СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДУТЬЯ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к черной металлургии и может быть использовано для регулирования температуры дутья в доменной печи.
Известна система стабилизации температуры горячего дутья (Каганов, В.Ю. Автоматизация управления металлургическими процессами / Каганов В.Ю, О.М.Блинов, A.M.Беленький. - М.: Металлургия, 1974, с.184.), содержащая термопару, электронный потенциометр, ПИД-регулятор с задатчиком, исполнительный механизм при смесительном клапане.
Недостатком указанной системы является неудовлетворительное качество стабилизации температуры дутья в доменной печи, а именно недопустимое повышение температуры в момент перевода дутья с остывшего воздухонагревателя на нагретый и низкая точность регулирования в течение режима «дутье».
Наиболее близкой по технической сути заявляемому техническому решению является система стабилизации температуры горячего дутья (Каганов В.Ю., Блинов О.М, Глинков Г.М., Морозов В.А. Автоматизация металлургических печей. - М.: Металлургия, 1975, с.266), принятая за прототип, которая включает в себя термоэлектрический датчик, электронный потенциометр, ПИД- или ПИ-регулятор с задатчиком и исполнительным механизмом при смесительном клапане.
Недостатком данной системы является то, что она не обеспечивает высокой точности регулирования температуры дутья в доменной печи.
Технический результат полезной модели повышение точности стабилизации температуры горячего дутья.
Технический результат достигается тем, что система регулирования температуры дутья в доменной печи содержащая датчик температуры, задатчик температуры дутья в доменной печи и регулятор, выход которого подключен к смесительному воздухопроводу, дополнительно включает блок измерения расхода холодного дутья, блок расчета температуры дутья на выходе из воздухонагревателя, блок расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования, блок расчета корректирующего воздействия, два сумматора, причем датчик температуры и задатчик температуры дутья в доменной печи выходами соединены с входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом регулятора, выходом подключенного к смесительному воздухопроводу и к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока расчета температуры дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя и с блоком расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования, блок измерения расхода холодного дутья первым выходом подключен ко второму входу второго сумматора, а вторым выходом к второму входу блока расчета температуры дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя, блок расчета температуры через блок расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования соединен с блоком расчета корректирующего воздействия, выход которого соединен со вторым входом регулятора с помощью обратной связи, при этом второй выход датчика температуры соединен с третьим входом блока расчета температуры дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя.
На чертеже изображена схема регулирования температуры дутья в доменной печи, цифрами обозначены:
д
1 - Датчик температуры дутья в доменной печи, t(τ) - температура дутья в доменной печи;
дзад
2 - Задатчик температуры доменного дутья, t - заданная температура дутья в доменной печи;
дзад
д
3 - Первый сумматор, ε=t-t(τ), где:
д
t(τ) - температура дутья в доменной печи
дзад
t - заданная температура дутья в доменной печи;
4 - Регулятор температуры;
х.д.
5 - Блок измерения расхода холодно дутья, V - расход холодного дутья на печь;
взн
х.д.
см
6 - Второй сумматор, V=V-V, где:
х.д.
V - расход холодного дутья на печь,
см
V - расход холодного дутья, поступающего через смесительный клапан;
взн
7 - Блок расчета температуры дутья на выходе из воздухонагревателя, t - температура дутья на выходе из воздухонагревателя;
об
8 - Блок расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования, К(τ)
9 - Блок расчета корректирующего воздействия,
Система регулирования температуры дутья в доменной печи содержит датчик температуры 1 и задатчик температуры дутья в доменной печи 2, выходы которых соединены с входами первого сумматора 3. Выход первого сумматора 3 соединен с первым входом регулятора 4, выход которого подключен к смесительному воздухопроводу и к первому входу второго сумматора 6, выход которого соединен с первым входом блока расчета температуры 7 дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя и с блоком расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования 8. Блок измерения расхода холодно дутья 5 первым выходом подключен ко второму входу второго сумматора 6, а вторым выходом к второму входу блока расчета температуры 7 дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя. Блок расчета температуры 7 через блок расчета текущего коэффициента передачи объекта регулирования 8 соединен с блоком расчета корректирующего воздействия 9, выход которого соединен со вторым входом регулятора 4 с помощью обратной связи. Второй выход датчика температуры 1 соединен с третьим входом блока расчета температуры 7 дутья в доменной печи на выходе из воздухонагревателя
Система работает следующим образом.
д
д
Для заданной марки чугуна и шихтовки доменной плавки определяют параметры дутья в доменной печи: температуру дутья в доменной печи t=const, расход дутья в доменной печи V=const.
зад
см
х.д.
х.д
см
взн
д
д
Заданная температура дутья устанавливается задатчиком температуры дутья в доменной печи 2; текущая температура дутья измеряется датчиком температуры 1, установленным в трубопроводе горячего дутья перед доменной печью. Сигнал от датчика температуры 1 поступает на первый сумматор 3, сюда же поступает сигнал от задатчика температуры дутья в доменной печи 2. Полученный на первом сумматоре 3 сигнал ошибки ε(τ)=t -t(τ) поступает на первый вход регулятора температуры 4. Регулятор температуры 4 формирует сигнал по расходу холодного дутья V, поступающего через смесительный клапан. Этот же сигнал  поступает на второй сумматор 6, на второй сумматор 6 так же поступает сигнал по расходу дутья на печь V с блока измерения расхода холодно дутья 5. Разность сигналов V-V=V поступает на блок расчета температуры дутья на выходе воздухонагревателя 7, на который поступает сигнал от датчика температуры дутья в доменной печи 1, и на блок расчета коэффициента передачи объекта 8. Блок расчета температуры дутья на выходе воздухонагревателя 7 решает уравнение теплового баланса теплового смешения горячего и холодного дутья относительно температуры дутья на выходе воздухонагревателя:
где:
д
р
х.д.
см
взн
хд
см
взн
взн
взн
взн
t - температура дутья в доменной печи, V - расход холодного дутья на печь, V - расход холодного дутья, поступающего через смесительный клапан, V - расход дутья на выходе воздухонагревателя, t - температура холодного дутья, теплоемкость дутья на выходе из воздухонагревателя,  - теплоемкость горячего дутья,  - теплоемкость холодного дутья. В этом уравнении переменными величинами являются V, V, С . Остальные величины являются постоянными заданными параметрами доменной плавки. Блок расчета коэффициента передачи объекта 8 определяет производную , где t - температура дутья на выходе воздухонагревателя, V - расход дутья на выходе воздухонагревателя, по выражению
где
взн
х.д.
д
хд
об
V - расход дутья на выходе воздухонагревателя,  - теплоемкость дутья на выходе из воздухонагревателя,  - теплоемкость горячего дутья,  - теплоемкость холодного дутья, V- расход холодного дутья на печь, t - температура дутья в доменной печи, t - температура холодного дутья Это выражение является текущим коэффициентом передачи объекта в системе регулирования температуры доменного дутья. Сигнал по K(τ) поступает в блок 9 формирователя корректирующего воздействия F(τ). Сигнал F(τ) поступает на вход регулятора 4.
Таким образом, применение заявляемой полезной модели обеспечивает повышение точности стабилизации температуры горячего дутья.