенки, через которую идет потеря тепла;

1000 переводной коэффициент ккал в

860 кВт ч;

t — температура теплоизоляционной шихты.

По полученным потерям определяют общие потери

Скорректированну ю величину Q 1» i зад.ск для последующего временного интервала

t+1 находят как разность между заданным значением количества электроэнергии для последующего интервала соответственно графику мощности Q (1+1)»> и разностью между текущим значением количества электроэнергии Qr -. и скорректированным значением количества электроэнергии в измеряемый момент Времени Qi зад.ск и полученное значение увеличивают на величину потерь

Я 1 обш.пот.

Q(1» 1) зад.ск.= (О(1+ ) зад — (@1òåê — Q1 зад.ска J+

+ Я1- (4)

Затем для обеспечения подвода к печи в течение последующего временного интервала количества электроэнергии, равного

СКОРРЕКтИРОВаННОМУ ЗиаЧЕНИЮ Q 1+1 зад.ск., изменяют величину напряжения, подаваемого на печь по формуле

Р1зад. Т

Л1 1под=21 1под (1 2д р Т у (5) где Л1)под. — величина, на которую необходимо изменять подводимое к печи напряжение U.o, Р1 - . — заданное значение мощности, соответствующее моменту измерения t;

Р(1+1)зад —.заданное значение мощности, соответствующее концу последующего временного интервала (момент времени t+1).

Экспериментально способ опробован на опытной печи совмещенного обжига и графитации. Для получения графитированных электродов а= 710 мм общий расход электроэнергии составлял по высокой стороне 170000 кВт. ч., непосредственно на керне лечи 130000 кВт.ч.

Для определения тепловых потерь измерения проводили при помощи хромель— алюминиевых (ХА) термопар.

4

Фиг. 3 и 4, на которых. упрощенно представлены вид сверху и вид сбоку печи, иллюстрирует установку термопар в теплоизоляционной шихте 15 печи. Термопары установлены в теплоизоляционной шихте в

70 мм от стенки в четырех точках 16, 17, 18, 19 по периметру лечи, а также на внутренней поверхности стенки (по одной линии) 20, 21, 22, 23 в нижней части (подине 24, 25 и в верхней части) «одеяле»

26, 27, 10, 11.

Замер температуры производили через каждый час, после чего определяли среднюю температуру, а затем по формуле (3) определяли тепловые потери. После обжига в начале процесса графитации средняя температу,,>з 220" С, потери электроэнергии составил, 10400 кВт ч, по истечении

48 ч средняя температура составила 350 С, а потери электроэнергии 18200 кВт ч, в конце технологического процесса температура достигала 530 С, потери 26000 кВт.ч.

По полученным экспериментальным данным установлено, что тепловые потери от начала до конца технологического процесса изменялись. Так, в начале кампании они составили 8Я от расхода электроэнергии; в конце достигли 20О .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в вычислительное устройство 5 вводится программа, содержа,цая заданный график мощности и алгоритм необходимых вычислений.

Для осуществления процесса графитации на печь при помощи исполнительного механизма 8 подается напряжение, обеспечивающее подвод мощности, значение которой соответствует начальной точке заданного графика мощности. Датчик 1 реагирует количество израсходованной электроэнергии. Сигнал с датчика 1, соответствующий текущему значению количества электроэнергии, поступает на устройство 4 сравнения. Сигналы с датчика 2 непрерывно поступают в вычислительное устройство

5, а с датчиков 9 — на сумматор 10.

В моменты времени, соответствующие временным интервалам, равным времени переходного процесса в печи, с вычислительного устройства 5 поступают сигналы на устройство 6 управления задатчиком 3 электроэнергии и на сумматор 10. Сигнал с задатчика 3, соответствующий заданному значению количества электроэнергии для данного момента времени, поступает на устройство 4 сравнения, которое выдает сигнал, пропорциональный разности сравниваемых величин, поступающий на вычислительное устройство 5.

Одновременно (по сигналу с вычислительного устройства 5) с сумматора 10 поступает сигнал, соответствующий сумме изме1395587

1 700

ыпо, 7500

7 00

&00

УОО

ИО

7ОО

700 г 6 8 707774 7@7gggggg

Фиг z ренных в п-точках печи температур, на вычислительное устройство 5, где определяется средняя температура. В вычислительном устройстве согласно введенному алгоритму вычислений, определяется величина изменения напряжения AU. Сигнал, соответствующий этой величине, поступает с вычислительного устройства 5 на устройство 7 управления исполнительным механизмом 8, который изменяет соответствующим образом подводимое к печи напряжение, а, следовательно, и мощность.

В последующие интервалы времени работа устройства аналогична.

Управление процессом графитацин способом с учетом тепловых потерь позволяет существенно повысить качество графитируемой продукции за счет более точного поддержания температурного режима в печи.

Формула изобретения

Способ управления процессом графи. тации, включающий периодическое измере. ние через интервалы времени, равные времени переходного процесса в печи, количества израсходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнения измеренного количества электроэнергии с заданным в зависимости от разности сравниваемых величин, корректирование заданного количества электроэнергии для последующего интервала и изменение напряжения, подводимого к печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества графитированной продукции, дополнительно определяют в конце каждого интервала тепловые потери печи и величину заданного количества электроэнергии для последук щего интервала корректируют с учетом тепловых потерь.

1395587

7КД

77 Гб д иГ4

Составитель А. Абросимов

Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 1965/22 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Г1роектная, 4