Спосіб визначення профілю доменної печі

Реферат: Спосіб визначення профілю доменної печі включає проведення багатократних вимірювань за допомогою безконтактного вимірювального пристрою та подальшу обробку отриманої інформації. Вимірювання профілю доменної печі здійснюють шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать одній вертикальній твірній внутрішній поверхні печі, яке виконують безконтактно за допомогою вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань, переміщають уздовж окружності печі точку виконання вимірювань і повторюють виміри, після чого перераховують отримані полярні координати в декартові. UA 98850 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ПРОФІЛЮ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ UA 98850 U UA 98850 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема, до доменного виробництва і може бути використана для визначення профілю доменної печі. Раціональний профіль доменної печі подовжує ресурс її роботи, сприяє рівному сходу шихтових матеріалів, зменшує втрати тиску в печі при підтримці на максимально можливому рівні витрати дуття і, як наслідок, забезпечує досягнення високої продуктивності агрегату при низькій витраті палива. Розрахунок проектного профілю печі ґрунтується на закономірностях протипотокового теплообміну між газом і шихтою, механіки руху сипучих матеріалів, газорозподілу газів по радіусу і ін. Після введення в експлуатацію печі в результаті взаємодії висхідного потоку газів і шихтових матеріалів, що опускаються вниз, і рідких фаз, що формуються, з футеровкою і холодильниками формується робочий профіль. Для визначення робочого профілю доменної печі застосовують різні способи. Відомий спосіб визначення товщини футеровки доменної печі [1. А.С. 1397487 СССР. Способ определения толщины футеровки доменной печи /В.Е. Левченко, П.Г. Васильев, Н.Є. Алпаев, А.И. Васюченко, В.П. Галушкин. - № 4168532/31-02; заявл. 23.12.86; опубл. 23.05.88. Бюл. № 19.], згідно з яким товщину футеровки визначають за допомогою ультразвукового товщиноміра, який визначає часовий інтервал між генерованим і відбитим ультразвуковими імпульсами у вмонтованому в футеровку хвилеводі. Недоліками цього способу є необхідність визначення пірометром температури робочого хвилеводу, внаслідок впливу температури на умови розповсюдження ультразвуку, громіздкість конструкції і відсутність можливості визначати товщину футеровки по всій висоті шахти доменної печі, внаслідок неможливості установки вимірювальної апаратури з достатньою дискретністю по висоті. Відомий спосіб контролю зносу футеровки доменної печі, заснований на використанні пристрою [2. А.С. 1632978 СССР. Устройство для контроля износа футеровки /В.Е. Левченко, Л.П. Головский, П.Г. Васильев, Н.Е. Алпаев, А.И. Васюченко, В.П. Галушкин. - № 4630338/02; заявл. 02.01.89; опубл. 07.03.91. Бюл. № 9.], принцип дії якого базується на вимірюванні опору електродів, закладених в футеровку шахти печі. При певному зносі футеровки кінці електродів розмикаються і розшунтирують відповідні резистори, опір ланцюга збільшується, а вимірювальний прилад показує зменшення товщини футеровки. Недоліком цього способу є відсутність можливості визначання товщини футеровки в різних точках з достатньою дискретністю для оцінки профілю поверхні шахти печі, внаслідок необхідності установки великої кількості електродів різної довжини. Найбільш близьким до способу, що заявляється, за технічною сутністю і результатом, що досягається, є спосіб контролю товщини футеровки [3. Patent 2460901, Canada, A1. G01N 3/00, F27D 21/00, G01M 7/00, G01N 29/06. System and method for inspecting an industrial furnace or the like /Sadri A., Dewalle R.; Filing date 2004.03.12. Open to public insp. 2004.09.13.], який і прийнятий за найближчий аналог. Відомий спосіб включає аналіз характеристик ультразвукових хвиль, відбитих від поверхні футеровки печі, за допомогою вимірювального пристрою, що складається з генератораприймача хвиль і блоку обробки отриманої інформації, вимір профілю шляхом проведення багатократних вимірювань в різних точках шахти печі по висоті. Недоліком відомого способу є необхідність виконання великої кількості вимірів для побудови профілю шахти печі, що в сукупності з наявністю численних шумів, що ускладнюють виділення корисних сигналів, призводить до значних неточностей отриманого профілю. Задача, яка вирішується способом, що заявляється, полягає в збільшенні точності визначення профілю печі шляхом вимірювання дійсного профілю, а не непрямих параметрів, що його характеризують (опір електродів, зміна характеристик ультразвукових хвиль і ін.), збільшенні безаварійного ресурсу роботи доменної печі та в забезпеченні контролю відповідності геометричних параметрів дійсного профілю доменної печі проектним величинам. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що визначення профілю доменної печі здійснюють шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать одній вертикальній твірній внутрішній поверхні печі, які визначають довжиною і кутом нахилу вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань. Технічний результат, отриманий при вирішенні поставленого завдання, полягає у визначенні реальних геометричних параметрів профілю печі та відповідності його проектним величинам, в можливості контролю реального корисного об'єму агрегату. Винахід, що заявляється, пояснюється кресленням, де схематично представлений принцип здійснення способу визначення профілю доменної печі. Тут 1 - проріз монтажного люка в куполі печі; 2 - майданчик для вимірювання; 3 - вимірювальний пристрій; 4 - точка початку вимірювань з координатами (хн.і; ун.і); 5 - відрізок вимірювального променя, який характеризується r 1 UA 98850 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відстанню від точки виконання вимірювань до точки на поверхні шахти доменної печі (м) і φ кутом нахилу до горизонту вимірювального променя довжиною r; Т 1, Т2,…, Тn - точки, що належать поверхні профілю печі, полярні координати якої вимірюють. Сутність способу, що заявляється, полягає в безконтактному визначенні профілю доменної печі шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать одній вертикальній твірній внутрішній поверхні печі, які визначають довжиною і кутом нахилу вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань, подальшій зміні початкової точки виміру і повторенні вимірювань, перерахунку отриманих полярних координат в декартові і побудові профілю поверхні печі в її різних перерізах. Спосіб, що заявляється, включає проведення багатократних вимірювань за допомогою безконтактного вимірювального пристрою та подальшу обробку отриманої інформації, при цьому вимір профілю доменної печі здійснюють шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать одній вертикальній твірній внутрішній поверхні печі, які визначають довжиною і кутом нахилу до горизонту вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань. Спосіб, що заявляється, здійснюють наступним чином. Вимірювання здійснюють з підготовленого, жорстко закріпленого майданчика 2, встановленого в отворі монтажного люка купола печі 1 або оглядових люків на різних рівнях (на кресленні не показані). Координати точок, що належать внутрішній поверхні доменної печі, визначають відстанями (r) від точок до початку координат і кутами нахилу (φ) променів, проведених до них від початку координат. На майданчик 1 жорстко кріплять вимірювальний пристрій 3, місце установки якого є точкою початку координат виконуваних вимірювань 4. її координати (хн.і; ун.і) визначають шляхом прив'язки реального розташування вимірювального пристрою до розташування згідно з проектними кресленнями того отвору, з якого здійснюють вимірювання. Вибір початкової точки виміру Т 1 здійснюють, виходячи з висоти розташування початку необхідної зони профілю для виміру - верх циліндричної частини колошника або шахти печі. Змінюючи кут установки вимірювального пристрою (φ 1), виконують вимір 5 відстані (r1) до обраної точки Т1. Отримані полярні координати точки Т1 (r1, φ1) фіксують в електронній таблиці. Далі кут установки вимірювального пристрою збільшують на Δφ і виконують наступне вимірювання відстані до поверхні стінки печі. Дискретність зміни кута установки вимірювального пристрою (Δφ) може бути різною і становити не менше 0,1°. Далі виконують зміну початкової точки виміру на діаметрально протилежну і здійснюють повторні виміри. Таким чином, шляхом багаторазових вимірювань формують масив пар полярних координат точок, що належать поверхні стінки печі в її діаметральному перерізі. Шляхом застосування тригонометричних рівнянь виконується переклад полярних координат кожної точки в декартові (див. креслення): х = [r cosφ] - xH.І., у = уH.І. - [r sinφ]. Використовуючи отримані координати (х; у) виконують побудову профілю поверхні печі в її діаметральному перерізі. Порівняння способу, що заявляється, з найближчим аналогом показало, що він відрізняється тим, що вимірювання профілю доменної печі здійснюють шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать однійвертикальній твірній внутрішній поверхні печі, які визначають довжиною і кутом нахилу вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань, переміщають уздовж окружності печі точку виконання вимірювань і повторюють виміри, після чого перераховують отримані полярні координати в декартові. Спосіб визначення профілю доменної печі, що заявляється, був випробуваний під час 3 короткочасної зупинки доменної печі, об'ємом 3000 м , обладнаної безконусним завантажувальним пристроєм (БЗУ), після видувки з опусканням рівня засипу до мораторного кільця і торкретування до 5 ряду холодильників шахти для продовження кампанії печі. Спосіб, що заявляється, дозволив встановити, що профіль печі після торкретування зберіг істотне спотворення, яке досягало величини 400-900 мм на стику охолоджуваної і неохолоджуваної частин шахти і до 500 мм між захисними плитами колошника і верхньої конічної частини шахти. Виходячи з виконаного аналізу стану шахти дослідженої печі, були сформульовані основні вимоги до режиму завантаження і режиму дуття, які дозволили завершити компанію печі у встановлені терміни без аварій з плановими техніко-економічними показниками доменної плавки. 3 В рамках виконання передпускових досліджень на доменній печі об'ємом 1384 м були виконані вимірювання відновленого профілю робочого об'єму з використанням способу, що заявляється. Було виконано зіставлення дійсного профілю печі з проектними величинами, а 2 UA 98850 U 5 також уточнено її корисний об'єм. Виходячи з отриманих результатів, були розроблені і випробувані на стадії задувки і роздувки досліджуваної доменної печі раціональні програми завантаження і параметри режиму дуття, які забезпечили обмеження розвитку периферійного газового потоку, динаміка збільшення температури якого становила не більше 20-30 °C/год., що дозволило скоротити на 8 % теплоту, яка витрачається на покриття теплових втрат робочого простору печі і уникнути створення умов для руйнування холодної і не висушеної футеровки шахти печі. Як видно з вищесказаного, спосіб, що заявляється, дозволяє досягти очікуваного технічного результату, а, отже, вирішити поставлену задачу. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб визначення профілю доменної печі, який включає проведення багатократних вимірювань за допомогою безконтактного вимірювального пристрою та подальшу обробку отриманої інформації, який відрізняється тим, що вимірювання профілю доменної печі здійснюють шляхом визначення із заданою дискретністю полярних координат точок, що належать одній вертикальній твірній внутрішній поверхні печі, яке виконують безконтактно за допомогою вимірювального променя, спрямованого до них від точки виконання вимірювань, переміщають уздовж окружності печі точку виконання вимірювань і повторюють виміри, після чого перераховують отримані полярні координати в декартові. 3 UA 98850 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4