система контроля уровня расплава в горне доменной печи

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.

Описание изобретения к патенту

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

N_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 N_v по формуле (I) и в период выпуска величину |N_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

N^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 N_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 N_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 (N_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 (N_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(N_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^mIIN_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%