SU1468917A1 - Устройство дл коррекции массы кокса - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  построени  систем управлени  дозированием кокса на доменных печах. Цель изобретени  состоит в повьшении точности корректировок заданий на массы доз кокса. Сущность изобретени  заключаетс  в расчете корректирово. задани  технолога на массу доз кокса, необходимых дл  компенсации изменений I -Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к производству чугуна 3 доменных печах, а именно к устройствам дл  автоматической коррекции массы кокса при подаче материалов в доменную печь. Цель изобретени  - повышение точности корректировок массы доз кокса, На чертеже изображена структурна  схема устройства. Устройство содержит первый 1, втр-- рой 2 измерители влажности кокса, первый 3 и второй 4 измерители массы его влажности, с подстройкой коэффициента пересчета изменений влажности кокса в изменени  массы доз кокса при дрейфе характеристик каналов преобразовани  изменений влажности и массы кокса, в изменении показател  теплового состо ни  доменной печи, например содержани  кремни  в чугуне, с использованием измерителей влажности и массы кокса, переключател  содержащего первый, второй, третий и i ;четвертый ключи,сумматоров, корректирующего регул тора, третьего блока сравнени , второго нелинейного сгла- живател  квадратора, блоков умножени , задержки, нелинейных сглажйва- телей, запоминающих блоков, блоков делени , задержки и масштабирующих блоков. Определение скорректированного задани  на массу очередной дозы кокса осуществл етс  путем суммировани  рассчитанной корректировки массы кокса с заданием технолога, сигнал о котором поступает с второго за- датчика, 1 ил. i. кокса, переключатель 5, состо щий из первого второго 7, третьего 8 и четвертого 9 ключей, первого 10 и второго 11 сумматоров, корректирующий регул тор 12, состо щий из п того 13 и шестого 14 ключей, третьего блока 15 сравнени , второго сглаживаг тел  16, квадратора 17, третьего блока 18 умножени , первого блока 19 задержки, третьего 20 и четвёртого .21 нелинейных сглаживателей, запоминающего блока 22, блока 23 делени , второго блока 24 задержки, второго с (Л с 4i CD- GO СО

Description

3146

блока 25 сравнени  и масштабирующего блока 26, третий задатчик 27, первый эадатчик 28, первый блок 29 сравнени , первый) 30 и второй 31 блоки умножени , первый нелинейный сглажива- тель 32, второй задатчик 33 и третий сумматор 34,

На чертеже обозначено: W - сигнал об измеренном значении влажности кокcaj G - сигнал об измеренном значении массы дозы коксаj Si - сигнал об измеренном значении содержани  кремни  в чугуне; W, G - сигналы о заданных технологом опорных значени х влажности и массы доз кокса; G - скорректированное задание на массу дозы кокса . Si - задание на содержание кремни  в чугуне; 1 , и I- - сигт налы об окончании набора очередной порции кокса соответственно в первой и второй весовой воронках; I сигнал о завершении измерени  содержани  кремни  в чугуне на очередном выпуске,

Второй 16, третий 20, четвертый 21 и первый 32 нелинейные сглаживатеи ли выполнены в виде последовательно соединенных блока сравнени , усилител  с Насыщением, интегратора и блока задержки, подключенного своим выходом к второму входу блока сравнени , первый вход которого  вл етс  входом нелинейного сглаживател , выходом которого  вл етс  выход интегратора, При этом усилитель с насьш5ением предоставл ет сабой усилитель с ограничением выходного напр жени  по амплитуде . Настроечными параметрами усилител   вл ютс  коэффициент усилени  О с/ 5 1 и абсолютна  величина ограничени  8, Влок задержки сглаживател , как и первый 19 и второй 24 ,блoj5И задержки корректирующего регул тора 12, обеспечивают задерж ку сТйг нала на врем  и представл ют собой, /Например, блоки запаздь1вани . Таким ;образом, нелинейный сглаживатель имеет три настроечных параметра о, 8, -с , численные значени  которых определ ютс  дл  каждого конкретного слуг; ;ча  применени  сглаживател  в зависимости от цели его использовани  и статистйческих свойств обрабатьюаемых сиг , налов,,

Квадратор 17 выполн етс  в виде, например, блока умножени , первый и второй входы которого соединены между собой и подключены к входу квад

JQ 5 20 25

30 ,, JQ с ;

50

5

ратора, а выход блока умножени   вл етс  выходом квадратора.

Запоминающий блок 22 выполн етс  в виде устройства дл  запоминани  мгновенного значени  переменной.

Третий 21, первый 28 и второй 33 задатчики выполн ютс  в виде, например , регулируемого стабилизатора напр жени .

Устройство работает следзлощим образом ,

В момент набора требуемой дозы кокса в одной из весовых воронок на соответствующий -управл ющий вход переключател  5 поступает сигнал 1 или об окончании набора дозы,, формируемый , например, при открытии затвора весовой воронки. По сигналу 1д замыкаютс  первый 6 и третий 8 клю- чи, пропуска  на первые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал о фактической влажности кокса в первой весовой воронке , поступающий с выхода первого измерител  1 влажности на первый инфор- мационный вход переключател  5, и сигнал о,; фактической массе дозы .кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода первого измерител  3 массы кокса на третий информационный вход переключател  5, По сигналу I замыкаютс  второй 7 и четвертый 9 ключи, пропуска  на йторые входы первого 10 и второго 11 сумматоров соответственно сигнал о фактической влажности кокса во второй весовой воронке , поступающий с выхода второго из- йеритеЛ  2 влажности на второй информационный вход переключател  5, и сигнал о .фактической массе дозы кокса в этой весовой воронке, поступающий с выхода второго измерител  4 массы кокса на четвертый информационный вход переключател  5, Таким образом, на первом выходе переключател  5-формируетс  сигнал W(i) об измеренной i влажности очередной дозы кокса, поступающий с выхода первого сумматора . 10, На втором выходе переключател  5 формируетс  сигнал G(i) об измеренной Цассе очередной дозы кокса, поступающий с выхода второго сумматора 11,

В первом блоке 29 сравнени  из сигнала W(i) вычитаетс  сигнал W.(i) , поступающий с выхода первого блока 19 задержки. Полученный сигнал dW(i) W(i)-W(i) в первом блоке 30 умножени  умножаетс  на сигнал G(i) о массе

514689

порции кокса, поступающий с второго |вых;ода переключател  5, и на коэффициент 0,01. В результате на выходе

блока 30 умножени  формируетс  сигналу

5

) 0,01-4W(i) .G(i) (О,

о величине недогруза или перегруза i кокса в очередной дозе (в зависимости ю от знака 4W(i)) в пересчете на опорную его влажность W(i), поступающий на вход второго блока 31 умножени , где он умножаетс  на пересчеткый коэффициент k(i), сигнал о величине ко- is торого поступает с выхода корректирующего регул тора 12. Сигнал о полученной корректировке массы кокса

/JR(i) k(i)

,а)

подаетс  на вход первого нелинейного сглаживател  32, предназначенного дл  фильтрации высокочастотных составл ющих сигнала йС(1). Эти состав- л ющие включают в себ  ошибки расчета из-за помех измерени  массы и влажности кокса, а также быстроизме- н ющиес  составл ющие полезных сигналов , реализаци  которых нецелесо- образна из-за значительной инертности доменной печи, практически не реагирующей на высокочастотные воздействи . Работа первого нелинейного сглаживател  32 описываетс  уравнени ми

ЛС(1) 4Gii-1) +

А G(i) при (o(:.rf.G(t)l В B.-signCof-cTGd) пpи(d(.cfG(l)l В/

где ,fG(i) uG(i)- 4G(i-1) (3)

signCc/.c/ GCi)

О, при -В Ы-сГ G(i) и -1, при -В Co -c/ G(i) + 1, .при В 4 c/-cfG(i)J

при следую1цих значени х настроечных параметров (,, B B,,-. В данном случае коэффициент d выбираетс  из услови 

.Hi

, , ();

i где /It; - средн   величина интерва - ла времени между набором

6891

лу

5

,

i и ю - is

20

25 зо

40

45

50

55

76

соседних доз кокса; Т - посто нна  времени инерции модели канала регулировани  изменение расхода кокса - изменен ие содержани  кремни  в чугуне. При t; - 10 мин и Тц -3 ч величина of/принимаетс  равной 0,2, коэффициент В -60 кг. Величина 9 ч принимаетс  равной сумме времени транспортного запаздывани  ,5 ч - модели канала регулировани  и времени Cj,1,5 ч, затрачиваемого системой контрол  химсостава чугуна на отбор. Подготовку и анализ проб чугуна.

Сигнал о сглаженном значении 4(Г(1) корректировки массы кокса поступает с выхода первого нелинейного сглаживател  32 на вход третьего сумматора 34, где суммируетс  с сигналом G(i) об опорном значении массы дозы кокса, поступающим с выхода второго задат- чика 33. В результате на выходе третьего сумматора 34 формируетс  сигнал о скорректированном задании на массу последующей (+1)-ой дозы кокса

G(i+l) ф(1)4С(), (4) поступающий в систему реализации заданий на массу доз кокса по каждой весовой воронке (не показано).

На первый информационный вход корректирующего регул тора 12 поступает сигнал dWd) с выхода первого блока 29 сравнени . В первом блоке 19 задержки этот сигнал задерживаетс  на врем  tK Ст+ м-Э ч. Задержанный сигнал dW(i-. Тц) подаетс  на вход второго нелинейного сглаживател  16, используемого в данном случае дл  текущего ус1 еднени  данных об dWd-DK )a интервале времени между соседними выпусками чугуна.

Работа нелинейного сглаживател  16 описьгааетс  уравнени ми (3) при следующих значени х настроечньпс параметров: оС с( с, и BC , С DC. Коэффициент о((, определ ющий величину интервала усреднени  (:ши число N с последовательных измерений, дл  которых определ етс  среднее значение), находитс  по следующим соотношени м

-s; r -ir: («

где Atg - средн   величина интервала времени между соседними вы-- пусками чугуна.

71468

Принима  ut 10 мин, /3te .2 ч, определ ют NC 12 и .IS. Коэффициент . BC можно прин ть, в частности , равным максимальной абсолютной величине JW. Так, например, при диапазоне изменений 2% W 12% и при W 7%, BC 5%. Величина времени задержки 2 Лt U 10 мин. Сигнал ) с выхода второго нелинейно- го сглаживател  16 подаетс  на информационный вход п того ключа 13.

В момент завершени  измерени  пере- менньк .химсостава чугуна на очередном 1-ом выпуске из системы контро- л  химсостава чугуна на второй информационный вход корректирующего регу- л тора 12 (на информационный вход шестого ключа 14) поступает сигнал об измеренном значении Si(l) содержани  кремни  в чугуне, а на управл ющий вход корректирующего регул тора 12 подаетс  сигнал 1 о завершении анализа очередной пробы чугуна. По этому сигналу замыкаютс  п тый 13 и шее- той 14 ключи, пропуска  соответственно сигнал ди() а вход квадратора 17 и на. второй вход третьего блока 18 умножени  и сигнал 81(1)-на первый вход третьего блока 15 сравнени . В этом блоке 15 сигнал Si(l) срав- ниваетс  с Сигналом Si(l), посту- паюшдм с выхода третьего задатчика 27. Полученный сигнал g.(l) Si(l)- Si(l) поступает на перв ый вход тре- тьего блока 18 умножени , где умножаетс  на Сигнал ДУ()« выходе квадратора 17 формируетс  сигнал S(lH 3W()S поступающий на вход третьего нелинейного сглажива- тел  20. На выходе третьего блока 18 умножени  формируетс  сигнал

Sy/.5,(l)( поступающий на вход четвертого нелинейного сглаживател  21.

Третий 20 и четвертый 21 нелинейные сглаживатели предназначены дп  усреднени  поступающих на них сигналов. Работа этих сглаживателей описываетс  -уравнени ми (3) с наст- ройками d( о(р , В В р, / l.p дл  третьего нелинейного сглаживател  20 и с коэффициентами i/ c(p, В рр .|J 5Ce дл  четвертого нелинейного сглаживател  21. Коэффициент , оп- редел ющий величину интервала/усреднени , принимаетс 

Г ГрТТ р

21,с dtp,

(6)

8

При 4-9 4t е л 2 Ч определ ют NP 9, р 0,2. Коэффициенты Вр и Врр выбираютс  с учетом максимальных абсолютных значений сигналов W, Sj; а также характера операций, выполн емых в блоках 17 и 18 и могут быть прин ты, в частности Вр 25,0 и Врр 2,5. Величина Гр соответствует среднему интервалу времени между выпусками чугуна, Ср v3 t е 2 ч.

На выходе третьего нелинейного сглаживател  20 формируетс  сигнал оценки дисперсии измеренных значений влажности кокса .

-. 1 Rjl) S(l) (l-f).(

Р

поступающий на вход делител  23. На выходе четвертого нелинейного сглаживател  21 формируетс  сигнал оценки коррел ционного момента измеренных значений влажности кокса и родержани  кремни  в чугуне

R.,s,i) Vs.(i) --s; I/w sP-fi

поступающий на второй вход делител  23. В результате делени  на выходе делител  23 формируетс  сигнал оценки коэффициента регрессии, отражающего степень зависимости ошибок регулировани  содержани  кремни  в чугуне от колебаний влажности кокса

. vn - VsC VI

(9)

Абсолютна  величина коэффициента ) тем. вьш1е, чем теснее линейна  св зь между Е:д;И AW и чем сильнее отличаетс  пересчетный коэффициент k, используемый во втором блоке 31 умножени  дл  расчета корректировок массы кокса, необходимьк дл  компенсации AW, от своего оптимального значени . В идеализированном случае, кода k близок к оптимальному значению, эффекты колебани  влажности почти полностью компенсируютс  и св зь между flW и ES; практически отсутствует, т.е. а ig.s; 0 величина k превышает оптимальное значение - это приводит к перерегулированию (т.е. избыточным изменением массы кокса в ответ на изменение влажности). В результате коэффициента ° ложительный знак. Если величина k

U6891

ниже оптимальной - это приводит к недокомпенсации изменений влажности и отрицательным значени м коэффициента a.s;. Опира сь на эту взаимосв зь коэффициентов k и auy-s;, можно осуще- - ствл ть уточнение коэффициента k по величине коэффициента а .j,- . i Сигнал а;.;; выхода блока 23 делени  подаетс  на вход масштабирующег- Q го блока 26, используемого дл  пересчета в соответствующие корректировки .4k

4k(l) b..a..,.,a)

(10)

где b

kp .

k;:,

k.j, - Коэффициент усилени  модели канала регулировани  20 изменение массы кокса - изменение содержани  кремни  в чугуне, kp - настроечный коэффициент,

определ ющий степень дове- 25 ри  к оценкам а... ... ,

О kp ;f 1. 5 Сигнал .4k(l) с выхода масштабирующего блока 26 подаетс  на вход второго блока 25 сравнени , где вычитаетс  зо из сигнала k(l-1) о величине коэффициента k, уточненного после предше- ствзпощего (1-1)-го выпуска чугуна. Сигнал k(l-1) поступает на второй вход второго блока 25 сравнени  с выхода запоминающего блока 22 через второй блок задержки, где задержиаетс  на врем , равное среднему инервалу времени между соседними выусками чугуна. Сигнал о полученной лд азйости

k(l) k(l-1)-4k(l)

(11)

поступает с выхода второго блока сравнени  на информационный вход запоминающего блока 22, на управл нщий вход которого подаетс  сигнал 1,0 завершении анализа очередной 1-ой пробы чугуна. В соответствии с этим сигналом осуществл етс  запись и запоминание до момента поступлени  сигнала 1з о готовности анализа пробы чугуна, вз той на следующем (1+1)-ом выпуске чугуна, в блоке запоминани  величины .k(l). Этот коэффициент используетс  в течении последующего интервала времени ut во втором блоке 31 умножени  дл  расчета корректиро

- Q

5

0

5

о д

7 . О

вок dG(i) k(i),(i) . Здесь в качестве k(i) рассматриваетс  запомненное в запоминающем блоке 22 значение И(1), считьтаемое в каждый i-ый момент времени.

Применение устр йства способствует повьппению качества регулировани  теплового .состо ни  доменной печи (показателем которого  вл етс , в частности, изменение содержани  кремни  в чугуне). Указанный эффект дости гаетс  благодар  введению в предлагаемое устройство второго блока умножени , третьего задатчика и корректирующего регул тора, что обеспечивает автоматическую подстройку Коэффициента пересчета изменений влажности кокса в направленные на их компенсацию изменени  массы кокса. Необходимость такой подстройки возникает , например, из-за дрейфа характеристик каналов преобразовани  изменений влажности и массы кокса в изменени  содержани  кремни  в чугуне.

Форм у л а изобретени 

о д

5

5

Устройство дл  коррекции массы кокса, содержащее первый и второй измерители влажности и первый и второй измерители массы кокса, переключатель , состо щий из первого, второго , третьего и четвертого ключей, информационные входы которых  вл ютс  одноименными информационными входами переключател , первого и второго Сумматоров, выходы которых  вл ютс  . Соответственно первым и вторым выходами переключател , последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнени  и первый блок умножени - , последовательно соединенные первый нелинейный -сглаживатель и третий сумматор, второй задатчик, причем управл ющие входы первого и третьего ключей соединены между собой и подсоединены к первому управл ющему входу переключател , управл ющие входы второго и четвертого ключей соединены между собой и подсоединены к второму управл ющему входу переключател , первый и второй входы первого сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, первьй, второй, третий л четвертый

Claims (1)

1. Форм ул а изобретения

   Устройство для коррекции массы 30 кокса, содержащее первый и второй измерители влажности и первый и второй измерители массы кокса, переключатель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого ключей, нн__ формационные входы которых являются одноименными информационными входами переключателя, первого и второго Сумматоров, выходы которых являются . Соответственно первым и вторым выхо40 дами переключателя, последовательно соединенные первый задатчик, первый блок сравнения и первый блок умножения·, последовательно соединенные первый нелинейный сглаживатель и третий 45 сумматор, второй задатчик, причем управляющие входы первого и третьего ключей соединены между собой и подсоединены к первому управляющему входу переключателя, управляющие входы 5θ второго и четвертого ключей соединены между собой и подсоединены к второму управляющему входу переключателя, первый и второй входы первого сумматора соединены соответственно с 55 выходами первого и второго ключей, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, первый, второй, третий и четвертый

   1468917 12 информационные входы. переключателя подсоединены к выходам.соответственно первого и второго измерителей влажности и первого и второго измерителей массы кокса, первый выход переключателя подсоединен к второму входу первого блока сравнения, второй выход переключателя подсоединен к второму входу первого блока умножения, выход второго задатчика подсоединен к второму входу третьего сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности корректировок массы доз кокса, оно дополнительно содержит второй блок умножения, третий задатчик и корректирующий регулятор, состоящий из последовательно соединенных первого блока задержки, второго нелинейного 20 сглаживателя, пятого ключа, квадратора, третьего нелинейного сглаживателя, блока деления, масштабирующего блока, второго блока сравнения, запоминающего блока и второго блока задержки, подсоединенного выходом к второму входу блока сравнения, последовательно соединенных шестого ключа, третьего блока сравнения, третьего блока умножения и четвертого нелинейного сглаживателя, подсоединенного выходом к второму входу блока деления, причем второй вход третьего блока умножения подсоединен к выходу пятого ключа, управляющие входы пятого и шестого ключей запоминающего бло,ка соединены между собой и подсоеди10 йены к управляющему входу корректирующего регулятора, вход первого блока задержки является первым информационным входом корректирующего регулятора и подсоединен к выходу первого 15 блока сравнения, информационный вход шестого ключа является вторым информационным, входом корректирующего регулятора, второй вход третьего блока сравнения является третьим информационным входом корректирующего регулятора и подсоединен к выходу третьего задатчика, выход запоминающего блока является выходом корректирующего регулятора и подсоединен к пер25 в.ому входу второго блока умножения, второй вход которого подсоединен к выходу первого блока умножения, а выход подсоединен к входу первого нелинейного сглаживателя.