УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ОКРУЖНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
CONTROL DEVICE OF PERIPHERAL UNEVENNESS OF BLAST FURNACE OPERATION

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для контроля хода доменного процесса по окружности и своевременного его регулирования.
Известно, что в доменной печи имеет место окружная неравномерность в технологически однородных зонах доменной печи [1-3]. Также известно, что информативность термоэлектрохимического сигнала зависит от точек установки электродов на различных горизонтах по высоте печи [4, 5] и что поступающую информацию можно разделять и выделять сигналы только интересующей на данное время информативности, например связанные с наполнением горна продуктами плавки [5-7], а также использовать их секторные оценки для регулирования процесса по окружности, в частности путем измерения уровня сигналов в секторах и изменения расхода дутья и природного газа по фурмам доменной печи [8].
Известно устройство контроля работы металлургического агрегата, содержащее электроды, подсоединенные к кожуху печи и блок регистрации, представляющий собой самопишущий прибор [4].
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет контролировать распределенность параметров технологического процесса по горизонтальному сечению доменной печи, а контроль по одной вертикали подвержен влиянию локальных помех.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля работы доменной печи, в состав которого входят электроды, число которых соответствует числу воздушных фурм, закрепленные на кожухе печи и соединенные со входами блока усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены со входами первого блока усреднения, выход которого соединен с первым блоком регистрации и первыми входами блока преобразования сигналов, выходы которого соединены со вторым блоком усреднения, выход которого соединен со входом второго блока, регистрации и вторыми входами блока преобразования сигналов, выполняющего функцию вычисления разностей сигналов [1].
Однако существующему устройству присущи недостатки, заключающиеся в том, что оно не позволяет избирательно контролировать разные технологические составляющие процесса - химсостав и наполнение горна продуктами плавки, потому что из регистрируемого сигнала невозможно выделить характеристики каждого из этих компонентов доменного процесса по отдельности.
Задача изобретения - повышение качества окружного контроля за счет разделения взаимосвязанных информативных составляющих пар сигналов по вертикали и формирование таким образом оценок степени окружной неравномерности процесса выраженных в виде комплексного показателя химсостава чугуна и процесса наполнения горна продуктами плавки по секторам технологически однородных зон доменной печи.
Задача решается следующим образом. В состав устройства, содержащего электроды, закрепленные на кожухе печи, блок усиления и сглаживания сигналов, первый и второй блоки усреднения, блок преобразования сигналов, первый и второй блоки регистрации, дополнительно введены второй блок усиления и сглаживания сигналов, третий блок усреднения, второй блок преобразования сигналов, блок формирования модулей разностей, третий, четвертый и пятый блоки регистрации, при этом электроды, охватывающие нижний и средний горизонтальные уровни соединены с первым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первому блоку регистрации, первому блоку усреднения и первому, и второму блоку преобразования сигналов, выход первого блока усреднения соединен со вторым блоком регистрации и входом первого блока преобразования сигналов, выходы которого соединены со входами блока формирования модулей разностей, выходы которого соединены со входами второго блока усреднения, выход которого соединен с третьим блоком регистрации, а электроды, охватывающие нижний и верхний горизонтальные уровни соединены со вторым блоком усиления и сглаживания сигналов, выходы которого подключены к первым входам блока преобразования сигналов, вторые входы которого соединены с выходами первого блока усиления и сглаживания сигналов, а выходы второго блока преобразования сигналов соединены с четвертым блоком регистрации и третьим блоком усреднения, выход которого соединен с пятым блоком регистрации.
На чертеже изображена нижняя часть доменной печи с устройством контроля окружной неравномерности ее работы.
Устройство состоит из электродов, установленных по секторам доменной печи, количество секторов может быть кратно числу воздушных фурм или определяться количеством холодильных секций. Электроды соединены электрически с кожухом доменной печи в частном случае в восьми секторах. В каждом из восьми секторов установлены по три электрода по одной вертикальной оси: в центральной части лещади ниже чугунной летки на уровне "мертвого" слоя чугуна электроды 1.1-1.8; ниже оси воздушных фурм электроды 2.1-2.8; выше оси воздушных фурм в районе заплечиков электроды 3.1-3.8. Электроды 1.1-1.8 нижнего уровня и электроды 2.1-2.8 среднего уровня соединены с первым блоком 4 усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены с первым блоком 5 регистрации, первым блоком 6 усреднения и первым блоком 7 преобразования сигналов, при этом выход первого блока 6 усреднения соединен со вторым блоком 8 регистрации и первым блоком 7 преобразования сигналов, а выходы первого блока 7 преобразования сигналов соединены с блоком 9 формирования модулей разностей, выходы которого соединены со входами второго блока 10 усреднения, выход которого соединен с третьим блоком 11 регистрации. Электроды 1.1-1.8 нижнего уровня и электроды 3.1-3.8 верхнего уровня соединены со вторым блоком 12 усиления и сглаживания сигналов, выходы которого соединены с первыми входами второго блока 13 преобразования сигналов, вторые входы которого соединены с выходами первого блока 4 усиления и сглаживания сигналов. Выходы второго блока 13 преобразования сигналов соединены с четвертым блоком 14 регистрации и третьим блоком 15 усреднения, выход которого соединен со входом пятого блока 16 регистрации.
Блоки усиления и сглаживания сигналов имеют дифференциальные входы, выполняют функции усиления и фильтрации и реализуются на основе операционных усилителей и активных фильтров нижних частот [9, с.54], блоки усреднения, блоки преобразования сигналов, выполняющие математические вычисления разности, блоки формирования модулей разностей реализуются на операционных усилителях, выполненных на интегральных микросхемах средней степени интеграции [9, с.136].
Устройство контроля окружной неравномерности работы доменной печи работает следующим образом.
В результате термоэлектрохимических процессов, протекающих в технологически однородных зонах доменной печи, на ее кожухе по высоте образуются разноинформативные электрические сигналы, которые с пар электродов 1.1-1.8 нижнего уровня и электродов 2.1-2.8 среднего уровня поступают на первый блок 4 усиления и сглаживания сигналов и с пар электродов 1.1-1.8 нижнего уровня и электродов 3.1-3.8 верхнего уровня поступают на второй блок 12 усиления и сглаживания сигналов. Сигналы, получаемые с пар электродов нижнего и среднего уровня, используются в качестве показателя теплового состояния доменной печи по секторам и поступают с выхода первого блока 4 усиления и сглаживания сигналов на первый блок 5 регистрации. Одновременно сумма этих сигналов подвергается усреднению в первом блоке 6 усреднения, и среднее значение регистрируется во втором блоке 8 регистрации, а в первом блоке 7 преобразования сигналов вычисляются фактические отклонения сигналов от их среднего уровня. Далее сигналы с выхода первого блока 7 преобразования сигналов поступают в блок 9 формирования модулей разностей, входы которого соединены со входами второго блока 10 усреднения, где формируется усредненная оценка в виде среднемодульного отклонения, которая характеризует степень окружной неравномерности процесса и регистрируется в виде обобщенного показателя третьим блоком 11 регистрации. Сигналы, получаемые с пар электродов нижнего и верхнего уровня, с выхода второго блока 12 усиления и сглаживания сигналов поступают во второй блок 13 преобразования сигналов, где путем попарного вычисления разности двух сигналов с одной вертикали электродов осуществляется выделение информативных составляющих, связанных с процессом наполнения горна продуктами плавки. С выхода второго блока 13 преобразования сигналов информация поступает на вход четвертого блока 14 регистрации и одновременно на вход третьего блока 15 усреднения, где формируется усредненная оценка сигнала, характеризующая степень наполнения горна, которая регистрируется пятым блоком 16 регистрации.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство за счет распределенного контроля в технологически однородных зонах по окружности печи и соответствующего преобразования сигналов, включая разделение их по информативным признакам, позволяет осуществить более точный контроль технологического процесса, оценить его динамику по секторам печи и получить различные варианты обобщенных оценок о неравномерности протекания доменного процесса по окружности печи. Разделение сигналов по информативным признакам, усреднение и определение степени их отклонения обеспечивают повышение информативности и точности при оценке хода технологического процесса. Наличие более качественной измерительной информации позволяет повысить стабильность состава чугуна за счет снижения колебаний по нагреву горна, более оперативно изменять график выпусков в зависимости от скорости наполнения горна, уменьшить прогар элементов шлаковых и воздушных приборов, перераспределять управляющие воздействия путем изменения рудной нагрузки по секторам печи и расхода дутья и природного газа по фурмам в зависимости от фактического состояния процесса на основе среднемодульных и фактических средних оценок по различным информативным признакам.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №850671, кл. С21В 7/24, 1981.
2. Динамические показатели распределенности и нестабильности процессов / В.П.Авдеев, Л.А.Сульман, Б.И.Ашпин и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1980. - №8. - с.96.
3. Авторское свидетельство СССР №789583, кл. С21В 7/24, 1980.
4. Авторское свидетельство СССР №508525, кл. С21В 7/24, 1976.
5. Дубовик В.Я., Плышевский А.А., Валов Н.И. Об автоматическом контроле состояния горна доменной печи // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1982. - №4. - С.4.
6. Авторское свидетельство СССР №956566, кл. С21В 7/24, 1982.
7. Пронин П.И. К вопросу изменения напряжения электрического тока на кожухе доменной печи // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1982. - №4. - С.57.
8. Авторское свидетельство СССР №1068486, кл. С21В 7/24, 1984.
9. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. - 528 с.