АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСІВ СИСТЕМИ ШИХТОПОДАЧІ 2 страница

З вузла УРП сигнал поступає у вузол прискорення УУ, де відкривається логічний елемент, що визначає перше прискорення. В результаті цього на обмотці збудження генератора з'являється напруга, що визначає величину першого прискорення електродвигуна. В мить, коли сила струму головного ланцюга електродвигуна досягає 500 – 600 А, включаються гальма, що фіксуються вузлом управління гальмами УУТ. Імпульсом на роботу УУ є напруга, що з'являється у вузлі датчика силового ланцюга УДС. Сигнал від струму при виключенні гальм через вузол УУТ дає дозвіл на включення іншої частини вузла прискорення УУ, і привід розганяється.

При напрузі генератора 0,1 від номінальної починає діяти зворотний зв'язок по напрузі (вузол гасіння поля генератора УГП), що стискає початкову форсировку. Надалі при збільшенні напруги генератора вузлом контролю напруги силового ланцюга УКС видається сигнал в УПЗ, який забезпечує послаблення поля двигунів до 0,6 від номінального, при цьому привід виходить на встановлену швидкість 4 м/с.

У момент приходу скіпа в зону гальмування шайби командоапарата розривають ланцюг обмоток управління логічних елементів вузла контролю, захисту і зупинки УКЗО і УПЗ, забезпечуючи одночасно посилення магнітного потоку електродвигунів і відключення логічних елементів вузла УУ, електродвигунів, що здійснюють гальмування.

При русі скіпа на розвантажувальній ділянці схемою передбачається контроль зниження швидкості, що здійснюється вузлом УКЗО і тахогенератором ТГ. Якщо до моменту контролю швидкість не зменшиться, то вузол УКЗО знімає сигнал в УКН і привід зупиняється. Точна зупинка скіпа забезпечується контактами комондоапарату, що розривають ланцюг живлення обмоток управління вузлів УРП, УУ; УПЗ і УУТ. Відлучення УУТ призводить до накладення гальм, а після зупинки приводу за допомогою вузла УЗП гаситься поле генератора.

Управління з новою схемою при підйомі скіпа з рудою зменшує час руху на 16 % за рахунок раціонального формування процесів розгону та гальмування. Завантаження електродвигуна в цьому випадку збільшується на 1 %, проте в результаті скорочення часу роботи приводу, втрати в сталі значно зменшуються, що знижує сумарні втрати в електродвигуні. Трирічна промислова експлуатація системи показала високу її надійність в роботі.

Одним з основних умов автоматичного завантаження скіпів коксом є дозвіл ККП системи. При надходженні цього сигналу в схему управління, його збігу з сигналами повноти маси у ваговій воронці і наявності даного скіпа в скіповій ямі за допомогою контактів контакторів управління електродвигун затвора вагової воронки і реле гальмування підключаються на напругу. В процесі його роботи відкривається затвор і кокс надходить в скіп.

В кінці повного відкривання затвора розмикається один з контактів його колійного вимикача, знеструмлюючи контактори управління і реле гальмування, електродвигун відключається від мережі живлення і за допомогою контактора гальмування, що отримав живлення через контакт реле гальмування з витримкою часу на розмикання, приєднується до мережі постійного струму.

Електродвигун переходить в режим гальмування. Відключення статора від мережі постійного струму відбувається в кінці гальмування, коли із заданою витримкою часу розімкнеться контакт реле гальмування і зніме напругу з контактора гальмування. Після закінчення завантаження скіпа коксом в схему управління надходить сигнал «нуль маси» у ваговій воронці. В результаті цього з витримкою часу спрацьовують контактори управління на закривання затвора, реле гальмування і електродвигун включається в роботу. Витримка часу в даному випадку визначається необхідністю повного висипання коксу, що в іншому випадку може з'явитися причиною нещільного прилягання затвора до випускного отвору вагової воронки. При підході до кінцевого закритого положення затвора розмикається другий контакт колійного вимикача, знеструмлюються контактори закривання, а також реле гальмування.

Статор електродвигуна від'єднується від мережі змінного і приєднується до мережі постійного струму, що призводить до гальмування електродвигуна.

При закритому стані затвора вагової воронки і закінчення розгону електродвигуна ДП замикаються контактори пуску грохотів, і здійснюється завантаження чергової дози коксу в вагову воронку. При досягненні заданої маси в схему управління грохотами надходить команда на відключення грохоту і переведення його електродвигуна в режим динамічного гальмування, що здійснюється контактором і реле гальмування електродвигуна грохоту.

Загальним принципом роботи всіх механізмів транспортної шихтоподачі є завантаження вагових воронок відразу ж після їх спорожнення. Це повною мірою відноситься і до комплексу механізмів завантаження агломерату, які на відміну від механізмів коксоподачі можуть включати конвеєри (як правило пластинчасті) і перекидний лоток (рис. 95).

В процесі автоматичної роботи системи шихтоподачі командою на включення грохотів агломерату (рис. 96) є пуск пластинчатого конвеєра, який безпосередньо здійснює завантаження вагової воронки. Тому при нормальній роботі конвеєра агломерат лежить по всій його довжині, що забезпечує негайний початок завантаження вагової воронки. Це досягається послідовним включенням в автоматичному режимі грохотів різних бункерів (від першого до останнього), Включення пластинчатого конвеєра при автоматичному управлінні можливо, якщо скіп з агломератом відправлений, перекидний шибер встановлений в напрямку завантаження порожній воронки, а затвор вагової воронки закрито. Необхідно відзначити, що в даній схемі шибер перекидається в положення для набору порожньої воронки відповідно за сигналом на завантаження агломерату при повному закритті затвору і зупинці конвеєра.

 

Сигнал з ККП на завантаження коксу   Сигнал “маса набрана” Сигнал на зупинку грохота   Сигнал “нуль маси”   Сигнал на пуск грохота

Сигнал на відкриття затвора   Сигнал на з закриття атвора

 

Сигнал “скрип в ямі”   Сигнал на пуск скрипу

 

Рис. 95. Основні командні взаємозв'язки при завантаженні скіпів коксом

 

 

Сигнал с ККП на завантаження алгоритму Сигнал на перекидання шибера

Сигнал на зупинку конвеєра Сигнал “нуль маси”

 

Сигнал на зупинку грохоту Сигнал на закривання затвора

 

Сигнал “набрана маса” Сигнал на пуск конвеєра

 

Сигнал на відкривання затвора   Сигнал на пуск грохотів

 

Сигнал “скрип в ямі” Сигнал на пуск скрипу

 

Рис. 96. Основні командні взаємозв'язку при завантаженні скіпів агломератом

 

Коли у вагову воронку насипається попередня маса, відключається схема прискорення двигуном конвеєра, він переходить на роботу із зниженою швидкістю (0,2 м/с), здійснюючи засипку вагової воронки до точного значення маси.

Командою на зупинку конвеєра і грохотів є імпульс, поступрючий з системи зважування при наборі заданої маси у воронці. В цьому випадку обмотка збудження генератора приводу конвеєра відключається від мережі і включається на самогасіння напруги генератора. Відключення генератора передбачається також при переповненні вагової воронки або наборі максимальної маси.

Робота затвора вагової воронки агломерату аналогічна затвору вагів коксу. Таким чином, застосування описаних принципів управління системою шихтоподачі дозволяє повністю автоматизувати завантаження шихтових матеріалів в скіпи і відсіяти їх дрібницю при видачі з бункерів.

Для управління підйомником коксової дрібниці і грохотами розсіву, при наявності таких у тракті прибирання дрібниці, використовуються спеціальні релейні-контакторні станції управління. Автоматична робота підйомника може здійснюватися у функції часу або обсягу дрібниці в проміжному бункері під грохотами, що визначається установкою спеціального перемикача у відповідне положення. Електродвигун підйомника управляється по реверсивній схемі так, що включення контактора В відповідає підйому правого скіпа, а контактора Н – лівого.

Роботу грохотів розсіву можна здійснювати з автоматичним управлінням в функції часу або місцевим за допомогою перемикачів.

Черговий прихід скіпа в яму готує наступний його підйом замиканням відповідних контактів. Гальмування лебідки здійснюється живленням статора постійним струмом і накладенням механічних гальм. Захист від переходу скіпів за встановлену межу здійснюється за допомогою кінцевих вимикачів.

Для установки односкіпового підйомника коксової дрібниці і автоматичної навивки каната на барабан в процесі його розтягування Інститутом чорної металургії модернізована існуюча схема управління. У зв'язку з тим, що автоматична зупинка електродвигуна двухскіпового підйомника здійснюється в залежності від кута повороту командоапарата, в запропонованій схемі зупинка здійснюється за допомогою датчиків наявності скіпа незалежно від частоти обертання вала скіпової лебідки.

Розроблений датчик наявності скіпа складається з двох основних частин: сигнальної і виконавчої. Сигнальний пристрій включає постійний магніт, укладений в корпус і підставу, а виконавчий включає магнітокеруємий контакт.

Принцип дії датчика заснований на перетворенні механічного переміщення сигнального пристрою у вихідний сигнал магнітокерованою контакту, комутуючого електричний ланцюг зовнішнього джерела.

На відміну від скіпового підйомника коксової дрібниці привід двухскіпового підйомника дрібниці агломерату здійснений від електродвигуна постійного струму, який керується за системою Г – Д. Пуск і збільшення швидкості скіпів до 0,2 м/с цього підйомника здійснюється збільшенням напруги на генераторі. Після виходу скіпа з перекидаючого пристрою замикається контакт колійного вимикача, відключає контактор прискорення, що автоматично виключає один ступінь опору з ланцюга обмотки збудження генератора. Подальший розгін до встановленної швидкості здійснюється у функції часу.

У момент виходу скіпа на перекидні пристрій електродвигун лебідки підйомника сповільнюється і надалі зупиняється автоматично за допомогою контактів колійного вимикача. При зупинці обмотка збудження генератора відключається від мережі, включається на гасіння потоку реверсивними контакторами і потім включається на самопогашення, що зменшує кидок струму при накладенні гальм і збільшує точність зупинки.

Проведені Інститутом чорної металургії дослідження режимів роботи підйомників дрібниці агломерату при різних комбінаціях включення обмоток магнітних підсилювачів в зворотні зв'язки ланцюгів управління показали, що напруга на затискачах обмотки зворотного зв'язку по е.р.с. електродвигуна відрізняється від напруги генератора на величину, пропорційну статичному падіння швидкості.

У зв'язку з невеликими падіннями цієї швидкості і відсутністю необхідності високоточної зупинки скіпа було запропоновано замінити в електродвигуні зворотний зв'язок по е.р.с. електродвигуна зворотним зв'язком по напрузі генератора. Разом з тим встановлено, що привід підйомника дрібниці агломерату не вимагає форсування. У зв'язку з цим у подальшому була досліджена можливість роботи електроприводу підйомника без зворотних зв'язків. Результати досліджень підтвердили можливість роботи електроприводу без зворотних зв'язків. Контактно-релейна схема управління шихтоподачі доменної печі № 9 КМЗ з конвеєрною завантаженням шихти (рис. 97) в принципі не відрізняється від раніше розглянутих.

 

Сигнал “маса набрана ” Сигнал на попереджання Сигнал “нуль маси” Сигнал “на попереджання”

Сигнал на зупинку грохоту №1 Сигнал на зупинку грохоту №2   Сигнал на зупинку живильників Сигнал на пуск грохоту №2

 

Сигнал на розвантаження матеріалу Сигнал на пуск живильника Сигнал на закривання затвора Сигнал на пуск грохоту №1

Сигнал на відкривання затвора  

 

 

Рис. 97. Основні командні взаємозв'язку при подачі матеріалів каналами

шихтоподачі на конвеєр ДП-9 (КМЗ)

 

Програма подачі шихтових матеріалів на колошником цієї печі також задається майстром печі за допомогою ключів на мнемощіті пульта керування піччю. При цьому набірне поле передбачає завдання до чотирьох різних типів подач, кожна з яких може включати до 7 доз матеріалів. Програма циклів, що встановлюється майстром печі, забезпечує чергування до 12 подач різних програм.

В межах заданої програми завантаження печі режим і послідовність роботи окремих механізмів та їх комплексів встановлюється оператором шихтоподачі дистанційно з пульта управління шихтоподачі.

Завантаження вагової воронки матеріалом починається відразу після її спорожнювання при наявності сигналу про повне закриття затвора. Привід грохотів здійснюється двома асинхронними електродвигунами з короткозамкненим ротором, що працюють за нереверсивною схемою.

При досягненні маси передування в схему управління грохотами надходить команда на зупинку одного з грохотів, а досипання до необхідної маси здійснюється іншим грохотом. Гальмування електродвигунів після відключення динамічне.

Команда на початок видачі порції матеріалу з вагової воронки на конвеєр подається зі схеми управління темпом завантаження, що визначається в кінцевому підсумку сходом шихти в піч. Крім цього, включення електродвигунів затвора на відкривання можливе за наявності заданої дози в вагах, відключеному приводі грохотів і команді на вивантаження даного матеріалу. Привід затвора ваг здійснюється від двох асинхронних електродвигунів, що працюють по реверсивної схемою з динамічним гальмуванням і накладенням електромагнітного колодкового гальма.

Привід живильника як і грохотів здійснюється також двома асинхронними електродвигунами з короткозамкненим ротором, що працюють за нереверсивний схемою з динамічним гальмуванням.

Після спорожнення ваг в схему управління з системи зважування надходить сигнал "нуль маси" з реле нульової маси з витримкою часу, яка визначається повним сходом матеріалу з воронки, після чого закривається затвір і відключається привід живильників, який переводиться в режим динамічного гальмування з витримкою часу, достатньою для повного сходу матеріалу з живильників.

У СРСР вперше на доменної печі об'ємом 5000 м3 застосована автоматична система управління (АСУ) шихтоподачі з використанням керуючої машини М-6000.

АСУ охоплює коло завдань, спрямованих на забезпечення заданого рівня засипу печі шляхом зміни інтервалів між дозами шихтових матеріалів, які видаються живильниками на збірний горизонтальний конвеєр Крім того, АСУ вирішує задачу корекції доз шихтових матеріалів з урахуванням їх хімічного складу, вологості коксу і точності набору попередньої дози.

АСУ шихтоподачі здійснює також дозування і видачу на друк повідомлень, що виникають при порушенні нормального ходу технологічного процесу подачі шихти на колошником печі, підсумкової обліково-звітної документації по шихті, яка включає змінний і добовий рапорт шихтовки, відомості про кількість подач на годину, про витрату матеріалів за зміну та про зміну завдання послідовності доз шихтових матеріалів.

Основним завданням підсистеми управління темпом завантаження є підтримка заданого рівня засипу шихти на колошнику шляхом регулювання інтервалів між дозами шихтових матеріалів на конвеєрі у функції швидкості сходу шихти в робочому просторі печі. Це завдання викликане тією обставиною, що при прийнятих обсягах вагових воронок і проміжних бункерів завантажувального пристрою, рівних 25 м3, а також ємності над конусним простором, рівної 100 м3, може виникнути така ситуація, при якій шихтоподача почне видачу третьої чотирьох дозуючої подачі, а рівень шихти в робочому просторі печі не досягне заданого рівня.

Це може привести до аварійної зупинки головного конвеєра і завалювання шихтою приймальної воронки завантажувального пристрою. Все це пов'язано з транспортним запізнюванням (близько 5 хв) управляючого впливу на відпрацювання завдання навантаження тієї чи іншої дози матеріалу на конвеєр.

Архітектоніка алгоритму управління темпом завантаження печі приведена на рис. 98.

 

 

 


Рис. 98. Архітектоніка алгоритму управління темпом завантаження

 

Основне призначення підалгорітмів алгоритму управління темпом:

1 – визначення рівня засипу на колошнику доменної печі після опускання чергової подачі та отримання середньої висоти і швидкості сходу шихти за подачу;

2 – визначення наявності аварійної ситуації та вироблення рекомендацій для її усунення. При цьому аналізується стан «неповнота» печі або її «переповнення» і виробляється сигнал на вивантаження чергової дози матеріалу або на максимальний темп завантаження;

3 – визначення рівня засипу на колошнику печі, порівняння з показаннями зондових лебідок і отримання коефіцієнту неузгодженості між цими показниками;

4 – контроль та уточнення показань зондових лебідок і радіоактивних рівнемірів з математичної моделі поверхні засипу шихти в робочому просторі печі;

5 – обчислення середньої швидкості сходу шихти за подачу шляхом визначення середньої висоти подачі та інтервалу часу її сходження;

6 – визначення часу подачі в залежності від продуктивності конвеєра і ступеня неузгодженості заданого і фактичного рівнів засипу. Аналіз величини середньої швидкості сходу шихти за попередню подачу і визначення загального часу дозування наступної подачі;

7 – масив накопичення інформації по показанню рівнів зондових лебідок і часу сходу подач. Цей масив використовується для формування вихідної документації;

8 – розрахунок прогнозованої величини швидкості сходу шихти в печі для подач n 1; n 2; n 3 (n – номер подачі, опущеної в піч);

9 – визначення величини часу подачі на подачу n 2 по прогнозованії величині середньої швидкості сходу шихти за подачу;

10 – розрахунок додоткової паузи між дозами і подачами з урахуванням числа доз в подачі;

11 – фіксація моменту прийняття і закінчення керування темпом завантаження доменної печі від УОМ;

12 – формування інформаційних масивів, необхідних для вирішення алгоритму управління темпом завантаження печі.

Підсистема працює в режимі безпосереднього управління, подаючи команди в електричну схему управління живильниками. Досвід експлуатації системи показує, що її надійність не нижче надійності релейних схем керування, а можливості її значно вище, тому що релейні схеми працюють за жорсткими програмами на відміну від УОМ, що має широкі логічні можливості.

Основним завданням підсистеми корекції доз шихтових матеріалів є підтримка заданої маси шихтових матеріалів з урахуванням точності набору попередньої дози і вологості коксу.

Маса доз шихтових матеріалів і розрахунок величини корекції проводиться по кожному каналу шихтоподачі.

Коливання маси дози відбувається в основному через нерівномірне завантаження грохотами шихтових матеріалів у вагові воронки, що пов'язано, в першу чергу, з коливанням гранулометричного складу сировини, що надходить.

Наприклад, вміст фракції 0 – 5 мм агломерату, який завантажується в бункера шихтоподачі, коливається від 10 – 12 до 18 – 22 %. Значні також і коливання вологості коксу, яка становить 3 – 12 %.

Потрібно зазначити, що рішення задачі корекції дози по точності попереднього зважування були вжиті й іншими авторами за допомогою локальних обчислювальних пристроїв. Основну функцію підсистеми в корекції дози коксу за його вологості можна записати у вигляді:

G`з = G3 (100-WЗ) / (100-Wд),

де G’3 – відкоригована задана маса дози коксу, т;

G3 – задана маса дози коксу, т;

WЗ – задана вологість коксу, %;

W – дійсна вологість коксу, %.

Функція корекції дози за попереднім зважуванням записується наступним чином:

GДi+1 = G3 + GТi + ΔG,

де GДi+l – маса дози;

G – маса залишку після спорожнення вагової воронки;

ΔG – величина уточнення маси дози за попереднім зважуванням.

Реалізація цих завдань, а також коригування дозування з урахуванням хімічного складу сировини, що надходить реалізується алгоритмом, архітектоніка якого представлена на рис. 99.

 

 
 


 
 


до бункерів

 

 


У схемі вагового дозування

 

Рис. 99. Архітектоніка алгоритму корекції доз шихтових матеріалів

 

 

Основне призначення підалгорітмів алгоритму корекції доз шихтових матеріалів:

1 – формування інформації про хімічний склад сировини;

2 – перевірка і корегування хімічного аналізу коксу і розрахунок теплового еквівалента коксу;

3 – масив констант для розрахунку теплового еквівалента;

4 – перевірка і корегування хімічного складу залізорудної сировини;

5 – розрахунок теплового еквівалента залізорудної сировини:

6 – формування масиву хімічного складу сировини за видами;

7 – збір і передача в алгоритм управління темпом інформації про масі доз і номерах вагових воронок;

8 – облік витрати шихтових матеріалів;

9 – введення вхідної інформації про заданої масі доз шихтових матеріалів;

10 – введення вхідної інформації про надходження сировини в бункери шихтоподачі;