4.3.2 Автоматическое регулирование основных и вспомогательных параметров доменного процесса

Эффективным средством воздействия на ход печи «снизу» является автоматическое распределение дутья и природного газа по фурмам. При равномерном распределении дутья по фурмам ход печи становится более ровным, повышается ее производительность и сокращается расход кокса, так как возрастает степень использования химической энергии газов (содержание диоксида углерода в колошниковом газе увеличивается примерно на 0,5% по сравнению с содержанием СО₂ при работе печи без автоматического распределения дутья).

На рисунке 3.8 изображена схема системы автоматического распределения дутья по фурмам доменной печи. Расход дутья по фурмам измеряют диафрагмами или другими датчиками переменного перепада и регулируют дроссельной заслонкой в фурменном рукаве. Регуляторы расхода получают задания, пропорциональные общему расходу дутья на печь или давлению горячего дутья. Дополнительный корректирующий регулятор по положению заслонок обеспечивает минимальное сопротивление системы распределения дутья.

Для решения локальных задач контроля и управления используется комплекс КМ2101 КТС ЛИУС. К основным задачам, которые решает КМ2101, относятся регулирование расхода природного газа по фурмам, измерение расхода дутья, измерение скорости схода шихты и регистрация работы загрузочного устройства. Технические средства, обеспечивающие решение одной из этих задач, образуют соответствующую подсистему комплекса.

Подсистема регулирования расхода природного газа по фурмам может работать в режиме поддержания заданного расхода газа по фурмам или в режиме поддержания заданного соотношения между расходами природного газа и дутья.

Расход природного газа через фурму измеряется дифманометром по перепаду давления на калиброванной измерительной вставке, установленной на трубопроводе подачи газа из общего коллектора к отдельной фурме. Расход газа с коррекцией по температуре и давлению определяется выражением

где Q_ri – расход газа через i-тую фурму;

k₁ – коэффициент;

ΔР_ri – перепад давления на измерительной вставке;

Р_г, Т_г – давление и температура газа в коллекторе.

В зависимости от способа задания расхода природного газа в подсистеме реализуются следующие режимы регулирования:

Общий расход дутья определяется с коррекцией по содержанию кислорода и влажности. Информация (перепады давления газа по фурмам, перепад давления, давление и температура в коллекторе природного газа и в трубопроводе горячего дутья) вводится непрерывно от измерительных преобразователей. Задание расхода газа производится с помощью пультовых задатчиков. Вычисленное в соответствии с выбранным режимом регулирования задание Q_зi сравнивается с действительным расходом газа Q_rі, определяется сигнал рассогласования, который далее используется для регулирования по π-закону. Управляющее воздействие в виде модулированного по длительности сигнала выдается через усилитель мощности на исполнительный механизм, изменяющий положение регулирующего органа данной фурмы. Так как расход газа пульсирует, для повышения качества регулирования производится усреднение измеренных значений расхода.

В состав периферийных функциональных блоков подсистемы входят БПСЦ5, БКСА2, БКЦБ1, Б1ЦК1, БИКВ2, БИРР1, БПНК1 и БКНА1.

Подсистема измерения расходов дутья вычисляет расходы горячего и холодного дутья по формуле

В подсистеме используются БПСЦ5, БКСА2, БКЦБ1, БТЦС1 и БИКС1.

Подсистема измерения скорости шихты вычисляет скорость схода шихтовых материалов по пройденному чувствительными элементами уровнемеров пути за определенное время. Мгновенные скорости носят случайный характер, поэтому производится усреднение по восьми уровнемерам:

где s_i – путь, пройденный датчиком i-того уровнемера за время интегрирования τ_инт;

п – число уровнемеров.

В подсистеме используются функциональные элементы БПСЦ5, БКСА2, БКЦБ1, БПРР1, БТЦК, БПЦКЗ, БКЦА2, БТЦС и БИКС.

Подсистема регистрации работы загрузочного устройства обеспечивает регистрацию с помощью печатающего механизма информации о работе загрузочных механизмов: состояние распределительной воронки, в том числе угол положения воронки и режим быстрого вращения; положение юбки; срабатывание конуса; режим работы; номер бункера шихты; вид материала в бункере; счет подач в доменную печь; уровень засыпи; текущее время. Информация о режиме работы, номере бункера и виде материала в бункере вводится в виде дискретных сигналов и после программного преобразования хранится в блоке памяти комплекса. Положение распределительной воронки и юбки определяется способом программного преобразования позиционных сигналов, соответствующих положению механизмов, в кодированные. Алгоритм преобразования основан на вычислении номера позиционного сигнала и формировании адреса ячейки памяти, в которой хранится соответствующий кодовый сигнал. Формирование значения текущего времени осуществляется в блоке задания времени. Блок имеет выход дискретных сигналов для ввода информации в подсистему. Сигнал уровня поступает от уровнемера. Информация о работе загрузочного устройства выводится на регистратор из ячеек памяти, в которых она некоторое время хранится. В составе подсистемы БПСЦ5, БКЦБ1, БКЦА1, БКЦА2, БПЦКЗ, БТЦК1 и БВКР2. Для других узлов контроля и регулирования применяют комплексы КМ1302 и КМ2401. Комплексы КМ1302 применяют для построения контуров регулирования: уровня воды в барабане-сепараторе системы испарительного охлаждения, давления в под конусном пространстве, влажности дутья, давления природного газа.

Комплекс КМ2401 и функциональные блоки КТС ЛИУС применяются для контроля газораспределения в доменной печи, в том числе периодического измерения температуры газа и шихты в поперечном сечении верхней части шахты. Измерение параметров распределения газового потока производится путем периодического ввода зондов с термопарами по четырем взаимно перпендикулярным радиусам шахты под уровень засыпи.

В состав комплекса входят пульт управления, блок программно-логического управления и блок выходных усилителей.