4.9. Устройство уровнемеров шихты и их эксплуатация

Исходя из условий нормального протекания доменного процесса в до­менной печи должен поддерживаться постоянный уровень шихтовых матери­алов. При несоблюдении этого условия нарушается распределение материа­лов и газового потока по сечению печи. Кроме того, переполнение печи ших­товыми материалами (превышение заданного уровня засыпи) может привести к изгибу штанги и подвесок большого конуса или к обрыву канатов баланси­ров при принудительном его открывании.

Уровнем засыпи шихты называется расстояние от поверхности шихты перед опусканием подачи (порции материалов) до нижней кромки большого конуса в опущенном положении, измеренное по оси движения зондов. За ну­левое положение зонда принимается уровень нижней кромки большого конуса в опущенном положении. Например, на комбинате «Запорожсталь» за нуле­вое положение зонда принимают уровень, находящийся на 0,5 м ниже кромки большого конуса в опущенном положении*.

Для контроля уровня шихтовых материалов применяют механические (зондовые) и радиометрические уровнемеры, при помощи которых уровень материалов в доменной печи фиксируется на диаграммной ленте прибора.

Уровнемеры шихты сблокированы с засыпным аппаратом так, что новая порция материалов может быть загружена в доменную печь только при усло­вии достижения заданного уровня материалов.

М еханический уровнемер шихты (рис. 4.33) представляет собой цепной зонд 1, соединенный при помощи каната 2 и блоков 3 с зондовой лебедкой 4, которая установлена в машинном зале. В рабочем положении груз зонда нахо­дится на поверхности шихты и постепенно опускается вместе с шихтой. Дви­жение зонда, а следовательно, и шихты в печи передается через канат 2 бара­бану 5 лебедки, связанному с датчиком угла поворота и дисковым переключа­телем 6. Датчик угла поворота электрически связан с прибором 7, записываю­щим уровень материалов, а дисковый переключатель - с ламповым светофо­ром 8, указывающим положение зонда на поверхности шихты. Для того чтобы груз зонда не был присыпан шихтой, на время опускания большого конуса с шихтой зонд автоматически убирается под купол печи, а после ссыпания мате­риалов с большого конуса - снова опускается на поверхность шихты. На печи устанавливают по два зон­да, расположенные по ди­аметру колошника.

Недостатком меха­нических уровнемеров яв­ляется измерение уровня материалов только в двух точках. Кроме того, при неровном ходе печи грузы зондов могут погружаться в шихтовые материалы, искажая показания дей­ствительного их уровня в печи.

Этих недостатков лишены бесконтактные радиометрические уровнемеры, которые по­зволяют получить данные

не только об уровне засыпи, но и о его профиле (рельефе). Радиометри­ческий метод измерения уровня ма­териалов основан на облучении ко­лошникового пространства печи радиоактивными изотопами и на поглощении шихтой радиоактивно­го излучения. Для этого в стенах верхней части колошника в специ­ально оборудованные отверстия по­мещают радиоактивные источники излучения 1 (рис. 4.34) (цезий-137 или кобальт-60).

Измерение направлено на поверхность шихты и на противо­положную стенку колошника, где установлены водоохлаждаемые тру­бы-каналы 2, в которых на специ­альных кабелях подвешены прием­ники радиоактивного излучения 3. Кабель 4 при помощи блока 5 намо­тан на барабан лебедки б, управ­ляемой исполнительным механиз­мом 7.

Автоматическая система управления перемещением приемника зависит от величины его облучения или сигнала, посылаемого приемником в измерительную схему, а величина сигнала зависит от того, насколько приемник закрыт шихтой. Система не реагирует на положение приемника, если он, например, наполовину закрыт шихтой (нейтральное положение). При опускании шихты облучение приемника возрастет, а следовательно, возрастет и его сигнал, что вызовет разматывание кабеля и опускание приемника до тех пор, пока он снова не займет нейтральное положение. При опускании новой порции материалов уровень их резко поднимается и закроет приемник от облучения. В этом случае сигнал счетчика уменьшится, что вызовет наматывание кабеля и подъем счетчика до нейтрального положения. Таким образом, перемещение приемника связано с перемещением уровня материалов. Положение уровня шихтовых материалов в доменной печи фиксируется регистрирующим прибором 8. На каждой доменной печи устанавливают четыре радиометрических уровнемера, равномерно расположенных по окружности колошника. В последние годы все большее распространение получают радарные измерители, основанные на принципе радиолокации. Перспективность широ­кого использования этой техники определяется ее бесконтактностью, быстро­действием, высокой чувствительностью при зондировании различных мате­риалов в широком диапазоне величин их кусковатости, влажности, температу­ры, запыленности среды. Радары ближнего действия позволяют измерять рас­стояния от 1 до 30 м с высокой точностью: для ровных поверхностей погреш­ность не превышает ±0,004 м, а требуемая точность измерения уровня шихты соответствует ориентировочно двойному размеру максимального куска кокса и составляет ±0,2 м

В качестве зондирующего сигнала используется непрерывное излуче­ние сверхвысокочастотных радиоволн. Частота радиоволн периодически из­меняется по линейному закону, а разность частот излученного и отраженного радиосигналов дает информацию о расстоянии до цели Длина радиоволны 8 мм намного больше размеров пылевых частиц, что обусловливает минималь­ные рассеяние и затухание излучения в запыленных газовых средах, свойствен­ных металлургическим агрегатам. Габариты прибора не превышают 300 мм, масса 3 кг. Мощность излучения менее 50 мВт, что безопасно для человека.

Радары-дальномеры по совокупности показателей надежности, просто­ты конструкции, монтажа и обслуживания, по точности, экологической безо­пасности и стоимости являются наиболее приемлемыми для промышленного использования по сравнению с механическими, лазерными, изотопными и дру­гими средствами измерения. Первая радарная система была введена в эксплу­атацию на доменной печи металлургического завода фирмы Dillingen в 1985 г. К настоящему времени радарными измерителями профиля оснащены более 20 доменных печей в мире.

Применяют две схемы установки радаров на колошнике доменной печи. Сканирующий профилемер постепенно «просматривает» зону засыпи вдоль радиуса колошника радиолучом с углом раскрытия в несколько градусов, направленным к поверхности шихты из трубы, которая перемещается вдоль радиуса и одновременно возвратно поворачивается вокруг своей оси (рис. 4.35). Веерный профилемер содержит несколько радаров, неподвижно установленных в отверстиях на куполе печи и нацеленных на наиболее представительные области засыпи (рис. 4.36). Веерная схема предложена для установки на доменной печи № 9 ГГМК «Криворожсталь» лабораторией «Микроволновая техника для металлургии» НМетАУ.

В процессе эксплуатации системы измерения уровня засыпи материа­лов периодически возникает необходимость проверки достоверности показа­ний уровнемеров. Как правило, при ровном ходе доменной печи все уровне­меры показывают одинаковый уровень шихты. При перекосе поверхности за­сыпи, вызванном, например, односторонним ходом печи, уровнемеры шихты фиксируют различные уровни засыпи материалов по окружности колошника,

что в сочетании с показаниями других измерительных устройств (температу­ра и состав газов по окружности колошника, распределение дутья по фурмам) позволяет идентифицировать данное расстройство хода печи.

Если фиксирование различных уровней засыпи па диаграммах прибо­ров не сопровождается изменением распределения температуры и состава га­зов по окружности печи и нарушением распределения дутья по фурмам, то причиной расхождений в величине уровней засыпи на диаграммах является неправильная установка нулевого положения одного или обоих зондов при механическом измерении уровня засыпи, что приводит к изменению установ­ленного уровня засыпи и нарушению распределения шихты и газов по сече­нию печи.

Проверка правильности нулевого положения зонда выполняется под ру­ководством мастера доменной печи. Во время проверки отключают показыва­ющие и записывающие приборы проверяемого уровнемера, а в машинном зале отсоединяют дисковый переключатель, соединенный через редуктор с бараба­ном зондовой лебедки. Барабан прокручивают вручную или электродвигателем, наматывая канат зонда и поднимая груз 1 (рис. 4.37) в положение, выше проб­кового крана 2. По сигналу мастера печи слесарь, находящийся на колошнике, перекрывает отверстие в кране 2 поворотом пробки крана. В машинном зале отпускают тормоз барабана лебедки до тех пор, пока груз зонда станет на пробку крана. После выбора слабины каната мастер дает указание слесарю на колош­нике открыть пробковый кран. Зная расстояние от верха пробки крана до нулевой отметки зонда (на рис. 4.37, а это расстояние равно 3300 мм), слесарь-наладчик сматывает канат с барабана лебедки на величину этого расстояния и опускает груз зонда на нулевую отметку. В этом положении соединяют дисковый пере­ключатель с барабаном лебедки, а на записывающем и указывающем приборах устанавливают нулевое положение зонда.

Иногда при проверке правильности работы уровнемера груз с пробки крана опускают не на нулевую отметку, а на отметку, расположенную на 1 м выше нулевого положения и соответствующую положению груза в момент опус­кания подачи (рис. 4.37, б). В этом случае после соединения дискового пере­ключателя с барабаном лебедки на соответствующих приборах устанавлива­ют положение зонда на отметке (-1). После проверки одного зонда в такой же последовательности приступают к проверке второго.

При измерении уровня засыпи радиометрическими уровнемерами ха­рактер засыпи уровня изменяется (рис. 4.37, в), однако принцип проверки пра­вильности работы уровнемеров остается неизменным. Зная расстояние от верх­него уровня вертикальной водоохлаждаемой трубы, в которой перемещается индикатор излучения, до плоскости, проходящей через кромку большого ко­нуса, определяют нулевое положение индикатора излучения.