專(zhuān)利名稱(chēng)：高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置，系由穩(wěn)壓電源、電子秤，溫度變送器，加減器，煤粉重量記錄儀，毫伏變送器，主調(diào)節(jié)器，下缶壓力變送器，付調(diào)節(jié)器，缶壓記錄儀，操作器，電一氣轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)閥，流化器和特殊制造的斜率控制器一起組裝成高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置。
本發(fā)明之前，世界上大中型高爐所采用的多罐重迭式連續(xù)噴煤粉裝置的噴吹工藝比較復(fù)雜，到目前為止尚未實(shí)現(xiàn)噴吹煤粉量自動(dòng)控制。
高爐用噴吹煤粉已成為大幅度地降低焦比的重大措施之一。隨著高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化程度的提高及生產(chǎn)的需要，急待實(shí)現(xiàn)噴吹煤粉工藝的自動(dòng)化，滿(mǎn)足高爐穩(wěn)定操作的需要，達(dá)到提高噴吹煤粉的效率和進(jìn)一步節(jié)焦增鐵的目的。在當(dāng)前高爐噴吹煤粉裝置中，噴吹煤粉量是靠人工根據(jù)噴吹煤粉時(shí)間長(zhǎng)短和給定噴吹煤粉罐內(nèi)壓力來(lái)控制噴吹煤粉的速度。其控制裝置系由穩(wěn)壓電源，電子秤，溫度變送器，加減器，煤粉重量記錄儀，保持器，電流發(fā)生器，機(jī)械時(shí)間繼電器，調(diào)節(jié)器，操作器，電-氣轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)閥和流化器一起組裝成的噴吹煤粉裝置，其主要缺點(diǎn)如下1、由于噴吹煤粉系統(tǒng)氣、固兩相流計(jì)量不能解決，因此定值信號(hào)亦不能解決。根據(jù)借用機(jī)械時(shí)間繼電器滑動(dòng)臂帶動(dòng)可變電阻觸點(diǎn)來(lái)代替噴煤粉量的變化，顯然噴煤粉量不能自動(dòng)控制。
2、煤粉重量信號(hào)當(dāng)成瞬時(shí)量進(jìn)入調(diào)節(jié)器，而且回路中有繼電器常開(kāi)常閉觸點(diǎn)達(dá)十個(gè)，即使方案正確，由此造成的干擾，系統(tǒng)亦不能自動(dòng)。
3、“定值”用一個(gè)時(shí)間繼電器帶動(dòng)一個(gè)滑動(dòng)觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此得到的電流亦會(huì)與實(shí)際不一致，并且觸點(diǎn)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生接觸不良現(xiàn)象。
4、該系統(tǒng)僅有一個(gè)60分鐘時(shí)間繼電器即固定一檔速度。在比較復(fù)雜的噴吹系統(tǒng)中，只考慮單參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，沒(méi)有考慮罐壓因素的影響，所以亦不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述方案缺點(diǎn)的改進(jìn)，其改進(jìn)方案是用毫伏變送器，增加一臺(tái)調(diào)節(jié)器，下缶壓力變送器和特殊制造的斜率控制器，代替上述方案中的加減器，保持器，機(jī)械時(shí)間繼電器，電流發(fā)生器組裝成新型方案-高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明實(shí)現(xiàn)了噴吹煤粉量自動(dòng)控制的目的。該裝置能及時(shí)靈敏地調(diào)節(jié)噴煤粉量和其它噴吹量，促進(jìn)爐況順行，實(shí)現(xiàn)了流化噴吹煤粉新工藝，從而改善了噴煤粉工況，達(dá)到了均勻噴吹，穩(wěn)定了高爐的操作。該裝置是世界上當(dāng)前最先進(jìn)的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置。
本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，在原噴吹煤粉系統(tǒng)作了很大的改進(jìn)。
通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得知，采用單一參數(shù)對(duì)噴吹煤粉量自動(dòng)控制均存在一定的缺陷，為此，我們選用了噴煤粉速度斜率和穩(wěn)定下罐壓力兩種參數(shù)同時(shí)進(jìn)行控制，其方法是根據(jù)高爐生產(chǎn)需要的噴煤粉時(shí)間，首先給定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的噴吹煤粉速度斜率，讓實(shí)際噴吹煤粉斜率進(jìn)行跟蹤，同時(shí)還給定一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)噴吹煤粉速度斜率相適應(yīng)的缶壓，讓實(shí)際缶壓進(jìn)行跟蹤，然后由這兩種參數(shù)的信號(hào)同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，不論是噴吹煤粉速度斜率或缶壓或兩者同時(shí)偏離了軌跡都能對(duì)調(diào)節(jié)閥發(fā)出信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使進(jìn)風(fēng)量不斷的增加或減少，直至噴吹煤粉速度斜率和缶壓與給定的標(biāo)準(zhǔn)速度斜率和缶壓保持穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。
高爐多缶重迭式噴吹煤粉操作是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，多年來(lái)一直采用人工操作。為實(shí)現(xiàn)噴吹煤粉量自動(dòng)控制，對(duì)噴吹煤粉的被調(diào)量要求連續(xù)測(cè)量，但是噴吹煤粉量屬于氣固兩相混合物，它的連續(xù)測(cè)量至今國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有理想的測(cè)量方法，故不能直接連續(xù)測(cè)量，給建立自動(dòng)控制裝置帶來(lái)了很大的困難。本發(fā)明避開(kāi)了氣固二相流的測(cè)量方法，采用間接噴吹煤粉量來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
下缶儲(chǔ)煤粉計(jì)量采用電子秤稱(chēng)重系統(tǒng)，由壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量，隨時(shí)可顯示記錄下缶煤粉的重量，即Mj＝M-∫o′mgdt (1)或Mj＝M- (M-Mg)/(T) ，t＝M-MG (2)式中Mj-下缶煤粉實(shí)際重量(噸)M-下缶煤粉總重量(噸)mg-瞬時(shí)噴吹煤粉重量(噸)t-噴吹煤粉實(shí)用時(shí)間(分鐘)T-噴吹煤粉總時(shí)間(分鐘)MG-T時(shí)間噴吹煤粉積累量(噸)Mg-缶底最終積存量(噸)首先從標(biāo)準(zhǔn)的給定噴吹煤粉量和實(shí)際噴吹煤粉量之間相互關(guān)系入手進(jìn)行分析。
Y＝V-X(3)式中V-標(biāo)準(zhǔn)的給定值X-實(shí)際檢測(cè)值Y-標(biāo)準(zhǔn)的給定值和實(shí)際檢測(cè)值之間的偏差值X＝Lim△l→O(ΔM)/(Δt) ＝ (dM)/(dt) (4)dt-瞬時(shí)噴吹煤粉時(shí)間dM-dt時(shí)間噴吹煤粉重量X值是瞬時(shí)檢測(cè)的噴吹粉量，它不能直接測(cè)量。對(duì)調(diào)節(jié)裝置來(lái)說(shuō)，直接測(cè)量X值是為了得到偏差值Y。在噴吹煤粉工況中，若缶壓穩(wěn)定和空氣壓力穩(wěn)定，噴吹煤粉速度就會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，也就是說(shuō)在操作時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)量是不變的。在操作過(guò)程中下缶煤粉重量用電子秤測(cè)量，此計(jì)量值在噴吹煤粉周期開(kāi)始之前，我們把它叫總量，開(kāi)始噴吹煤粉后，叫下缶煤粉實(shí)際重量或叫隨機(jī)余存量，所以余存量等于總量減噴出煤粉量。噴出煤粉量除以時(shí)間就可得到瞬時(shí)量。
從上述情況分析，噴吹煤粉速度不變，那么噴出煤粉量只是一個(gè)隨時(shí)增長(zhǎng)的積分量，同時(shí)余存量亦按噴出煤粉量的多少而減少。工藝要求在60～110分鐘內(nèi)，將下缶的煤粉量均勻地噴完，由此可按照不同操作時(shí)間計(jì)算出一個(gè)余存量的斜率線(xiàn)來(lái)或稱(chēng)予耗煤粉量曲線(xiàn)，此斜率線(xiàn)用自制Ⅱ型儀表一斜率控制器獲得。表示60～110分鐘檔次的余存量，以0～10噸≌0～10mA電流的關(guān)系，由此模擬輸出一個(gè)穩(wěn)定而準(zhǔn)確地定值電流。該電流減去實(shí)際下缶煤粉重量表示的電流就可得出調(diào)節(jié)偏差電流，以此就解決了不用直接檢測(cè)瞬時(shí)量信號(hào)而建立了自動(dòng)控制裝置。
噴吹煤粉量與時(shí)間和壓力關(guān)系采用一個(gè)固定噴吹煤粉時(shí)間，由斜率控制器給定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的噴吹煤粉斜率，讓實(shí)際噴吹煤粉斜率跟蹤標(biāo)準(zhǔn)噴吹煤粉斜率軌道動(dòng)作。如果實(shí)際噴吹煤粉斜率偏離了標(biāo)準(zhǔn)斜率，說(shuō)明實(shí)際噴吹煤粉速度發(fā)生了變化，此時(shí)進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥就獲得一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)，若噴吹煤粉速度是向慢的方向變化，進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥就獲得一個(gè)開(kāi)的信號(hào)，使閥位處于開(kāi)方向的位置并向下缶進(jìn)風(fēng)，增加流化風(fēng)量提高壓力，加快噴吹煤粉速度，速度愈慢，調(diào)節(jié)信號(hào)就愈大，進(jìn)風(fēng)量愈多，壓力愈高，下煤粉速度就愈快，直至噴吹煤粉斜率與標(biāo)準(zhǔn)斜率重合，使進(jìn)風(fēng)量與噴吹煤粉速度達(dá)到平衡而得到穩(wěn)定的噴吹煤粉狀態(tài)。反之，噴吹煤粉速度變快，調(diào)節(jié)閥就獲得一個(gè)關(guān)的信號(hào)，使調(diào)節(jié)閥關(guān)閉一些，減少進(jìn)風(fēng)量來(lái)降低噴吹煤粉速度，從而達(dá)到噴吹煤粉自動(dòng)控制的目的。根據(jù)工藝要求，將一定重量的煤粉按六檔時(shí)間均勻地噴完。根據(jù)試驗(yàn)得知在噴吹煤粉量為5噸時(shí)，噴吹煤粉時(shí)間每變化10分鐘，那么缶壓只需變化0.02MPa。只要按高爐生產(chǎn)所給定的噴煤粉時(shí)間，就可選定相對(duì)應(yīng)的缶壓即能滿(mǎn)足高爐自動(dòng)噴吹煤粉的要求。按六檔時(shí)間均勻地噴完5噸煤粉，獲得表1的數(shù)據(jù)噴吹煤粉重量與時(shí)間和壓力的關(guān)系表1
根據(jù)表1，如選定90分鐘的噴吹煤粉時(shí)間，相應(yīng)的缶壓為0.34MPa，根據(jù)煤粉潮濕程度也可選擇0.35～0.36MPa的缶壓，進(jìn)行自動(dòng)控制，若在噴吹過(guò)程中，缶壓如果低于或超過(guò)選擇缶壓時(shí)，調(diào)節(jié)閥能會(huì)進(jìn)行瞬時(shí)的補(bǔ)正調(diào)整，從而使缶壓成為一條穩(wěn)定的記錄曲線(xiàn)，噴吹煤粉量斜率也是一條最佳的調(diào)節(jié)曲線(xiàn)。當(dāng)高爐需要增加或減少單位時(shí)間內(nèi)噴吹煤粉量時(shí)，也就是說(shuō)噴吹煤粉時(shí)間由90分鐘變?yōu)?0分鐘或100分鐘時(shí)，缶內(nèi)壓力在0.34MPa的基礎(chǔ)上增加或減少、0.02MPa的壓力，噴吹煤粉速率也就相應(yīng)改變。
根據(jù)表1數(shù)據(jù)制造斜率控制器，其由七個(gè)部分組成1、電源部分交流電源接入儀表通用電源變壓器初級(jí)，次級(jí)電壓經(jīng)整流器件整流后分別接入三端調(diào)壓器件的輸入端，其輸出端輸出±15伏、+18伏和6伏直流電，還有起濾波作用的電容器，電阻和穩(wěn)壓晶體二級(jí)管共同組裝成電源部分。
2、積分電路由運(yùn)算放大器，電阻，電位器，積分電阻，積分電容器和控制積分周期的接點(diǎn)共同組裝成積分電路。
3、加法電路由運(yùn)算放大器、電阻和電位器組裝成加法電路。
4、手動(dòng)跟蹤電路由運(yùn)算放大器，變壓器，晶體二極管，電阻，電位器，濾波電容器和接點(diǎn)組裝成手動(dòng)跟蹤電路，其上帶有毫安表。
5、斜率電流發(fā)作器的輸出級(jí)由運(yùn)算放大器，晶體三極管，電阻，電位器和電容器組裝成輸出級(jí)，其上帶有毫安表。
6、自動(dòng)切換部分由運(yùn)算放大器，穩(wěn)壓二級(jí)管，晶體三極管，繼電器，電阻，電位器和接點(diǎn)組裝成自動(dòng)切換部分。
7、自動(dòng)/手動(dòng)顯示部分由發(fā)光晶體二極管、電阻和接點(diǎn)組裝成自動(dòng)/手動(dòng)顯示部分。
該控制器是一個(gè)以時(shí)間控制裝置為主的電流發(fā)生器，它的輸出電流作為調(diào)節(jié)器的外給定，其功能有(1)、延時(shí)時(shí)間控制。在60～110分鐘內(nèi)分為六檔可調(diào)。
(2)、輸出直流電流0～10mA。
(3)、時(shí)間組件精度為Ⅱ級(jí)，儀表框架均按國(guó)產(chǎn)DDZ-Ⅱ型儀表尺寸，便于安裝。
(4)、設(shè)有雙針顯示電流表。
高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置，是在原控制裝置中刪除了保持器，電流發(fā)生器，加減器和機(jī)械時(shí)間繼電器四個(gè)儀表，增加了毫伏變送器，特制的斜率控制器，主調(diào)節(jié)器和下缶壓力變送器四個(gè)儀表，并改變后序儀表的連接方式，形成新型高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置。煤粉重量信號(hào)從加減器輸出端串接煤粉重量記錄儀和毫伏變送器的輸入端;毫伏變送器的輸出端，將煤粉重量信號(hào)按照0～10噸≌0～10mA關(guān)系變換成電流輸出，接至斜率控制器輸入端和主調(diào)節(jié)器輸入端的Ⅱ通道內(nèi)。斜率控制器輸出端按照六檔的時(shí)間，以0～10mA電流送入主調(diào)節(jié)器輸入端的Ⅰ通道內(nèi)，在Ⅰ和Ⅱ通道內(nèi)的電流進(jìn)行代數(shù)相加得出調(diào)節(jié)偏差，在主調(diào)節(jié)器內(nèi)實(shí)行比例+積分+微分運(yùn)算后，輸出端接付調(diào)節(jié)器輸入端的Ⅰ通道內(nèi);由于缶壓影響很大，所以引進(jìn)了壓力信號(hào)，并由此組成調(diào)節(jié)付環(huán)。下缶壓力變送器的壓力信號(hào)接至付調(diào)節(jié)器的Ⅱ通道內(nèi)，其輸出通過(guò)操作器進(jìn)入電-氣轉(zhuǎn)換器的輸入端，將0～10mA電流變換成0.1～0.02MPa氣壓信號(hào)，由氣關(guān)式氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥控制閥門(mén)的大小，確定進(jìn)入流化器的空氣流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)煤粉的噴吹速度。下缶壓力變送器的壓力信號(hào)由電子電位差計(jì)記錄。
下面以某廠(chǎng)實(shí)際使用本發(fā)明的情況，用圖示方式作進(jìn)一步說(shuō)明。
附

圖1煤粉重量與時(shí)間和壓力關(guān)系曲線(xiàn)附圖2斜率控制器AM/T電路圖附圖3噴吹煤粉系統(tǒng)控制框圖附圖4高爐用噴吹煤粉系統(tǒng)示意圖附圖5高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置接線(xiàn)圖附圖1縱座標(biāo)m表示煤粉重量2～7噸，儀表測(cè)出來(lái)的是mA電流，以0～10噸量程≌0～10mA電流的關(guān)系表示。下缶受煤粉量為7噸，每次噴吹煤粉5噸，缶底存煤粉2噸。
下橫座標(biāo)T表示噴吹煤粉時(shí)間為0～120分鐘，工藝要求在60～110分鐘分成六檔，即60分鐘、70分鐘、80分鐘、90分鐘、100和110分鐘、每一檔的時(shí)間內(nèi)須將下缶的5噸煤粉量均勻地噴完。
上橫座標(biāo)P表示下缶的壓力，與60～110分鐘內(nèi)相對(duì)應(yīng)的缶壓0.4～0.3MPa。
斜率線(xiàn)a、b、c、d、e和f表示以六檔時(shí)間與選定相對(duì)應(yīng)的下缶壓力噴吹完5噸煤粉的原則，即 (7-2噸)/(60分鐘) 、 (7-2噸)/(70分鐘) 、 (7-2噸)/(80分鐘)(7-2噸)/(90分鐘) 、 (7-2噸)/(100分鐘) 、 (7-2噸)/(110分鐘) ，按此關(guān)系計(jì)算出下缶煤粉余存量的斜率線(xiàn)來(lái)或稱(chēng)予耗煤粉量曲線(xiàn)。斜率線(xiàn)a與橫座標(biāo)T的夾角θ為67.5。
例如選用Ⅰ檔，即已知時(shí)間60分鐘，噴吹煤粉量5噸，缶底存煤粉2噸，每分鐘噴吹煤粉83.3公斤，按噴吹時(shí)間20、40、60、80和100%計(jì)算出噴吹煤粉量見(jiàn)表2。
按時(shí)間百分比噴吹煤粉概況表2
電流按斜率線(xiàn)a與橫座標(biāo)的夾角θ為67.5°，從7mA經(jīng)60分鐘均勻地下降到2mA處。
附圖2是根據(jù)附圖1的斜率線(xiàn)要求特殊制造的斜率控制器AM/T，其電路圖由七部分組成1、電源部分8由儀表通用電源變壓器B1，輸入電源為220伏交流電，次級(jí)電壓經(jīng)整流器Z1、Z2整流后分別接入三端調(diào)壓器件，儀表用正負(fù)電源由調(diào)壓器7815、7915供給穩(wěn)定的±15伏，繼電器和發(fā)光顯示器電源由調(diào)壓器7818供給18伏和6伏，調(diào)壓器7815中并聯(lián)電容器C5、C7、C9和C11，調(diào)壓器7915中并聯(lián)電容器C6、C8、C10和C12作為濾波，調(diào)壓器7818中并電容器C13和C14及穩(wěn)壓晶體二極管DW2和電阻R26。
2、積分電路9運(yùn)算放大器A1的6a1和-2a1點(diǎn)并聯(lián)積分電容器C1和控制積分周期的接點(diǎn)J1-1、J2-1、運(yùn)算放大器A1的輸入端串聯(lián)電阻R1、電位器W1和積分電阻R1，運(yùn)算放大器A1的+3a1點(diǎn)經(jīng)電阻R3接地。
3、加法電路10運(yùn)算放大器A1的6a1點(diǎn)串接電阻R5接運(yùn)算放大器A2的+3a2點(diǎn)、+3a2點(diǎn)與地之間接電阻R6，運(yùn)算放大器A2的6a2與-2a2之間并聯(lián)電阻R7，-2a2的引出端串聯(lián)電阻R4接運(yùn)算放大器A3、運(yùn)算放大器A2的1a2與5a2接電位器W2，4a2點(diǎn)引出接電位器W2的可調(diào)接點(diǎn)。
4、手動(dòng)跟蹤電路11運(yùn)算放大器A2的-2a2點(diǎn)經(jīng)R4與運(yùn)算放大器A5的6a5點(diǎn)連接，運(yùn)算放大器A5的6a5與-2a5點(diǎn)之間并聯(lián)電阻R8，+3a5點(diǎn)串接電阻R9后接跟蹤接點(diǎn)J2-3、電阻R10并通過(guò)晶體二極管D1、D2接變壓器B2次級(jí)的兩端，從變壓器B2次級(jí)中間抽一點(diǎn)并聯(lián)電容器C3和電位器W3的一端接地，電阻R9與跟蹤接點(diǎn)J2-3之間接電容器C2且電容器另一端接地，變壓器B2的初級(jí)接毫安表mA2顯示煤重電流。
5、斜率電流發(fā)生器的輸出級(jí)12運(yùn)算放大器A2的6a2點(diǎn)串接電位器W4、電阻R11接運(yùn)算放大器A3的-2a3點(diǎn)、運(yùn)算放大器A3的-2a3與6a3點(diǎn)之間并聯(lián)電路器C15，運(yùn)算放大器A3的1a3與5a3點(diǎn)之間并聯(lián)電位器W6，4a3點(diǎn)引出接電位器W6的可調(diào)接點(diǎn)，6a3點(diǎn)串聯(lián)電阻R16后接晶體三極管BG2的基極，R17接在晶體三極管BG2的基極和發(fā)射極上，一條串聯(lián)電阻R13、R14和電位器W5接在晶體三極管BG2的集電極和地之間，電位器W5可調(diào)接點(diǎn)接在+3a3上。電阻R18接在晶體三極管BG2集電極，另一端接電容器C4，電容器另一端接地。電阻R24和電容器C4之間引出線(xiàn)裝毫安表mA1顯示輸出電流，電阻R12接-2a3點(diǎn)，另一端接毫安表mA1前的輸入線(xiàn)上。
6、自動(dòng)切換部分13運(yùn)算放大器A2的6a2引出線(xiàn)串聯(lián)電阻R25接運(yùn)算放大器A4的+3a4點(diǎn)，運(yùn)算放大器A4的6a4的點(diǎn)引出線(xiàn)經(jīng)電阻R26和穩(wěn)壓二極管DW1后接晶體三極管BG1的基極，BG1的集電極接地，發(fā)射極接小型繼電器J1，J1與防反沖晶體二極管D5并聯(lián)，A4的-2a4通過(guò)J1-2的常閉接點(diǎn)接電位器W6中點(diǎn)、通過(guò)J1-2的常開(kāi)接點(diǎn)接W7中點(diǎn)，W6的兩端分別串聯(lián)電阻R19、R20，W7的兩端分別串聯(lián)電阻R22、R23，R22的另一端接繼電器之J1-3接點(diǎn)，繼電器J2通過(guò)J1-3接點(diǎn)接電源，自動(dòng)接點(diǎn)J1-4接+18V電源。
7、自動(dòng)/手動(dòng)顯示部分14+6伏電源通過(guò)電阻R21接至J2-2，接點(diǎn)J2-2與a點(diǎn)接通發(fā)光二極管D3亮，表示自動(dòng)運(yùn)行，J2-2與C點(diǎn)接通發(fā)光二極管D4亮，表示手動(dòng)運(yùn)行，J2-2到b點(diǎn)位置，D3、D4皆不亮、表示該系統(tǒng)仃止運(yùn)行。
每一部分所標(biāo)出的電壓表示與電源部分相應(yīng)電壓連接。
儀表框架尺寸均按國(guó)產(chǎn)DDZ-Ⅱ型組合儀表的尺寸，這樣便于安裝。
由電源部分8輸入220伏交流電，從三端調(diào)壓器供給儀表、繼電器和發(fā)光顯示器電源，當(dāng)檔次不同和電阻大小不一樣，輸給積分電路9中運(yùn)算放大器A1的輸入電壓不同，從運(yùn)算放大器A1的-2a1點(diǎn)輸入，6a1點(diǎn)隨時(shí)間長(zhǎng)短之別輸出大小不同的電壓，6a1點(diǎn)接加法電路10中運(yùn)算放大器A2的+3a2點(diǎn)，由-2a2點(diǎn)接手動(dòng)跟蹤電路11中運(yùn)算放大器A5的6a5點(diǎn)，6a2點(diǎn)，6a2點(diǎn)分別接斜率電流發(fā)生器的輸出級(jí)12中運(yùn)算放大器A3的-2a3點(diǎn)和自動(dòng)切換部分13中運(yùn)算放大器A4的+3a4點(diǎn)，手動(dòng)跟蹤電路11中運(yùn)算放大器A5的+3a5點(diǎn)接變壓器B2次級(jí)，斜率電流發(fā)生器的輸出級(jí)12中運(yùn)算放大器6a3點(diǎn)接晶體三極管BG2的基極，由此轉(zhuǎn)換成0～10mA電流，并經(jīng)毫安表mA1顯示;自動(dòng)切換部分13中運(yùn)算放大器A4的6a4點(diǎn)輸出電壓高出穩(wěn)壓二極管DW1的穩(wěn)壓值后，繼電器J1失電，此時(shí)接點(diǎn)J1-1斷開(kāi)，自動(dòng)周期開(kāi)始;當(dāng)自動(dòng)噴吹完煤粉后，加法電路10中運(yùn)算放大器A2的6a2點(diǎn)輸出電壓經(jīng)自動(dòng)切換部分13中運(yùn)算放大器A4放大后，由6a4點(diǎn)輸出電壓低于穩(wěn)壓二極管DW1的穩(wěn)定電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管DW1封鎖，晶體三極管BG1基極電壓下降，此時(shí)晶體三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J1得電，并將常開(kāi)接點(diǎn)J1-1吸合，此時(shí)積分電容器C1的電壓短路，則自動(dòng)噴吹周期結(jié)束。
附圖3中由稱(chēng)量裝置V/I，斜率控制器AM/T，信號(hào)處理器CPU，主調(diào)節(jié)器Tj，加上付環(huán)系統(tǒng)組成主環(huán)控制系統(tǒng)。付環(huán)系統(tǒng)則由壓力變送器P/I，付調(diào)節(jié)器TF，電-氣轉(zhuǎn)換器DQF，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥ZM組成，調(diào)節(jié)進(jìn)入流化器L的壓縮空氣量，通過(guò)流化器的特殊結(jié)構(gòu)，就達(dá)到控制噴吹煤粉的速度。
煤粉重量由稱(chēng)量裝置V/I測(cè)出，同斜率發(fā)生器AM/T來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)噴吹煤粉量信號(hào)一起進(jìn)入處理器CPU，得到的偏差信號(hào)送入主調(diào)節(jié)器Tj，由主調(diào)節(jié)器Tj輸送給付調(diào)節(jié)器TF的Ⅰ通道內(nèi)，同時(shí)壓力變送器P/I的壓力信號(hào)亦進(jìn)入付調(diào)節(jié)器TF的Ⅱ通道內(nèi)，由付調(diào)節(jié)器TF輸出調(diào)節(jié)信號(hào)經(jīng)電-氣轉(zhuǎn)換器DQF轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)，帶動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥ZM，調(diào)節(jié)進(jìn)入流化器L的空氣量，由此達(dá)到調(diào)節(jié)噴吹煤粉量的大小。
附圖4中稱(chēng)量裝置V/I，時(shí)間給定器RW，斜率控制器AM/T，煤粉重量信號(hào)處理器CPU，主調(diào)節(jié)器Tj，下缶壓力變送器P/I，付調(diào)節(jié)器TF，電-氣轉(zhuǎn)換器DQF，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥ZM，下儲(chǔ)煤粉缶15，流化器L，閥門(mén)16，混合器17，壓縮空氣管18。定值信號(hào)經(jīng)斜率控制器AM/T產(chǎn)生、并同煤粉重量信號(hào)處理器的CPU的信號(hào)同時(shí)進(jìn)程主調(diào)節(jié)器Tj，下缶壓力變送器P/I與主調(diào)節(jié)器Tj信號(hào)，經(jīng)付調(diào)節(jié)器TF運(yùn)算后，由電-氣轉(zhuǎn)換器DQF輸出氣壓推動(dòng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥ZM控制進(jìn)入流化器L的空氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)噴吹煤粉量的大小。
附圖5中下缶電子秤壓頭WX-1、WX-2、WX-3輸入端接穩(wěn)壓電源19，壓頭重量信號(hào)毫伏(mv)接入溫度變送器DBW-130的1b、2b點(diǎn)，煤粉重量信號(hào)經(jīng)8b、9b接進(jìn)加減器DJJ-04輸入端Ⅱ通道內(nèi)3C、4C點(diǎn)，Ⅰ通道1C、2C點(diǎn)接上缶儀表21，輸出端9C煤粉重量記錄儀XWC-101的1d點(diǎn)，10C接毫伏變送器DBW-100的2e點(diǎn)，煤粉重量記錄儀的2d點(diǎn)與毫伏變送器的1e點(diǎn)連接，毫伏變送器將煤粉重量信號(hào)按照0～10噸≌0～10mA的關(guān)系變換成電流從9e、10e輸出，分別串接斜率控制器AM/T的1f點(diǎn)和主調(diào)節(jié)DTL-121中Ⅱ通道的4g點(diǎn)，斜率控制器的2f與主調(diào)節(jié)器Ⅱ通道的3g連接。斜率控制器AM/T輸出端11f、13f按照六檔的時(shí)間變換成0～10mA電流分別接到主調(diào)節(jié)器DTL-121輸入端Ⅰ通道的1g、2g點(diǎn)，在Ⅰ和Ⅱ通道的電流進(jìn)行減法運(yùn)算，由此產(chǎn)生調(diào)節(jié)偏差信號(hào)，在主調(diào)節(jié)器內(nèi)實(shí)行比例+積分+微分運(yùn)算后，由9g、10g輸出分別接付調(diào)節(jié)器DTL中Ⅰ通道的1h、2h點(diǎn);付調(diào)節(jié)器Ⅱ通道3h、4h分別接下缶壓力變送器DBY的1n與缶壓記錄儀XWC的1l，2n與2l連接，付調(diào)節(jié)器輸出端11h、13h分別接操作器DFQ輸入端的1j、2j，操作器輸出端的11j、12j分別接電-氣轉(zhuǎn)換器DQF-200輸入端1k、2k，在電-氣轉(zhuǎn)換器里將0～10mA電流轉(zhuǎn)換成0.1～0.02MPa氣壓，由氣關(guān)式氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥ZM直接啟動(dòng)閥門(mén)大小，控制壓縮空氣管道18進(jìn)入流化器L的空氣流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)噴吹煤粉的速度。
下缶壓力變送器DBY的壓力信號(hào)由缶壓記錄儀XWC記錄。
高爐實(shí)現(xiàn)噴吹煤粉自動(dòng)控制后，能及時(shí)、靈敏地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴吹煤粉量，減少了設(shè)備維護(hù)工作量和費(fèi)用、動(dòng)力消耗，改善了工人操作環(huán)境與勞動(dòng)條件，更主要是改善了噴吹煤粉工況，消除了脈沖噴吹和集團(tuán)流現(xiàn)象，使噴吹煤粉濃度均勻，穩(wěn)定了高爐操作，按高爐年產(chǎn)86萬(wàn)噸生鐵計(jì)算，節(jié)約焦炭的經(jīng)濟(jì)效益約為85萬(wàn)元。
權(quán)利要求
1.高爐用噴吹煤粉控制裝置，系由常規(guī)儀表穩(wěn)壓電源，電子秤WX-1、WX-2、WX-3，溫度變送器DBW-100，加減器DJJ-04。煤粉重量記錄儀XWC-1，付調(diào)節(jié)器DTL，缶壓記錄儀XWC、操作器DFQ，電一氣轉(zhuǎn)換器DQF，氣關(guān)式氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥ZM和流化器L，其特征在于在系統(tǒng)中新增加常規(guī)儀表毫伏變送器DBW-100，主調(diào)節(jié)器DTL-121，下缶壓力變送器DBY和特殊制造的斜率控制器AMT，加減器DJJ-04輸出端9C、10C分別接煤粉重量記錄儀XWC-101的1d點(diǎn)和毫伏變送器DBW-100的2e點(diǎn)，煤粉重量記錄儀的2d點(diǎn)與毫伏變送器的1e點(diǎn)連接，毫伏變送器將煤粉重量信號(hào)按照0～10噸≌0～10mA的關(guān)系變換成電流從9e、10e輸出，分別串接斜率控制器AMT的1f點(diǎn)和主調(diào)節(jié)器DTL-121中Ⅱ通道的4g點(diǎn)，斜率控制器的2f與主調(diào)節(jié)器Ⅱ通道的3g連接；斜率控制器AMT輸出端11f、13f按照六檔的時(shí)間變換成0～10mA電流分別接到主調(diào)節(jié)器DTL-121輸入端Ⅰ通道的1g、2g點(diǎn)，在Ⅰ和Ⅱ通道的電流進(jìn)行減法運(yùn)算，產(chǎn)生調(diào)節(jié)偏差信號(hào)，在主調(diào)節(jié)器內(nèi)實(shí)行比例+積分+微分運(yùn)算后，由9g、10g輸出分別接付調(diào)節(jié)器DTL中Ⅰ通道的1h、2h點(diǎn)，下缶壓力變送器DBY的1n、2n點(diǎn)分別接付調(diào)節(jié)器Ⅱ通道的3h和缶壓記錄儀XWC的21點(diǎn)，這樣組裝成高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置中特殊制造的斜率控制器AM/T，其特征在于(1)由儀表通用電源變壓器B1，輸入電源為220伏交流電，次級(jí)電壓經(jīng)整流器Z1、Z2整流后分別接入三端調(diào)壓器件，儀表用正負(fù)電源由調(diào)壓器7815、7915供給穩(wěn)定的±15伏電壓，調(diào)壓器7818供給18伏和6伏電壓，調(diào)壓器7815中并聯(lián)電容器C5、C7、C9和C11，調(diào)壓器7915中并聯(lián)電容器C6、C8、C10和C12，調(diào)壓器7818中并聯(lián)電容器C13、C14、穩(wěn)壓晶體二極管DW2和電阻R26一起組裝成電源部分8;(2)、由運(yùn)算放大器A1的6a1和-2a1點(diǎn)并聯(lián)積分電容器C1和控制積分周期的接點(diǎn)J1-1、J2-1，運(yùn)算放大器A1的輸入端串聯(lián)電阻R1、電位器W1和積分電阻R1，運(yùn)算放大器A1的+3a1點(diǎn)經(jīng)電阻R3接地，由此組裝成積分電路9;(3)、運(yùn)算放大器A1的6a1點(diǎn)串接電阻R5接運(yùn)算放大器A2的+3a2點(diǎn)，+3a2點(diǎn)與地之間接電阻R6，運(yùn)算放大器A2的6a2與-2a2之間并聯(lián)電阻R7，-2a2的引出端串聯(lián)電阻R4接運(yùn)算放大器A3，運(yùn)算放大器A2的1a2與5a2點(diǎn)接電位器W2，4a2點(diǎn)引出接電位器W2的可調(diào)接點(diǎn)，即組裝成加法電路10;(4)、運(yùn)算放大器A2的-2a2點(diǎn)經(jīng)R4與運(yùn)算放大器A5的6a5點(diǎn)連接，運(yùn)算放大器A5的6a5與-2a5之間并聯(lián)電阻R8，+3a5點(diǎn)串接電阻R9，再接跟蹤接點(diǎn)J2-3、電阻R10并通過(guò)晶體二極管D1、D2接變壓器B2次級(jí)的兩端，從變壓器B2次級(jí)中間抽一點(diǎn)并聯(lián)電容器C3和電位器W3的一端接地，電阻R9與跟蹤接點(diǎn)J2-3之間接電容器C2，且電容器另一端接地，變壓器B2的初級(jí)接毫安表mA2顯示煤重電流，即組裝成手動(dòng)路跟蹤電路11;(5)、運(yùn)算放大器A2的6a2點(diǎn)串接電位器W4、電阻R11接運(yùn)算放大器A3的-2a3點(diǎn)，運(yùn)算放大器A3的-2a2與6a3點(diǎn)之間并聯(lián)電容器C15，運(yùn)算放大器A3的1a3點(diǎn)與5a3點(diǎn)之間并聯(lián)電位器W6，4a3點(diǎn)引出接電位器W6的可調(diào)接點(diǎn)，6a3點(diǎn)串聯(lián)電阻R16后接晶體三極管BG2的基極，R17接在晶體三極管BG2的基極和發(fā)射極上，一條串聯(lián)電阻R13、R14和電位器W5接在晶體三極管BG2的集電極和地之間，電位器W5可調(diào)接點(diǎn)接在+3a3上，電阻R18接晶體三極管BG2集電極，另一端接電容器C4，電容器另一端接地，電阻R24和電容器C4之間引出線(xiàn)裝毫安表mA1顯示輸出電流，電阻R12接-2a3點(diǎn)，另一端接毫安表mA1前的輸入線(xiàn)上，即組裝成斜率電流發(fā)生器的輸出級(jí)12;(6)、運(yùn)算放大器A2的6a2引出線(xiàn)串聯(lián)電阻R25接運(yùn)算放大器A4的+3a4點(diǎn)，運(yùn)算放大器A4的6a4點(diǎn)引出線(xiàn)經(jīng)電阻R26和穩(wěn)壓二極管DW1后接晶體三極管BG1的基極，BG1的集電極接地，發(fā)射極接小型繼電器J1，J1與防反沖晶體二極管D5并聯(lián)，A4的-2a4點(diǎn)通過(guò)J1-2的常閉接點(diǎn)接電位器W6中點(diǎn)、通過(guò)J1-2的常開(kāi)接點(diǎn)接W7中點(diǎn)，W6的兩端分別串聯(lián)電阻R19、R20，W7的兩端分別串聯(lián)電阻R22、R23，R22的另一端接繼電器之J1-3接點(diǎn)，繼電器J2通過(guò)J1-3接點(diǎn)接電源，自動(dòng)接點(diǎn)J1-4接+18V電源，即組裝成自動(dòng)切換部分13;(7)、+6伏電源通過(guò)電阻R21接至J2-2，J2-2與a點(diǎn)接通發(fā)光二極管D3亮，J2-2與C點(diǎn)接通發(fā)光二極管D4亮，J2-2到b點(diǎn)位置，D3、D4皆不亮，即組裝成自動(dòng)/手動(dòng)顯示部分14;上述每一部分所標(biāo)出的電壓與電源部分相應(yīng)電壓連接，即組裝成斜率控制器AM/T。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置中特殊制造的斜率控制器AM/T，其特征在于在60～110分鐘分成六檔，即60分鐘、70分鐘、80分鐘、90分鐘、100和110分鐘，每一檔時(shí)間內(nèi)須將下缶的5噸煤粉量均勻地噴完。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置中特殊制造的斜率控制器AM/T，其特征在于噴吹煤粉時(shí)間每增減10分鐘，缶壓減增0.02MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置中特殊制造的斜率控制器AM/T，其特征在于自動(dòng)切換部分13中運(yùn)算放大器A4的6a4點(diǎn)輸出電壓高出穩(wěn)壓二極管DW1的穩(wěn)壓值后，繼電器J1失電，此時(shí)接點(diǎn)J1-1斷開(kāi)，自動(dòng)周期開(kāi)始，當(dāng)自動(dòng)噴吹完煤粉后，加法電路10中運(yùn)算放大器A2的6a2點(diǎn)輸出電壓經(jīng)自動(dòng)切換部分13中運(yùn)算放大器A4放大后，由6a4點(diǎn)輸出電壓低于穩(wěn)壓二極管DW1的穩(wěn)定電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管DW1封鎖，晶體三極管BG1基極電壓下降，此時(shí)晶體三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J1得電，并將常開(kāi)接點(diǎn)J1-1吸合，此時(shí)積分電容器C1的電壓短路，則自動(dòng)噴吹周期結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置，其特征在于采用噴吹煤粉速度斜率和穩(wěn)定下罐壓力兩種參數(shù)同時(shí)進(jìn)行控制，其方法是根據(jù)選定噴吹煤粉時(shí)間，首先給定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的噴吹煤粉速度斜率，讓實(shí)際噴吹煤粉斜率進(jìn)行跟蹤，同時(shí)還給一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)噴吹煤粉速度斜率相適應(yīng)的罐壓，讓實(shí)際罐壓進(jìn)行跟蹤，然后由這兩種參數(shù)的信號(hào)同時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，不論是噴吹煤粉速度斜率或罐壓或兩者同時(shí)偏離了軌跡都能對(duì)調(diào)節(jié)閥發(fā)出信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使風(fēng)量不斷的增加或減少，直至噴吹煤粉速度斜率和罐壓與給定的標(biāo)準(zhǔn)速度斜率和罐壓保持穩(wěn)定的平衡狀態(tài);下罐煤粉重量在噴吹煤粉周期開(kāi)始之前叫總量，開(kāi)始噴吹煤粉后下罐煤粉重量叫隨機(jī)余存量MJ，余存量等于總量減噴出煤粉量，噴出煤粉量除以時(shí)間就可得到瞬時(shí)量mg，即MJ＝M-∫tomgdt或MJ＝M-MG，標(biāo)準(zhǔn)給定噴吹煤粉量和實(shí)際噴吹煤粉量的關(guān)系為Y＝V-X，X＝ (dM)/(dt) ，測(cè)量X值是為了得到偏差值Y，罐壓穩(wěn)定和空氣壓力穩(wěn)定，噴吹煤粉速度就會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，以此原則建立了本發(fā)明的高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明系由穩(wěn)壓電源，電子秤，溫度變送器，加減器，煤粉重量記錄儀，毫伏變送器，主調(diào)節(jié)器，下缶壓力變送器，副調(diào)節(jié)器，缶壓記錄儀，操作器，電—?dú)廪D(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)閥，流化器和特殊制造的斜率控制器一起組裝成高爐用噴吹煤粉自動(dòng)控制裝置，能及時(shí)、靈敏地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴吹煤粉量，減少了設(shè)備維護(hù)和動(dòng)力消耗，改善了操作條件和噴吹煤粉工況，消除了脈沖噴吹，使噴吹煤粉濃度均勻，穩(wěn)定了高爐操作，年產(chǎn)86萬(wàn)噸生鐵的高爐，可節(jié)約85萬(wàn)元。
文檔編號(hào)C21B7/00GK1042382SQ8810761
公開(kāi)日1990年5月23日 申請(qǐng)日期1988年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月1日
發(fā)明者雷志貴, 羅玉勤, 潘久椒, 王錫成, 劉正富, 譚華芳 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵公司