Разработка системы автоматической стабилизации расхода кислородно-воздушного дутья в доменной печи

На  некоторых заводах распределение  природного газа по фурмам осуществляется только дистанционно. При этом датчики  через коммутатор 9 поочередно подключаются к контрольному прибору 14, а исполнительные механизмы 11 управляются дистанционно. Такое управление распределением природного газа дает достаточно удовлетворительные результаты, потому что давление в линии природного газа значительно превышает сопротивление столба шихтовых материалов и колебание сопротивления шихты практически не сказывается на расходе природного газа через фурмы печи.

 

4.4 Автоматическая стабилизация температуры горячего дутья

Энтальпия горячего дутья является важной статьей теплового баланса доменной плавки, поэтому стабилизация температуры дутья на оптимальном для данных условий уровне дает значительный эффект.

Постоянство температуры дутья при прочих равных условиях способствует ровному  высокопроизводительному ходу печи, при этом меньше колеблется температура  в горне и стабилизируются  химический состав и температура  чугуна на выпусках. Изменение задания  регулятору температуры дутья является наиболее простым и удобным методом коррекции при отклонениях теплового режима от оптимального.

Нагревом  дутья можно в известной мере управлять газодинамикой процесса, так как при изменении температуры дутья изменяется объем, а следовательно, и скорость газового потока.

Колебания температуры дутья допустимы в пределах, обусловленных аккумулирующей способностью печи, однако резкое повышение температуры может вызвать резкое сокращение окислительной зоны у фурм, вследствие чего возможно подстывание гарниссажа в заплечиках и ухудшение условий схода шихтовых материалов в горне. Поэтому повышаются требования к точности стабилизации температуры дутья.

Система стабилизации температуры горячего дутья принципиально не отличается от типовой схемы регулирования температуры. Она состоит из термоэлектрического датчика, электронного потенциометра, ПИД (или ПИ)-регулятора с задатчиком, исполнительного механизма при смесительном клапане. Регулятор автоматически устанавливает такое соотношение горячего и холодного воздуха, поступающего в смесительный воздухопровод, при котором в зоне установки термоэлектрического датчика поддерживается заданная температура горячего дутья.

Однако  следует отметить некоторые особенности объекта, которые необходимо учитывать при проектировании и наладке системы автоматической стабилизации температуры горючего дутья.

1. В системе возникают два типа существенно различных возмущающих воздействий:

а) резкое и глубокое возмущение при очередном переходе с остывшего на нагретый воздухонагреватель, вызванное тем, что смесительный клапан в этот момент полностью закрыт, а в смесительный воздухопровод поступает дутье с максимальной температурой;

б) монотонное, плавное возмущение, которое возникает после ликвидации последствий первого. В это время регулятор постепенно закрывает смесительный клапан, компенсируя снижение нагрева дутья по мере остывания воздухонагревателя.

2. Воздухонагреватели отличаются по своим характеристикам, их расположение относительно места установки датчика температуры несимметрично, что несколько изменяет динамические характеристики объекта.
3. Расход холодного воздуха через смесительный клапан при низких температурах дутья, которые возможны при разогреве печи или при специальных условиях, достаточно велик, поэтому сечение смесительного клапана приходится выбирать довольно большим. При этом рабочие характеристики смесительного клапана в нормальном режиме, при высокой температуре дутья оказываются неудовлетворительными. В этом случае предусматривается установка двух регулирующих заслонок: для высоких температур — меньшего диаметра (порядка 0,5 м), а для низких — большего (1,2—1,5 м). Переключение с одного клапана на другой может осуществляться автоматически или вручную специальным устройством.

Вследствие  неравномерного распределения горячего и холодного воздуха по сечению смесительного воздухопровода наблюдается неравномерность температур воздуха в различных фурмах и затрудняется выбор представительной точки для измерения температуры дутья. На некоторых доменных печах предусматриваются специальные турбулизирующие устройства, улучшающие смешение воздуха перед его поступлением в кольцевой воздухопровод.

Для того чтобы предупредить недопустимое повышение температуры дутья в момент перехода с остывшего воздухонагревателя на нагретый, в современных схемах автоматического перевода воздухонагревателей предусматриваются временное отключение регулятора температуры дутья и выдача сигнала на открытие смесительного клапана. Регулятор температуры дутья включается через заданное время и доводит температуру до заданного значения без перегрева дутья.

Особенности объекта управления и высокая точность стабилизации температуры дутья вызывают необходимость принимать обоснованные технические решения при проектировании систем стабилизации температуры горячего дутья для каждой доменной печи.

 

4.5 Автоматическая стабилизация влажности горячего дутья доменных печей

Влажность атмосферного воздуха зависит от времени года, состояния погоды, географического  положения завода. Колебания влажности  атмосферного воздуха возможны от 0,1—2,5 г/м³ зимой до 20—25 г/м³ летом, причем среднесуточные колебания влажности летом достигают 6—8 г/м³.

Изменение содержания влаги в дутье доменных печей нарушает постоянство условий производства, так как на диссоциацию водяного пара расходуется значительное количество тепла. Расчеты показывают, что изменение влажности дутья на 1 г/м³ вызывает изменение температуры в фурменной зоне на 9° С. Кроме того, диссоциация влаги на кислород и водород изменяет восстановительную способность горновых газов, и условия горения кокса у фурм.

Очевидно, что  стабилизация влажности горячего дутья содействует ровной, высокопроизводительной работе доменных печей. Для того чтобы иметь возможность стабилизировать влажность дутья во всем диапазоне изменения влажности атмосферного воздуха, необходимо поддерживать влажность дутья на уровне максимально возможной влажности атмосферы, т.е. 25—30 г/м³. С этой целью в дутье добавляют водяной пар. Увлажнение дутья улучшает условия работы доменных печей, но влечет за собой необходимость увеличения температуры горячего дутья для компенсации затрат тепла на диссоциацию влаги.

В последние  годы в связи с широким использованием в доменных печах природного газа и кислорода при повышенных температурах дутья увлажнение дутья паром на многих печах не применяется, однако задача стабилизации влажности или компенсации ее изменения остается актуальной и важной. Проба воздуха отбирается из смесительного воздухопровода вблизи кольцевого воздухопровода и затем проходит последовательно холодильник, регулятор температуры пробы, фильтр и поступает на вход датчика влажности. Сигнал от датчика приходит на вторичный регистрирующий прибор, включенный в схему регулятора влажности. Регулятор воздействует на исполнительный механизм при клапане на паропроводе. Пар через форсунки, установленные по окружности воздухопровода, подается в воздух, увлажняя его до заданного значения.

На некоторых  доменных печах проба воздуха  отбирается из трубопровода холодного  дутья. При этом сокращается запаздывание и облегчается охлаждение пробы до 50° С, так как температура холодного дутья находится в пределах 100—110° С. Однако при этом не учитывается влага, которая может попадать в дутье из охлаждающих устройств воздухонагревателей, поэтому более целесообразно измерять влажность горячего дутья.

 

       5 Стабилизация некоторых параметров доменного процесса.

Для обеспечения стабильности протекания процесса в доменной печи целесообразно  поддерживать на постоянных заданных значениях ряд параметров, характеризующих  управление «снизу». Для этого служат локальные системы стабилизации: расхода холодного дутья, содержание кислорода в холодном дутье, влажности холодного дутья, соотношение расходов дутья и природного газа (топлива), распределение природного газа по фурмам, распределение горячего дутья по фурмам, давление колошникового газа.

         Расход  холодного дутья регулируется, как  правило, изменением производительности  воздуходувной машины. Содержание  кислорода (в пределах (21-27%) регулируется по показаниям газоанализатора на О2 путем подачи кислорода на всас воздуходувной машины с атмосферным воздухом. Может поддерживать соотношение дутье-кислород. Влажность холодного дутья регулируется по показаниям датчика влажности путем изменения количества пара, подаваемого в дутье.

 

Датчик расхода газа. 

Представленная  конструкция датчика расхода  газа используются для измерения  величины массового расхода сухих  и влажных газов в диапазонах от 0-100 мл/мин до 0-3 л/мин. Датчики не имеют подвижных частей. В основе принципа действия термоанемометрический способ измерения. Использование микроэлектронных технологий в сочетании с глубокими научными исследованиями в области микротеплотехники, газодинамики позволило компании создать уникальный измерительный элемент, обеспечивающий датчик расхода газа быстрым временем отклика, высокой чувствительностью, повторяемостью и очень низким гистерезисом. Кристалл-чип включает два нагревательных элемента-терморезистора. Принцип действия этой системы основан на механизме передачи потоком газа относительного количества теплоты от первого по потоку газа нагревателя-терморезистора ко второму с дальнейшей регистрацией разности температур между ними. Датчики имеют встроенные схемы управления нагревателеми, усиления и цифровой обработки сигнала. Цифровая схема обработки осуществляет линеаризацию и термокомпенсацию измерительного сигнала. Выходным сигналом датчика расхода газа является цифровой код, передаваемый по запросу Modbus RTU протокола в сеть RS-485.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Погрешность        измеритель       расхода                                   давления	±2% от полной шкалы ±0,5% от полной шкалы
Быстродействие
МЭМС датчика	2 мс
цифрового интерфейса	0,5 сек
Диапазон расходов	минимальный  0…100мл/мин        максимальный 0…3 л/мин
Датчик магистрального давления	MPX5700D   0…6 атм (10атм максимальное)
Среда	не агрессивные газы
Питание	± 15В, 40мА
Диапазон рабочих температур	+10…50°С

 

Датчик  влажности ДВТ-02М

Датчик относительной влажности  и температуры микропроцессорный  ДВТ–02М предназначен для контроля и регулирования относительной  влажности и температуры воздуха  и неагрессивных газов. 
Датчики ДВТ-02М выпускаются в различном конструктивном исполнении: настенные, настенные с выносным датчиком, канальные, канальные с передвижным штуцером, комнатные, уличные. 
Датчики снабжены новым чувствительным элементом влажности с лучшей временной стабильностью, с уходом параметров - не более ±1,2% отн.влажности в год при 50% относительной влажности. 
Допускается кратковременная работа датчика при температуре 100°С.  
Датчик относительной влажности и температуры ДВТ–02М имеет дополнительную защиту чувствительного элемента и допускает кратковременную конденсацию влаги. Данный датчик также рекомендуется использовать там, где в воздухе может находиться незначительная концентрация агрессивных газов, например, в камерах сушки леса и шкафах. 
Для юстировки датчика на месте эксплуатации поставляется набор солей с методикой калибровки. Данный набор поставляется отдельно и позволяет определить погрешность датчика в 6 точках диапазона и произвести дальнейшую юстировку, не снимая датчик с объекта эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1.     Каганов В.Ю., Блинов О.М. Автоматизация  управления металлургическими процессами. "Металлургия", 1974.-416с.

2.     Глинков Г.М. Лотман С.Л. Проектирование  систем контроля и автоматического  регулирования металлургических  процессов. "Металлургия", 1970.-412с.

3.     Булатов Ю.И., Кнорр М.М. Автоматизация  основных металлургических процессов. "Металлургия", 1990.-280с.

4.    Воскобойников В. Г., Кудрин В. А. Общая металлургия 4-

е издание, "Металлургия", 1985.

5.     http://ru.wikipedia.org/wiki/Доменная_печь

6.     http://works.tarefer.ru/56/100057/index.html

 

 

 

 

Без жироности слева 5 справа 5 сверху снизу 10

  Курсовая работа 16 шрифт