АСУТП и локальные системы автоматического управления кислородным конвертером

На Рисунке 1.2 представлена укрупненная схема АСУТП выплавки стали в кислородном конверторе.

АСУТП выплавки стали в кислородном конверторе состоит из следующих систем (Рисунок 1.2):

1- Система регулирования температурного перепада воды для охлаждения кислородной фурмы;

2- Система стабилизации параметров продувки жидкой ванны металла кислородом:

3- Система управления положением кислородной фурмы;

4- Система регулирования давления под кессоном кислородного конвертера;

5- Система измерения состава отходящих конверторных газов;

6- Система измерения температуры расплавленного металла в периоды конвертерной плавки;

7- Система экспресс-анализа химического состава расплавленного металла;

8- Система расчета количественных и качественных показателей исходных шихтовых материалов для проведения конвертерной плавки.

Рассмотрим более подробно все из представленных подсистем АСУТП выплавки стали в кислородном конверторе.

Рисунок 1.2 – Схема АСУТП выплавки стали в кислородном конверторе: 1- cистема регулирования температурного перепада охлаждающей воды; 2- cистема стабилизации параметров продувки жидкой ванны металла кислородом; 3 - cистема управления положением кислородной фурмы; 4 - cистема регулирования давления под кессоном; 5 - cистема контроля химического состава отходящих конверторных газов; 6 - cистема контроля температуры жидкой ванны; 7 - cистема экспресс-анализа химического состава жидкой ванны; 8 - cистема расчета шихтовых материалов.

Система регулирования температурного перепада охлаждающей воды на входе и выходе кислородной фурмы (Рисунок 1.3). Система регулирования температурного перепада воды для охлаждения кислородной фурмы предназначена для защиты составных частей фурмы от пережога. Принцип работы системы заключается в поддержании некоторого постоянного значения перепада температуры воды на входе и выходе из кислородной фурмы. Типовая схема контура регулирования представлена на Рисунке 1.3. Контур состоит из датчика расхода FE охлаждающей воды, температурных датчиков ТЕ, измеряющих соответственно температуры охлаждающей воды на входе и выходе из кислородной фурмы, блока-вычислителя TDY, производящего расчет температурного перепада, регулятора перепада TDC. В качестве корректирующих параметров в контур введены сигналы по расходу охлаждающей воды и дополнительный сигнал по температуре охлаждающей воды на входе в кислородную фурму. Сигнал по расходу охлаждающей воды необходим для предотвращения полного закрытия заслонки системой регулирования перепада на подаче охлаждающей воды. Для сигнализации падения давления охлаждающей воды введен измерительный канал по расходу этого параметра. В случае падения давления или расхода охлаждающей воды на кислородную фурму или превышения заданного температурного перепада не поддающегося стабилизации, АСУТП выдаст сигнал в соответствующие системы на прекращение продувки и поднятию кислородной фурмы.

Рисунок 1.3 - Система регулирования температурного перепада охлаждающей воды на входе и выходе кислородной фурмы

Система стабилизации параметров продувки жидкой ванны металла кислородом (Рисунок 1.4). Регулирование режима продувки металла кислородом состоит в автоматической стабилизации заданного оператором-дистрибъюторщиком мгновенного расхода кислорода по схеме типового узла стабилизации расхода газа и в автоматическом отсчете суммарного количества за время продувки с сигнализацией о достижении заданного на плавку количества кислорода.

Типовая схема контура стабилизации расхода кислорода приведена на Рисунке 1.4. Контур состоит из датчиков мгновенного расхода кислорода FE, его давления PE и температуры TE. На основании текущего давления кислорода и его температуры в блоке-вычислителе FY происходит уточнение расхода кислорода на продувку. На основании значения текущего мгновенного расхода кислорода и заданного с помощью задатчика FH значения, регулятор расхода FC будет стабилизировать мгновенное значение расхода кислорода на продувку. Одновременно с процессом стабилизации, сумматор FQIJ вычисляет количество израсходованного кислорода от начала продувки, и как только эта величина станет равной заданному значению, произведет отсечку подачи кислорода на продувку, что будет сигнализировать о завершении технологического процесса.

В режиме работы от АСУТП, заданное мгновенное значение расхода кислорода на продувку и его суммарное количество, будет рассчитываться УВМ и передаваться в качестве задания в локальную систему стабилизации режима продувки.

Рисунок 1.4 - Система стабилизации параметров продувки жидкой ванны металла кислородом

Система управления положением кислородной фурмы. Данная система предназначена для изменения положения кислородной фурмы над поверхностью жидкой ванны в различные этапы продувки и состоит из датчика положения GI и комплекса управления перемещением фурмы.

Система регулирования давления под кессоном кислородного конвертера. Предотвращает просачивание в дымоотводящий тракт воздуха, а также выбивания в окружающую атмосферу конвертерных газов, содержащих токсичный СО. Схемное решение зависит от оборудования газоотводящего тракта кислородного конвертера, который может включать в себя охладитель конверторных газов (котел-утилизатор), систему газоочистки и дымосос. Следует отметить, что давление конверторных газов является одним из главных технологических параметров для котла-утилизатора и системы газоочистки, и только надежная система регулирования давления под кессоном конвертора может обеспечить стабильную, и главное безопасную работу всего комплекса в целом. Регулирование давления под кессоном кислородного конвертора может быть реализовано как с помощью шибера перед дымососом, так и, в случае частотного регулирования, изменением силы тяги дымососа. Последний из вариантов системы является более гибким и экономичным, но в то же время менее быстродействующим. В настоящее время применяются комплексные системы регулирования, включающие в себя как управление комбинированным шибером (более быстрое), так и изменение силы тяги дымососа.

Система контроля химического состава отходящих конверторных газов. Информация о химическом составе отходящих конверторных газов может быть эффективно использования для динамического аналитического контроля процесса обезуглераживания металла. Система состоит из комплекса газоанализаторов на СО и СО₂.

Система контроля температуры жидкой ванны металла и температуры отходящих газов. Температура жидкой ванны металла может осуществляться дискретно по периодам продувки, так и непрерывно. Дискретное (однократное) измерение производится одноразовыми термопарами как при повалке конвертера, так и в рабочем положении. Непрерывное измерение температуры жидкой ванны достигается путем зачеканивания термопар в футеровку конвертора ниже уровня ванны. Наряду с контактными методами измерения температуры жидкой ванны разработаны и бесконтактные – при помощи пирометров. Эти методы не являются достаточно точными в следствии значительных флуктуаций ванны с металлом и оптической среды.

Температура отходящих конверторных газов измеряется стационарной термопарой в вертикальном газоходе кессона. Этот параметр используется для динамического определения процесса обезуглераживания.

Система экспресс-анализа химического состава жидкой ванны металла. В процессе продувки производится отбор проб металла для химического анализа в экспресс-лаборатории на масс-спектрометрах.

Система расчета шихтовых материалов для конверторной плавки. Производит расчет шихтовки (компонентов конверторной плавки) для выплавки определенной марки стали до начала продувки и в периоды продувки. После расчета производится дозирование компонентов из бункеров в кислородный конвертер.

Дата добавления: 2015-03-29