Способ управления нагревом металла в нагревательной печи периодического действия

 

Изобретение относится к области автоматического управления нагревом металла при косвенном радиационном режиме нагрева. Цель изобретения - снижение расхода топлив. Для этого воздействуют на скорость изменения температуры футеровки печи. Способ предусматривает определение текущего теплопрглощения металла и воздействие на расход топлива исходя из скорости изменения температуры футеровки . Новым в способе является управление скоростью воздействия на ме-1 талл в зависимости от изменения теплопоглощения металла. При этом футеровка печи и нагреваемый металл рассматриваются как единая термодинамическая система. 3 з,п. ф-лы, 1 ил. (Л Целью изобретения является снижение расхода топлива. В основе способа управления нагревом металла лежит представление канала расход топлива - степень усвоения металлом теплового потока двумя последовательно соединенными звеньями. Первое звено расход топлива - температура футеровки аппроксимируют статическим инерционным звеном 1-го порядка, уравнение динамики которого имеет вид О5 00 00 00 4ь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1638184

А1 (51)5 С 21 D ll/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ния.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4330676/02 (22) 18.1 1.87 (46) 30.03.91. Бюл. У 12 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (72) С.И.Девочкина, Е.В.Захарова и Е.А.Кочетков (53) 62.533.6.721.785.1 (088.8) (56) Девочкина С.И. Методические указания к расчету камерной печи периодического действия на ЭЦВМ, M-222, Иваново, 1974.

Бровкин Л.А. и Девочкина С.И. Тепловой расчет камерных печей. — Учебное пособие, Иваново, 1978, с.37, 55.

Авторское свидетельство СССР

В iO89435, K i. С Oi К iS/00, i982.

Маковский В.А. и Лаврен гик И.И.

Алгоритмы управления нагревательными печами. M.: Металлургия, 1977.

Качанов В.IO, Блинов 10.М. и Беленький А.М, Автоматизация управления металлургическими процессами..

М,: Металлургия, 1974, с. 309-323.

Изобретение относится к способам автоматического управления нагревом металла при косвенном радиационном режиме нагрева в нагревательных печах периодического действия и может найти применение в черной металлургии, машиностроении, строительной промышленности.

На чертеже приведена схема системы управления тепловым потоком, поглощенным металлом, выполненная на основе каскаднОй системЫ регулирова2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ МЕТАЛЛА В НАГРЕВАТЕЛЪНОЙ ПЕЧИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического управления нагревом металла при косвенном радиационном режиме нагрева. Цель изобретения— снижение расхода топлив, Для этого воздействуют на скорость изменения температуры футеровки печи. Способ предусматривает определение текущего теплопоглощения металла и воздействие на расход топлива исходя из скорости изменения температуры футеровки. Новым в способе является управление скоростью воздействия на ме талл в зависимости от изменения теплопоглощения металла. При этом футеровка печи и нагреваемый металл рассматриваются как единая термодинамическая система. 3 з.п . ф-лы, 1 ил.

Целью изобретения является снижение расхода топлива.

В основе способа управления нагревом металла лежит представление канала расход топлива — степень усвоения металлом теплового потока двумя последовательно соединенными звеньями.

Первое звено расход топлива— температура футеровки аппроксимируют статическим инерционным звеном 1-го порядка, уравнение динамики которого имеет вид

)638)84, ЙТ р т ь — — - — + Т йь Я1 1 ю

К В

h где ь| — постоянная времени;

К, — коэффициент передачи звена;

Т, - температура футеровки;

 — расход топлива.

Второе звено скорость изменения температуры футеровки — степень усвое10 ния металлом теплового потока аппроксимируют реальным дифференцирующим звеном, уравнение динамики которого имеет вид и d(qw (< )) „л

1, = — — -% — -- — — -+ (g )

2 dr„ чм

40

Включение футеровки в объект управления по каналу расход топлива— теплопоглощение металла позволяет 45 использовать футеровку в качестве последовательного корректирующего звена, динамические свойства которого можно целенаправленно изменять в процессе нагрева металла и за счет этого изменять-скорость воздействия на металл., Динамические свойства футеровки по каналу расход топлива — температура футеровки описываются статическим инерционным звеном, однако в пределах длительности иереходноrо процесса в системе регулирования футеровки ведет себя как интегрирующее

ЙТ<рут

= K

° «

С1л е где сZ — постоянная времени;

К вЂ” коэффициент передачи звена.

Исходя из укаэанного представле ния, способ реализует скоростное воздействие со стороны футеровки

dT варяг 25 (— - -) на расход топлива (В) в заd a висимости от заданной программой (qÄ()) степени усвоения металлом теплового потока. Начальное задание по скорости изменения температуры 30

ЙТж г зад футеровки (— -д -) — — — устанавлиdu нач вают в начале нагрева. В процессе нагрева задание по скорости роста температуры Футеровки изменяют в зависимости от разности измеренной и заданной программой степеней усвоения металлом теплового потока, поступающего на металл звено; по мере прогрева футеровки коэффициент передачи увеличивается, т.е. скорость воздействия на металл возрастает.

При установке плоскопламенных горелок в рабочем пространстве печи создается косвенный радиационный режим нагрева, при котором основным излучателем является кладка. Степень черноты ее превышает степень черноты газов, и при правильно организованном пространстве печи коэффициент излучения от кладки к металлу и тепловой поток от кладки на металл вьппе, чем при равномерно распределенном режиме теплообмена, что позволяет обеспечить управляющее воздействие со стороны кладки на металл.

Система управления, приведенная на чертеже, содержит тепломер 1,через сумматор 2 соединенный с блоком 3 формирования скорости изменения тем-. пературы футеровки, выход которого соединен с входом сумматора 4,последний другим входом соединен с дифференциатором 5 и через него с термопарой 6. Выход сумматора 4 соединен с выходом 7 регулятора формирования управляющего воздействия на расход топлива 7, регулятор имеет выход на горелочное устройство 8, Способ реализуется следующим образом.

Используя математическую модель расчета камерных печей периодического действия с помощью стандартной программы, составленной применительно к математическому обеспечению

ЭВМ М-222 технико-экономическим расl четом, исходя из минимума расхода топлива, находят температурные поля металла и кладки и тепловой поток, л усвоенный металлом q - = f () . Стем пень усвоения металлом теплового потока q " = f(u) — теплопоглощения ад л м вводится в систему в качестве программного задания. Текущее значение степени усвоения металлом теплового потока q" = f(c,) измеряе ся с поизм л

М мощью тепломера 1, который представляет собой физическую модель нагреваемого металла и устанавливается на уровне нагреваемого металла.

Начальное задание по скорости роста определяется по экспериментальdT TI 4А кон ной зависимости (— -Ф, -) = f (Т

d„" "Н4ч сРР э

Т 1 q q ) и устанавлива+AT О О

5 ° 16 ется на выходе блока 3. Сигнал по измеренной степени усвоения металлом теплового потока от тепломера 1 поступает на сумматор 2, сюда же поступает сигнал по заданному теплопоглощению. Полученный на сумматоре сигнал ошибки Я, = q (c) — q (ь) постуЗМ A ИЗМ л пает на вход блока 3.

Блок 3 по разности заданной программой и измеренной теплометром 1 степеней усвоения металлом теплового потока формирует сигнал текущего задания по скорости изменения температуры футеровки, который поступает на сумматор 4, сюда же поступает сигнал по измеренной скорости изменения температуры футеровки от дифференциатора 5, регулятор 7 формирует управляющее воздействие на расход топлива в зависимости от разности измеренной и заданной скоростей роста температуры футеровки

Приведенная блок — схема системы управления теплопоглощением может быть реализована на технических средствах автоматизации системы "Каскад" в режиме локальной автоматики или в системе АСУ с использованием управляющей вычислительной машины.

В процессе управления нагревом металла задание по скорости роста температуры футеровки изменяется в зависимости от разности измеренной тепломером 1 и заданной программой степеней усвоения металлом теплового потока, поступающего на металл. Задание по скорости изменения температуры футеровки поступает на сумматор 4. Замеряется температура футеровки Т, сигнал по Т,р -,, поступает на дифференциатор 5, который формирует сигнал измеренной скорости изменения температуры футеровки и м

f(T ) который посту л $)T пает на суммирующий блок 4.

По разности измеренной и заданной скоростей изменения температуры футеровки регулятор 7 формирует управляющее воздействие на расход топлива.

Использование предлагаемого способа управления нагревом металла в нагревательных печах косвенного радиационного режима нагрева позволяет

Фо р мул а и з о б р е т е н ия

1. Способ управления нагревом металла в нагревательной печи периодического действия косвенного радиаци15 онного режима нагрева, предусматривающий измерение регулируемого параметра и воздействие на расход топлива, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, в качестве регулируемого параметра используют скорость изменения температуры футеровки печи.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, расход топлива изменяют в зависимости от разности скорости изменения температуры футеровки печи и заданной по программе.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что заданную программу изменения скорости температуры футеровки печи устанавливают в зависимости от заданной по технологии программы изменения теплового

35 потока, поглощаемого металлом.

4. Способ по пп, 1 — 3, о т л ич а ю шийся тем, что значение начальной скорости изменения температуры футеровки Т печи вычисляют по формуле оя „ ц науч

45 «о х — — 1- --, пД о — продолжительность нагрева предыдущей заготовки, где кон

50 Тср т

Тдац

<р т температуры футеровки в начале и в конце нагрева предыдущей заготовки соответственноо; — заданные начальные тепловые потоки усвоенные металлом предыдущей и последующей заготовок соответственно.

38184 6 снизить расход топлива на печь,так как согласно предлагаемому способу формируют управляющее воздействие на расход топлива по скорости измене5 ния температуры футеровки в зависимости от степени усвоения металлом теплового потока, поступающего на металл.

1638184 июм

T r

Составитель Е.Анисимов

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор A ° Осауленко

Заказ 902 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101