Технологическая часть (стр. 6 )

Н/м. (2.49)

Суммарные потери давления на пути воздуха в рекуператоре

Н/м. (2.50)

("19") Рассчитаем потери давления в рекуператоре на пути дымовых газов. Определим потерю давления от трения в дымовых каналах. Критерий Рейнольда Rе = 4630. Коэффициент трения для турбулентного потока равняется

. (2.51)

Для шероховатой металлической стенки А = 0,129; п= 0,13 [6] ,тогда

. (2.52)

Для дымового канала (L = 2,2 г; d = 0,053 м): C; кг/г ; м/с. Определим сопротивление от трения при движении газа по трубам

Н/м. (2.53)

Определим потерю давления при входе дымовых газов у трубы рекуператора. По [6] принимаем ; м/с; С. Потеря давлений от местных сопротивлений

Н/м (2.54)

Определим потерю давления при выходе дымовых газов из труб рекуператора. По рис. 8 приложению [6] (выход из канала);

м/с; С.

Н/м (2.55)

Вычислим геометрический напор. Средняя температура дымовых газов tд = 905 С. Температура окружающего воздуха tв = 20 С. Высота подъема газа равна длине труб Н = L = 2,2 м. Плотность воздуха при 20 С, равна

кг/м. (2.56)

Плотность дымовых газов при 905 С

кг/м. (2.57)

Рассчитаем геометрический напор

Н/м (2.58)

Направление геометрического напора противоположно направления движения дымовых газов. Поэтому в сумме потерь давления геометрический напор будет со знаком «плюс».

Сумма потерь давления на дымовом пути

Н/м. (2.59)

("20") Проведенный расчет позволяет провести проектирование нового рекуператора позволяющего уменьшить тепловые потери установки сушки промковшец с отходящими газа, и тем самым повысить термический КПД.

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка структуры системы управления автоматизированного модуля управления стендом

Установка сушки промковша рассчитана для высушивания огнеупорной кладки. Задачей высушивания является получение огнеупорной кладки промковша стойкой к механическим и тепловым нагрузкам при разливке стали на МНЛЗ.

Установка сушки промковша – агрегат периодического действия, функционирующая в условиях переменной продуктивности, когда изменяются параметры и тип высушиваемого материала, калорийность газа, режим нагрева огнеупорного материала.

Задача управления процессом сушки промковша в установке заключается в выборе и поддержке режима работы, который обеспечит получение качественной высушенной огнеупорной кладки с минимально возможным удельным расходом топлива в условиях переменной продуктивности агрегата.

Работа установки сушки промковша оценивается по следующим основным параметрам: температуре в камере сгорания, экономичности сгорания топлива, давлению в рабочем пространстве. Процесс управления сушкой происходит в условиях, изменяющихся возмущающих воздействий: переменной продуктивности установки, подаче топлива и воздуха, калорийности топлива, теплофизических параметров огнеупорного материала, подсосов. Основные управляющие воздействия в установке сушки промковша следующие: температура в камере сгорания, которая обеспечивается расходом топлива, расход воздуха на горелки, изменения тяги дымовой трубы.

Температура в камере сгорания практически линейно изменяется при изменении расхода топлива. По каналу температура сгорания – коэффициент расхода воздуха зависимость экстремальная. Аналогичный характер имеет и зависимость температуры от давления в камере сгорания. Давление в печи линейно зависит от мощности двигателя дымососа, а уровень определяется расходом топлива.

Динамические свойства определяются только по кривой разгона, Все они имеют типовой вид объектов с самовыравниванием, и время регулирования при регулировании температуры составляет сотни секунд, при регулировании давления – десятки секунд, при регулировании соотношения – единицы секунд.

В общем случае объект управления состоит из нескольких связанных между собой участков управления (установки, агрегаты и так далее) или локальных каналов управления отдельными параметрами одной установки или агрегата. В свою очередь и система управления в зависимости от ремонтных задач может состоять из нескольких пунктов управления. Разделяют одноуровневые централизованные, одноуровневые децентрализованные и многоуровневые структуры управления.

Так как в этом случае объект расположен на небольшой площади и сравнительно простой, то применяется одноуровневая централизованная структура управления. На основе структуры управления и с учетом требований к метрологическому обеспечению технического процесса составляет перечень параметров, подлежащих автоматическому регулированию, контролю и сигнализации.

Параметры, подлежащие регулированию на установке сушки промковша:

температура в рабочем пространстве ; соотношение газ-воздух; давление в рабочем пространстве;

Параметры, подлежащие контролю:

температура в рабочем пространстве ; соотношение газ-воздух; давление в рабочем пространстве; расход природного газа; ("21") давление газа и воздуха перед горелкой;

Параметры, отклонение которых от заданных норм должно сигнализироваться:

авария горелки № 1; авария горелки № 2; авария горелки № 3; падение давление природного газа; неисправность вентилятора воздуховода; неисправность гидросистемы.

Также должна учитываться отсечка газа при падении давления газа или воздуха ниже допустимого.

Для составления структуры системы обратим внимание на контролируемые и управляемые параметры установки. Схема подачи газа и нагнетаемого воздуха изображена на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема подачи газа и нагнетаемого воздуха к установке сушки промковша

На рисунке изображены все элементы контроля и исполнительные органы процесса сушки.

На газовой магистрали установлены:

- кран ручной;

- газовый фильтр и два датчика давления для контроля его засоренности;

- система контроля расход газа;

- заслонка, управляемая исполнительным механизмом;

- электронный и стрелочного типа датчики давления.

На магистрали подачи воздуха к горелке установлены:

("22") - воздушный фильтр;

- заслонка, управляемая исполнительным механизмом;

- электронный и стрелочного типа датчики давления;

- кран (заслонка) ручной.

На магистрали подачи нагнетаемых газов (воздуха) установлены 3-и ветви подачи. Это сделано для реализации смещения пятна пламени горелки, благодаря чему, система позволяет избежать пережога поверхности под горелкой. Каждая ветвь имеет ручное и электронное независимое управление.

На крышке ковша установлены термопары для контроля температуры газов осуществляющих сушку, а также датчик оптического типа для контроля наличия пламени на горелке.

Система управления необходимая для автоматизации описанного процесса может быть построена на базе комплектов фирмы Siemens. В современных условиях развития рынка автоматизации, сложностей с приобретением и заменой модулей и блоков автоматики этой фирмы, нет. Имеется подробная документация о монтаже, наладке и выборе блоков. Кроме того, автоматика этой фирмы является предпочтительной на большинстве предприятий, так как соответствует уровню развития современной техники. Также существует программа обучения персонала программированию и эксплуатации этого оборудования. Этот фактор ликвидирует потребность в высокооплачиваемом представителе фирмы поставщика автоматики, в периоды пусконаладочных работ. Упрощенная структура системы автоматизации для данного процесса представлена на рис. 3.2.