Система контроля уровня расплава в горне доменной печи

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам контроля параметров доменной плавки, и может быть использовано при регулировании теплового состояния доменной печи. Сущность изобретения: система контроля содержит датчик падения напряжения на кожухе печи, преобразователь, устройство квантования сигнала, блок фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, устройство вычисления скользящего средневзвешенного значения, устройство коррекции, первый блок масштабирования, блок ввода начальных условий, регистрирующий прибор, блок управления, второй блок масштабирования, при использовании которых осуществляется выделение из информативного сигнала составляющей измеренного падения напряжения электрического тока на кожухе, обусловленной изменением нагрева доменной печи. 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля параметров доменной плавки, и может быть использовано при регулировании теплового состояния доменной печи.

В качестве прототипа выбрана известная система контроля уровня расплава по окружности горна доменной печи [1] Система содержит датчик падения напряжения на кожухе печи, блок фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, устройство коррекции, блок ввода начальных условий, блок управления и регистрирующий прибор с блоком масштабирования.

Указанная система не предусматривает коррекции результирующего сигнала от монотонной составляющей, зависимой от текущего нагрева печи как в период накопления, так и период выпуска продуктов плавки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система контроля уровня расплава в горне доменной печи (заявка N 4937041/02 (042311) от 20.05.91 1-й вариант).

Однако использование указанной системы только для фиксации изменения количества жидких фаз в горне доменной печи приводит к потере информации о тепловой работе доменной печи, что снижает эффективность ведения доменной плавки.

Целью изобретения является снижение расхода кокса и увеличение производительности печи за счет оперативного контроля теплового состояния доменной печи.

Это достигается тем, что система контроля уровня расплава в горне доменной печи содержит датчик падения напряжения на кожухе печи, преобразователь, устройство вычисления скользящего средневзвешенного значения, регистрирующий прибор с первым блоком масштабирования, блок ввода начальных условий, блок фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй и третий выходы с первым и вторым входом устройства коррекции, а также устройство квантования сигнала, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, вход которого соединен с датчиком падения напряжения, выход преобразователя соединен с третьим входом устройства коррекции, четвертый вход которого соединен с выходом устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения, а первый выход с первым входом первого блока масштабирования, второй и третий входы которого соединен с первым и вторым выходами блока ввода начальных условий, четвертый вход первого блока масштабирования соединен с первым выходом блока управления, а пятый и шестой входы соответственно с четвертым и первым выходами блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, пятый выход которого соединен с вторым входом устройства квантования сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, третий вход которого соединен с третьим выходом блока ввода начальных условий, четвертый выход которого соединен с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с третьим входом устройства квантования сигнала и первым входом устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, третий вход устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения соединен с третьим выходом устройства квантования сигнала. Система дополнительно снабжена вторым блоком масштабирования, соединенным с регистрирующим прибором, при этом первый вход второго блока масштабирования соединен с вторым выходом устройства коррекции, а второй, третий и шестой входы соединены соответственно с шестым, пятым и седьмым выходами блока ввода начальных условий и четвертый вход с первым выходом блока управления.

На чертеже изображена блок-схема системы контроля уровня расплава в горне доменной печи.

Система контроля содержит датчик 1 падения напряжения на кожухе доменной печи, подсоединенный к входу преобразователя 2, выход которого подключен к первому входу устройства 3 квантования сигнала и к третьему входу устройства 6 коррекции. Первый, второй и третий выходы устройства 3 квантования сигнала соединены соответственно с первым, вторым входами блока 4 фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки и с третьим входом устройства 5 вычисления скользящего средневзвешенного значения, выход которого подключен к четвертому входу устройства 6 коррекции. Первый и второй выходы устройства 6 коррекции подключены соответственно к первым входам первого 7 и второго 11 блоков масштабирования, выходы которых соединены с входами регистрирующего прибора 9. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока 8 ввода начальных условий подсоединены соответственно к второму, третьему входам первого блока 7 масштабирования, к третьему входу блока 4 фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки и к второму входу блока 10 управления, а пятый, шестой и седьмой выходы блока 8 к третьему, второму и шестому входам второго блока 11 масштабирования. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока 4 фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки соединены соответственно с первым входом блока 10 управления и шестым входом первого блока 7 масштабирования, с первым входом устройства 6 коррекции и третьим входом блока 10 управления, с вторым входом устройства 6 коррекции, с пятым входом первого блока 7 масштабирования и с вторым входом устройства 3 квантования сигнала. Первый выход блока 10 управления подключен к третьему входу устройства 3 квантования сигнала, к первому входу устройства 5 вычисления скользящего средневзвешенного значения и к четвертым входам соответственно первого 7 и второго 11 блоков масштабирования, а второй выход блока 10 к второму входу устройства 5 вычисления скользящего средневзвешенного значения.

Блок 8 ввода начальных условий в системе контроля уровня расплава в горне доменной печи дополнительно содержит для ввода информации о содержании пробы на кремний задатчик на базе, например, задатчика цифрового типа ПП-10-Ме, выход которого подключен к шестому выходу блока 8; для фиксации момента ввода содержания пробы на кремний и момента взятия пробы на содержание кремния в продуктах плавки две кнопки управления, например, типа переключателя П-2К-00000 с подключением сигнала управления соответственно к пятому и седьмому выходам блока 8.

В качестве регистрирующего прибора 9 может быть использован, например, прибор аналоговый, показывающий и регистрирующий (двухточечный) типа А542, который предназначен для отображения контролируемых параметров предлагаемой системы на диаграммной бумаге и шкалах прибора 9.

Система контроля (фиг. 1) работает следующим образом.

По команде "Запуск", осуществляемой от соответствующей кнопки управления блока 8 ввода начальных условий и поступающей через четвертый выход блока 8 на второй вход блока 10 управления, на его первом выходе формируются тактовые импульсы. Эти импульсы соответствуют срабатываниям загрузочного устройства в момент очередной подачи порции шихты в печь, например в момент опускания большого конуса засыпного аппарата, и образуются в блоке 10 в результате поступления на его вход сигнала из электрической схемы управления засыпным аппаратом доменной печи.

Сформированные на первом выходе блока 10 управления тактовые импульсы синхронизируют работу системы контроля в целом, в том числе работу устройства 3 квантования сигнала, устройства 5 вычисления скользящего средневзвешенного значения, первого 7 и второго 11 блоков масштабирования.

Так, с каждым поступлением тактовых импульсов на третий вход устройства 3 квантования сигнала последнее считывает новое значение N_v в коде, поступающее с выхода преобразователя 2 на первый вход устройства 3.

В устройстве 3 число в коде N_v разделяется на текущее N_v^k значение и предыдущее N_v ^k-1 значение информативного сигнала, которые соответственно с первого и второго выходов устройства 3 поступают на первый и второй входы блока 4 фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, а также вычисляется величина их разности ΔN_v=N_v^k-N_v ^k-1,B (1) В блоке 4 при условии N_v^k>N_v ^k-1 на его пятом выходе формируется сигнал управления, который через второй вход воздействует на устройство 3, обеспечивая в последнем вычисление абсолютной величины |N_v| разницы текущего N_v^k и предыдущего N_v^k-1 значения информативного сигнала N N^K_v-N,B (2) Таким образом, с приходом на третий вход устройства 3 очередных тактов, образующихся на первом выходе блока 10 управления, устройство 3 вычисляет в период накопления продуктов плавки величину ΔN_v по формуле (I) и в период выпуска величину |ΔN_v| по формуле (2).

С каждым приходом тактового импульса с первого выхода блока 10 управления на третий вход устройства 3 и на первый вход устройства 5 вычисления скользящего средневзвешенного значения на третьем выходе устройства 3 образуются порции информации, вычисляемые по формулам (1) и (2), которые поступают через третий вход в сдвиговые регистры устройства 5 и хранятся там до тех пор, пока на втором входе устройства 5 не появится новая информация о заданной блоком 10 величине количества циклов срабатывания загрузочного аппарата печи.

По команде "Закрытие летки" блок 4 по второму выходу выдает короткий импульс, который переводит блок 10 через его третий вход в исходное положение, а по команде "Открытие летки" блок 4 по первому выходу формирует короткий импульс, который поступает на первый вход блока 10, обеспечивая появление информации на его втором выходе о заданной величине n количества циклов срабатывания загрузочного аппарата доменной печи.

В дальнейшем с появлением информации о заданной величине n количества циклов срабатывания загрузочного аппарата печи на втором входе устройства 5 запускается его мультиплексор. Порции информации, вычисляемые по формулам (1) и (2) в устройстве 3 и хранящиеся в сдвиговых регистрах устройства 5, через его мультиплексор поступают в схему вычисления в устройстве 5 вычисления среднеарифметического значения ΔN^c_v^p 1/nN^K_v-N,B (3) Таким образом, при каждом срабатывании загрузочного аппарата печи на выходе устройства 5 в соответствии с формулой (3) формируется информация ΔN_v^cp как конечный результат процесса выделения составляющей информативного сигнала, обусловленной технологическим фактором нагрева доменной печи.

С целью устранения накопления ошибок при измерении информативного сигнала необходимо осуществлять коррекцию результирующего сигнала, присутствующего на выходе устройства 5 системы контроля. Для этого при закрытии летки печи блок 4 своим вторым выходом воздействует через первый вход на устройство 6 коррекции. Одновременно с этим по третьему выходу блок 4 выдает информацию о величине N_v^min амплитуды минимального перегиба кривой изменения информативного сигнала, число в коде которой поступает на второй вход устройства 6. С выхода устройства 5 на четвертый вход устройства 6 также поступает величина ΔN_v^cpвычисленного среднеарифметического значения по формуле (3).

С приходом короткого импульса с второго выхода блока 4 на первый вход устройства 6 последнее фиксирует в своей ячейке памяти информацию о величине (ΔN_v^cp)³ в момент закрытия летки N= 1/_n N^K_v-N,B (4) и осуществляет процесс коррекции по формуле N^K_v^II= N^m_vⁱⁿ+1/nN^K_v-N-1/nN^K_v-N,B (5) В последующие периоды накопления и выпуска продуктов плавки при неизменных величинах N_v^min и (ΔN_v^cp)³ число в коде N_v^kII поступает с второго выхода устройства 6 на первый вход второго блока 11 масштабирования до обновления величин N_v^min и(ΔN_v^cp)³ при последующем закрытии летки доменной печи. С учетом обновления этих величин устройство 6 в дальнейшем будет осуществлять коррекцию выходного сигнала устройства 5 уже в новых условиях работы доменной печи и системы контроля.

Во втором блоке 11 осуществляется процесс масштабирования текущей скорректированной величиныN_v^kII в коде (формула 5).

На лицевой панели блока 8 ввода начальных условий с помощью кнопки управления устанавливается момент взятия пробы на содержание кремния в чугуне во время выпуска продуктов плавки из горна доменной печи, а с помощью задатчика и соответствующей кнопки управления устанавливается величина N_Si в коде содержания кремния в чугуне, полученного в результате его химанализа, и момент ввода этого содержания на задатчике.

Информация в соответствии с этим поступает с седьмого, шестого и пятого выходов блока 8 на шестой, второй и третий входы второго блока 11 масштабирования.

В момент появления управляющего сигнала, характеризующего взятие пробы на содержание кремния в чугуне, по шестому входу второго блока 11 масштабирования в последнем зафиксируется величина N_m^II по информации, поступающей на первый вход блока 11
N^I_m^I N^min+1/nN^K_v-N-1/nN^K_v-N,B (6)
По команде "Ввод содержания пробы на кремний в чугуне" через третий вход блока 11 запускается его схема вычисления коэффициента масштабирования
N^m_K^II= / B (7)
Величина N_k^mII, вычисленная по формуле (7), постоянно хранится во внутреннем регистре блока 11 до последующего ввода содержания кремния в чугуне и поступления соответствующей команды на третий вход блока 11.

При очередном появлении синхронизирующего импульса с первого выхода блока 10 управления на четвертом входе блока 11 в последнем осуществится операция по формуле
S_i=N_k^mII˙N_v^kII, (8)
Таким образом, во втором блоке 11 масштабирования формируется физическая величина, которая характеризует текущее тепловое состояние доменной печи, а именно прогнозируемое содержание кремния в чугуне, накопленного в данный момент времени в металлоприемнике горна печи.

После преобразования результата, полученного по формуле (8), из цифрового кода в аналоговый сигнал последний поступает на вход двухточечного регистрирующего прибора 9, где по одному из каналов по шкале и на диаграммной бумаге фиксируется тренд прогнозируемого содержания кремния в чугуне. Одновременно с этим по другому измерительному каналу отображается изменение количества продуктов плавки, находящихся в данный момент времени в металлоприемнике горна доменной печи. Последняя информация образовалась в результате обработки информативного сигнала, поступающего с выхода преобразователя 2 на третий вход устройства 6 коррекции. При этом скорректированный сигнал приходит с первого выхода устройства 6 на первый вход первого блока 7 масштабирования. После осуществления процесса масштабирования в блоке 7 информация об изменении количества продуктов плавки поступает с выхода блока 7 на вход регистрирующего прибора 9.

Предлагаемая система контроля позволяет прогнозировать содержание кремния в чугуне, что способствует оперативной оценке тенденции печи к изменению нагрева.

Внедрение предлагаемой системы контроля способствует ведению доменной печи с меньшим тепловым резервом за счет стабилизации химсостава продуктов плавки и снижения колебаний по нагреву печи, что позволяет снизить расход кокса на 1,5.2,0 кг/т чугуна и увеличить производительность печи на 0,4.0,6%

Формула изобретения

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ УРОВНЯ РАСПЛАВА В ГОРНЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, включающая датчик падения напряжения на кожухе печи, регистрирующий прибор с первым блоком масштабирования, блок ввода начальных условий, блок фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй и третий выходы с первым и вторым входами устройства коррекции, отличающаяся тем, что она снабжена преобразователем, устройством вычисления скользящего средневзвешенного значения, вторым блоком масштабирования, устройством квантования сигнала, первый вход которого соединен с выходом преобразователя, вход последнего соединен с датчиком падения напряжения на кожухе печи, выход преобразователя соединен с третьим входом устройства коррекции, четвертый вход которого соединен с выходом устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения, а первый выход - с первым входом первого блока масштабирования, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами блока ввода начальных условий, четвертый вход первого блока масштабирования соединен с первым выходом блока управления, а пятый и шестой входы соответственно с четвертым и первым выходами блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, пятый выход которого соединен с вторым входом устройства квантования сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, третий вход которого соединен с третьим выходом блока ввода начальных условий, четвертый выход которого соединен с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с третьим входом устройства квантования сигнала и первым входом устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом блока фиксации начала и конца выпуска продуктов плавки, третий вход устройства вычисления скользящего средневзвешенного значения соединен с третьим выходом устройства квантования сигнала, второй блок масштабирования соединен с регистрирующим прибором, первый вход второго блока масштабирования соединен с вторым выходом устройства коррекции, а второй, третий и шестой входы соответственно с шестым, пятым и седьмым выходами блока ввода начальных условий и четвертый вход с первым выходом блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1