Система автоматичного регулювання співвідношення паливо – повітря рекуперативного нагрівального колодязя

Винахід відноситься до систем автоматичного регулювання нагрівальних пристроїв і може бути використаний в металургійній, машинобудівній та інших галузях промисловості. Найбільш близьким аналогом системи, що заявляється, вибраним як прототип [1, стор.95-97], є система автоматичного регулювання співвідношення паливо-повітря рекуперативного нагрівального колодязя, що містить датчики витрати повітря та палива, підсилювачі та виконавчі механізми для регулювання витрати повітря та палива, і схему регулювання, яка складається з: задатчика витрати повітря, регулятора витрати повітря, контуру корекції витоків повітря в складі повторювача сигналу витрати повітря та задатчика корекції втрат повітря в рекуператорах. Проте згадана система має недоліки: зміна завдання співвідношення паливо-повітря відбувається вручн у установкою задатчика витрати повітря та задатчика корекції втрат повітря в рекуператорах. Оптимальність встановленого співвідношення визначається нагрівальником суб'єктивно. В остаточному підсумку це призводить до підвищеної витрати палива на нагрівання металу та його угару. В основу винаходу поставлено завдання вдосконалити систему регулювання співвідношення паливо-повітря рекуперативного нагрівального колодязя за допомогою використання нової схеми регулювання, яка дозволяє автоматизувати пошук оптимального співвідношення паливо-повітря та досить надійно підтримувати оптимальне співвідношення паливо-повітря в автоматичному режимі. За рахунок цього забезпечується зниження питомої витрати палива на нагрівання металу та зниження його угару. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що нова схема регулювання співвідношення паливоповітря рекуперативного нагрівального колодязя складається з: промислового компьютера, датчика температури, вторинного приладу для перетворення сигналу датчика температури в уніфікований токовий сигнал, аналогового перетворювача вихідного сигналу вторинного приладу датчика температури та сигналів датчиків витрати повітря та палива, модуля введення аналогових сигналів температури, витрат повітря та палива в промисловий комп'ютер, дискретних датчиків положення виконавчих механізмів для регулювання витрати повітря та палива з модулем введення дискретних сигналів у промисловий комп'ютера модуля виводу дискретних сигналів керування виконавчими механізмами витрати палива та повітря від промислового комп'ютера. Суть запропонованого винаходу пояснюється фіг.1, на якій зображена схема системи автоматичного регулювання співвідношення паливо-повітря рекуперативного нагрівального колодязя. Система складається з: датчика температури 1, вторинного приладу для перетворення сигналу датчика температури в уніфікований токовий сигнал 2, датчика витрати палива 3, датчика витрати повітря 4, виконавчого механізму 5 для регулювання витрати палива, дискретного датчика 6 положення виконавчого механізму для регулювання витрати палива, виконавчого механізму 7 для регулювання витрати повітря, дискретного датчика 8 положення виконавчого механізму регулювання витрати повітря, підсилювача 9 виконавчого механізму регулювання витрати палива, підсилювача 10 виконавчого механізму регулювання витрати повітря, аналогового перетворювача 11 вихідного сигналу вторинного приладу датчика температури та си гналів датчиків витрати повітря та палива, модуля введення 12 аналогових сигналів температури, витрат повітря та палива в промисловий комп'ютер, модуля введення 13 дискретних сигналів у промисловий комп'ютер, модуля виводу 14 дискретних сигналів керування виконавчими механізмами витрати палива та повітря від промислового комп'ютера, промислового комп'ютера 15. Система працює таким чином В процесі нагрівання металу в нагрівальному колодязі 16 сигнал з датчика температури 1 надходить на вторинний прилад 2 для перетворення сигналу температури в уніфікований токовий сигнал, який надходить на аналоговий перетворювач 11, а від нього через модуль введення 12 аналогових сигналів у промисловий комп'ютер 15. Сигнали з датчиків витрати повітря 4 та витрати палива 3 також надходять на аналоговий перетворювач та через модуль введення аналогових сигналів у промисловий комп'ютер 15. Ця інформація постійно накопичується в промисловому комп'ютері 15. На основі відомих даних про параметри металу, що нагрівається, програмне забезпечення промислового комп'ютера 15 визначає контрольну температуру томління металу і за інформацією про витрати палива та повітря попереднього нагрівання в період підйому температури визначає необхідні їхні значення для початку циклу підбора оптимального співвідношення витрат палива та повітря. Витрати палива та повітря програмно підтримуються на заданому рівні промисловим комп'ютером. Для цього керуюча дія на витрату палива через модуль виводу 11 дискретних сигналів, передається на підсилювач 9, виконавчий механізм 5, який регулює витрату палива. Керуюча дія на витрату повітря через модуль виводу дискретних сигналів 14, передається на підсилювач 10 та виконавчий механізм 7, який регулює витрату повітря. Дискретний датчик 6 положення виконавчого механізму регулювання витрати палива та дискретний датчик 8 положення виконавчого механізму регулювання витрати повітря призначені для припинення подачі сигналів на закриття від промислового комп'ютера при цілком закритих заслінках палива та повітря. Витрати палива та повітря підтримуються постійними до досягнення температури робочого простору рекуперативного колодязя значення, починаючи з якого датчик температури має лінійну ділянку характеристики. З цього моменту часу починає працювати програма пошуку оптимального співвідношення паливо-повітря для умов конкретного посаду металу за критерієм досягнення максимальної швидкості підйому температури в колодязі. Тому що в роботі рекуперативних нагрівальних колодязів фактором, що обмежує є витрата повітря, то при цьому даний параметр не змінюється. В систему вноситься збурююча дія за допомогою зміни витрати палива убік зменшення на визначену величину, що відпрацьовується за допомогою виконавчого механізму, що регулює ви трату палива. При цьому програмним забезпеченням промислового комп'ютера аналізується зміна швидкості росту температури за визначений інтервал часу. Якщо ця зміна має позитивне збільшення, то витрата палива, для наступного визначеного інтервалу часу змінюється убік зменшення доти, поки збільшення швидкості росту температури не стане рівним нулю або поміняє знак. У цьому випадку вибирається та фіксується витрата палива, яка визначена для попереднього кроку, що відповідає оптимальному співвідношенню паливо-повітря. Якщо ж зміна швидкості росту температури має негативне збільшення, то здійснюється повернення до значення витрати палива на початку циклу підбора оптимального співвідношення та ведеться пошук за тими же алгоритмами в бік збільшення витрати палива. Надалі отримане оптимальне співвідношення паливо-повітря при досягненні температури в нагрівальному колодязі рівня томління металу підтримується постійним. Запропонована система може бути доповнена допоміжним контуром регулювання співвідношення паливоповітря, який базується на вимірі змісту кисню в димових газах, що відходять з нагрівального колодязя, та який дозволяє підвищити точність та надійність регулювання. Приклад реалізації системи Система автоматичного регулювання співвідношення паливо-повітря рекуперативного нагрівального колодязя №19-2 цеху слябінг 1150 ВАТ «ММК ім. Ілліча». Стосовно до цих умов система складається з промислового комп'ютера МІС-2000, датчиків витрати повітря Метран 45 та палива Метран 45 з токовим виходом, датчика температури - радіаційного пірометра з телескопом ТЕРА-50 та вторинного приладу Диск-250 для перетворення сигналу температури в уніфікований токовий сигнал, перетворювача уніфікованих токових сигналів PSA-01 витрати повітря, палива та температури в напругу, модуля введення МІС-2718 аналогових сигналів у промисловий комп'ютер, датчиків дискретних сигналів положення (кінцевих вимикачів) виконавчих механізмів, модуля введення МІС-2732 дискретних сигналів у промисловий комп'ютер, модуля виводу МІС-2752 дискретних сигналів керування виконавчими механізмами витрати палива та повітря від промислового комп'ютера, підсилювача ФЦ-06-10 та виконавчого механізму МЭО-250/63-025 регулювання витрати повітря, підсилювача ПБР-2-3 та виконавчого механізму МЭО-40/63-025 регулювання витрати палива. Запропонована система регулювання співвідношення паливо-повітря рекуперативного нагрівального колодязя за рахунок застосування нової схеми регулювання, що дозволяє автоматизувати пошук оптимального співвідношення паливо-повітря та досить надійно підтримувати оптимальне співвідношення паливо-повітря в автоматичному режимі дозволить знизити питому витрату палива на нагріванню металу та його угар. Джерела інформації 1. М.П. Ревун, В.И. Гранковский. Автоматическое управление нагревом металла. - К.: Техніка, 1973. - 138с.