книги из ГПНТБ / Кирпичников В.М. Автоматы - друзья металлурга
.pdfрасплавленного шлака. По мере плавки шихта внутри печи оседает. Тогда сверху загружают дополнительную порцию шихты.
Современные домны обладают таким аппетитом, который не снился сказочному обжоре Гаргантюа. При полезном объеме до 2000 кубических метров печь в сут ки выплавляет более 3000 тонн чугуна, потребляя за это время около 8000 тонн сырья и топлива, около 5 мил лионов кубометров воздуха.
Советское доменное производство развивается бы стрыми темпами, благодаря широкому применению си стем автоматики. Познакомимся с ними.
Автомат-«бюрократ». Во времена Демидова на Ста роуткинском металлургическом заводе работала сверх мощная по тем временам доменная печь. Для того что бы загрузить в нее шихту, рядом с печью сделали деся тиметровую насыпь. По ней лошадь втаскивала вагонет ки с рудой, коксом, известняком. Люди при помощи длинного рычага открывали дно вагонетки, и шихта свер ху сыпалась в домнушку.
Принцип загрузки доменной печи сверху сохранился и поныне, но от демидовской «техники» ничего не оста лось. Сбоку к печи прислонился длинный наклонный мост. По нему вверх и вниз деловито снуют вагонеткискипы.
В центре наклонного моста — специальное помеще ние, где разместились электрические двигатели. Если двигатель скипового подъемника включить на одно на правление вращения, то на барабан, связанный с двига телем , наматывается трос, скип медленно вползает на верх домны. Доменщики говорят: «ски-п подали на ко лошник». Когда двигатель скипового подъемника вклю
чают на противоположное направление вращения, трос сматывается с барабана, и скип опускается вниз, в ски повую яму. Там вагонетка загружается шихтой, а на ко лошнике опрокидывается. Так шихта попадает в засып ной аппарат печи.
Засыпной аппарат состоит из двух перевернутых во ронок-конусов: верхнего — малого, и нижнего — боль шого. Малый конус электрическим двигателем приво дится во вращение. Содержимое скипа всегда высыпает ся на одну сторону малого конуса. Вращая его, можно
повернуть очередную порцию шихты так, что она ока жется над свободным местом внутри домны в верхней части. После этого малый конус на некоторое время опускается вниз, и шихта ссыпается на поверхность большого.
Для питания домны необходимы руда, кокс, агломе рат, известняк, но в один скип загружают только один вид материала. Потому малый конус высыпает на боль шой несколько скипов с разными материалами. Как толь ко состав очередной порции шихты, накапливающейся на большом конусе, станет достаточно разнообразным,
он тоже опускается на неко торое время, и сырье попа дает в печь. Чтобы доменные
газы |
не |
вырывались |
нару |
ж у, малый и большой |
кону |
||
сы |
опускают поочередно. |
||
Например, |
сначала |
шесть |
|
раз опускался малый и вы грузил в большой соответст венно три раза руду и три раза кокс. Получилась одна подача типа РРРККК. После шестого подъема малого конуса один раз опускается большой. Система автомати
ки не разрешает |
опускаться |
одному, пока не |
поднялся |
до конца другой. |
управляю |
О т автоматов, |
щих загрузкой печи, требует ся многое. Они должны
«знать», какой материал сле дует грузить в скипы каж дый раз, на какой угол по ворота перемещать малый конус после выгрузки скипа,
сколько |
скипов следует |
вы |
|
сыпать |
на большой |
конус, |
|
прежде |
чем опустить |
его. |
|
Все механизмы |
должны |
||
действовать ритмично, сог ласованно, четко, подобно симфоническому оркестру, послушному палочке дири жера.
Автоматика системы за грузки домны имеет «бюро кратические» замашки. Она требует двух дирижеров вместо одного, причем оба они от буквы инструкции не отступят ни на шаг. Стар шего «бюрократа» называют «командоконтроллер цик лов», а его помощника — «командоконтроллер по дач». Он представляет собой уже известное нам програм мное реле времени.
Команды электрическим двигателям системы загруз ки раздают 24 пары контак тов. Все они заранее на-
к,
О
О
строены. Двигатель программного реле может останав ливаться в двенадцати различных положениях. В каждом из них контакты дают команду на погрузку материала в скип. Одна и та же пара контактов может дать указа ния на погрузку и руды , и кокса, и на перегон пустого скипа.
Такой выбор осущ ествляет мастер доменной печи. При помощи серии переключателей он набирает про грамму подачи. Одна подача может состоять из 12 ски пов. Допустим, что программа имеет вид РРРККК. В на чале очередного цикла командоконтроллер подач ККП останавливается в первом положении. Его контакты дают команду в систему загрузки на засыпку руды. Пос ле того, как скип загружен, начинается его подъем. При помощи специальных контактов он в конце подъема вы дает разрешение на автоматический переход ККП во вто рое положение. Здесь ККП своими контактами разре шает грузить руду во второй скип, находящийся внизу. После погрузки ее во второй скип и его подъема вверх ККП перемещ ается в третье положение. К этому време ни первый скип успевает опуститься вниз за третьей пор цией руды.
При указанной программе ККП будет останавли ваться только в первых шести положениях. Остальные шесть положений он автоматически пройдет мимо, не
останавливаясь. Как |
самый настоящий бюрократ, |
ККП |
|||
до конца повторяет |
одну и ту же программу, заранее |
||||
набранную мастером домны. Система автоматики |
вы |
||||
полнена так, что мастер |
может |
одновременно |
задать |
||
две разные программы. |
Назовем |
первую «А», |
вторую |
||
«Б». Одновременно может выполняться одна програм ма, вторая остается в качестве резервной. Переход на
84
следующ ую программу работы возможен только после полного осуществления предыдущей.
Как осущ ествляется автоматический переход с одной программы на другую ? Весьма просто. В цехе устанав ливается командоконтроллер цикла ККЦ. Он устроен по добно |ККП, но имеет 24 остановки; вдвое больше, чем ККП. В каждом положении ККЦ дает одну из трех команд: выполнять программу А , выполнять программу Б, пропустить положение. За весь цикл ККЦ программы А и Б могут чередоваться до 24 раз. Очередная команда выдается по окончании всей программы работы ККП. Требуемая очередность задается мастером печи зара нее при помощи специальных переключателей.
Система автоматизации загрузки домны довольно гибкая и не очень сложная, но она насквозь бюрокра тична. Эти автоматы упрямо выполняют программу до тех пор, пока мастер печи не внесет в нее поправки.
Полупроводники в вагоне. Вдоль доменного цеха выстроились в две шеренги бункеры для хранения руды, агломерата, извести. Рядом со скиповой ямой — бун керы с коксом. Из них шихта грузится в скип. Для по грузки руды, агломерата и известняка применяются са моходные электрические вагон-весы.
Мы снова в доменном цехе Нижне-Тагильского метал лургического комбината. Вот помещение подбункерной эстакады. Посередине узкого коридора мчится вагонет ка странного вида. На ней установлено два кармана с раскрывающимися днищами. М ежду ними — застеклен ная будка машиниста, но человека там нет. Вдоль ж елез нодорожной колеи над головой установлены десятки металлических барабанов с зубчатыми венцами. Вот ва гон снижает скорость и останавливается рядом с одним
из барабанов. Из вагона вверх поднимается зубчатое ко лесо, сцепляется с зубчатым венцом и начинает вра щаться. В воздухе повисает облако пыли.
Оказывается, каждый барабан представляет собой дно бункера с шихтой. Как только он начинает вра щаться, шихта через щель меж ду ним и стенкой бункера высыпается вниз и попадает в карман вагона. Его весо вое устройство точно определяет, сколько погружено материала. В нужный момент оно срабатывает. Зубча тое колесо опускается, вагонетка, лихо набирая скорость, мчится к следую щ ем у бункеру, наполненному другим материалом. Там повторяется та же картина. Когда за полнятся оба кармана вагона, он возвращается к скипо вой яме и высыпает содержимое.
86
Каким же образом в темноте ваг.он сам находит тре буемые бункеры, принимает материалы строго по весу
ивозвращается к скиповой яме? Все это делает система автоматики, начиненная полупроводниками, элементами цифровых вычислительных машин.
Мастер домны составляет две программы работы ва гон-весов: программу перемещения, программу набора
ивзвешивания. По первой передаются команды на пере мещение к бункерам. При помощи индуктивных датчи ков на расстоянии до 100 метров автоматически опреде
ляется положение вагона с точностью + 100 миллимет ров. Система автоматики из заданного расстояния вычи тает действительное. Если разность велика, то скорость тележки увеличивается до максимальной. Когда до ме ста назначения остаются считанные сотни миллиметров, скорость плавно уменьшается до нуля.
Затем начинает действовать цифровая полупроводни ковая система набора и взвешивания материалов. Во время погрузки шихты особая стрелка постепенно пово рачивается и показывает, сколько тонн руды, известняка и агломерата находится на тележке. Угол поворота стрелки преобразуется полупроводниковой схемой в ус ловное двоичное число. Заданное и фактическое двоич ные числа сравниваются меж ду собой. При грузоподъ
емности |
тележки в 25 |
тонн вес набирается с точностью |
+ 5 0 -килограммов. |
|
|
Все команды на «самостоятельную » тележку пере |
||
даются |
при помощи |
бесконтактных телемеханических |
устройств. Применение полупроводниковых триодов и бесконтактных индуктивных датчиков позволило полу чить надежную, устойчивую систему автоматического управления вагон-весами.
87
Мы познакомились с некоторыми особенностями дей ствия системы загрузки доменной печи. Однако поддер жание определенного режима загрузки — это ещ е не все. В зависимости от хода технологического процесса должны изменяться температура, давление и влажность горячего дутья (горячего воздуха, поступающего в печь через ф урм ы ), давление под колошником. Наконец, шихту в верхней части следует укладывать так, чтобы не происходило накапливания руды в одном месте и кокса в другом . В противном случае произойдет прорыв газов через столб шихты и появится так называемый канальный ход печи. Это вызовет перегревы отдельных частей ог неупорной кладки, снизит производительность печи, увеличит расход топлива, возрастет запыленность домен ного газа, являющегося ценным топливом для марте новских и прокатных цехов.
Воздушный автомат. Сначала несколько слов о рас пределении воздуха меж ду фурмами домны. С низким гудением турбовоздуходувка подает в печь более 30 ты сяч кубометров воздуха в минуту. Он поступает в кольце вой воздуховод, опоясывающий печь. От него в домну входит шестнадцать ответвлений — ф урм . Чтобы печь ра ботала ровно с высокой производительностью , через каждую ф урм у должно поступать одинаковое количество воздуха.
В воздухопроводе перед каждой фурмой установлены заслонки. С их помощью равномерно распределяется дутье по фурм ам . Какие же автоматы командуют этим? Обычной электронной аппаратуры здесь нет. Около каж дой заслонки установлены какие-то цилиндры. К спе циальным ш кафам , расположенным неподалеку, ведут металлические трубы. Но и они пусты. Заглядываем
88
внутрь шкафа. Там уйма резиновых трубок, металличе ских кубиков величиной от наперстка до спичечной ко робки. Изредка даже стеклянные трубки попадаются. Странная автоматика!..
Но так только кажется. На самом же деле перед на ми совершенная, надежная и простая система автомати ческого распределения дутья по фурмам . Мы видим воздушный автомат.
Впервые воздух для производственных нужд начали использовать 3000 лет до нашей эры в Египте, Китае и Финикии. В то время появились парусные корабли. Но воздух может не только двигать парусники, поддержи вать на весу вертолеты и суда на воздушной подушке. Воздух может стать и мозгом автоматов. Правда, от дельные элементы «воздушного мозга» до смешного просты.
Например, воздушное реле состоит из нескольких ка мер с плоскими мембранами. С одной стороны к ним присоединены короткие трубки — сопла. Через них сво бодно проходит воздух. Так называемый пневматический контакт замкнут, путь для воздуха к соседним элемен там открыт. Но стоит слегка увеличить давление в ка мере за мембраной, как она прогнется наружу и вплот ную придвинется к торцу сопла. Пневматический контакт разомкнут, путь воздуху перекрыт.
Кроме пневматических реле, есть и воздушные сопро тивления— капиллярные трубки, воздушные реле вре мени, воздушные элементы И, ИЛИ, НЕ, устройства для сложения, вычитания, деления и многое другое. В общем, создан целый пневматический арсенал, из которого мож но составить любую схему циклической или ацикличе ской автоматики.
7 Заказ 165 |
89 |