Устройство управления положением фурмы конвертера

 

Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (7l) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ФУРМЫ

КОНВЕРТЕРА фурмы (31.

Изобретение относится к области контроля процесса плавки в металлургической промышленности, в частности к управлению положением фурмы, и может быть осуществлено в конвертерных . цехах металлургических заводов, Известно устройство управления положением фурмы, содержащее датчик положения фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера, соединенный с регулятором, который, 10 кроме того, подключен к задатчику(1)

Однако устройство имеет низкую точность, так как разгар футеровки приводит к изменению уровня металла

15 и вследствие этого изменяется положение фурмы относительно уровня металла.

Известно также устройство, содержащее систему контроля положения фурмы, имеющую сельсин-датчик, ротор которого механически связан с валом лебедки, сельсин-приемник, функцио- нальный преобразователь и корректирующий преобразователь, рамка кото— рого кинематически связана со статором сельсин-приемника, выполненного подвижным. Корректирующий преобразователь позволяет ввести в устройство коррекцию по контрольному измерению положения фурмы с помощью металлического штыря, привариваемого к фурме (2) .

Однако устройство имеет низкую точность, так как разгар футеровки в нем учикъ вается лишь периодически.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее датчик положения фурмы, механически соединенный с валом лебедки перемещения фурмы, задатчик, регулятор, исполнительный механизм, блок учета разгара футеровки, вход которого соединен с блоком определения качества плавок по кампании футеровки, а выход — с регулятором положения

899658

Недостатком ус тройства является низкая точ ность управления, так как учет количества плавок по кампании футеровки конвертера характеризует разгар футеровки конвертера с 5 большой погрешностью. Кроме того, в случае торкретирования футеровки, т.е., уменьшения разгара, известное устройство не эффективно, так как его применение приводит к неправиль— ному учету изменения уровня металла и вследствие этого к неправильной установке фурмы относительно уровня металла.

Цель изобретения — повышение точности управления.

Эта цель достигается тем, что устройство управления, содержащее датчик положение фурмы, механически соединенный с валом лебедки привода фур- ЗО мы, задатчик, соединенный с регулятором, подключенным к исполнительному механизму, дополнительно содержит три блока памяти и измеритеЛь угла наклона конвертера, механически через 33 электромагнитную муфту соединенный с двигателем привода конвертера, причем якорь двигателя привода конвертера электрически соединен с дополнительно вводимыми измерителями напря- 36 жения и тока, выходы которых подключены к блокам памяти„ соединенным с сумматором вычислительного блока, входы блоков памяти подключены, кроме того, к блоку начала отсчета, механически соединенного с двигателем привода конвертера, выход измерителя угла наклона конвертера соединен через блок памяти с блоком фиксации момента появления шлака, подключенным 4g к электромагнитной муфте, которая, кроме того, подключена к блоку начала отсчета, а выход блока памяти связан с входными функциональными преобразователями вычислительного блока, причем регулятор соединен с. выходным функциональным преобразователем вычислительного блока.

При выпуске металла угол наклона конвертера, при котором наступает момент появления шлака, является функцией массы шлака в конвертере и текущего радиуса эквивалентного цилиндра футеровки (величины разгара футеровки конвертера). Ток нагрузки на якоИ ре двигателя привода конвертера является функцией названных величин и напряжения на якоре двигателя. Таким образом, наличие перечисленных суще" ственных признаков позволяет определить истинный разгар футеровки КоНвертера и произвести соответствующее управление положением фурмы.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — блок-схема вычислительного блока.

Устройство содержит вал лебедки 1 привода фурмы 2, датчик 3 положения фурмы, рerулятор 4, задатчик 5, вычислительный блок 6, исполнительный механизм 7 привода фурмы, двигатель 8 привода конвертера 9, измеритель 10 тока, измеритель 11 напряжения, блок 1 2 начала отсчета, электромагнитная муфта 13, измеритель 14 угла наклона конвертера, блоки 15-17 памяти, блок 18 фиксации момента появления шлака, ковш 19, функциональные преобразователи 20-21, сумматор 22, (! — положение конвертера при продувке, !! — положение конвертера при выпуске металла) .

Вычислительный блок содержит функ-. циональные преобразователи 20 и 2! сумматор 22, узел 23 умножения, функциональный преобразователь 24, узел 25 деления, сумматор 26, узел

27 возведения в степень, сумматоры

28 и 29, функциональный преобразователь 30, узел 31 возведения в степень, узел 32 деления, узел 33 сравнения, сумматор 34, узел 35 умножения, сумматор 36, узел 37 умножения, узел 38 возведения в степень, узел

39 умножения, узел 40 извлечения корня, узел 41 умножения, сумматор

42, узел 43 умножения, функциональный преобразователь 44.

Узлы вычислительного блока выполнены, например, на базе преобразователей Харьковского завода КИП 20-23, 26-28, 30-31, 33-34, 36, 38, 40, 42 — функциональные преобразователи типа ПФФ; 24, 25, 32, 35, 37, 41, 43 — функциональные преобразователи типа ПЭФ; 29 — задатчик типа ДЗПФ, 39 — переменный резистор.

Вал лебедки 1 фурмы 2 механически соединен с датчиком 3 положения фурмы, выход которого соединен с регулятором 4. Вход регулятора 4 соединен, кроме того, с эадатчиком 5 и выходным функциональным преобразователем 44 вычислительного блока

6. Выход регулятора 4 соединен с исполнительным механизмом 7 привода фурмы. Двигатель 8 привода конверте58 где А1) где G

5 8996 ра 9 электрически соединен с изме.— рителями 10 тока и 11 напряжения, а механически — с блоком 12 начала отсчета и через электромагнитную муфту 13 с измерителем l4.óãëà на- 5 клона конвертера. Измерители 10 тока и 11 напряжения соединены между собой. Выходные преобразователи измерителей 10 тока и 1} напряжения через блоки 15 и 16 памяти соединены с сумматором 22 вычислительного блока 6. Выход измерителя 14 угла наклона конвертера соединен через блок 17 памяти с входными функциональными преобразователями 20 и 21 вычислительного блока 6. Электромагнитная муфта 13 электрически соединена с блоком 18 фиксации момента появления шлака, который, кроме того, соединен с блоком 17 памяти . 20

Вход блока 12 начала отсчета механически соединен с двигателем 8 привода конвертера, а выход — со входами блоков 15 и 16 памяти и электромагнитной муфрой 13. 2S

Выход функционального преобразователя 20 соединен с узлами 37 и 23 умножения . Вход узла 37 умножения соединен, кроме того, через узел 38 возведения в степень, узел 40 извле- щ чения корня, сумматор 36, узел 31 возведения в степень, сумматор 26 с функциональным преобразователем 21.

Вход сумматора 26 соединен, кроме того, с функциональным преобразователем 24, а выход — через узел 25 деления, функциональный преобразователь 30, узел 35 умножения — с сумматором 42. Другой выход сумматора 26 подсоединен через узел 41 умножения также к сумматору 42. Выход функционального преобразователя 24 подсоединен к узлу 25 деления, сумматору 22, узлу 27 возведения в степень и через сумматор 28, узел 32 деления к узлу 33 сравнения. Выход функционального преобразователя 20 подсоединен через узел 23 умножения и сумматор 29 к узлу 43 умножения. Выход узла 27 возведения в степень соединен через сумматор 22 с узлом 32 де.ления, с сумматорами 28 и 36, узлом

35 умножения и через узел 39 умножения с сумматором 42. Выход сумматора

42 соединен через узел 43 умножения, сумматор 34, узел 33 сравнения с

55 функциональным преобразователем 24.

Узел 37 умножения соединен с сумматором 34, а функциональный преобразователь 24 — с функциональным преобразователем 44.

В соответствии с величиной разгара футеровки конвертера фурму опускают согласно соотношению — изменение положения фурмы, м;

cL < d.y — коэффициенты)

Я вЂ” текущий радиус эквивалентного цилиндра футеровки конвертера, характеризующий разгар футе" ровки, определяемый из соотношений

<=y(l1a-QktqV)$0) R агсуп

Ж

0,5(а Мам) R -(actual-Q) op yp)i ,О66gyqq)R<(ggggq РАМЗЮ .

3-1 +И. 1+И )R 96++R+6 Я )Std,gU) масса шлака в конвертере, 3 плотность шлака, -т/м расстояние по образующей эквивалентного цилиндра от днища конвертера до кромки сталеныпускного отверстия, м; угол наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпу .кного отверстия, угл.град; ток нагрузки на якоре двигателя привода конвертера, А; напряжение на якоре двигателя привода конвертера, В коэффициенты.

Коэффициенты oL -ä.ð зависят от конструкции и емкости конвертера, типа двигателя привода конвертера, определяющего скорость вращения конвертера, угла наклона последнего.

Так, для условий конвертера емкостью

130 т, приводимого во вращение электродвигателем ИП-82, при угле наклона 10 от вертикали„ Аq 1,742 м, Й Q. 3.48 м, dq -211 5 А; а y *

:=395 А/и, 45= -106 А/Ma д-6 =, 33,4 А/т; d ò -31,Ь А/т м; d g

7,76 А/т)м, 4g = -0,246 А/В.

7 8996

У тройство управления положением фурмы конвертера работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный положению фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера, поступает с датчика 3 положения фурмы, приводимого во вращение валом лебедки 1 привода фурмы 2, на регулятор 4.

Туда же поступает сигнал, пропорцио- 10 нальный заданному значению положения фурмы от задатчика 5, и величина .изменения положения фурмы в результате разгара футеровки от выходного функционального преобразователя 44 13 вычислительного блока 6. Регулятор

4 управляет исполнительным механизмом 7 привода фурмы 2. При повалке конвертера 9 для выпуска металла двигателем привода 8 поворот двига- 20 теля передается в блок 12 начала отсчета и на электромагнитную муфту

13. Напряжение и ток нагрузки на якоре двигателя привода конвертера измеряют соответстВенно измерителя- 25 ми 11 и 10. Измеренные значения поступают в блоки 16 и 15 памяти (в качестве которых могут использоваться преобразователи Харьковского завода КИП) и отрабатываются ими. 30

При равенстве угла наклона конвертера 10о от вертикали срабатывают контакты в блоке начала отсчета, останавливающие блоки 16 и 15 памяти на значениях напряжения и тока нагрузки, соответствующих моменту прохождения этого угла. Муфта 13 разомкнута, и поэтому вращение не передается на измеритель 14 угла наклона конвертера. При прохождении минималь- ного угла наклона конвертера, при котором возможно появление шлака при максимальном его количестве (для условий 130-тонных конвертеров этот угол соответствует 60 от вертикали),4 б. срабатывает контакт в блоке 12 начала отсчета, включающий электромагнитную муфту 13.

При дальнейшем вращении двигателя

8 привода конвертера 9 угол отрабатывается измерителем 14 угла наклона конвертера и передается в блок 17 памяти. При появлении шлака срабатывает блок 18 фиксации момента появления шлака, размыкающий электромагнитную муфту 13 и блок 17 памяти, который фиксирует угол наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпускногo отверстия, Напряжения, пропорциональные <начениям параметров из блок< в 16 н 15, поступают на сумматор 22 нычислитель— ного блока 6, а напряжение из блока

17 — на входные функциональные преобразователи 20 н 2) вычислительного блоха 6 ° В вычислительHOM блоке производится определение изменения положения фурмы, связанного с износом футеровки, которое с выходного функционального преобразователя 44 вычислительного блока 6 поступает на регулятор 4.

Вычислительный блок работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное углу наклона конвертера от вертикальной оси в момент появления шлака из сталевыпускного отверстия, поступает в функциональные преобразователи 20 и 21, где соответственно определяются величины tg 9, actg Ч . Напряжение, пропорциональное последней величине, поступает в сумматор 26, в который, кроме того, поступает с функциональ-, ного преобразователя 24 напряжение, пропорциональное вычислительному значению текущего радиуса эквивалентного цилиндра футеровки конвертера.

С выхода сумматора 26 снимается напряжение, пропорциональное величи— не actg O — R, которое поступает в узлы 31, 41 и 25 соответственно возведения в степень, умножения и деления. С выхода узла 31 в сумматор 36 поступает напряжение, пропорциональное величине (actg Ч вЂ” R), в который, кроме того, поступает напряжение от узла 27 возведения в степень, пропорциональное величине R,,Суммарное напряжение, пропорциональное ве)личине R - (actg <-) — R> - поступает в узел 40 извлечения корня, с выхо— да которого напряжение п опо иональное величине R - (actg Ч - R) поступает в узлы 4) умножения и 38 возведения в степень. С выхода узла

41 умножения на сумматор 42 поступает напряжение,пропорциональн е в

0,5(actg 9 - R) rr, R - (actg Ч - R)

С выхода узла 38 возведения в степень в узел 37 умножения поступает напряжение, пропорциональное величи— не fR - factg Ч - R) j % Туда же поступает напряжение, пропорциональное величине tg Lf, с функционального преобразователя 20. С выхода узла 37 умножения на сумматор 34 ггоступает напряжение, пропорциональное

9 8996 нели иве О, 666 Я tg 9 К вЂ” (ac tg (/ — R)

l3 yç«.ë 25 деления поступает напря— жение с функционального преобразователя 24 и с выхода последнего снимается напряжение, пропорциональное

act М вЂ” R величине к которое поступает в функциональный преобразователь 30. С выхода функционального преобразователя в узел 35 умножения

10 поступает напряжение, пропорциональact - К ,ное величине arcsin

Туда же поступает напряжение с узла 27 возведения в степень, Таким образом, с выхода узла 35 умножения в сумматор 42 поступает напряжение, пропорциональное величине зла=,а

0,5R arcsin ге

С узла 27 возведения в степень напряжение поступает в узел 39 умножения, с выхода которого величина, пропорциональная О, 25Л 6-, поступает в сумматор 42. С выхода сумматора

42 снимается напряжение, пропорциональное величине

actg Н вЂ” R (0,5R arcs и + 0,5(actg4 - R)<

R 30

"1(Р— (actg Ч вЂ” R) + 0,2571j R .1 0

10 пряжени с функционального преобразователя 24 и узла 27 возведения в степень. С выхоца сумматора 22 в узел 32 деления поступает напряжение, пропорциональное величине (,1 - Q U

- d y - «L R - «L y R ), туда 2Ке. Поступает напряжение, пропорциональное величине («L6 + «I.yR + «L8 R ),. с сумматора 28. С выхода узла 32 деления в узел 33 сравнения поступает напряжение, пропорциональное величине G.

Разностный сигнал от узла 33 сравнения поступает в функциональный преобразователь 24, который изменяет рассчитанное значение Й таким образом, чтобы достичь равенство вычисленных значений G Рассчитанное значение Р. поступает с функционального преобразователя 24 на функциональный преобразователь 44, где производится определение величины ЬЬ по формуле (1). Выходное напряжение с преобразователя 44 поступает на регулятор 6.

Испытание макета устройства показало, что использование предлагаемого устройства управления позволяет повысить стойкость футеровки на 37., уменьшить количество плавок, сопровождающихся выбросами, íà 5Х. которое поступает в узел 43 умножения. С выхода функционального преобразователя 20 напряжение поступает

3S в узел 23 умножения, куда одновременно поступает напряжение с функционального преобразователя 24. С выхода функционального преобразователя

23 в сумматор 29 поступает напряжение, пропорциональное величине

2 P R tg Ч . С выхода последнего снимается напряжение, пропорциональное величине (2аЯ - 2Р R йули), поступающее в узел 43 умножения. С выхода уэ-45 ла 43 умножения на сумматор 34 постуцает напряжение, пропорциональное величине фаР- 2у2 «Ч2 од 22a eetn «+

«5(actgY-R) R -(actqq-R) +ой% 1.

С выхода сумматора 34 в узел 33 сравнения поступает напряжение, пропорциональное величине G. Напряжение

5S пропорциональное току нагрузки и напряжению на якоре двигателя привода конвертера поступает в сумматор 22, туда же одновременно поступает наФормула изобретения

Устройство управления положением фурмы конвертера, содержащее датчик положения фурмы, механически соединенный с валом лебедки привода фурмы, эадатчик, соединенный с регулятором, подключенным к исполнительному механизму, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно дополнительно содержит три блока памяти и измеритель угла наклона конвертера, механически через электромагнитную муфту соединенный с двигателем привода конвертера, причем якорь двигателя привода конвертера электрически соединен с дополнительно вводимыми измерителями напряжения и тока, выходы которых подключены к блокам памяти, соединенным с сумматором вычислительного блока, входы блоков памяТи подключены, кроме того, к блоку начала отсчета, механически соединенного с двигателем привода конвертера, выход измерителя угла наклона

1конвертера соединен через блок памя899658

11 ти с блоком фиксации момента появления алака, подключенным к электромагнитной муфте, которая, кроме того, подключена к блоку начала отсчета, а выход блока памяти связан с входными функциональными преобразователями вычислительного блока, причем регулятор соединен с выходным функциональным преобразователем вычислительного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

12

l, Сесселен Ф. и др. Автоматизация кислородно-конверторного передела фосфористого чугуна методом

0L0. — Сб. "Автоматизация черной а металлургии", М., "Металлургия", 1969, с. 313.

2. Авторское свидетельство СССР

@326222, кл. С 2) С 5/30, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

9359272, кл. С 21 С 5/30, 1970.

899658

Со ставите ль А. Абра симов

Редактор И.Николайчук Техред И. Гайду Корректор 1О.Макаренко

Заказ 12075/35 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4