Конспект лекцій з дисципліни: «Автоматизація виробничіх процесів та мікропроцесорна техніка»

Регулирование соотношения "природный газ — холодное дутье" с коррекцией по кислороду

Регулирование соотношения "природный газ - холодное дутье" осуще­ствляется за счет изменения расхода природного газа. Для этого на тру­бопроводе природного газа установлен регулирующий дроссель (поз. 4-9) (рисунок 13.3.5). В качестве привода его используется исполнительный ме­ханизм (поз. 4-8) типа МЭО-25/100. Схема обеспечивает автоматическое и дистанционное управление дросселем. Выбор режима управления осу­ществляется ключом SB1, дистанционное управление - ключом SB2.

Рисунок 13.3.5 - Схема соотношения природный газ - холодное дутье

Основным параметром АСР является расход воздуха (поз. 4-1) и природного газа (поз. 5-1). Измерение расхода воздуха и природного газа осуществляется методом переменного перепада давления. Выход измерительного преобразователя (поз. 5-3) подключен к регулятору соотношения (поз. 4-5). Сигнал от расходомера воздуха (поз. 4-2) поступает на преобразователь (поз. 4—3) и на вторичный регистриру­ющий прибор (поз. 4-4), где он корректируется по давлению (поз. 3-1) и температуре (поз. 2-1). Выход вторичного прибора (поз. 4-4) подк­лючен к регулятору соотношения. Соотношение "газ — воздух" задается задатчиком (поз. 4-6). Регулятор управляет исполнительным механиз­мом через пускатель (поз. 4- 7) типа ПБР-2М. Положение регулирующего клапана контролируется указателем (поз. 4-10).

В схеме предусмотрена возможность введения коррекции по кисло­роду. Для этого в регулятор вводится сигнал рассогласования между действительным значением содержания кислорода в дутье от датчика (поз. 1-1) и заданным значением от задатчика (поз. 1-3). Ключом SBI можно отключить сигнал коррекции.

Автоматическое распределение дутья по фурмам доменной печи.

Автоматическое регулирование распределения горячего дутья по фурмам доменной печи обеспечивает равномерное распределение газового потока в области трехфазного со­стояния материалов. При этом футеровка доменных печей изнашивается более равномерно, что удлиняет продолжи­тельность работы печей от ремонта к ремонту. Кроме того, равномерное распределение газовых потоков по окружно­сти горна способствует устранению перекосов при опуска­нии шихтовых материалов в горн. В самом деле, если через одну из фурм (или группу фурм) по какой-либо причине расход дутья уменьшается, интенсивность горения кокса в этой зоне снижается и сход материалов в столбе шихты над этой зоной замедляется. Поскольку воздуходувная ма­шина обеспечивает постоянный расход дутья на данную печь, другие фурмы начинают работать более интенсивно, что вызывает ускорение схода материалов в соответствую­щих участках печи и прогрессирующее снижение скорости схода шихты в столбе материалов над слабо действующи­ми фурмами. Возникает положительная обратная связь, которая может привести к серьезному нарушению нормальных условий работы печи.

Установка систем автоматического регулирования рас­пределения дутья по фурмам устраняет указанные выше не­достатки, в результате чего производительность печей по­вышается на 1,0—2,0 %, расход кокса снижается на 1,5— 2,5 % и удлиняются межремонтные периоды. Для управле­ния распределением дутья по фурмам в фурменные рука­ва встраивают измерительные устройства и регулирующие органы. Регуляторы расхода получают задания, пропорцио­нальные общему расходу дутья на печь или давлению горячего дутья.

Рисунок 13.3.6 - Структура системы автоматического распределения дутья

по фурмам доменной печи

13.4 Задачи уп­равления ходом доменной печи

Опускание шихтовых материалов в доменной печи, обусловленное плав­лением материалов и горением кокса, определяет характер хода печи. Если столб шихтовых материалов опускается равномерно, то говорят, что ход печи ровный; если же наблюдаются подстои и обрывы шихты, то такой ход называют неровным. При неровном ходе нарушается нормальный процесс плавки, падает производительность и ухудшается качество чугуна, поэтому управление ходом печи является важной за­дачей.
Отекание шихтовых материалов происходит под действием силы тя­жести, которая в известной мере уравновешивается силами трения и подъемной силой потока встречных газов. Силы трения зависят от сос­тояния кладки печи, качества шихты и состояния гарнисажа в нижней части печи. Подъемная сила газов зависит от расхода дутья, распреде­ления шихтовых материалов по сечению и высоте печи, их гранулометрического и химического составов, физических свойств шлака и ряда других факторов. При данных условиях работы печи существует крити­ческое значение расхода дутья, при котором сила, противодействующая сходу шихты, полностью компенсирует гравитационную силу. При этом шихтовые материалы прекращают свое движение (зависают). Зависание материалов в печи является аварийной ситуацией и существенно нару­шает нормальный ход процесса. Для данных условий работы печи суще­ствует оптимальный расход дутья, при котором процесс доменной плав­ки протекает наиболее интенсивно, без нарушений ровного хода печи. Поскольку условия работы печи могут изменяться, то меняются и зна­чения оптимального расхода дутья.
Задача системы регулирования хода доменной печи заключается в том, чтобы создать условия для использования максимального режима дутья, не допуская нарушения ровного хода печи. Косвенными показате­лями, характеризующими условия движения газового потока в столбе шихтовых материалов и, следовательно, противодавление потока газов сходу шихты, являются распределение статического давления газов по высоте шахты печи и характер диаграммы распределения содержания двуокиси углерода по диаметру колошника. Изменение перепада ста­тического давления на любом участке печи или всей печи свидетельст­вует об изменении структуры столба шихтовых материалов и, следова­тельно, о нарушении условий движения газов на соответствующем участ­ке печи. Таким образом, информацией о ходе печи служат: скорость и характер движения шихты, перепады давления по высоте печи и коэф­фициент формы кривой распределения СО₂ по диаметру печи.
Структурная схема автоматического регулирования хода печи пока­зана на рисунке 13.4.1. На управляющую вычислительную машину (УВМ-IV) 6 приходят сигналы от датчиков: скорости 4, распределения СО₂ по диа­метру 5, общего перепада давления на печи (Робщ) 3, верхнего перепада (Р_в) 2 и нижнего перепада (Р_н) 1. В соответствии с алгоритмом управле­ния УВМ выдает команды на изменение порядка загрузки материалов 7, изменение расхода дутья 8 и влажности дутья 9. В настоящее время со­вершенствуются все локальные системы (подсистемы) автоматического управления доменным процессом, разрабатываются алгоритмы управле­ния, специальные датчики и управляющие устройства.

Рисунок 13.4.1 - Структурная схема управления ходом доменной печи