книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

Принцип действия прибора РКП основан на измерении степени ослабления интенсивности ß-излучения, прошед­ шего через контролируемую среду. В приборе применена

166

компенсационная схема измерения с одним детектором из­ лучения и модуляцией интенсивности потоков излучения в измерительном (рабочем) и компенсационном каналах. Прибор РКП-1 конструктивно выполнен из двух блоков: первичного преобразователя ДБ-1 и блока регистрации БРА-1, электрическое соединение которых осуществляется при помощи кабеля.

Первичный преобразователь ДБ-1 представляет собой металлический корпус со съемными крышками и измери­ тельную трубу, внутри которой движется контролируемая среда, а снаружи диаметрально установлены источник и приемник ß-излучения. При помощи фланцев первичный преобразователь крепится в разрез основного трубопровода так, что измерительная труба датчика составляет часть его и не нарушается аэродинамика потока. В случае из­ носа предусмотрена смена измерительной трубы.

Блок регистрации БРА-1 представляет собой шасси

сукрепленными на нем элементами электрической схемы

илицевой панелью, помещенное в металлический корпус. На лицевой панели расположены: показывающий при­ бор, тумблер включения прибора в сеть, сигнальные лам­ почки и предохранители.

Радиоизотопный концентратомер пылеугольного топ­ лива обеспечивает измерение концентрации пылеугольного

топлива в диапазоне от 0 до 20 кг/м3 при давлении возду­ ха в трубопроводе от 1 до 3 ати. Основная погрешность не превышает +4% от верхнего предела измерения. По­ стоянная времени прибора — 30 сек. Время прогрева при­ бора около 30 мин. Питание от сети переменного тока 220 в частотой 50 гц. Потребляемая прибором мощность — 100 вт. Режим работы — непрерывный.

Прибор имеет выход на самопишущий прибор, а также унифицированный токовый выход 0—5 ма для использова­ ния его в схемах автоматического регулирования.

Допустимые условия эксплуатации следующие: темпе­ ратура контролируемой среды — от 0 до 50° С; температура окружающего воздуха в зоне расположения датчика — от 20 до +30° С; в зоне расположения блока управления — от 15 до 50°Х; относительная влажность окружающего воздуха во всем диапазоне температур — от 30 до 80%*

В качестве источника ^-излучения применен изотоп стронций-90 с периодом полураспада 28,4 г. Активность каждого из источников — 50 мкюри. Мощность дозы на

167

поверхности датчика не более 10 мр/ч на расстоянии 1 м — не более 0,3 мр/ч. Вес датчика Д Б -1 — около 25 кг, блока регистрации — около 20.

Градуировка прибора осуществлена при помощи экви­ валентных рабочих мер, изготовленных из алюминиевой фольги.

Толщина фольги рассчитывается по формуле

Р

где С — концентрация угольной пыли в трубопроводе, кг/м3-, Р — давление в транспортном трубопроводе, ата; р —- плот­ ность фольги, г/см3-, I — просвечиваемая база (внутренний диаметр измерительного трубопровода), мм-, d — толщина пластины (алюминиевой фольги) мм.

Поскольку показания прибора зависят от давления кон­ тролируемой среды, концентрации рассчитывались для разных давлений в трубопроводе, и по данным расчетов была построена градуировочная характеристика (рис, 61).

Рис. 61. Градуировочная характеристика радиоизотопного концентратрмера.

Как видно, верхний предел измерения прибора может значительно изменяться в зависимости от рабочего давления контролируемой среды. Проверка градуировочной харак­ теристики радиоизотопного концентратомера осуществлена весовым методом с помощью градуировочной емкости, описанной ранее.

На рис. 62 представлен участок диаграммы, характери­ зующий работу прибора при разных режимах работы аэра­ ционного питателя № 10.

Испытания радиоизотопного концентратомера осущест­ влены в промышленных условиях на установке по вдуванию

168

угольной пыли в доменную печь Донецкого металлургичеекогозавода. Непрерывная эксплуатация радиоизотопного концентратомера в течение четырех месяцев при самых различ­ ных режимах работы установки подтвердила высокую надежность прибора. Результаты измерений, выполненных с помощью радиоизотопного концентратомера, использова­ ны для построения рабочих характеристик питателей ус­ тановки, а также для наладки технологического режима вду­ вания пылеугольного топлива в доменную печь.

Учитывая сказанное о ра­ диоизотопном концентратомере, можно констатировать следующее:

1.Радиоизотопный метод, основанный на измерении сте­ пени ослабления ß-излучения, прошедшего через контроли­ руемую среду, применим для измерения концентрации пы­ леугольного топлива, транс­ портируемого пневмотранс­ портом в доменную печь.

2.Длительные промыш­

ленные испытания радиои­ зотопного концентратомера РКП-1 показали его высокую надежность в работе и доста­ точную для практических це­

лей точность измерений (погрешность измерения концен­ трации не превышает ±4% от верхнего предела измерений), а опытные образцы концентратомеров могут быть поло­ жены в основу разработки промышленных приборов.

Схема автоматического контроля и регулирования установки для вдувания пылеугольного топлива

Развитие установок вдувания угольной пыли в домен­ ные печи как в СССР, так и за рубежом показывает, что пути их автоматизации в значительной мере определяются

169

конструктивными особенностями этого оборудования. Наи­ более полно вопросы автоматизации решены на некоторых зарубежных установках.

На установке для вдувания угля в Стэнтоне (Англия) [16, 116] автоматическая работа распределительно-дози­ ровочного отделения осуществляется от сигналов уровне­ меров промежуточного и питающего резервуаров. Произ­ водительность установки регулируется изменением рас­ хода транспортного воздуха и поддержанием постоянного перепада давления в резервуаре-питателе и воздухопроводе горячего дутья. Установка полностью автоматизирована, снабжена показывающими и записывающими приборами и световой сигнализацией.

Уровень пыли в установках научно-исследовательского института ИРСИД (Франция) [16,95] контролируется ра­ диоизотопными уровнемерами, а количество вдуваемой пыли — непрерывным взвешиванием ■шлюзовой камеры. Производительность установки регулируется давлением в камере-питателе.

Автоматическое прекращение подачи пыли в фурму при повреждении или засорении трубопровода осуществлено на установке завода в Ашленде (США) [16, 18, 111].

В СССР получили распространение установки с пнев­ монасосами [3, 23, 56], установки с групповым питателем — дозатором механического типа [21] и установки с индиви­ дуальными дозаторами (лопастными или аэрационными) [39, 60], описанные в главе IV.

Наиболее гибкой является схема с индивидуальными дозаторами для каждой фурмы, разработанная и внедрен­ ная на Донецком металлургическом заводе.

На рис. 63 представлена принципиальная схема автома­ тического контроля и регулирования опытно-промышленной установки для вдувания пылеугольного топлива в доменную печь. Схема включает автоматизацию камерного насоса и распределительно-дозировочного отделения установки.

Схема автоматизации и КИП камерного насоса включает:

1.Измерение расхода воздуха на камерный насос (8а, 86, 8в), соответственно диафрагму ДКН-10, дифманометр ДМ-3537 и вторичный прибор ДСР1-01.

2.Сигнализацию уровня угольной пыли в бункере циклонов (Іа, 16) и в камерном насосе (2а, 26). В качестве уровнемеров используется электронный сигнализатор уров­ ня типа МЭСУ-1М.

170

3. Измерение и сигнализацию давления в камерном на­ сосе (Ра); включает электроконтактный манометр типа ЭКМ.

4. Схему автоматического управления камерным насо­ сом, обеспечивающую автоматическое управление клапа­ нами по сигналам уровнемеров и электроконтактного мано­ метра.

Схема автоматического регулирования и КИП распре­

2.Сигнализацию давления (14а, 15а — электроконтакт­ ные манометры ЭКМ).

3.Измерение давления в питающем резервуаре (16а, 166, соответственно индикатор давления ферродинамиче­ ский ИДФ-14 и вторичный прибор ВФСМ-10).

4.Схему автоматического управления пересыпкой уголь­ ной пыли, обеспечивающую автоматическое управление клапанами по сигналам уровнемеров и электроконтактного манометра.

5.Измерение и регулирование общего расхода осушен­ ного воздуха на аэрационные питатели (10а, 106, 10в, Юг, 10д, 10е, 10ж, Юз). Схема включает: диафрагму Д К Н -10, дифманометр ДМК-Р-14, вторичный прибор ВФСМ-10,

регулятор бесконтактный БРМ-11, задатчик ДЗФМ-4, ука­ затель положения ДУП-К, исполнительный механизм БИМ 2,5/120, клапан дроссельный ДУ-50.

6.Измерение расхода воздуха на отдельные питатели (11а, 116, Ив, соответственно диафрагма ДКН -10, дифма­ нометр ДМИР и вторичный прибор ВФСМ-10).

7.Измерение расхода воздуха на аэрационную решетку (2Р) и форсунку (1Р) аэрационного питателя. В качестве расходомеров используются ротаметры типа РС-5.

8.Контроль движения угольной пыли по питателям (12а, 126, 12в). Для контроля движения пыли использует­ ся хромель-копелевая термопара ХК в комплекте со вто­ ричным прибором ЭПП-09.

9.Контроль движения угольной пыли по фурмам (13а,

136, 13в, 13г). Для этого используется первичный преоб­ разователь электростатического типа, работающий в ком­ плекте со вторичным прибором типа ЭППВ-60.

171

Рассмотрим отдельные схемы контроля и автоматиче­ ского управления более подробно.

Контроль уровня угольной пыли в бункерах и закрытых резервуарах

Одним из основных параметров работы установки по вдуванию угля в доменную печь является уровень сыпу­ чих материалов в бункерах и закрытых резервуарах. Из­ мерение уровня представляет значительные трудности. Это объясняется следующими обстоятельствами:

а) сыпучие материалы при заполнении и опорожнении емкостей не образуют горизонтальной поверхности уровня; внешняя поверхность их может быть расположена под углом 30° и более к горизонтали;

б) при опорожнении емкостей возможны налипания ма­ териала на стенках;

в) при загрузке материалов чувствительные элементы уровнемеров могут быть повреждены;

г) резервуары с сыпучим материалом могут работать при постоянном давлении, либо периодически наполнять­ ся и опорожняться до определенного давления.

Наибольшее распространение д"ля измерения уровня угольной пыли в резервуарах, находящихся под давлени­ ем, или бункерах получили емкостные, тензометрические и радиоизотопные измерители уровня [2, 35, 38, 50].

На установке Донецкого металлургического завода из­ мерение уровня осуществлено с помощью электронных сиг­ нализаторов уровня типов МЭСУ-1М и МЭСУ-1К с первич­ ными преобразователями пластинчатого типа. По прин­ ципу действия сигнализаторы являются емкостными реле, срабатывающими при изменении емкости первичного пре­ образователя, величина которой изменяется в зависимости от изменения уровня измеряемой среды. Уровнемер осущест­ вляет контроль и сигнализацию уровня сыпучих мате­ риалов.

Техническая характеристика сигнализатора

при температурах рабочей среды, °С от (—60) до (+150)

174

Прибор настраивается таким образом, что при измене­ нии емкости иервичного преобразователя на 2—5 пф про­

реле, включенного в анодную цепь лампы и, следовательно, к замыканию или размыканию контактов.

Прибор состоит из силового и электронного блоков с емкостным первичным преобразователем [38]. Электрон­ ный блок представляет собой генератор высокой частоты, собранный на лампе 6Н16Б, электрически связанный с ем­ костным первичным преобразователем.

В работе были испытаны первичные преобразователи штыревого (ДЕ-4) и пластинчатого (ДЕ-3) типов [50]. В процессе испытаний установлено, что сигнализаторы уров­ ня МЭСУ-1М и МЭСУ-1К со штыревыми первичными пре­ образователями ДЕ-4 не могут работать ввиду незначитель­ ного изменения емкости первичного преобразователя при погружении его в угольную пыль. В табл. 22 приведены результаты измерений емкости первичного преобразовате­ ля при погружении его электродов в угольную пыль.

Таблица 22

Результаты измерений емкости первичных преобразователей различных конструкций

Измерения выполнены с помощью прибора Е-12-1А. Из данных таблицы видно, что изменение емкости первичного преобразователя штыревого типа составляет около 2 пф, что сравнимо с чувствительностью прибора согласно

175

технической характеристике (от 2 до 5 пф). Изменение ем­ кости первичного преобразователя пластинчатого типа сос­ тавляет около 7 пф и значительно превышает порог чув­ ствительности приборов МЭСУ-1М и МЭСУ-1К, что гаран­ тирует устойчивую работу уровнемеров при измерении уровня угольной пыли.

Для контроля работы прибора в процессе наладки в анодную цепь лампы 6Н16Б был включен миллиамперметр. В режиме генерации прибора, когда на первичном преоб­ разователе нет угольной пыли, анодный ток равен 6—8 ма, а при погружении его в угольную пыль происходит срыв генерации и анодный ток возрастает до 16—18 ма.

В процессе длительной эксплуатации уровнемеров МЭСУ-1М и МЭСУ-1К с первичными преобразователями пластинчатого типа установлено, что надежная работа сигнализаторов обеспечивается качественным креплением пластин первичного преобразователя. Нарушение креп­ ления пластин первичного преобразователя приводит к ненормальной работе уровнемера. Поскольку в резерву­ арах происходят резкие изменения давлений, то возможны частые нарушения в креплении пластин первичного пре­ образователя. Для устранения таких нарушений узел креп­ ления пластин был усилен, что позволило получить на­ дежную работу сигнализаторов в течение длительного времени.

Схема автоматического контроля и регулирования количества пылеугольного топлива

при применении аэрационных питателей

Исследования работы аэрационных питателей показали, что производительность их зависит от расхода воздуха на питатель и давления в питающем резервуаре. На основе проведенных исследований нами разработана схема автома­ тического контроля и регулирования производительности как отдельных питателей, так и всей установки (рис. 64).

Схема автоматизации установки включает:

1. Измерение и регулирование расхода воздуха на каждом аэрационном питателе (Іа, 16, 1в, 1г, 1д, 1е, 1ж). В схему включен корректирующий сигнал от концентрато-

мера (За, 36, Зв).

176