RU1786364C - Устройство управлени загрузкой печи периодического действи - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : загрузку печи исходным материалом осуществл ют с помощью шиберов 5, которые занимают два положений -открытое или закрытое, Величина загрузки печи определ етс  длительностью открытого состо ни  шиберов 5. Положение шиберов 5 зависит от сигнала на выходе сумматора 11, на первый вход которого сигнал поступает с задатчиКа 12, а на второй -с интегратора 9. Интегратор 9, на вход которого поступает сигнал с коммутатора 7, имеет на выходе сигнал, пропорциональный суммарной величине фактически загружаемого материала в печь, 4 ил. Материал I/,. (Л С

Description

-/

-ч

00 Os СА Os Јь

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к процессам обработки материалов в печах периодического действи , и более конкретно - к циклическому процессу управлени  загрузкой, например, руднотер- мической-электродуговой печи, предназначенной дл  плавки огнеупора.

Цель изобретени  - повышение качества управлени  загрузкой, ; На фиг. 1 Приведена схема предлагаемого устройства, реализуема  при загрузке электродуговой печи периодического действи ; на фиг. 2 - схема регул тора; на фиг. 3 и 4 - кривые переходных процессов в устройстве управлени ,

Схема (фиг.1) включает объект управлени , состо щий из электрованны 1 печи, в которую через течки 2 периодически поступает загружаемый в печь материал, подвергаемый плавлению под действием выдел емой электродами 3 мощности. Устройство управлени  включает исполнительный механизм 4, воздействующий на шиберы 5, расположенные на точках 2, регул тор 6, коммутатор 7, блок 8 управлени , интегратор 9, индикатор 10 загрузки, сумматор 11, задатчик 12, пороговый элемент 13. Программный регул тор 6 состоит (фиг.2) из таймеров 14 и 15, логического элемента 16 регул тора.

Устройство работает следующим Обра- ЗОМ.. :. - ... . . ; . . .

С помо щью исполнительного механизма 4 и шиберов 5 осуществл етс  загрузка печи исходным материалом. Причем шиберы 5 могут занимать два положени  либо полностью открытое, либо закрытое. Воздействие на шиберы осуществл етс  механизмом 4, получающим два дискретных управл ющих сигнала, соответствующих значению 0 и 1. Значение О заставл ет механизм 4 прин ть положение, соответствующее закрытию шиберов 5, а значение 1. - полному открытию этих шиберов. Причем величина загрузки печи из течек 2 опре- дел етс  длительностью открытого состо ни  шиберов 5.

На задатчике 12 устанавливаетс  значение а. При этом величина сигнала «1 соот- ветствует предельно допустимому значению количества загружаемого в ванну печи материала.

Поступа  на сумматор 11, сигнал а сравниваетс  с сигналом a j соответствующим текущему значению величины загрузки печи материалом через точки 2. При этом выходной сигнал «2 сумматора 11 равен:

СС2 - «1

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Сигнал О2 с сумматора 11 поступает на элемент 13, который вырабатывает дискретный пороговый сигнал оз по следующей зависимости:

(1 при «2 0; О при ai 0.

Далее сигнал оз поступает на регул тор 6, формирующий релейный выходной сигнал ОА Так, регул тор при ОА 0 предотвращает автоматическую загрузку материала в печь либо при наличии в электрованне 1 поступившего материала, соответствующего предельно доспустимому значению (в этом случае «з 1), либо когда отсутствует предельна  загрузка печи ( аз 0) и не прошло необходимое врем  от окончани  предыдущей загрузки. Автоматическа  загрузка материала в печь осуществл етс  регул тором при .

Сигнал ОА с регул тора 6 поступает на коммутатор 7, который может иметь два фиксированных положени . Он может пропускать по выбору оператора или сигнал (Ц с выхода регул тора 6, или сигнал од с блока 8 управлени . В условии, когда олера- тором переключен коммутатор на ручное управление , сигнал Ой «5 а когда на автоматическое -а& ОА

Необходимость переключени  устройства с автоматического управлени  на ручное может возникать, например, когда в процессе плавки изменилс  физико-химический состав подаваемого в печь материала и оператор может интенсифицировать процесс плавки при этих изменившихс  услови х .

Сигнал 05 с блока 8 может принимать два дискретных значени  as 1 и О5-0.

При этом

1 при as, 0 и при воздействии оператора на блок 8,

05

О при ,

О при аз 0 и при отсутствии : воздействи  оператора на блок 8. Таким образом сигнал as 1 по вл етс  только при воздействии (нажатии, напри- мер, кнопки) оператора на блок 8, вызванное необходимостью подачи материала в электрованну 1, а «б cs 0 возникает в условии, когда оператор исключает возможность автоматической подачи материала ,

Причем регул тор 6, вырабатыва  сигнал ОА включает в себ  два таймера 14 и 15 и логический элемент 16 (см.фиг.2). На таймер 14 поступает от коммутатора 7 дискретный сигнал Ой заставл ющий его вырабатывать сигнал GS по следующей зависимости:

h при Об 1 и Ti ti, «8

0 в остальных случа х, где Ti - минимальное врем  счета таймера

14 (устанавливаетс  оператором) и определ ет врем  открыти  шиберов 5;

tt- текущее врем  счета таймера 14 от момента его запуска, определ емого по влением сигнала й& 1.

Таким образом на выходе таймера 14 по вл етс  управл ющий сигнал скв 1 только спуст  промежуток времени Ti после установлени  ОБ 1. В противном случае сигнал OB 0..

На элементе 16 регул тора б осуществл етс  логическа  операци  ИЛИ, т.е. операци  суммировани  двух дискретных сигналов по следующей зависимости: 1 при as 1, cs 0, 1 при Ой - 0, Оз 1,

1 приой 1, GS 1, .Опри ов 0, аз 0. Таймер 15, получа  сигнал OQ преобразует его в выходной сигнал регул тора: {1 при 05э- ОиТ2 t2, О в остальных случа х, где Т2 - минимальное врем  счета таймера

15 (устанавливаетс  оператором) и определ ет врем  между открытием шиберов 5;

t2 -текущее врем  счета таймера 15 от момента его запуска, определ емого по влением сигнала Од 0.

Таким образом на выходе регул тора б по вл етс  управл ющий сигнал , обеспечивающий поступление материала через течки в электрованну 1, на врем  Ti с периодом Та при отсутствии предельной загрузки печи материалом и нахождении коммутатора 7 в автоматическом режиме

( ).

Сигнал Ой с выхода коммутатора 7 одновременно поступает как на вход исполнительного механизма 4 и регул тор 6, так и на вход интегратора 9. Исполнительный механизм 4, воздейству  на шибер 5, управл ет подачей материала через точки 2 в электрованну 1. Получа  сигнал ОБ 1, механизм 4 устанавливает шиберы в положение , когда материал поступает в электропечь , а при Об - О - предотвращает это поступление. Причем врем  открыти  шиберов 5 пропорционально и величине поступившего в печь материала. Таким образом, частота и длительность сигнала а& 1 оп10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

редел ет количество поступившего материала в печь.

Интегратор 9, получа  импульсный сигнал Об (принимающий значени  0 и 1), преобразует его по следующей зависимости:

t а К/ Ой dt

где К - посто нный коэффициент усилени  интегратора 9 (определ етс , исход  из количества материала, поступающего через шиберы 5 за единицу времени);

to -врем  начала функционировани  устройства управлени , определ емое началом загрузки печи перед очередным (началом) циклом плавки;

t - текущее врем  ,

Так, например, при подаче на вход интегратора сигнала ой 0, на его выходе сигнал О7 не измен етс , а при Ой 1 выходной сигнал aj возрастает со скоростью , пропорциональной коэффициенту К усилени  интегратора. Причем поскольку длительность сигнала Ой 1 определ ет количество загружаемого материала, то сигнал «у будет характеризовать суммарную величину загрузки материала е печь, котора  фиксируетс  индикатором 10, отградуированным , например, в массе (тоннах) поступившего материала. Перед началом каждого цикла плавки в печи, либо перед первой плавкой, значение выходного сигнала интегратора 9 обнул етс , поскольку начало интегрировани  им сигнала Об определ етс  моментом времени to. А само начало работы устройства управлени  осущестествл ет при нахождении коммутатора 7 в положении ручного управлени  путем воздействи  оператора (например, нажатием кнопки) на блок 8 (в этом случае OS 1) и дальнейшим его переключением в режим автоматического управлени .

Таким образом, устройство осуществл ет управление подачей материала, индикацию количества загруженного материала и ограничение подачи материала при дЬйтй: жении заданной предельно допустимой величины загрузки электрованны печи периодического действи .

Предложенное устройство было смонтировано на микроконтролере Ремиконт Р-110. При этом в качестве математической модели использовались следующие зависимости:

GM L 06 dt; 07 0,4 Г «и dt ;

05 /0 при «2 О 11

при «2 О три «6 1 и О в остальных случа х

Ов /1 при и Т1 t1 1C

од 1 при озэ 0 и Т2 2: t2 ;. I0 в остальных случа х, i 0 при «з 0 и при отсутствии воз действи  ператора на блок 8, as 1 при воздействии оператора

на блок 8, 0 при .

ОБ оъ при ручном режиме коммутатора 7;

О&-ОА при автоматическом режиме коммутатора 7,

где GM - расход материала, загружаемого в печь периодического действи .

Коэффициент К усилени  интегратора 9 принималс  равным 0,4 кг/с, исход  из того, что через открытые шиберы 5 в печь поступает материал с расходом в 0,4 кг/с. Ti 4 с; Та 6 с.

Результаты функционировани  моделируемого устройства представлены на фиг. 3. и фиг. 4, Так, на фиг. 3 представлены кривые изменени  сигналов устройства и расхода GM материала в условии его функционировани  в автоматическом режиме а& ал а на фиг. 4 - при автоматическом режиме до момента tn, когда Ой ОД а далее в ручном режиме, когда сигнал с коммутатора

Как видно из приведенных графиков, регул тор 6 выдает (фиг.За) серию импульсов со скважностью 0,4 (отношение Ti/Ti + Т2), направленных на подачу материала до тех пор, пока значение сигнала az с сумматора 11 не примет положительное значение (фиг.З г). При этом сигнал с порогового элемента 13 принимает значение с& 1 (фиг.З д), интегратор 9 прекращает увеличение сигнала о (фиг. 3 в), соответствующее суммарному расходу GM загруженного материала (фиг. 3 б), определенное установленным на задатчике 12 значением а

В момент времени tn (фиг.4), когда по вилась необходимость вмешатьс  оператору в процесс автоматической загрузки, устанавливают ( При этом импульсный сигнал ал с регул тор 6 не вли ет на подачу материала в электрованну. Оператор , воздейству  на блок 8 управлени , устанавливает сигнал Ofc 1 (фиг. 4 д),

заставл   механизм 4 подавать материал в печь (фиг. 46). Интегратор 9 при по влении О5з 1 продолжает увеличивать выходной сигнал о (фиг. 4 в), фиксируемый индикатором 10, указывающим величину загрузки печи . Оператор может осуществл ть переключение режимов работы (с ручного режима на автоматическое и обратно) в любое врем , например, в начальный период плавок.

Результат моделировани  показывает, что программный регул тиор позвол ет исключить загрузку печи выше заданной предельно допустимой величины, устройство позвол ет исключать и загрузку оператором

печи выше допустимого значени , фиксировать значение загрузки, при этом осуществл ть переход от автоматического управлени  на управление процесса оператором .

Фор мула, изобретени 

Устройство управлени  загрузкой печи периодического действи , содержащее регул тор , коммутатор, первый вход которого соединен с выходом блока управлени , сумматор , первый вход которого соединен с задатчиком, исполнительный механизм на линии загрузки печи материалом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества управлени  загрузкой, оно снабжено интегратором, пороговым элементом, индикатором загрузки, причем выход коммутатора соединен с исполнительным механизмом , первым входом регул тора, а через интегратор - с вторым входом сумматора и

индикатором загрузки, выход сумматора через пороговый элемент соединен с вторым входом регул тора и входом блока управлени , выход которого соединен с вторым входом коммутатора.

L

I

cfc

c

tf

.4

7

.#

9)

t

tPcsr.d