Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов (пособие по курсовому и дипломному проектированию) - Глинков Г.М., Маковский В.А., Лотман С.Л.

Author: Глинков Г.М. Маковский В.А. Лотман С.Л.
Tags: металлургия обработка металлов металлы автоматизация автоматизация технологических процессов
Year: 1970
Similar
Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов
Контроль и автоматизация металлургических процессов
Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Справочное пособие.
Автоматизация проектирования систем автоматического управления
Text
                    Г. М. МИНКОВ, В. А. МАКОВСКИЙ. СМ. ЛОТМАН
П РОЕ КТИ РОВ АН ИЕ
СИСТЕМ КОНТРОЛЯ
И АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Г. М. ГЛИНКОВ, В. А. МАКОВСКИЙ,
С. Л. ЛОТМАН
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СИСТЕМ КОНТРОЛЯ
И АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
(ПОСОБИЕ
ПО КУРСОВОМУ И ДИПЛОМНОМУ
ПРОЕКТИРОВАНИЮ)
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образова-
ния СССР в качестве учебного посо-
бия для студентов металлургических
специальностей вузов
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .	.	...........................5
Введение .	.	.	.	.	.	..............8
часть I
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА
СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Глава I
Графическая часть проекта
§ 1.	Общие требования к чертежам проекта автоматизации 13
§ 2.	Принципиальные (функциональные) схемы автомати-
зации ....	........................13
§ 3.	Принципиальные электрические схемы..............27
§ 4.	Принципиальные пневматические схемы автоматиза-
ции .	.	  59
§ 5.	Гидравлические системы автоматического регулирова-
ния ..................................................66
§ 6.	Щиты и пульты управления........................68
§ 7.	Схемы внешних электрических и трубиых проводок . 79
§ 8.	Монтажные чертежи расположения и установки обору-
дования, чертежи кабельных и трубных проводок .	. 85
Глава II
Выбор аппаратуры системы автоматизации
§ 1	Надежность аппаратуры и системы автоматизации . 95
§ 2.	Расчет экономической эффективности системы контроля
и автоматического регулирования......................100
§ 3.	Выбор аппаратуры технологического контроля и сиг-
нализации ........................ .	.	.	107
§ 4.	Расчет сужающих устройств для измерения расхода
методом переменного перепада ....................... 125
§ 5.	Расчет электрических измерительных схем .	.	. 143
§ 6.	Расчет систем автоматического регулирования .	. 158
§ 7.	Расчет дроссельных регулирующих органов и выбор
исполнительных механизмов .	192
Глава III
Содержание и методика оформления
текстовых материалов проекта автоматизации
§ 1.	Пояснительная записка .	.	.	.	226
§ 2.	Заявочные ведомости, спецификации и вопросные листы 228
§ 3.	Сметы........................................232
Контроль и автоматическое регулирование
металлургических процессов
§ 1.	Агломерационное производство....................233
§ 2.	Доменное производство .	.	.	.	.	256
§ 3.	Сталеплавильное производство ...	... 283
§ 4.	Нагревательные устройства прокатных цехов .	324
часть п
КУРСОВОЕ И ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Глава V
Курсовой проект по курсу
«Технологические измерения и приборы»	343
Глава VI
Курсовое проектирование по курсу
«Автоматизация металлургических процессов» 352
Глава VII
Курсовой проект по курсу
«Проектирование, монтаж и эксплуатация
систем автоматики»	368
Глава VIII
Дипломное проектирование по специальности
«Автоматизация и комплексная механизация
металлургического производства»
§ 1.	Задание на дипломное проектирование	. . . 382
§ 2.	Сбор материалов для дипломного проекта . .	387
§ 3.	Экспериментальное определение динамических харак
теристик объектов .	.	.	...	. 388
§ 4.	Настройки промышленных регуляторов .	.	.	392
§ 5.	Экономическая эффективность систем автоматизации 399
Приложения .	.	.	.	... 401
Литература .	...	...	.... 411
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIII съезда КПСС предусмотрен
дальнейший технический прогресс в народном хозяй-
стве на основе широкого развития систем автоматиче-
ского контроля, регулирования и управления во всех
отраслях промышленности, использования вычисли-
тельных машин в управлении производством, разра-
ботки новых приборов автоматики.
Вновь вводимые агрегаты металлургического про-
изводства в обязательном порядке оснащаются совре-
менными системами контроля и управления, а на ра-
нее построенных агрегатах системы автоматизации
подвергаются реконструкции и модернизации
В таких условиях решающее значение приобретает
качество проектных решений по автоматизации метал-
лургических процессов, так как применение устарев-
ших, несовершенных или мало эффективных систем
контроля и управления может привести к значитель-
ным материальным потерям и замедлению роста про-
изводительности труда.
При подготовке специалистов в области автомати-
зации металлургического производства особое внима-
ние должно быть уделено развитию навыков проекти-
рования, что достигается в процессе курсового
проектирования по дисциплинам «Технологические из-
мерения и приборы», «Автоматизация производствен-
ных процессов» и «Проектирование, монтаж и эксплу-
атация систем автоматики» и закрепляется в период
дипломного проектирования.
Задача данного учебного пособия — дать студентам
основные сведения, необходимые при курсовом и дип-
ломном проектировании систем контроля и автомати-
ческого регулирования тепловых и технологических
процессов металлургического производства. В соот-
ветствии с этим в первой части книги приведены пра-
вила выполнения графической части проекта, даны
основы выбора и расчета аппаратуры системы автома-
тизации, содержание и методика оформления тексто-
вых проектных материалов, описание основных метал-
лургических агрегатов как объектов контроля и авто-
матического регулирования.
Во второй части учебного пособия студенты могут
найти образцы выполнения курсовых проектов и неко-
торые рекомендации по правильной организации под-
готовки к дипломному проектированию в период пред-
дипломной практики
Для облегчения работы с учебным пособием в нем
помещены краткие справочные данные наиболее рас-
пространенных в металлургии приборов, регуляторов,
исполнительных механизмов и другой аппаратуры ав-
томатизации, выбор которой из существующих обшир-
ных справочников представляет нелегкую задачу даже
для искушенного читателя. В качестве примеров си-
стем автоматизации металлургических агрегатов при-
ведены некоторые типовые и опытные схемы контроля
и автоматического регулирования, которые, безуслов-
но, не исчерпывают всего многообразия применяемых
систем
Рассмотрение приведенных схем и использование
других материалов книги поможет при анализе раз-
личных существующих и синтезе новых опытных си-
стем автоматизации металлургического производства
Задача создания настоящего учебного пособия бы-
ла осложнена отсутствием учебников для вузов по
контролю и автоматическому управлению в металлур-
гическом производстве, а также учебных пособий по
металлургии, в которых металлургические агрегаты
рассматривались бы как объекты автоматического ре-
гулирования.
При подготовке рукописи к печати авторами с бла-
годарностью учтены полезные замечания рецензентов
канд. техн, наук М. Д. Климовицкого и сотрудников ка-
федры «Теплотехника и автоматизация металлургиче-
ских печей» Московского вечернего металлургического
института (зав кафедрой проф А И. Ващенко, ре-
цензент М. С Богоявленский).
ВВЕДЕНИЕ
Строительство новых промышленных объектов и реконструк-
цию действующих предприятий осуществляют в соответствии с
проектом Проект представляет собой комплекс технических до-
кументов, содержащий описание и принципиальное обоснование
необходимости сооружения объекта или его реконструкции, рас-
четы и чертежи, необходимые для изготовления нестандартного
оборудования и осуществления всех видов строительно-монтаж-
ных и наладочных работ
В зависимости от сложности сооружаемого объекта проект
состоит из определенного числа частей В отдельные части проек-
та обычно выделяют технико-экономическую, технологическую»
строительную, сантехническую и электрическую части, автомати-
зацию и др
Проектирование ведут различные государственные проектные
институты (ГПИ), проектно-конструкторские бюро (ПК.Б), про-
ектно-кострукторские отделы (ПКО) и другие организации. Поч-
ти каждая отрасль промышленности имеет свои специализиро-
ванные технологические проектные институты Например,
проектирование предприятий черной металлургии ведет Государ-
ственный институт по проектированию металлургических заводов
(Гипромез), проектирование предприятий химической промыш-
ленности— Гипрохим, предприятий тяжелого машиностроения —
Гипротяжмаш и т д
Отраслевые технологические проектные институты, как пра-
вило, являются комплексными и, кроме отделов, разрабатываю-
щих технологическую часть, имеют в своем составе ряд специали-
зированных отделов, разрабатывающих остальные части проекта.
Так, в Гипромезе технологическую часть проекта металлургиче-
ского завода выполняет доменный, сталеплавильный и прокатный
отделы, а остальные части проекта разрабатывают смежные спе-
8
идеализированные отделы, строительный, теплотехнический, меха-
нический, электрический, отдел автоматизации и др
Некоторые ГПИ и ПКБ специализируются на разработке от-
дельных частей проекта. Например, строительную часть выпол-
няет ГПИ «Промстройпроект», сантехническую — ГПИ «Сантех-
проект», электрическую — ГПИ «Тяжпромэлектропроект»,
автоматизацию — ГПИ «Проектавтоматика», «Металлург-
автоматика» и др. Специализированные проектные организации
выполняют отдельные части проекта для объектов с большим
объемом работ или с новой сложной технологией.
Проект контроля и автоматического регулирования тепловых
и металлургических процессов, который представляет собой один
из разделов проекта автоматизации, может выполнять специали-
зированная в области автоматизации проектная организация или
отдел (группа) автоматизации технологического проектного ин-
ститута Этот проект содержит техническую документацию, необ-
ходимую для оснащения проектируемого объекта контрольно-из-
мерительными приборами, регуляторами, устройствами автома-
тики и сигнализации, обеспечивающими рациональное ведение
технологического процесса и безопасность работы установки
Проекты обычно выполняют в две стадии. 1) проектное зада-
ние и 2) рабочие чертежи
В отдельных случаях для опытных систем автоматизации пос-
ле проектного задания выполняют технический проект
Проектное задание разрабатывают с тем, чтобы принять ос-
новные технические решения по системам контроля и автомати-
ческого регулирования, определить технико-экономические пока-
затели, получаемые в результате внедрения этих решений, и
определить сметную стоимость оборудования и монтажа После
утверждения проектное задание служит основанием для выпол-
нения рабочих чертежей
В рабочих чертежах уточняют и детализируют предусмотрен-
ные проектным заданием решения в объеме, позволяющем зака-
зать оборудование и материалы, а также выполнить монтажно-
наладочные работы индустриальным методом Для несложных
объектов проект контроля и автоматического регулирования ча-
сто выполняют в одну стадию, т. е. делают только рабочие чер-
тежи
Основанием для выполнения проекта является задание на
проектирование, которое составляет заказчик или организация,
выполняющая технологическую часть проекта Иногда к состав-
лению задания привлекают организацию, выполняющую проект
автоматизации
Задание на проектирование содержит: а) состав проектируе-
мого объекта, краткое описание технологического процесса, ха-
рактеристику установок и оборудования; б) перечень контроли-
руемых и регулируемых величин с указанием характеристики
среды, допустимой погрешности контроля и регулирования и
функциональных признаков приборов (показание, запись, интег-
рирование, сигнализация и др.).
К заданию прилагают следующие исходные материалы: тех-
нологические схемы с трубопроводными коммуникациями и ука-
занием их диаметров; чертежи производственных помещений с
расположением технологического оборудования, трубопроводных
коммуникаций и рекомендуемых мест установки щитов КИП и
пультов управления (планы и разрезы); чертежи технологиче-
ского оборудования, на котором предусматривают установку
контрольно-измерительных приборов и устройств автоматики;
строительные чертежи зданий с фундаментами и площадками под
оборудование (планы и разрезы); ведомости приборов и средств
автоматики, поставляемых комплектно с оборудованием.
При разработке проектного задания объем исходных материа-
лов может быть сокращен.
Техническая документация проекта состоит из графического
и текстового материала. В графическую часть входят схемы,
графики, чертежи и т. п В текстовую часть включают поясни-
тельную записку, спецификацию с вопросными листами, сметы и
др Состав проекта (объем технической документации) зависит
от сложности проектируемого объекта и стадии проектирования
На стадии проектного задания в состав проекта включают
принципиальные схемы контроля и автоматического регулирова-
ния; чертежи размещения щитов и пультов на плане объекта;
заявочные ведомости приборов, регуляторов, вспомогательного
оборудования, электроаппаратуры, щитов, пультов, кабелей, про-
водов и труб; перечень новых, не изготовляемых промышлен-
ностью серийно приборов и средств автоматизации с технически-
ми заданиями на их изготовление; сметно-финансовый расчет и
пояснительную записку.
В процессе выполнения проектного задания выдают смежным
отделам задания на обеспечение устройств контроля и автомати-
ческого регулирования источниками питания (электроэнергией,
сжатым воздухом и др.), помещениями для размещения щитов
и др
На стадии рабочих чертежей в состав проекта включают
принципиальные схемы контроля и автоматического регулирова-
ния; принципиальные (элементные) электрические, гидравличе-
ские и пневматические схемы автоматического регулирования,
управления, защиты и сигнализации; принципиальные схемы пи-
тания (электрические, пневматические); чертежи общих видов
щитов и пультов; монтажные схемы щитов, пультов и сложных
соединительных коробок; сводные или узловые схемы внешних
соединений электрических и трубных проводок (под трубными
проводками понимают проводки к гидро- и пневмоприводам, га-
зопроводы и паропроводы, применяемые в качестве импульсных,
командных, питающих, дренажных, обогревающих и охлаждаю-
щих линий); чертежи трасс трубных и кабельных проводок, жур-
10
налы кабельных и трубных проводок; чертежи установки аппара-
туры, вспомогательных устройств, щитов и пультов; чертежи
общих видов нетиповых элементов, узлов, конструкций и нестан-
дартного оборудования; пояснительную записку; сводную табли-
цу исходных данных и результатов расчетов регулирующих
дроссельных органов и непоставляемых приборостроительной
промышленностью сужающих устройств расходомеров; специфи-
кации. а) приборов и средств автоматизации, б) электроаппара-
туры, в) щитов и пультов, г) трубопроводной аппаратуры, д) ка-
белей и проводов, е) основных монтажных материалов и
изделий (труб, металлов, монтажных изделий), ж) нестандарт-
ного оборудования; вопросные листы для заказа приборов (рас-
ходомеров, газоанализаторов, уровнемеров, ротаметров и др.);
перечень нормалей, использованных в проектах; смету стоимости
оборудования и монтажа; задания смежным отделам или дру-
гим проектным организациям: на конструкции и сооружения для
установки щитов и пультов; на туннели, каналы, проемы и за-
кладные детали, на размещение отборных и приемных устройств,
регулирующих и запорных органов, устанавливаемых на техноло-
гическом оборудовании и трубопроводах; на подвод электроэнер-
гии, сжатого воздуха, воды, пара и др.
Проектирование начинают с изучения и анализа задания на
проектирование По технологическим чертежам и пояснениям к
ним составляют четкое представление о технологическом процес-
се, конструкции машин и механизмов, определяющих работу ус-
тановки. Уточняют объем параметров, подлежащих контролю и
автоматическому регулированию, перечень дистанционно управ-
ляемых и автоматизируемых приводов, объем блокировок и пе-
речень сигналов, включаемых в схему автоматики безопасности
работы установки. Анализируют работу установки совместно с
устройствами контроля и автоматики Намечают при необходи-
мости изменения технологической схемы для обеспечения надеж-
ной и эффективной работы устройств автоматики. Составляют
принципиальные схемы автоматического контроля и регулирова-
ния Выбирают контрольно-измерительные приборы, регуляторы
и аппаратуру автоматики. Разрабатывают принципиальные (эле-
ментные) схемы автоматического регулирования, управления,
сигнализации и автоматики безопасности. Выполняют расчеты
систем регулирования в установившемся и переходных режимах.
Составляют схемы питания Проектируют общие виды щитов и
пультов и уточняют место их размещения. Намечают место рас-
положения датчиков и вспомогательных устройств Выполняют
монтажные схемы щитов и пультов и схемы внешних соединений.
Составляют кабельный и трубный журнал. Выполняют чертежи
ipacc электрических и трубных проводок Составляют специфи-
кацию, пояснительную записку и смету.
Проектирование систем контроля и автоматического регули-
рования должно выполняться в соответствии с «Указаниями по
проектированию автоматизации производственных процессов
СН 281—64». При выполнении проектов следует пользоваться
соответствующими строительными, сантехническими, электриче-
скими, противопожарными и другими нормами и правилами про-
ектирования, утвержденными сметными нормами, прейскуранта-
ми, расценками и ценниками; отраслевыми и межотраслевыми
нормалями и руководящими материалами, нормалями машино-
строения, государственными стандартами, номенклатурными
справочниками по контрольно-измерительной и регулирующей
аппаратуре.
Курсовые проекты содержат некоторые элементы проектных
заданий и рабочих чертежей, а дипломный проект по объему гра-
фической части несколько превосходит проектное задание, значи-
тельно уступая в то же время рабочим чертежам. Несмотря на
различия в объеме, курсовые и дипломные проекты по форме и
содержанию должны соответствовать нормам и правилам про-
мышленного проектирования и содержать стандартные условные
изображения и обозначения.
Часть I
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА
СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Глава I
ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
§ 1. Общие требования
к чертежам проекта автоматизации
В графическую часть проекта выделяют технические материа-
лы, разработку которых целесообразно выполнять на чертежах.
Чертежи обычно вычерчивают на ватмане. Для размножения
чертежа с ватмана снимают тушью копию на кальку. С кальки
на светочувствительную бумагу (синьку) снимают необходимое
количество копий. В последнее время внедряют в практику про-
ектирования бескалькировочный метод размножения чертежей:
фотографируют копии с ватмана или вычерчивают чертеж на
специальной кальке, с которой можно снимать синекопии.
Форматы чертежей проекта должны соответствовать ГОСТ
<3450—60. За единицу измерения форматов принят формат разме-
ров 297X210 мм2. Рабочее поле чертежа максимально заполняют
। рафикой. Изображение предметов выполняют по методу прямо-
угольного проектирования (ГОСТ 3453—59) в масштабе по
ГОСТ 3451—59 с нанесением размеров по ГОСТ 3458—59.
§ 2. Принципиальные (функциональные)
схемы автоматизации
Принципиальные схемы автоматизации являются основными
чертежами проекта, определяющими принцип и уровень автома-
нкации технологической установки. На принципиальных схемах
схематически изображают технологическую схему установки с
органами управления и коммуникациями, средства автоматиза-
ции, взаимные связи между средствами автоматизации и раз-
личными устройствами технологического агрегата.
Технологическую схему вычерчивают с упрощенным изобра-
жением агрегатов в объеме, отображающем характер технологи-
ческого процесса. Масштаб при этом не соблюдают. Желательно,
чюбы конфигурация агрегата примерно соответствовала дейст-
13
вительной, но возможно и отступление от этого правила. Напри-
мер, схему кольцевой печи иногда выполняют так, как будто
цилиндрическая печь разрезана по образующей и цилиндр раз-
вернут в плоскости чертежа.
Технологические трубопроводы (газопроводы, водопроводы,
паропроводы и др.) на принципиальной схеме обозначают так,
как они показаны на технологической схеме, или однолинейно в
соответствии с условными обозначениями по ГОСТ 3464—63
(табл. 1).
Таблица 1
Условные обозначения трубопроводов для жидкостей и газов
Содержимое трубопровода	Условные обозначения	Цветные обозначения1	
		цвет	краска
Жидкость или газ, пре- обладающие в данном проекте 			Красный	Киноварь, кармин, су-
Вода 		— 1 — 1 —	Черный Зеленый	рик Тушь черная Гуммигут с лазурью
Пар		—2—2—	Розовый	Киноварь, кармин, сла-
Воздух 		—3—3—	Голубой	бо разведенные Лазурь, кобальт
Азот 		—4—4—	Темно-желтый	Охра
Кислород 		—5—5—	Синий	Ультрамарин
Аммиак 		—11—11—	Серый	Т ушь черная, слабо
Кислота (окислитель) . .	—12—12—	Оливковый	разведенная Синяя с охрой
Щелочь 		— 13—13—	Серо-коричне-	Сепия
Масло 			—14-14—	вый Коричневый	Сиена жженая
Жидкое горючее ....	—15—15—	Желтый	Гуммигут
Противопожарный трубо- провод 		—26-26—	Красный	Киноварь, кармин, су-
Трубопровод под ваку-			
умом 		-27-27—	Светло-серый	Тушь черная, разве-
			денная
1 Цветные обозначения в проектах автоматизации используют для мнемосхем.
На технологическом оборудовании и коммуникациях услов-
ными обозначениями показывают основные запорные и регулиру-
ющие органы, что необходимо для определения относительного
расположения отборов сигналов или выяснения необходимости
производства измерений.
Принципиальные схемы автоматизации обычно выполняют в
развернутом изображении. Средства контроля и автоматики изо-
бражают по ГОСТ 3925—59 (табл. 2).
14
Таблица 2
Основные условные изображения первичных приборов, приемных,
отборных и дополнительных устройств, исполнительных механизмов
и регулирующих органов (ГОСТ 3925—59)
(условные изображения на принципиальных схемах выполняют
без указания размеров)
Наименование
Изображение и размеры
Термометр расширения стеклянный
Термометр сопротивления
Термопара
Термопара поверхностная
Термопара скоростная
Термобаллон манометрического термометра
15
Продолжение табл. 2
Наименование	Изображение и размеры
Приемное устройство пирометра радиационного, опти-	ф- Пу
ческого и фотоэлектрического	II /
Отборное устройство давления, уровня, состава газов и жидкостей	I |
Расходомер постоянного перепада	у
Сужающее устройство для измерения расхода по пере- паду давления (острие изображения направляется против потока)	
Приемное устройство поплавковое (уровнемера, плотно- мера и др.) То же, ультразвуковое (расходомера, уровнемера и др.) Приемное устройство радиоактивное (расходомера,	
уровнемера и др.)	
То же, емкостное (уровнемера, толщиномера и др.)	
То же, динамометрическое (тензометрическое, пьезо- ,	
метрическое и др.)	
16
Продолжение табл. 2
Наименование
Изображение и размеры
Приемное устройство для измерения физико-химиче-
ского состава и качества вещества (содержание, pH,
вязкость, запыленность, мутность, концентрация и
ДР-)
Приемное устройство тахометрическое
Приемное устройство фотометрическое (уровень и др.)
Сосуд разделительный или уравнительный
Сосуд конденсационный
Исполнительный механизм поршневой
Исполнительный механизм электромагнитный (солено-
идный)
Исполнительный механизм мембранный
Исполнительный механизм с электродвигателем пере-
менного и постоянного тока
2 Заказ 969
17
Продолжение табл. 2
Наименование
Изображение и размеры
Клапан регулирующий проходной
Клапан регулирующий трехходовой
Шибер регулирующий '
Заслонка регулирующая
Переключатель для электрических цепей измерения
Переключатель для газовых (воздушных) линий
Панель дистанционного управления для пневматиче-
ского или гидравлического регулирования
Прибор измерительный:
базовое
допустимое
Прибор регулирующий (сигнализирующий):
базовое
18
Продолжение табл. 2
Наименование	Изображение и размеры
допустимое Прибор измерительный и регулирующий (сигнализирую- щий) в одном корпусе:	
базовое допустимое Передача воздействия: электрическая	* 60° * L/z? J
пневматическая	* ци
гидравлическая механическая	7-U. Р	1	г-
Ключ или переключатель для электрических цепей	
управления Командоконтроллер Кнопка управления (число точек должно соответство-	-т—|—1 -Uh-
вать числу кнопок)	
2*
19
Продолжение табл. 2
Наименование
Изображение и размеры
Выключатель путевой
Сельсин
Звонок электрический
Гудок
Лампа сигнальная (световой сигнал)
При выполнении принципиальных схем показывают отборные
устройства, первичные и вторичные измерительные и регулирую-
щие приборы, преобразователи, вычислительные устройства, пе-
реключатели, исполнительные механизмы, регулирующие орга-
ны, запорные органы (вентили и задвижки) с электрическими,
пневматическими и гидравлическими приводами, аппаратуру уп-
равления, комплектные устройства (машины централизованного
контроля, управляющие машины, телемеханические устройства),
элементы сигнализации, блокировки и др.
Примеры изображений средств автоматизации на принципи-
альных схемах приведены в табл. 3. На рис. 1 показана принци-
пиальная схема контроля и автоматического регулирования. На
принципиальной схеме показывают также аппаратуру, которая
поставляется комплектно с технологическим оборудованием, о
чем на чертеже делают примечание: «Аппаратура (указывают
номера по схеме) поставляется комплектно с технологическим
оборудованием».
Вспомогательные устройства и аппаратуру вспомогательного
назначения (фильтры и редукторы для воздуха, соединительные
20
Таблица 3
Примеры изображений средств автоматизации на принципиальных схемах
Наименование
Контроль расхода
Комплект приборов:
сужающее устройство, конденсационный сосуд,
измерительный прибор бесшкальный с электро-
передачей, измерительные приборы, показываю-
щий и самопишущий с интегратором
Регулирование давления гидравлическим
регулятором давления астатическим
Комплект регулятора:
регулятор, устройство для дистанционного
управления, исполнительный механизм, регули-
рующая заслонка (элементы вспомогательного
назначения не показаны)
Регулирование соотношения расходов пневмати-
ческим регулятором агрегатной унифицированной
системы (АУС)
Комплект регулятора:
два сужающих устройства, два расходомера-
дифманометра с пневмопередачей, один прибор
самопишущий (на два расхода), один регули-
рующий блок изодромный, один задатчик, одна
панель дистанционного управления, один испол-
нительный механизм с мембранным регулирую-
щим клапаном
Изображение
коробки, источники питания, реле, магнитные пускатели, предох-
ранители, выключатели в цепях питания и т. д.) на принципиаль-
ных схемах не показывают.
Места отбора импульсов и приемные устройства, встраивае-
мые в трубопроводы и оборудование (ртутные термометры, тер-
мометры сопротивления, термопары, измерительные диафрагмы,
счетчики и др.), вычерчивают на изображениях коммуникаций
или оборудования.
Место расположения отбора сигнала или приемного устрой-
ства на технологической схеме должно соответствовать требуемо-
му размещению их на технологическом оборудовании и комму-
никациях.
21
8одв
В схему регулирования
спорости машины
i по электрической
части проекта
Рис. 1. Принципиальная (функциональная) схема автоматического контроля и регулирования головной части агрегата стана 140—500:
1 — переносный сталеразливочный ковш; 2 — промежуточная емкость; 3 — верхняя лента; 4 — нижняя лента разливочной маши-
ны; 5 — стопор выпускного отверстия; 6 — кристаллизатор; 7 — привод вращения лент; 8 — слиток (Ф — фильтр, РД — редуктор,
&о МО — маслоотделитель, ПЦ — пневмоцилиндр; ВР — распределитель; КР — кран; ШР — штепсельный разъем)
Устройства, механически связанные с конструкциями, встро-
енными в коммуникации агрегата (исполнительные механизмы,
механизмы, связанные с дроссельными органами), изображают
на чертеже вблизи этих конструкций.
Для указания на принципиальной схеме принятой системы
контроля и управления объектом, а также места установки ап-
паратуры (датчиков, вторичных приборов и вспомогательного
оборудования) в нижней части чертежа вычерчивают прямо-
угольники, условно изображающие щиты, пульты и пункты конт-
роля и управления, в которых показывают условными обозначе-
ниями соответствующую аппаратуру. Прямоугольники
располагают сверху вниз в следующем порядке: приборы мест-
ные; местные щитки управления; агрегатные щиты; центральный
щит; диспетчерский щит или пульт; машины централизованного
контроля и управляющие машины.
Под нижним прямоугольником щита наносят гранку: «измеря-
емая среда». На технологических схемах допускается изображе-
ние аппаратуры (датчиков, вторичных приборов и вспомогатель-
ного оборудования) вблизи отборных устройств и первичных
приборов без построения прямоугольников, отображающих щи-
ты, пульты и пункты контроля и управления.
При выполнении принципиальной схемы с изображениями
устройств автоматики, расположенными в прямоугольниках,
связь этих элементов с элементами, расположенными на техноло-
гическом оборудовании и коммуникациях, выполняют при помощи
сплошных соединительных линий, одинаковых для трубных и
электрических связей. Эти линии следует проводить с наимень-
шим числом перегибов и пересечений. Не допускается пересече-
ние соединительными линиями условных обозначений приборов.
На соединительных линиях вблизи верхнего прямоугольника
указывают максимальные значения измеряемого параметра и
единицы измерения. При условном изображении приборов на
трубопроводах или оборудовании соединительные линии отсутст-
вуют. В этом случае максимальные значения измеряемого пара-
метра указывают под номером прибора или рядом с ним. Соеди-
нительные линии от различных приемных устройств, работающих
с одним вторичным прибором, объединяют и одной линией на-
правляют на переключатель или прямо к прибору.
В сложных схемах при большом числе соединительных линий,
затрудняющих чтение чертежа, принципиальную схему выполняют
адресным методом. При этом соединительные линии разрывают.
Оставляют небольшие отрезки линий (40—80 мм), отходящих от
отборных устройств, изображенных на технологическом оборудо-
вании, и отрезки линий, подходящих к аппаратуре, обозначенной
в прямоугольниках на нижней части чертежа. Соединительные
линии нумеруют арабскими цифрами. Цифры (адреса) верхних
и нижних отрезков соединительных линий располагают соответ-
ственно на одном уровне. Нижнюю часть отрезков соединитель-
24
них линий нумеруют в нарастающей последовательности слева
направо. Длину нижнего отрезка выбирают в пределах 40—
80 мм.
Всем средствам автоматизации, изображенным на принципи-
альной схеме, дают индекс (номер позиции), который сохраняет-
ся во всех материалах проекта. Индекс дают каждому комплекту
аппаратуры. Комплектом аппаратуры считают ряд функциональ-
но связанных элементов, выполняющих определенную задачу.
Например, комплект аппаратуры для измерения расхода — диа-
фрагма, дифманометр (датчик), вторичный прибор— имеет один
общий номер позиции.
Индекс может состоять из цифры, если в комплект аппарату-
ры входит только один элемент (местный манометр, термометр,
счетчик и т. д.), или из цифры с буквой (если в комплекте аппа-
ратуры несколько элементов).
Номер позиции комплекта обозначают арабскими цифрами, а
для обозначения отдельных элементов аппаратуры к арабской
цифре индекса добавляют буквенный индекс русского алфавита.
Буквенный индекс дают в алфавитном порядке, в последова-
тельности передачи сигнальной и командной информации. Напри-
мер: измерительная диафрагма За, конденсационный сосуд 36,
датчик Зв, вторичный прибор За и т. д.
Цифровой индекс дают комплектам аппаратуры в нарастаю-
щей последовательности. Последовательность присвоения номе-
ров принимают: а) по измеряемым и регулируемым параметрам;
б) по агрегатам или элементам агрегата (доменная печь — за-
грузочное устройство, шахта печи, воздухонагреватели, пылеуло-
вители и Др.); в) по элементам, изображенным в прямоугольнике
теплового щита слева направо.
Однотипным приборам, входящим в один комплект (напри-
мер, несколько термометров сопротивления, одинаковых по ха-
рактеристике и присоединяемых к одному прибору), дают одина-
ковые номера независимо от места их установки.
Комплекты электроаппаратуры (ключи и кнопки управления,
сигнальные лампы и др.) обозначают индексами, принятыми в
элементных схемах и схемах регулирования.
Контуры технологического оборудования наносят тонкими ли-
ниями шириной 0,2—0,3 мм.
Части изображения оборудования, попадающие в разрез, за-
тушовывают карандашом или штрихуют линиями шириной 0,1 —
0,2 мм. Трубопроводные коммуникации изображают линиями
шириной 0,8—1,0 мм\ приборы и аппаратуру — линиями шириной
0,5—0,6 мм. Прямоугольники, условно изображающие щиты и
место установки вне щитов,— линиями шириной 0,2—0,3 мм.
Соединительные линии между первичными и вторичными из-
мерительными или регулирующими приборами, исполнительными
механизмами и другими механизмами выполняют также толщи-
ной 0,3—0,4 мм.
25
Номер позиции комплектов аппаратуры обозначают цифрой
высотой 3,5 мм, а буквенный индекс их элементов — высотой
2,5 мм. Номера позиции ставят вблизи каждого элемента авто-
матизации.
Схеме дают название, соответствующее ее содержанию, и за-
писывают в угловом штампе чертежа. Над угловым штампом, по
ширине его снизу вверх допускается приводить экспликацию
(перечень приборов и средств автоматизации).
Над экспликацией в верхней части чертежа приводят услов-
ные обозначения трубопроводов и аппаратуры согласно ГОСТ
3464—63 и 3925—59.
В табл. 4 даны условные обозначения функциональных приз-
наков приборов и регуляторов, а также основных контролируе-
мых и регулируемых величин, которые проставляют на условных
изображениях приборов.
Таблица 4
Обозначения функциональных признаков приборов и регуляторов
и основных контролируемых и регулируемых величин
(ГОСТ 3925-59)
Наименование функционального признака	Обозна- чение	Наименование величины	Обозна- чение
Показывающий	И	Температура	t
Самопишущий	С	Давление, разрежение, ваку-	Р
Интегрирующий	И	ум	
Сигнал из ир ующий	Сг	Расход или количество	G
Измеряющий	Им	Уровень	И
Суммирующий (алгебраиче-	См	Влажность	т
ская сумма)		Плотность	Р
Отрабатывающий соотноше-	Со	Вязкость	&
ние		Концентрация	
Преобразовывающий	Пр	Пыльность, цветность, мут-	ф
Усиливающий	Ус	ность и дымность	
Статический	Ст	Теплота сгорания, количе-	Q
Астатический	Ас	ство тепла	
Изодромный	Из	Скорость линейная	V
Дифференцирующий	ДФ	Линейное перемещение и дли-	1
Позиционный	Из	на	
Задающий	3d	Положение (перемещение) ре-	S
Программный	Пг	гулирующего органа	
Следящий	Сл	Разность значений двух ве-	А
Обегающий (поисковая систе- ма) Дозирующий	Об	личин	
	Дз		
1 Допускается вместо обозначения С вписывать в изображение прибора или регулятора
химическую формулу вещества.
Для облегчения чтения принципиальной схемы желательно
линии входных сигналов подводить к условным обозначениям
приборов и регуляторов сверху, а выходных — снизу. На трубо-
26
проводах допускается ставить стрелки, изображающие направ-
ление потоков, а на отдельных механизмах схемы (дымососы,
вентиляторы, насосы и др.) —соответствующие надписи.
§ 3. Принципиальные электрические схемы
Принципиальные электрические схемы в проектах автомати-
зации служат для изображения взаимной электрической связи
аппаратов и устройств, действия которых обеспечивают решение
задач автоматического контроля, регулирования, сигнализации и
управления технологическим процессом. Эти схемы являются
важными проектными материалами, которые используют не
только в процессе проектирования, но и в процессе наладки и
эксплуатации технологической установки.
По форме исполнения различают принципиальные электри-
ческие схемы совмещенные (свернутые) и развернутые.
На совмещенных электрических схемах приборы и аппараты
изображают в собранном виде, т. е. все обозначения элементов,
входящих в комплект аппарата (катушки, электромагниты, кон-
такты, выключатели и др.), размещают внутри условного изо-
бражения прибора с маркировкой выводных зажимов согласно
заводской инструкции или данным каталога.
Совмещенные электрические принципиальные схемы при-
меняют для изображения принципа действия сложных регулиру-
ющих устройств, информационных или вычислительных управ-
ляющих машин и др.
При составлении принципиальных электрических схем в раз-
вернутом виде изображения приборов и аппаратов расчленяют
на составные элементы, которые связывают один с другим, в
результате чего образуются отдельные электрические цепи.
Схема в целом состоит из ряда электрических цепей, располо-
женных горизонтально или вертикально; желательно электриче-
ские цепи располагать в соответствии с последовательностью
действия отдельных элементов во времени.
Так как в развернутых принципиальных схемах используют
развернутые изображения отдельных элементов аппаратов, их
именуют также электрическими элементными схемами автома-
тизации.
При вычерчивании принципиальных электрических схем ав-
томатизации применяют условные графические обозначения
(ГОСТ 7624—62). Условные обозначения часто встречающихся
элементов приведены в табл. 5.
Элементы коммутирующих устройств электрических схем
(например, реле, контакторов, кнопок, переключателей) изобра-
жают обычно в отключенном положении, т. е. при отсутствии
напряжения во всех цепях и отсутствии внешних механических
воздействий на аппараты. В соответствии с этим правилом кон-
такты электрических аппаратов делят на замыкающие (3) —
27
Таблица 5
Условные графические обозначения некоторых элементов
электрических схем
Наименование
Ток и напряжение постоянные
Ток и напряжение переменные
Полярность положительная
Полярность отрицательная
Линия электрической связи
Соединение электрическое неразъемное
Соединение электрическое разъемное (клемма, винт,
зажим)
Соединение штепсельное разъемное
Машина вращающаяся (общее обозначение)
Обмотка напряжения измерительного прибора
Обмотка токовая измерительного прибора
Предохранитель плавкий (общее обозначение)
Контакт электрического реле:
а — замыкающий;
б — размыкающий;
в — переключающий;
г — с безобрывным переключением
Контакт контактора, пускателя, силового контрол-
лера, блок-контакт электрического аппарата:
а — замыкающий;
б — размыкающий;
в — переключающий;
г — с безобрывным переключением
Форма I
пг
28
Продолжение табл. 5
Наименование
Обозначение
Контакт замыкающий с выдержкой времени:
а — при замыкании;
б — при размыкании;
в — при замыкании и размыкании
Контакт размыкающий с выдержкой времени:
а — при замыкании;
б — при размыкании;
в — при замыкании и размыкании
Контакт с гашением:
а — замыкающий;
б — размыкающий
Контакт импульсный (замыкание при движении в обе
стороны)
Контакт неэлектрического реле (датчика, путевого
выключателя, конечного выключателя и др.);
общее обозначение
Контакт механического реле:
а — замыкающий;
б — размыкающий;
в — переключающий
Контакт пневматического реле (замыкающий)
Контакт температурного реле (размыкающий)
Контакт поплавкового реле (замыкающий)
Выключатель (общее обозначение)
29
Продолжение табл. 5
Наименование	Обозначение
Выключатель многополюсный (например трехполюс- ный) Переключатель на одно направление:	ш
а—на два положения;	
б — на три положения (третье положение ней- тральное) Переключатель на два направления: а—на два положения без размыкания цепи при	л 1 .ин
переходе с одного контакта на другой;	
<5—на три положения (третье положение ней- тральное) Разъединитель	п п
Выключатель автоматический	
Переключатель цепи управления многопозиционный	123 456-
(на шесть фиксированных положений переключаю-	I]]/';!!!
щего механизма); контакты/,2 замыкаются в по-	Т Т3 4 I“
ложениях /, 3 и 5; контакты 3, 4 — в положени- ях 2, 4 и 6\ контакты 5, 6—в положениях 1 и 4	; ?!
	' | i i I'i ।
Переключатель цепи управления на три положения с фиксацией переключающего механизма в ней-	В 0 uo
тральном положении; контакт замыкается при	
повороте переключающего механизма в положе-	i? I
ния В (Вперед) или Н (Назад) и размьжается	1 1 I 1 1 1
после возврата в нейтральное положение О	1 I
Переключатель цепи управления на три положения с пружинным возвратом в нейтральное положение О с остающимися контактами, контакт замыкается	P 0 A
при повороте ключа в положение А (автоматиче-	
ская работа) и остается включенным после воз-	» 1 1
врата рукоятки в нейтральное положение, контакт	ПП
замыкается также при повороте в положение Р	
(ручная работа) и отключается после возврата рукоятки в нейтральное положение Кнопка с самовозвратом с замыкающим контактом	
Кнопка с самовозвратом с размыкающим контактом	
30
Продолжение табл. 5
Наименование
Обозначение
Кнопка с самовозвратом с одним замыкающим и
одним размыкающим контактами
Обмотка реле токовая последовательная
Обмотка реле напряжения параллельная
Обмотка контактора и магнитного пускателя
Сопротивление нерегулируемое
Сопротивление регулируемое (общее обозначение)
Конденсатор нерегулируемый
Конденсатор регулируемый
Катушка индуктивности, дроссель без сердечника
Обмотка трансформатора, автотрансформатора и маг-
нитного усилителя
Дроссель с ферромагнитным сердечником
Лампа накаливания (общее обозначение)
Лампа накаливания сигнальная
31
Продолжение табл. 5
Наименование
Обозначение
Диод полупроводниковый
Транзистор точечный и плоскостной:
а—типа р-п-р,
б—типа п-р-п
Однофазная мостовая схема соединения полупро-
водниковых вентилей
Тепловой элемент
разомкнутые при невозбужденном аппарате и при отсутствии
внешнего механического воздействия — и размыкающие (Р) —
замкнутые в тех же условиях.
Переключатели, для которых нет отключенного состояния,
изображают на схеме в одном из положений, принятом за ис-
ходное. Для аппаратов, отключенное состояние которых опреде-
лить затруднительно, положение контактов на схеме должно
быть специально оговорено. Для обозначения положения кон-
тактов ключей и переключателей управления, программных реле
и других многопозиционных аппаратов и устройств используют
специальные диаграммы, характеризующие состояние контактов
при различных положениях аппаратов (см. рис. 3).
Принципиальную схему составляют в следующем порядке
[42].
1.	На основании решений, заложенных в принципиальной
схеме автоматизации, определяют технические требования (ус-
ловия), предъявляемые к электрической схеме.
2.	Применительно к этим требованиям устанавливают пере-
чень и последовательность действий схемы.
3.	Каждое из заданных действий схемы реализуют элемен-
тарной электрической цепью.
4.	Элементарные цепи объединяют в общую схему.
5.	Выбирают аппаратуру и рассчитывают параметры отдель-
ных электрических элементов (сопротивлений, обмоток реле,
нагрузки контактов и др.).
6.	Корректируют схему в соответствии с возможностями ап-
паратуры.
32
7.	Проверяют схему с точки зрения возможности возникно-
вения ложных цепей или ее неправильной работы при повреж-
дениях элементарных цепей или контактов
8.	Рассматривают различные варианты решения и выбирают
наиболее целесообразный вариант
На чертеже принципиальной электрической схемы изобража-
ют: а) схемы главных (силовых) цепей; б) элементные схемы
управления, регулирования, защиты и сигнализации с надпися-
ми, поясняющими назначение отдельных элементов; в) контакты
аппаратов данной схемы, используемые в других схемах, а так-
же контакты аппаратов из других схем; г) диаграммы положе-
ния контактов многопозиционных аппаратов; д) перечень аппа-
ратуры с указанием мест расположения аппаратов; е) краткое
пояснение работы схемы, примечания и перечень чертежей, от-
носящихся к данной схеме
Главные (силовые) цепи выполняют обычно в развернутом
виде в многолинейном изображении. Для наглядности эти цепи
выделяют более толстыми линиями.
Элементные схемы управления, регулирования, защиты и
сигнализации выполняют с изображением всех фаз переменного
тока или обоих полюсов постоянного тока. Катушки контакторов
и реле, а также контакты располагают по возможности по одной
или нескольким вертикальным линиям при горизонтальном
начертании отдельных цепей, или по одной или нескольким го-
ризонтальным линиям при вертикальном начертании цепей.
Контакты аппаратов, основной элемент которых (катушка
реле, контрольно-измерительный или регулирующий прибор и
др ) изображен на другом чертеже, обводят штриховым конту-
ром. контакты контрольно-измерительных и регулирующих при-
боров — окружностью с указанием обозначения прибора по
принципиальной схеме и характера контакта (максимальный,
минимальный, нормальный); контакты реле, контакторов и др —
прямоугольником с указанием номера чертежа, на котором при-
ведена диаграмма или схема включения катушки аппарата
Контакты аппаратов, используемые в схемах, изображенных
на других чертежах, показывают в виде отдельных цепей, рас-
полагаемых на свободном поле чертежа с указанием наименова-
ния и номера чертежа, в котором их используют.
В спецификацию вносят приборы и аппараты, основные эле-
менты которых (например, катушки реле или контактора) изо-
бражены на данном чертеже, и указывают основные техниче-
ские характеристики этих аппаратов и приборов.
Каждому электрическому элементу (катушке, контакту и
др ) на электрической схеме дают условное обозначение. Обоз-
начение, данное аппарату, распространяют на все его элементы
(катушки, контакты и др.). Это условное обозначение аппарата
обычно состоит из буквенной части и цифровой приставки перед
или после буквенной части. Буквенную часть условного обозна-
з Заказ 969	33
чения составляют из начальных букв наименования прибора или
аппарата (реле температуры РТ, реле времени РВ) или его
функции в схеме (реле промежуточное РП). Буквенная часть
обозначения может содержать не более четырех букв. При не-
скольких однотипных элементах в одной схеме к буквенному
обозначению добавляют цифру, соответствующую порядковому
номеру данного прибора или аппарата. Например, 1РБ, 2РБ
или 1РТ, 2РТ, ЗРТ и т. д.
Цепи электрических схем маркируют для опознавания про-
водников и определения функционального назначения и положе-
ния отдельных участков схемы. Маркировку цепей схемы выпол-
няют в соответствии в ГОСТ 9099—59 независимо от наличия
заводской маркировки на зажимах приборов и аппаратов, кото-
рую в данном случае берут в скобки.
Для маркировки применяют цифровую систему, состоящую
из ряда последовательных чисел. При необходимости отличить
проводники с одинаковой маркировкой, относящиеся к различ-
ным устройствам (схемам), к цифровой маркировке добавляют
буквенную или цифровую приставку. Приставку проставляют
перед порядковым номером участка цепи. Для цифровых обоз-
начений применяют арабские цифры, а для буквенных — пропис-
ные буквы русского алфавита. При однозначном обозначении
маркировки (цифра — цифра) обозначение пишут через тире:
1—5; 1—121 и т. д.
Участкам цепи, разделенным контактами приборов или аппа-
ратов, катушками реле, сопротивлениями, сигнальными лампа-
ми и другими устройствами, дают разные номера. Участки це-
пей, соединяющиеся в одном месте, а также проходящие через
одно разъемное контактное соединение, должны иметь одинако-
вую маркировку, так как все элементы цепи в этой точке имеют
одинаковый электрический потенциал. Такую маркировку часто
называют потенциальной.
В схемах постоянного тока участки цепей положительной
полярности маркируют нечетными числами, отрицательной —
четными. В трехфазных схемах переменного тока участки цепей
маркируют последовательными цифрами, не деля на четные и
нечетные и добавляя перед цифровой частью для фаз буквы А,
В, С, а для нейтрали — 0. В однофазных схемах переменного
тока (фаза — фаза; фаза — нуль) участки цепей маркируют
аналогично цепям постоянного тока, добавляя индекс фазы.
При разработке электрических схем цепи желательно марки-
ровать по функциональному признаку в зависимости от их наз-
начения. Рекомендуется для цепей схем электрического питания
использовать группу чисел 1—99, для цепей измерения 100—
199, для цепей сигнализации 200—399, управления и регулиро-
вания— числа начиная с 400 и далее. В зависимости от функци-
онального назначения различают электрические системы управ-
ления, сигнализации, регулирования и питания.
34
Схемы управления электроприводами
В проектах автоматизации значительный объем занимают
принципиальные схемы управления электроприводами (элект-
родвигателями или электромагнитами) различных механизмов и
устройств, входящих в состав автоматизируемого объекта.
На металлургических предприятиях для привода различных
вспомогательных механизмов и устройств широкое распростра-
нение получили асинхронные короткозамкнутые электродвига-
тели переменного тока напряжением 380/220 в, различной
модификации исполнительные механизмы и клапаны с электро-
магнитным приводом. Условия работы этих приводов могут
быть самыми разнообразными. Приводы включают в работу на
длительное время, кратковременно или повторно-кратковремен-
но; направление вращения вала двигателя может оставаться
неизменным или изменяться (реверсироваться), пуск, останов-
ка или режим работы электропривода может зависеть от ряда
условий, без соблюдения которых указанные операции не долж-
ны выполняться. Эти условия необходимо учитывать при разра-
ботке принципиальной схемы управления приводом и выборе
аппаратуры для нее.
Широкое распространение получили схемы, построенные на
релейно-контакторных аппаратах, но внедряют и схемы, собран-
ные на более надежной бесконтактной аппаратуре (схемы бес-
контактного управления).
Управление электроприводами может быть ручным, авто-
матическим и полуавтоматическим.
Пуск асинхронных электродвигателей малой мощности с ко-
роткозамкнутым ротором осуществляют путем включения
обмотки статора на полное напряжение питающей сети. Для
изменения направления вращения (реверса) изменяют чередо-
вание фаз (переключением двух фаз). Для пуска асинхронных
короткозамкнутых электродвигателей широко применяют маг-
нитные станции, на которых собраны пусковая аппаратура
(реле, контакторы) и аппаратура защиты (автоматические вык-
лючатели и предохранители), или магнитные пускатели, пред-
ставляющие собой один (нереверсивный пускатель) или два
(реверсивный пускатель) контактора переменного тока. Ревер-
сивный магнитный пускатель оборудован механической блоки-
ровкой, предотвращающей возможность одновременного вклю-
чения обеих катушек. В некоторых случаях магнитные пускатели
имеют встроенные тепловые реле, обеспечивающие защиту элек-
тродвигателя от длительных перегрузок.
Цепи управления электродвигателями получают питание от
межфазного напряжения сети, питающей электродвигатель, при
защите его плавкими предохранителями, или от фазного напря-
жения при защите автоматическими выключателями, обеспечи-
вающими одновременное отключение всех трех фаз. Питание
з*	35
цепей управления может быть и независимым, при этом должна
быть предусмотрена блокировка, отключающая цепи управле-
ния при срабатывании защитного аппарата в силовых цепях
двигателя. В качестве блокировочного элемента используют
обычно блок-контакты автоматических выключателей в силовых
цепях.
На рис. 2 приведена схема управления нереверсивным асин-
хронным двигателем. При нажатии на кнопку КП (пуск) замы-
кается цепь питания катушки магнитного
пускателя ПМ. Сработав, пускатель глав-
ными контактами включает электродви-
гатель, а блок-контактом ПМ шунтирует
кнопку КП, которую после этого можно
отпустить. Такая схема обеспечивает ну-
левую защиту электродвигателя от пов-
торного самозапуска при исчезновении
Рис 2. Схема управления
нереверсивным асинхрон-
ным электродвигателем с
короткозамкнутым рото
ром (А, В, С — фазы
трехфазной сети, 380 в,
Д — электродвигатель)
или значительном снижении напряжения сети. Повторное вклю-
чение электродвигателя после восстановления напряжения воз-
можно только при нажатии кнопки КП. Нажав на кнопку КС
(стоп), разрывают цепь питания катушки пускателя; основные и
блокировочные контакты размыкаются, двигатель отключается
от сети. Для защиты электродвигателя от перегрузок предусмот-
рены тепловые реле 1РТ и 2РТ, нагревательные элементы кото-
рых включены в две фазы статора, а контакты — в цепь питания
катушки пускателя. При длительной перегрузке двигателя раз-
мыкающие контакты 1РТ и 2РТ разрывают цепь питания катуш-
ки пускателя, который отключает двигатель от сети. Для нового
запуска электродвигателя необходимо вручную замкнуть контак-
ты 1РТ и 2РТ по истечении некоторого времени, достаточного
для остывания нагревательных элементов теплового реле. За-
щита электродвигателя и цепей управления от токов коротких
36
замыканий осуществляется предохранителями Пр. Рубильник Р
предназначен для отключения силовых цепей и цепей управления
при ревизиях и ремонтах.
Если предохранители в силовой цепи двигателя не могут за-
щитить цепи управления, то для них устанавливают отдельные
предохранители.
На рис. 3 приведена схема управления нереверсивным асин-
хронным двигателем при защите силовых цепей и цепей управ-
Рис. 3 Схема (а) управления нереверсивным асинхронным
электродвигателем с использованием универсального переклю-
чателя (Д, В, С — фазы сети; Д — двигатель; 2АВ —автомат
защиты цепей управления) и диаграмма замыкания контак-
тов (б) универсального переключателя УП
ления отдельными автоматическими выключателями. Пуск И
остановку двигателя осуществляют универсальным переключа-
телем с самовозвратом УП, воздействующим на цепи питания
катушки магнитного пускателя ПМ. При повороте рукоятки УП
в положение «вкл.» замыкаются контакты / и II и создается
цепь включения катушки магнитного пускателя. Сработав, маг-
нитный пускатель своими главными контактами включает элект-
родвигатель, а блок-контактом ПМ последовательно с блок-кон-
тактом 1А автоматического выключателя шунтирует контакт
II универсального переключателя. После возврата рукоятки УП
37
в исходное положение 0 контакт 1 остается замкнутым, а кон-
такт II размыкается, что обеспечивает условия нулевой блоки-
ровки. Для защиты двигателя от токов короткого замыкания и
перегрузки предусмотрен автоматический выключатель 1А, в
который встроен замыкающий блок-контакт. При срабатывании
электромагнитного или теплового расцепителя автомат 1А
отключает электродвигатель от сети и размыкает свой блок-
контакт в цепи нулевой блокировки пускателя, обесточивая
катушку пускателя. Для нового включения двигателя необходи-
мо включить автомат 1А и рукоятку УП повернуть в положение
«вкл.». При повороте рукоятки УП в положение «отк.» размы-
кается контакт /, обесточивается катушка пускателя ПМ, кото-
рый своими главными контактами от-
ключает двигатель от сети. После возвра-
та рукоятки УП в исходное положение
контакт I остается разомкнутым.
На рис. 4 приведена схема управления
асинхронным электродвигателем с корот-
Рис. 4. Схема управления реверсивным асинхронным
электродвигателем (Л, В, С — фазы сети; Д — электро-
двигатель)

незамкнутым ротором при помощи трехштифтовой кнопки и ре-
версивного магнитного пускателя. При нажатии на кнопку КВ
создается цепь питания катушки магнитного пускателя ПМВ.
Сработав, магнитный пускатель силовыми контактами ПМВ
включает электродвигатель, а блок-контактом ПМВ шунтирует
кнопку КВ. Для изменения направления вращения электродвига-
теля необходимо нажать кнопку КН, при этом размыкающий
контакт КН разрывает цепь питания катушки ПМВ, а замыкаю-
щий контакт КН создает цепь питания катушки ПМН. Контак-
ты ПМВ размыкаются, а контакты ПМН замыкаются. В силовой
цепи двигателя переключаются две фазы (Л и С) статора, в ре-
зультате чего двигатель изменяет направление своего вращения.
Для остановки электродвигателя необходимо нажать кнопку КС,
38
которая при этом разрывает цепи питания обеих катушек пу-
скателя.
В дополнение к механической блокировке схемой предусмот-
рена также и электрическая блокировка включением размыка-
ющих контактов Кнопок КН и КВ в цепи катушек ПМВ и ПМН.
Если ошибочно одновременно нажать на обе кнопки, то катушки
пускателя не включаются. Защита электродвигателя и цепей
управления осуществляется автоматическим выключателем АВ.
Рис 5 Схема (а) дистанционного управления электроприводом за-
движки с уплотнением при закрытии (Л, В, С — фазы сети, 0 — ну-
левой провод; Лу _ токовое реле, Д — электродвигатель) и диаграм-
ма работы (о) конечных выключателей Затемненная часть диаграм-
На рис. 5 прицедена схема дистанционного управления элек-
троприводом задвижки с уплотненным закрытием. Для управ-
ления электроприводом предусмотрен магнитный пускатель и
кнопка управления. Для уплотненного закрытия предусмотрено
токовое реле
Для открытия задвижки необходимо нажать кнопку КО, при
этом подается пиГацИе на катушку реверсивного магнитного
пускателя ПМО. Пускатель самоблокируется через замыкающий
контакт ПМО. При достижении запорным устройством пол-
39
ного открытия конечный выключатель КВО разрывает цепь
питания катушки ПМО, и привод останавливается.
Для закрытия задвижки необходимо нажать кнопку КЗ, при
этом создается цепь питания катушки ПМЗ, пускатель самобло-
кируется через собственный блок-контакт и параллельно вклю-
ченные контакты конечного выключателя КВЗ (7—8) и токового
реле РТ. Перед полным закрытием запорного устройства размы-
каются контакты КВЗ {7—8). Катушка пускателя ПМЗ при
этом остается включенной через контакт токового реле. При до-
стижении необходимой плотности закрытия запорного устройст-
ва момент сопротивления на валу привода возрастает, соответст-
венно возрастает и ток, потребляемый электродвигателем;
срабатывает токовое реле, размыкается контакт РТ, катушка
ПМЗ теряет питание, и привод останавливается.
Включение контактов КВЗ (7—8) параллельно контакту РТ
выполнено для того, чтобы избежать остановки электродвигате-
ля в промежуточном положении при случайных заеданиях за-
порного устройства. Отключение электродвигателя при закли-
нивании запорного устройства в промежуточном положении
осуществляется тепловым расцепителем автоматического выклю-
чателя АВ, установленного в силовых цепях электродвигателя
Для предотвращения ошибочной подачи команды на закрытие
уже полностью закрытого запорного устройства, что может при-
вести к его поломке, в цепь подачи сигнала на закрытие вклю-
чены контакты конечного выключателя КВЗ (10—12).
Для остановки запорного устройства в промежуточном по-
ложении необходимо нажать кнопку КС. Сигнальные лампы ЛЗ
и ЛО сигнализируют соответственно о закрытом и открытом по-
ложении запорного устройства. В промежуточном положении
одновременно горят обе лампы
При составлении схемы управления для задвижек, привод
которых снабжен муфтой предельного момента, токовое реле не
предусматривают В этом случае вместо контактов токового реле
используют контакты муфты предельного момента.
При составлении принципиальных схем управления часто не-
обходимо учитывать определенную взаимосвязь между работой
различных устройств, входящих в автоматизированную систему
Обычно такая взаимосвязь осуществляется введением в схему
управления приводом блокировочных контактов из других схем
управления или от контрольно-измерительных приборов и регу-
ляторов.
Например, на агломерационной фабрике транспортеры сое-
диняют группами в цепь последовательно работающих механиз-
мов. Чтобы при остановке одного из транспортеров его не
завалило грузом, подаваемым предыдущим транспортером,
предусматривается блокировка электроприводов отдельных
транспортеров. Блокировкой достигается автоматическая оста-
новка всех предыдущих транспортеров при остановке одного из
40
транспортеров в группе Пуск транспортеров осуществляется
начиная с последнего по ходу груза
Упрощенная схема управления электроприводами транспор-
теров приведена на рис. 6.
Схемой предусматривается ручной пуск двигателей от кно-
пок управления 1П—ЗП, включенных последовательно в цепь
питания катушек магнитных пускателей. Двигатель транспорте-
ра Д1 необходимо включать первым, так как этот транспортер
является последним в потоке. При включении магнитного пуска-
теля 1Л один его блок-контакт шунтирует кнопку 1П, а другой,
замыкаясь в цепи катушки 2Л, подготавливает ее цепь к вклю-
чению от кнопки 2П
Нажав кнопку 2П, включают двигатель Д2, при этом один из
блок-контактов 2Л подготавливает цепь включения пускателя
ЗЛ и т. д. При аварийной остановке двигателя Д2 размыкается
блок-контакт 2Л в цепи катушки пускателя ЗЛ. Останавливает-
ся транспортер 3, предотвращая возможность завала, а транс-
портер 1 работает до полной разгрузки, после чего его останав-
ливают, нажав кнопку 1С.
4!
Схемы сигнализации
Системы сигнализации служат для отражения состояния от-
дельных элементов объекта или для оповещания обслуживающе-
го персонала о нарушениях нормального хода технологического
процесса.
Сигнализация может быть световой, звуковой или одновре-
менно световой и звуковой.
В состав принципиальной схемы управления объектом обычно
включают сигнализацию положения различных элементов объ-
екта (включено или отключено, открыто или закрыто и др.). В
качестве извещателей используют световые лампы или табло,
включаемые от конечных выключателей или блок-контактов
коммутирующих аппаратов. Пример сигнализации положения
.задвижки дан на рис. 5.
Технологическая сигнализация бывает двух видов:
а)	предупреждающая — для оповещения обслуживающего
персонала о приближении технологического параметра к значе-
нию, при котором возможно нарушение нормального режима
работы; как правило, световая предупреждающая сигнализация
сопровождается звуковым сигналом для привлечения внимания
обслуживающего персонала;
б)	аварийная — для оповещения обслуживающего персонала
•о недопустимых значениях контролируемых параметров, об ава-
рийном состоянии на отдельных участках технологического трак-
та или об аварийных отключениях контролируемых объектов.
Аварийная сигнализация подается световым и звуковым сигна-
лом. Аварийную сигнализацию иногда совмещают с системами
автоматической блокировки и защиты. Командными импульса-
ми в системах технологической сигнализации могут служить
импульсы от сигнальных устройств контрольно-измерительных
приборов, специальной сигнальной аппаратуры, блок-контактов
пускателей, путевых и конечных выключателей исполнительных
механизмов, запорной и регулирующей арматуры.
Объем и принципы построения схемы сигнализации опреде-
ляются технологическими требованиями.
В условиях металлургического производства технологическая
сигнализация чаще всего служит для оповещения о падении
давления (реже — расхода) воды, газа, воздуха, кислорода;
•отклонении уровня жидкостей или сыпучих материалов от
нормальных значений; перегреве отдельных элементов металлур-
гических агрегатов и механизмов (подшипников и др.); повыше-
нии давления в дымоходах; повышении вибрации механизмов
и др.
Системы сигнализации могут работать на постоянном и пе-
ременном токе; аппаратура может быть контактной и бескон-
тактной. При выборе напряжения и рода тока учитывают: а) до-
пустимое значение напряжения на контактах реле и приборов;
42
*б) длину соединительных проводов; в) число сигнализируемых
параметров; г) источник питания.
При выборе приборов и аппаратуры необходимо следить за
тем, чтобы разрывная мощность и напряжение на контактах ре-
ле или датчиков не были выше допустимых. При недостаточной
разрывной мощности контакта реле или датчика или низком до-
пустимом напряжении на контак-
тах включают в схему промежу-
точные реле.
Максимально возможная дли-
на соединительных проводов от
контакта датчика сигнала до ре-
лейного щита зависит от допу-
стимого падения напряжения в
линии, которое’ составляет при-
мерно 0,05—0,1 от номинального
напряжения. Схемы с малым чис-
лом сигналов обычно работают
при том напряжении, которое по-
дается на щит КИП; дополни-
тельные выпрямители и пони-
жающие трансформаторы в этом
случае не вводят. При большом
количестве сигналов используют
низкое напряжение (до 60 в).
При автоматизации крупных
технологических объектов, харак-
теризующихся большим числом
параметров, применяют схемы с
мигающим светом: когда посту-
пает сигнал, лампа начинает ми-
гать, причем для привлечения
Рис. 7. Схема сигнализации трех
состояний одного параметра (1С,
2С — сигнальные контакты, харак-
теризующие аварийное значение
параметра)
внимания мигание сопровождает-
ся звуковым сигналом. При фиксации сигнала оператор выклю-
чает звуковой сигнал, а питание сигнальной лампы переводится
на ровное горение.
Обычно для сигнализации нормального состояния параметра
или агрегата к сигнальным лампам предусматривают колпачки
зеленого или белого (молочного) цвета, для предупреждающей
сигнализации — желтого, а для аварийной сигнализации — кра-
сного.
На рис. 7 дана принципиальная схема сигнализации трех со-
стояний одного параметра.
При замыкании сигнальных контактов 1С или 2С включают-
ся промежуточные реле 1Р или 2Р, которые своими замыкающи-
ми контактами создают цепь питания желтой ЛЖ или красной
ЛК ламп. Одновременно включается звуковой сигнал. Для све-
та сигнала нажимают кнопку КУ. При этом через замкнутый
43
контакт IP или 2Р включается реле ЗР, которое своим замыка-
ющим контактом становится на самоблокировку, а размыкаю-
щим контактом разрывает цепь питания звонка Зв. Кнопку
после этого можно отпустить. По ликвидации нарушения режи-
ма на агрегате замыкающие контакты 1Р—2Р размыкаются^
Рис. 8. Релейная схема технологической сигнализации, работающая
на переменном токе
реле ЗР теряет питание, и аппаратура звуковой сигнализации
подготавливается к приему следующего сигнального импульса.
При отсутствии аварийных сигналов последовательно соединен-
ными размыкающими контактами 1Р и 2Р создается цепь пита-
ния зеленой лампы ЛЗ.
На рис. 8 приведена схема технологической сигнализации^
работающей на переменном токе, для нескольких (до 16) сигна-
лов, которые могут поступать в различном сочетании (одновре-
менно и неодновременно).
Схемой предусматривается включение соответствующей сиг-
нальной лампы с одновременной подачей звукового сигнала при
замыкании любого сигнального контакта. Звуковой сигнал сни-
мается одной кнопкой съема сигнала, сигнальная же лампа го-
рит до размыкания технологического сигнального контакта. Схе-
ма работает следующим образом.
При замыкании одного из технологических контактов ТК
срабатывает реле РПС, которое своими замыкающими контак-
тами производит следующие операции: включает звуковой сиг-
нал Зв, самоблокируется, подает питание на свои реле-повтори-
тели 1РПС — пРПС, размыкающий контакт реле-повторителя
разрывает цепь питания реле РПС, а замыкающий контакт
включает то промежуточное реле РП, в цепи которого был зам-
44
кнут технологический контакт ТК. Через контакт промежуточ-
ного реле РП включается соответствующая сигнальная лампа
ЛС. При нажатии кйопки съема звукового сигнала КСС реле
РПС и повторители этого реле обесточиваются. Сигнальная
лампа остается включенной до размыкания технологического
контакта в цепи соответствующего промежуточого реле РП. Для
опробования звукового сигнала и сигнальных ламп предусмотре-
на кнопка КОС. Лампа ЛКН контролирует наличие напряжения.
На рис. 9 представлена схема технологической сигнализации
с двумя диодами на сигнал, работающая на переменном и по-
стоянном токе при числе сигнализируемых параметров до 30.
Программа работы схемы заключается в том, что при замы-
кании технологического сигнального контакта загорается соот-
ветствующая сигнальная лампа и подается звуковой сигнал.
Звуковой сигнал снимают кнопкой съема сигнала, а сигнальная
лампа остается включенной до размыкания технологического
сигнального контакта. Схема работает следующим образом.
на сигнал
При замыкании одного из технологических контактов ТК
срабатывает центральное реле РПС, оно самоблокируется,
включает звуковой сигнал Зв и подает питание на промежуточ-
ное реле РП.
В результате этого срабатывает и самоблокируется то из про-
межуточных реле, в цепи которого замкнут технологический
контакт. Через контакт промежуточного реле РП включается
соответствующая сигнальная лампа ЛС. При нажатии кнопки
съема звукового сигнала КСС центральное реле РПС обесточи-
45
вается, звуковой сигнал снимается. Сигнальная лампа остается
включенной до размыкания технологического контакта в цепи
соответствующего промежуточного реле. Диоды Д1 служат в
схеме для устранения взаимных связей в цепях питания проме-
жуточных реле, а диоды Д2 не допускают ложных срабатываний
реле при включении центрального реле РПС. При нажатии
кнопки ДОС опробования звукового сигнала и ламп срабатыва-
ет центральное реле РПС, которое включает звуковой сигнал, а
сигнальные лампы получают питание через размыкающие кон-
такты промежуточных реле.
По сравнению со схемой, приведенной на рис. 8, данная схе-
ма имеет ряд преимуществ; требуется меньшее число реле и со-
кращается место на щите, поскольку размеры полупроводнико-
вых диодов малы.
Схемы автоматического регулирования
Электрические схемы автоматического регулирования техно-
логических процессов разрабатывают в соответствии с основны-
ми принципами, заложенными в схему автоматизации. В процес-
се составления схем уточняют типы и характеристики приборов,
и регуляторов, выбирают вспомогательную электроаппаратуру.
На схеме изображают датчики, измерительные приборы, ре-
гуляторы, электрические исполнительные механизмы, аппарату-
ру электропитания и защиты, аппаратуру дистанционного уп-
равления и сигнализации, а также линии электрической связи
элементов.
Схемы автоматического позиционного регулирования состав-
ляют обычно в виде развернутых элементных схем. Электриче-
ские схемы систем, работающих по другим законам автоматиче-
ского регулирования, чаще всего изображают в виде совмещен-
ных или комбинированных схем.
На рис. 10 приведена принципиальная схема двухпозицион-
ного регулирования уровня и температуры масла в баке масло-
системы прокатного стана. Для поддержания необходимой вяз-
кости масла в баке регулируют температуру масла в пределах
35—40° С.
При температуре масла ниже 35° С замыкается термореле
1ТД (рис. 11) и включается реле 2РП, а замыкающий контакт
реле 2РП включает реле времени 2РВ. Замыкающий контакт
реле времени 2РВ включает главный электромагнит ЭГ солено-
ида вентиля СВ. Вентиль открывается, и в змеевик маслобака
поступает пар на подогрев. При открытии вентиля размыкается
контакт КВ1, встроенный в вентиль, и отключается реле времени
2РВ. После открытия вентиль берется на защелку, а его глав-
ный электромагнит ЭГ с выдержкой времени, необходимой для
надежного открытия вентиля, отключается контактом реле вре-
мени 2РВ.
46
После подогрева масла до 40° С контакт термореле 1ТД раз-
мыкается, реле 2РП отключается и включает электромагнит за-
щелки вентиля. Вентиль снимается с защелки и под действием
возвратной пружины закрывается. При закрытии вентиля кон-
такт КВ2, встроенный в вентиль, размыкается и отключает элек-
тромагнит защелки ЭЗ.
Переключатель УПВ служит для выключения вентиля в лет-
нее время (положение 0).
Рис. 10. Принципиальная схема регулирования уровня и темпера-
туры масла в баке маслосистемы прокатного стана:
1 — подвод пара на обогрев; 2 — нижний уровень масла; 3 —
верхний уровень масла; 4 — подвод масла; 5 — насос № 1; 6 —
насос № 2; БУ — блок управления (см. рис. 11)
Для поддержания уровня масла в баке в заданных пределах
предусматривают автоматическое включение и отключение элек-
тродвигателей насосов. Возможны два режима работы: насос
№ 1 — рабочий, а насос № 2 — резервный, и наоборот. Для вы-
бора рабочего насоса служит переключатель УП. Рабочий насос
(например № 1) автоматически включается при достижении
верхнего уровня масла в баке. При этом замыкается контакт
сигнализатора уровня ВУР и включается реле 1РП, которое
после включения самоблокируется. Замыкающий контакт 1РП
включает контактор 1Л. Контактор 1Л включает электродвига-
тель насоса № 1. Насос начинает откачивать масло из бака.
После достижения маслом нижнего уровня размыкается кон-
такт сигнализатора уровня НУР, реле 1РП отключается и от-
ключает электродвигатель насоса № 1. Если не включается
электродвигатель насоса № 1 или отключается при уровне масла
в баке выше нижнего, то через контакт реле времени 1РВ вклю-
чается электродвигатель резервного насоса.
47
Реле времени 1РВ выбирают с выдержкой времени при за-
мыкании контакта для того, чтобы при достижении маслом верх-
него уровня первым включался рабочий насос.
Схемой предусмотрено также ручное управление, для чего
необходимо переключатель УП поставить в положение Р.
Включенное состояние электродвигателя насоса сигнализи-
рует соответствующая лампа ЛС.
На рис. 12 показана совмещенная принципиальная схема ав-
томатического регулирования уровня в' барабане котла-утилиза-
тора за методической нагревательной печью. Уровень регулиру-
ют трехимпульсным регулятором, который через блок
управления и реверсивный магнитный пускатель воздействует
на колонку дистанционного управления, изменяя количество пи-
тательной воды в соответствии с расходом пара и колебаниями
уровня.
На рис. 13 приведена комбинированная схема регулирования
температуры в рабочем пространстве термической печи. Темпе-
ратуру в печи измеряют термопарой 7а в комплекте с потенци-
ометром 76, в который встроен задатчик и реостатный датчик.
Сигнал, пропорциональный отклонению температуры от задан-
ной задатчиком, поступает в регулирующее устройство 7в. Од-
новременно в регулирующее устройство поступает сигнал обрат-
Рис. И. Электрическая схема двухпозиционного регулирования уровня
а — элементная схема регулирования; б — элементная схема управ
нальные лампы, КП — кнопка
48
ной связи по положению регулирующего органа от реостатного
датчика Р1 исполнительного механизма 7г.
При отклонении температуры от заданной в сторону умень-
шения регулятор включает катушку магнитного пускателя ПБ.
Замыкающие контакты ПБ создают цепь питания обмотки
возбуждения В1—В2 и обмотки управления У1—У2 исполни-
тельного механизма, который, включившись, поворачивает зас-
лонку на газопроводе в сторону открытия. При увеличении тем-
пературы от заданной регулятор и катушка пускателя ПМ вклю-
чают исполнительный механизм в обратном направлении, при
этом расход газа уменьшается.
Реверс двигателя исполнительного механизма происходит в
результате изменения направления подачи питания на обмотку
управления У/—У2, к которой параллельно подключен электро-
магнит тормоза ЭМ. Положение исполнительного механизма
указывает миллиамперметр mA (7д), подключенный к реостат-
и температуры масла в баке маслосистемы прокатного стана:
ления электродвигателями насосов (1Д, 2Д — электродвигатели насосов, Л С — сиг-
«Пуск», КС — кнопка «Стоп»)
4 Заказ 969	49
Рис. 12. Трехимпульсная схема регулирования уровня в барабане котла-утилизатора за методической нагревательной
печью:
la—1, 1а—2, 1а—3 — дифманометры ДМ для измерения уровня и расходов пара и питательной воды; 16 — регулятор, 1в —
задатчик; 1г — блок управления; Id — колонка дистанционного управления; 1е — указатель положения регулирующего
органа; ПМ — реверсивный магнитный пускатель; ТЭК — конденсаторный тормоз
ному датчику Pl. Ограничение крайних положений исполнитель-
ного механизма осуществляют его конечные выключатели КВ7
Рис. 13. Схема регулирования температуры в рабочем пространстве термической
печи.
7а — термопара; 76 — потенциометр; 7в — регулятор, 7г — исполнительный меха-
низм; 7д — указатель положения. Маркировка в скобках нанесена на аппаратах
и КВ2, включенные последовательно в цепь катушек ПМ и ПБ
магнитного пускателя.
Универсальным переключателем 4УП осуществляют перевод
схемы с автоматического на дистанционное управление от клю-
ча 4КР.
4*
51
Принципиальные электрические схемы питания
В принципиальных электрических схемах питания дают сис-
тему питания электроэнергией контрольно-измерительных прибо-
ров и средств автоматики. При выполнении этих схем особое
внимание уделяют:
1)	вопросу надежности системы и бесперебойности электро-
снабжения;
2)	правильному выбору и размещению средств защиты аппа-
ратуры и отдельных участков сети от токов короткого замыка-
ния и длительных перегрузок;
3)	гибкости схемы электроснабжения, обеспечивающей воз-
можность оперативных отключений и переключений отдельных
приборов и участков сети, необходимых для нормальной эксплу-
атации, осмотров, ремонтов и наладок аппаратуры автоматики.
Вопрос о бесперебойности электроснабжения для каждого
объекта решают в зависимости от категории ответственности
электроприемников.
К I категории относят электроприемники, перерыв в электро-
снабжении которых может повлечь за собой опасность для жиз-
ни людей, повреждение оборудования, массовый брак продук-
ции, расстройство сложного технологического процесса,
нарушение особо важных элементов городского хозяйства.
Ко II категории относят электроприемники, нарушение
электроснабжения которых приводит к массовому недовыпуску
продукции, простоям рабочих механизмов и промышленного
транспорта, нарушениям нормальной деятельности значитель-
ного количества городских жителей.
К Ш категории относят все остальные электроприемники, не
принадлежащие к I и II категориям (электроприемники вспо-
могательных технологических процессов, несерийного произ-
водства и др.).
Разбивку электроприемников на группы питания по катего-
риям ответственности исполнитель проекта решает, исходя из
особенностей данного производства и значимости каждого пот-
ребителя. В зависимости от категории электроприемников реша-
ют вопрос и о резерве системы электропитания. К схемам
питания электроприемников I категории предусматривают два
самостоятельных независимых один от другого источника пита-
ния — рабочий и резервный с автоматическим вводом резерва
(АВР) при отключении рабочего источника питания. Схема АВР
приведена на рис. 14.
К схемам питания электроприемников II категории предус-
матривают также два независимых источника питания, но с
ручным вводом резерва (РВР) при отключении рабочего источ-
ника.
К схемам питания электроприемников III категории предус-
матривают один источник питания, но если конфигурация
52
необходимости питания
электрических сетей допускает возможность простого подключе-
ния второго источника, то в отдельных случаях предусматривают
второй источник с ручным вводом резерва.
Величину напряжения и род тока системы электропитания
контрольно-измерительных приборов, регуляторов и других уст-
ройств автоматики определяют по техническим условиям на со-
ответствующую аппаратуру. При
электроприемников на-
пряжением переменного
тока выбирают однофаз-
ную двухпроводную, трех-
фазную трехпроводную
или трехфазную четырех-
проводную схемы пита-
ния (рис. 15).
При значительном чис-
ле однофазных электро-
приемников переменного
тока и использовании
трехфазной сети питания
необходимо обеспечить
равномерную нагрузку
каждой фазы.
При выборе аппаратов
переключения и защиты
для схем питания реко-
мендуется использовать
аппаратуру следующих
типов:
1.	Пакетные выключа-
тели и переключатели ти-
пов ПВ и ПП Ташкент-
ского электромеханиче-
ского завода.
2.	Предохранители ПТ
треста «Севзапмонтажав-
томатика» или «Уралме-
таллургавтоматика»,
ПР-1М (с рукояткой) и ПР-2 завода низковольтной аппаратуры
(г. Уфа).
3.	Автоматические выключатели типа АП-50 Курского элект-
роаппаратного завода.
Сила токов плавких вставок предохранителей может быть
выбрана следующей: 1, 2, 4, 6, 10, 15, 20, 25, 35, 60, 80, 100, 125,
160, 200, 225, 260, 300, 350, 430, 500, 600, 700, 850 и 1000 а.
Автоматические выключатели (автоматы) серии АП-50 бы-
вают снабжены тепловыми (Т), электромагнитными (М) или
комбинированными (МТ) расцепителями, их выпускают в двух-
регуляторов
Рис. 14. Схема питания однофазным пере-
менным током с автоматическим включением
резерва АВР-.
А, В — фазы сети; 1АВ, 2АВ — автоматы;
РБ — реле переключения источников пита-
ния; Гуд — сирена звукового сигнала; Л С —
сигнальная лампа; КСС — кнопка съема сиг-
нала; ВП — пакетный выключатель: ДС —
добавочное сопротивление (ввод № 1 — ра-
бочий; ввод № 2 — резервный)
53
Рис. 15. Схема питания устройств автоматики (4, В, С —фазы сети; 0 — нулевой провод; АВ — автоматы АП-50;
Тр — трансформатор Т0С-1500)
полюсном и трехполюсном исполнениях. Номинальная сила то-
ка уставки автомата: 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 25; 40 и 50 а.
Электромагнитный расцепитель мгновенно срабатывает, если
сила тока, проходящего через автомат, в 7 раз превышает силу
тока уставки. При шестикратной силе тока тепловой расцепи-
тель срабатывает через 1—10 сек; если нагрузка на 35% пре-
вышает уставку, то тепловой расцепитель срабатывает не поз-
же чем через 30 мин.
Силу токов плавких вставок предохранителей и величину
уставки расцепителей автоматических выключателей выбира-
ют из расчета защиты схемы электропитания от токов короткого
замыкания и от перегрузки. Номинальная сила тока должна
быть не менее расчетной силы тока защищаемой линии, и в то
же время аппараты защиты не должны отключать защищаемый
участок при кратковременных перегрузках, связанных с пуском
двигателей.
При включении в сеть электроприемников с мгновенным пе-
реходным процессом (трансформаторов, ламп, приборов) сила
тока плавких вставок предохранителей /в и сила тока теплового
и электромагнитного расцепителей автомата /у должна быть не
менее рабочей силы тока электроприемника /р:
1*в (l*y)	0)
Сила рабочего тока электроприемника
для трехфазного переменного тока
для однофазного переменного тока
*₽=£-«;	(3)
С'н
для постоянного тока
(4)
р
где *SH = —2-----номинальная полная мощность электропри-
COS фн
емника, ва;
Рп—активная мощность, вт;
— напряжение, в;
cos <фн— коэффициент мощности.
Сечения питающих проводов выбирают таким образом, что-
бы
Ср С>	(5)
где Ср—сила наибольшего длительно допустимого тока для
провода или жилы кабеля, а.
55
Для электроприемников с нормальным и длительным време-
нем переходного режима при включении (асинхронных двига-
телей с короткозамкнутым и фазным ротором) аппаратуру защи-
ты выбирают с учетом силы пускового тока следующим обра-
зом.
1.	Определяют силу рабочего тока двигателя Zp по формуле
100РН
= —7=---2-----а,	(6)
р УЗ £7НЛ cos ср
где т) — к. п. д. двигателя;
Рн — мощность двигателя, кет.
2.	Определяют силу пускового тока двигателя по формуле
in = ^p.	(7)
где Ад ~ 4—6 — кратность силы пускового тока, т. е. отношение
начальной силы пускового тока к номинальной
силе тока двигателя.
3.	Определяют силу тока плавкой вставки для двигателя
с нормальными условиями пуска (5—10 сек)
в 2,5
(8)
для двигателей с тяжелыми условиями пуска (более 10 сек)
в 1,6-2,0
(9)
Плавкие вставки предохранителей для защиты магистрали,
питающей группу асинхронных электродвигателей с коротко-
замкнутым ротором (включаемых последовательно во времени),
выбирают по формуле
; ''> г"ра + (*п *р) „
——	U
(10)
где ipa — суммарная сила рабочего тока всех электродвигателей
группы, а;
Zn, Zp — сила пускового и номинальная сила рабочего тока од-
ного (наибольшего по мощности) электродвигателя, а.
Силу тока уставок расцепителей автоматических выключа-
телей, защищающих асинхронные электродвигатели, выбирают
из следующего условия:
для одиночного электродвигателя
(11)
для группы электродвигателей
''ра?
Zpa Ч~ (Zn Zp),
(12)
56
где iy.T — сила тока уставки теплового расцепителя, а;
£у.э — сила тока уставки электромагнитного расцепи-
теля, а.
Плавкие вставки для предохранителей и уставок тепловых
и электромагнитных расцепителей автоматических выключате-
лей для защиты цепей питания группы приборов выбирают так,
чтобы
С Gy) G1	• • • in) -^ОДН >	(13)
где fi, /2—, in — сила рабочего тока питания отдельных электро-
приемников;
Аодн 1 — коэффициент одновременности включения элект-
роприемников;
Плавкие вставки для предохранителей и уставки тепловых и
электромагнитных расцепителей автоматических выключателей
в цепи первичной обмотки трансформатора выбирают по фор-
муле
iB (ty) > (г1 + »2+-- - + ^)^одн_	( ] 4)
ктр
где 7<Тр — коэффициент трансформации.
Приборы, питающиеся от вторичной обмотки трансформато-
ра, защищают от токов длительной перегрузки. При выборе
для них величины силы тока плавкой вставки и уставки авто-
матического выключателя учитывают необходимость обеспече-
ния избирательности действия защиты. Защитный аппарат,
подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, должен
сработать раньше, чем аппарат, защищающий первичную об-
мотку трансформатора.
Принципиальную электрическую схему питания выполняют с
изображением отдельных элементов (ГОСТ 7624—62).
На схеме показывают в многолинейном изображении маги-
страли питания соответствующих напряжений. Сверху маги-
страли через защитные аппараты подключают ввод от источни-
ков питания, на которых указывают величину подводимого
напряжения и расчетную потребляемую мощность всех электро-
приемников; ответвления к отдельным электроприемникам через
защитные аппараты подключают снизу магистрали.
Расчетную величину электрической мощности, которую необ-
ходимо подвести к схеме питания, определяют как сумму мощ-
ностей, потребляемых каждым электроприемником. Мощность
постоянно подключенных контрольно-измерительных приборов
и регуляторов определяют по каталогу и суммируют.
Расчетную мощность, потребляемую электроприемниками с
периодическим включением (реле, контакторы, соленоиды, ис-
полнительные механизмы и др.), определяют как сумму мощно-
стей, указанных в каталоге на эти электроприемники, умножен-
ную на коэффициент одновременности включения.
57
При составлении схемы питания учитывают следующее.
При наличии в электроприемнике выключателя и предохра-
нителя дополнительную аппаратуру переключения и защиты не
устанавливают. При наличии в электроприемнике только вы-
ключателя в схеме питания на этой линии предусматривают
аппарат защиты.
В цепи питания приборов и регуляторов, содержащей ряд
элементов, которые не могут работать самостоятельно (датчи-
ков, вторичных приборов и др.), устанавливают индивидуальные
выключатели и общие предохранители или автоматы для за-
щиты всего комплекта приборов (при условии, что магистраль-
ные провода и ответвления имеют одинаковое сечение).
Если в комплект аппаратуры входят электроприемники,
которые могут работать независимо от остальных частей ком-
плекта, то для этих электроприемников следует устанавливать
отдельные аппараты защиты и отключения.
На группу приборов, связанных одним технологическим
процессом, устанавливают групповую аппаратуру включения
и защиты при условии, что не предвидится работа отдельных
приборов, в то время как другие приборы, входящие в эту груп-
пу, будут отключены.
В цепи нулевых проводов, если они одновременно служат
для заземления, запрещается устанавливать разъединяющие
устройства и предохранители. Допускается применять выклю-
чатели, которые одновременно с отключением нулевых проводов
отключают все питание. Однофазные выключатели устанавли-
вают только в фазные провода.
Нулевой провод в схемах питания показывают штриховой
линией, а фазные — сплошной. Сборные шины (магистрали)
показывают горизонтальными толстыми линиями, а вводы и
отходящие цепи — вертикальными более тонкими линиями.
С левой стороны условного изображения всех аппаратов
схемы питания проставляют буквенные обозначения. При не-
скольких однотипных элементах перед буквой проставляют
порядковый номер этого элемента, например 1АВ, 2АВ, ЗАВ
и т. д.
На вводах, помимо мощности, рода тока и напряжения
подводимого питания, указывают источник питания.
Для элементов управления, защиты и источников питания
указывают следующие данные:
а)	для автоматов — номинальную силу тока и уставку теп-
лового ТР и электромагнитного ЭР расцепителя, а\
б)	для рубильников, выключателей, переключателей — но-
минальную силу тока, а;
в)	для предохранителей — номинальную силу тока патрона
(в числителе) и силу тока плавкой вставки (в знаменателе), а;
г)	для трансформаторов — высшее и низшее напряжение, в;
58
д)	для выпрямителей и источников питания — род тока, выс-
шее и низшее напряжение, в.
Элементы аппаратуры и участки цепей электропитания мар-
кируют согласно ГОСТ 9099—59. Для цифровых обозначений
маркировки применяют арабские цифры, а для буквенных
обозначений — прописные буквы русского алфавита. Участкам
цепей, разделенным контактами аппаратов управления, предо-
хранителями и другими устройствами, дают разную маркиров-
ку. При малой длине проводников, соединяющих элементы
-аппарата управления (выключатель и предохранитель), марки-
ровку не проставляют.
Цепи схем электропитания маркируют обычно порядковыми
числами от 1 до 99. Маркируют цепи питания в последователь-
ности изображения схемы, т. е. сверху вниз и слева направо,
начиная с ввода.
В схемах питания постоянным током проводники положи-
тельной полярности маркируют нечетными числами, а провод-
ники отрицательной полярности — четными числами. Маркиров-
ку участков цепей переменного тока выполняют буквенно-
цифровой и цифровой. В трехфазных схемах переменного тока
участки цепей питания маркируют с добавлением перед цифро-
вой частью букв А, В, С, соответствующих обозначению фаз,
или 0, соответствующего нейтрали (А 1, А2, 0 и т. д.). В одно-
фазных цепях питания переменного тока маркировку выполня-
ют без буквенного индекса.
§ 4.	Принципиальные пневматические схемы автоматизации
При проектировании систем пневмоавтоматики разрабаты-
вают:
принципиальные пневматические схемы автоматического
контроля, несвязанного или связанного регулирования и ручного
дистанционного управления;
принципиальные электропневматические схемы автоматиче-
ского контроля, регулирования и ручного дистанционного уп-
равления с применением средств пневмо- и электроавтоматики;
принципиальные пневматические схемы управления, защиты
и сигнализации с применением пневмоэлектрических элементов
или пневмоэлементов дискретного действия.
Эти схемы составляют из элементов агрегатной унифициро-
ванной системы пневмоавтоматики (АУС), универсальной си-
стемы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА)
и разработанной на ее базе системы «Старт» завода «Тизпри-
бор» с использованием различных устройств (приборов для из-
мерения температуры, давления, расхода, уровня, панелей
дистанционного управления и Др.), предназначенных для рабо-
ты с элементами указанных систем.
59
Система АУС состоит из измерительных первичных и вторич-
ных приборов, регулирующих блоков, устройств для выполнения
различных математических операций, устройств для построения
схем следящего и программного регулирования и ряда вспомо-
гательных блоков. Эту систему используют при выполнении
схем каскадного и взаимосвязанного регулирования.
Система УСЭППА состоит из пневмоэлементов дискретного
и непрерывного действия — пневматических реле, элементов
давления, сумматоров, элементов памяти, повторителей, усили-
телей, задатчиков, пневматических сопротивлений, кнопок и др.
Из этих элементов составляют пневматические схемы управле-
ния, сигнализации и регулирования. На базе элементов
УСЭППА построен также комплекс приборов и регуляторов
система «Старт». Приборы этой системы применяют при состав-
лении одноконтурных стабилизирующих САР (систем автомати-
ческого регулирования), схем программных и следящих САР,
схем каскадно-связанного регулирования и др.
При необходимости сочетания пневматических приборов с
электрическими используют электропневматические и пневмо-
электрические преобразователи.
На схемах изображают приборы и устройства пневмоавто-
матики, предназначенные для осуществления функций управ-
ления, регулирования, защиты и других функций с линиями
связи между ними.
Приборы и вспомогательные устройства пневмоавтоматики
вычерчивают в виде упрощенных изображений внешних
контуров аппаратуры с указанием мест подключения входных
и выходных величин, питания и др. Внутри контура изображе-
ния прибора, блока или вспомогательной аппаратуры указыва-
ют их типы.
Контрольно-измерительные приборы с пневматической ди-
станционной передачей, исполнительные механизмы и клапаны
вычерчивают в соответствии с условными обозначениями по
ГОСТ 3925—59.
Пневматические командные и питающие трубопроводы изо-
бражают сплошными линиями толщиной 0,8—1 мм, а электри-
ческие проводки — более тонкими штрих-пунктирными линиями.
Построение схем пневмоавтоматики выполняют с учетом
запаздывания передачи сигналов в пневматических линиях
связи. Входные и выходные сигналы систем пневмоавтоматики
передаются по трубопроводам в виде изменения давления
сжатого воздуха в стандартном диапазоне:
для блоков и элементов непрерывного действия в пределах
20—100 кн/м2 (0,2—1 кГ/см2);
для блоков и элементов дискретного действия 0 и 140 кн[м2
(0 и 1,4 кГ!см2).
Для уменьшения запаздывания на линиях связи большой
протяженности предусматривают усилители мощности или уста-
60
Рис. 16. Принципиальная схема
пневматической системы авто-
матического регулирования с
аппаратурой системы «Старт»:
I — вторичный прибор
ПВ10.1Э; II — регулирующий
блок
навливают регулирующие блоки вблизи датчика или регулирую-
щего органа.
Принципиальные пневматические схемы контроля и связан-
ного регулирования выполняют в виде монтажных схем или
схем внешних соединений, схемы управления и сигнализации —
в виде однолинейных элементных (развернутых) схем.
На рис. 16 приведена
принципиальная схема од-
ноконтурной стабилизирую-
щей системы автоматическо-
го регулирования, выполнен-
ная в виде монтажной
схемы.
Комплект аппаратуры
системы «Старт», собранный
по данной схеме, позволяет
автоматически контролиро-
вать текущее значение регу-
лируемого параметра, осу-
ществлять ручное дистанци-
онное управление исполни-
тельным механизмом и ав-
томатическое регулирование
по П-, ПИ- или ПИД-закону.
Схема может работать
в двух режимах.
Режим ручного
дистанционного управления
Этот режим обеспечи-
вается в том случае, когда
кнопки Откл и Р в кнопоч-
ных переключателях 1КП и
2КП станции управления бу-
дут нажаты. Тогда пневмо-
контакт 1' займет такое по-
ложение, при котором сжа-
тый воздух под давлением 140 кн[м2 (1,4 кГ!см2) из линии пита-
ния пройдет (через штуцер 6, пневмоконтакт Г и штекер 3) к от-
ключающему реле регулирующего блока, что вызовет отключе-
ние этого блока (запирание выхода) от исполнительного меха-
низма ИМ, воздействующего на регулирующий орган РО.
Пневмоконтакт 2' замкнется, что обеспечит проход пневма-
тического сигнала от ручного задатчика РЗ к позиционеру
исполнительного механизма П, а также к измерительному меха-
низму ЗИМ-П и параллельно в выходную линию регулирующего
блока (через штекер /); пневмоконтакт 3f займет положение,
61
при котором пневматический сигнал от ручного задатчика РЗ
будет поступать в камеру задания регулирующего блока (через
штекер 5) и параллельно к измерительному механизму 2ИМ-ГР
Управление исполнительным механизмом через штекер 9 осу-
ществляется ручным задатчиком РЗ, установленным в станции
управления вторичного прибора ПВ10.1Э. Контроль (запись и
показание) текущего значения регулируемого параметра как в
режиме ручного дистанционного управления, так и в режиме
автоматического регулирования осуществляется датчиком Д и
измерительным механизмом 1ИМ-С вторичного прибора, при
этом пневматический сигнал, поступающий от датчика (черед
штуцер 7) к измерительному механизму 1ИМ-С, параллельно
поступает в измерительную камеру регулирующего блока (че-
рез штекер 2).
Режим автоматического регулирования
При переходе из режима ручного дистанционного управле-
ния на режим автоматического регулирования должна быть
выполнена промежуточная операция по доводке сигнала зада-
ния до величины сигнала параметра. Для этого нужно нажать
кнопку А (при этом кнопка Р автоматически отпускается), что
вызовет размыкание пневмоконтакта 2'; кнопка Откл должна
оставаться нажатой. В таком положении кнопок пневматиче-
ский сигнал от ручного задатчика подается только в камеру
задания регулирующего блока (величина этого сигнала контро-
лируется измерительным механизмом 2ИМ-ПУ, подача пневма-
тического сигнала от ручного задатчика к исполнительному
механизму прекращается, последний остается в положении
запоминания.
После того как сигнал задания будет доведен до значения,
равного сигналу параметра, аппаратуру схемы можно пере-
вести из режима ручного дистанционного управления на режим
автоматического регулирования. Для этого нужно нажать
кнопку Вкл (при этом кнопка Откл автоматически отпускается)^
и пневмоконтакт Г займет такое положение, при котором каме-
ра отключающего реле регулирующего блока сообщится (через
штекер 3 и пневмоконтакт Д) с атмосферой и этим обеспечится
проход выходного пневматического сигнала от регулирующего
блока к исполнительному механизму. Значение выходного сиг-
нала регулирующего блока контролируется измерительным
механизмом ЗИМ-П, последний отградуирован в процентах
открытия регулирующего органа.
Перевод аппаратуры из режима автоматического регулиро-
вания на режим ручного дистанционного управления сопро-
вождается выполнением второй промежуточной операции, суть
которой сводится к установке величины выходного сигнала
ручного задатчика до уровня выходного сигнала регулирующего
62
блока, для чего при нажатой кнопке А нажимают кнопку Откл.
и, вращая головку ручного задатчика, достигают уравнивания
сигналов. После этого, нажав кнопку Р, аппаратуру схемы пере-
водят на режим ручного дистанционного управления (кнопка А
при этом автоматически отпускается).
Кнопку АП в кнопочном переключателе 2КП, предназначен-
ную для перевода аппаратуры схемы на режим программного
регулирования, не используют, поэтому штуцер 8 должен быть,
заглушен.
при совмещенном расположении датчика и регулирующего
блока:
I — вторичный прибор ПВ10.1Э; II — переключающее реле
РП-17М; III — усилитель; IV — регулирующий блок
Характерная особенность рассмотренной схемы — установка
регулирующего блока на вторичном приборе. При расположении
вторичного прибора на значительном расстоянии от датчика и
исполнительного механизма такая схема вносит большое запаз-
дывание в процессе передачи пневматического сигнала от дат-
чика к регулирующему блоку и от регулирующего блока к ис-
полнительному механизму.
Для объектов, в которых требуется уменьшить это
запаздывание, регулирующий блок устанавливают около дат-
чика и исполнительного механизма. Вариант такой схемы пока-
зан на рис. 17. Для уменьшения запаздывания, вносимого в кон-
тур регулирования длинной линии связи, пневматический
ба-
сигнал проходит от датчика к регулирующему блоку и от регу-
лирующего блока к исполнительному механизму по кратчайше-
му пути. На линии связи 1 и 2, соединяющей регулирующий
блок со вторичным измерительным прибором, установлены
усилители мощности.
Учитывая, что по линии (трубопроводу) 1 пневматический
сигнал может подаваться в разные стороны: от регулирующего
блока к вторичному прибору (в режиме автоматического регу-
лирования) или от ручного задатчика к регулирующему блоку
и исполнительному механизму (в режиме ручного дистанцион-
ного управления), установленный на этой линии усилитель
мощности работает в комплекте с переключающим реле
РП-17М. Последнее управляется автоматически командным
сигналом, поступающим от станции управления вторичного
прибора к отключающему реле регулирующего блока (по ли-
нии 3). В остальном схема на рис. 17 не отличается от схемы
на рис. 16.
На рис. 18, а показана принципиальная схема многоконтур-
ной стабилизирующей системы автоматического регулирования
уровня воды в барабане котла-утилизатора. Регулирование
уровня в данной схеме осуществляется трехимпульсным регуля-
тором уровня РУ. Основной регулируемой величиной является
уровень воды в барабане котла, измеряемый мембранным диф-
манометром типа ДМПК-100 с пневматической дистанционной
передачей. Сигналы от расходомеров воды и пара измеряются
мембранными дифманометрами типа ДМПК-ЮО, работающими
в комплекте с диафрагмами Д1 и Д2.
Блок-схема рассматриваемой многоконтурной системы, вы-
полненная на аппаратуре ДУС, показана на рис. 18, б.
Пневматический сигнал главной регулируемой величины,
поступающий от уровнемера, алгебраически суммируется в
суммирующем реле БС-34А с упреждающими пневматическими
сигналами, поступающими от расходомеров воды и пара, в ре-
зультате чего получается групповой сигнал, который по
командному трубопроводу поступает в измерительную камеру
регулирующего блока 4РБ-32А.
Для возможности изменения степени влияния главной регу-
лируемой величины на процесс регулирования в данной схеме
на линии пневматического сигнала от уровнемера к суммирую-
щему реле установлено реле соотношения типа РС-ЗЗА.
Текущие значения регулируемых величин контролируются
вторичными измерительными приборами. Для питания приборов
систем пневмоавтоматики используют сжатый воздух с номи-
нальным давлением 140 кн/м2 (1,4 kPIcm1), температурой
10—50° С и влажностью, соответствующей температуре точки
росы —40° С. В качестве источников питания применяют спе-
циально предназначенные для систем пневмоавтоматики ком-
прессорные установки или используют сжатый воздух заводской
64
Рис. 18. Принципиальная схема регу-
лирования уровня воды в барабане
котла-утилизатора:
а — технологическая схема; 1 — ба-
рабан парового котла; 2 — паропере-
греватель; 3 — водяной экономайзер;
б — схема регулирования (Ф —
фильтр; Р — редуктор; М — мано-
метр; П — позиционер; РО — регу-
лирующий орган)
5 Заказ 969
65
сети для обеспечения бесперебойного питания. К пневмоприбо-
рам сжатый воздух поступает через индивидуальные фильтры и
редукторы. Необходимый расход сжатого воздуха для питания
системы пневмоавтоматики определяют по формуле
Q = Qp+Q„,	(15)
где Qp — расход воздуха приборами и регуляторами без учета
потерь;
Qn — потери (утечки) воздуха в соединениях и трубопро-
водах, в механизмах приборов и регуляторов, а так-
же при продувках (примерно 20% от величины Qp).
§ 5.	Гидравлические системы
автоматического регулирования
На действующих объектах металлургического производства
(мартеновских печах, нагревательных колодцах и др.) исполь-
зуют гидравлические струйные регуляторы с рабочей средой —
маслом, которое поступает в систему регулирования под дав-
лением 500—600 кн/м2 (5—6 кГ1см2) от специальной маслонасос-
ной установки. Такие системы регулирования достаточно чув-
ствительны и отличаются значительной величиной перестановоч-
ных усилий, развиваемых исполнительным механизмом.
Принципиальные схемы автоматического регулирования для
гидравлических систем обычно представляют в виде схем
внешних соединений, на которых гидроаппаратуру изображают
в упрощенном виде, маслопроводы — штрих-пунктирной линией
толщиной 0,8—1 мм, а импульсную проводку — более тонкой
штриховой линией.
На рис. 19 показан пример изображения принципиальной
схемы автоматического регулирования давления газа.
На струйную трубку гидравлического регулятора 16 дей-
ствует, с одной стороны, усилие от мембраны, к которой
подведено регулируемое давление, а с другой стороны — усилие,
развиваемое пружиной механизма настройки (задатчика).
Пружина отрегулирована таким образом, чтобы при задан-
ном давлении, действующем на мембрану, струйная трубка
находилась в среднем нейтральном положении. Поршень испол-
нительного механизма 1г при этом будет неподвижен. При
отклонении давления газа от заданного струйная трубка откло-
няется от нейтрального положения в ту или иную сторону,
давление масла с одной стороны поршня исполнительного
механизма увеличивается, а с другой стороны уменьшается;
поршень начинает перемещаться в сторону полости с меньшим
давлением, поворачивая при этом регулирующий орган (дрос-
сельную заслонку) 1д до тех пор, пока в трубопроводе не вос-
становится заданное давление и струйная трубка не займет
вновь среднего положения.
66
При регулировании давления импульсную трубку подсоеди-
няют к внешней полости мембраны, а при регулировании разре-
жения — к внутренней полости.
Для ручного управления исполнительным механизмом
используют кран дистанционного управления 1в, который от-
ключает исполнительный механизм от регулятора и подключает
его к напорной и сливной магистралям.
На рис. 20 приведена схема регулирования соотношения
газ — воздух, поступающих на сжигание в печь. Схемой преду-
сматривается изменение расхода воздуха в определенных про-
порциях при изменении расхода газа.
Рис. 19. Принципиальная схема
гидравлической системы регулиро-
вания давления
Рис. 20. Принципиальная схема гидрав-
лической системы регулирования соотно-
шения газ — воздух
Давление до диафрагм 2а, 26 передается к внешним поло-
стям мембранных коробок регулятора 2в, давление после диаф-
рагм — к внутренним. При таком соединении на струйную
трубку действует усилие, пропорциональное перепаду давления
на диафрагмах.
Регулирование газ — воздух сводится к поддержанию по-
стоянного соотношения между усилиями, действующими на
струйную трубку со стороны обеих мембран. Изменение расхода
газа вызовет изменение перепада давления на соответствующей
диафрагме и изменение отношений усилий, действующих на
струйную трубку. Вследствие этого трубка отклонится от ней-
трального положения, и исполнительный механизм 2д, изменяя
положение регулирующего органа на воздухопроводе 2е, будет
изменять расход воздуха до тех пор, пока не восстановится за-
5*	67
данное соотношение расходов, и струйная трубка не возвратится
в нейтральное положение.
Изменение соотношения расходов осуществляется задатчи-
ком Зд, воздействующим на подвижную опору, которая, изменяя
соотношение плеч рычагов, соответственно изменяет усилия от
мембран, воздействующие на струйную трубку.
§ 6.	Щиты и пульты управления
Щиты и пульты используют для размещения средств контро-
ля и управления. Типы и основные размеры щитов и пультов,
предназначенных для стационарных установок с нормальными
условиями эксплуатации, определены ГОСТ 3244—56. С 1970 г.
вводится новый ГОСТ на щиты и пульты.
По конструктивному оформлению щиты делят на шкафные и
панельные — полногабаритные и малогабаритные; пульты — на
приставные и отдельно стоящие.
Основные типы и габаритные размеры щитов и пультов
приведены в табл. 6.
Таблица 6
Типы и размеры щитов и пультов (ГОСТ 3244—56)
Наименование	Тип	Размеры, мм		
		высота	ширина	глубина
Щит шкафной:	ЩШ-ПД	2250	600, 900,	
с боковой дверью ....				850, 1000,
	ЩШ-ЛД		1100, 1400	1200
с задней дверью		ЩШ-ЗД	2250	600, 900, 1100, 1400	500, 850
малогабаритный (настенного или консольного монтажа)	ЩШМ	600(200)	400 (250)	350 (200)
		900 (400)	600 (300)	450 (200)
		1100(600)	900 (400)	450(250)
Щит панельный 		ЩП	2250	600, 900, 1100, 1400	—-
Панель приставная		ПнП	2250	850	—.
Щит панельный малогабаритный	ЩПМ	600	400	——~
		900	600	—
		1100	900	-—
		1400	1100	—.
Пульт приставной, пульт от-	ПП, ПО			
дельностоящий 			900	600, 900, 1100, 1400	800
				
При компоновке щитов возможны различные сочетания: мно-
гошкафные, многопанельные, Г- и П-образные, свободностоящие,
примыкающие к стене и другие сочетания.
В помещениях с агрессивной, пожароопасной, влажной или
запыленной средой и в условиях вибрации применяют вентиля-
68
цию щитов с подпором воздуха, щиты и пульты устанавливают
на амортизаторах и др.
Ширина проходов обслуживания внутри шкафных щитов, за
панельными щитами и перед щитами при отсутствии открытых
токоведущих частей напряжением выше 36 в должна быть не
менее 0,8 я, Проходы обслуживания при неогражденных токо-
ведущих частях с напряжением на них выше 36 в (на высоте
менее 2,2 я) должны быть не менее 1 м между токоведущими
частями и стеной или оборудованием и не менее 2 м, если токо-
ведущие части расположены по обе стороны прохода. В прохо-
дах обслуживания щитов при длине более 5 м должно быть не
менее двух выходов.
Щиты и пульты, на которых установлены аппараты, рабо-
тающие под напряжением выше 36 а, должны быть заземлены.
Внутри щитов и пультов, проектируемых для установки в
помещениях всех категорий, заземлению подлежат приборы и
аппараты, имеющие выводы «земля». В щитах и пультах, проек-
тируемых для установки во взрывоопасных помещениях, зазем-
ляют металлические корпуса электрических приборов и аппа-
ратуры, а также металлические оболочки контрольных кабелей.
На фасадной стороне отдельно стоящих щитов размещают
показывающие, самопишущие и регулирующие приборы, пере-
ключатели к приборам, светосигнальную аппаратуру и аппара-
туру оперативного управления; изображают мнемосхемы. При
установке щитов с приставными пультами или отдельно стоя-
щих пультов на верхнюю панель пультов выносят аппаратуру
оперативного управления, сигнальную аппаратуру, переключа-
тели к приборам, некоторые электроизмерительные приборы
(амперметры, вольтметры), указатели положения и при необхо-
димости изображают мнемосхему.
Компоновку приборов и аппаратуры на щите выполняют с
учетом следующих положений:
приборы, аппаратура управления и сигнализации должны
быть расположены в последовательности, определяемой техно-
логическим процессом;
приборы на многопанельных щитах располагают так, чтобы
каждая панель или ее часть отображали определенный участок
технологического процесса или относились к одному агрегату;
приборы и аппаратуру управления объединяют по функцио-
нальному признаку и располагают по их значимости, частоте
использования и характеру назначения, должен быть выдержан
принцип соответствия между щитом (пультом) и управляемым
объектом. Например, приборы для четырехзонной методической
печи разделяют на пять групп — четыре для каждой зоны и од-
ну для общих измерений;
основные приборы, по которым управляют процессом или
показания которых характеризуют аварийное состояние, разме-
щают в центральной части щита;
69
приборы и аппаратуру управления на фасадных сторонах
щитов устанавливают по высоте от уровня пола в соответствии с
рекомендациями, приведенными ниже:
Средства автоматизации	Высота, мм
Показывающие приборы и сигнальная аппаратура .	.	800—2100
Самопишущие и регулирующие приборы оперативного
значения:
щит с приставным пультом...................... 1000—1600
щит без пульта................................ 900—1900
Самопишущие приборы неоперативного значения (щит
без пульта)....................................... 700—2000
Оперативная аппаратура контроля и управления (пере-
ключатели, ключи, кнопки управления, панели дистан-
ционного управления й др.)........................ 700—1600
Указатели положения, сигнальный прибор и др. .	.	. 1000—1600
Мнемосхемы:
нижний край................................... 1000
верхний край.................................. 2100
Размещение регуляторов должно быть таким, чтобы обеспе-
чивать удобный доступ к их настроечным устройствам. Если для
настройки используют приборы, установленные на щите, то
необходимо, чтобы их показания были видны оператору с места
установки регулирующего устройства.
Не допускается установка электроаппаратуры и приборов с
электропитанием вместе с измерительными приборами, к кото-
рым подводят жидкость (воду, пар, масло, кислоту и др.). Эти
приборы по возможности следует устанавливать на отдельных
панелях, отделенных от других панелей щита непроницаемыми
перегородками.
Для уменьшения размеров щитов и пультов приборы и
средства автоматизации устанавливают с минимально допусти-
мым расстоянием между ними.
Расстояния между корпусами приборов и аппаратов, уста-
новленных на панелях и пультах, а также расстояние от корпу-
са прибора до края панели или пульта выбирают конструктивно
исходя из допустимых правилами устройств электроустановок
(ПУЭ) расстояний между токоведущими частями аппаратов с
учетом удобства их обслуживания.
Обычно эти расстояния находятся в пределах 20—70 мм, но
в отдельных случаях могут быть и больше.
Внутри шкафных щитов и за панельными щитами размеща-
ют неоперативную аппаратуру систем контроля и регулирова-
ния, а также вспомогательные устройства: сигнализаторы дав-
ления, ступенчатые импульсные прерыватели, фильтры, редук-
торы, трансформаторы, источники питания, автоматические
выключатели, предохранители, реле, сборки зажимов и др.
Приборы и вспомогательную аппаратуру размещают на бо-
ковых и задних стенках шкафных щитов, на боковых стенках
70
панельных щитов, а также на стене или панели за панельными
щитами.
Аппараты защиты и управления схемы питания размещают
на отдельных панелях, группируя выключатели и предохраните-
ли по величине напряжения (380, 220, 127 в и др.).
Под предохранителями и выключателями указывают наиме-
нование аппарата по схеме и его характеристику.
Рис. 21. Панели щита управления термической печью:
1в, 2в, 36 — потенциометр; Зг — программное регулирующее
устройство; Зв — регулятор; Зд — указатель положения (У/7 —
универсальный переключатель; К — кнопка управления; Л —
сигнальная лампа)
Групповые сборки зажимов располагают в нижней части
передней, задней и боковых стенок щитов, горизонтально или
вертикально, в один или несколько рядов при расстоянии между
рядами сборок не менее 150 мм. Сборку зажимов для подсоеди-
71
нения внешних коммуникаций располагают в нижней части
щита на высоте не менее 150—250 мм от пола.
Реле, трансформаторы, источники питания, предохранители
и другую вспомогательную аппаратуру внутри пульта не раз-
мещают.
Для облегчения работы оператора по управлению сложным
технологическим процессом на фасаде передней панели щита
или на наклонной панели пульта выполняют мнемосхему.
Мнемосхема представляет собой упрощенную схему техноло-
гического процесса с изображением на ней механизмов и связей
между ними. Механизмы и оборудование изображают симво-
лами, а технологические связи — в виде полос. В символы мне-
мосхемы встраивают органы управления и сигнальную арма-
туру. Элементы мнемосхемы окрашивают в цвета, соответствую-
щие среде технологического потока.
На чертежах щитов и пультов помещают:
1)	вид передних панелей всего щита или верхних панелей
пульта с упрощенным изображением приборов, аппаратуры
управления и мнемосхемы с указанием габаритных размеров
всего щита (пульта), а также каждого входящего в него шка-
фа, панели, пульта и др. (рис. 21);
2)	План щита и пульта с указанием расположения отдельных
панелей (для однопанельного щита чертеж плана не дают); для
щитов панельного типа указывают дакже расположение панелей
относительно строительных конструкций. Чертеж фасадной
стороны щитов и пультов выполняют в масштабе 1 : 10, план
щита (пульта) — в масштабе 1 : 50;
3)	вид стенок щита или пульта с внутренней стороны с упро-
щенным начертанием (в масштабе) установленных на них
аппаратов и изделий, в том числе сборок зажимов, коробов и
коллекторов для прокладки электрических и трубных проводок;
4)	перечень приборов и аппаратуры для установки на перед-
них панелях щита и верхних панелях пульта;
5)	спецификацию с полной характеристикой электрической и
вспомогательной аппаратуры, устанавливаемой внутри щита;
6)	чертежи вырезов для установки приборов и вспомога-
тельной аппаратуры на фасадной стороне панелей щита и верх-
ней панели пульта.
Монтажные схемы щитов и пультов
Чертежи монтажных схем щитов и пультов необходимы для
выполнения электрической и трубной коммутации приборов и
средств автоматизации в пределах щита или пульта. Монтаж-
ные схемы часто выполняют в виде отдельных чертежей для
каждой панели щита и пульта. На чертеже изображают очер-
тания развернутых в одной плоскости внутренних стенок щита
и пульта с упрощенным изображением приборов, аппаратуры и
72
вспомогательных устройств, а также электрической и трубной
проводки в пределах щита или пульта.1 Если на чертеже фасада
щита нумерацию панелей ведут слева направо, то на монтажно-
коммутационной схеме нумерация — обратная (вид сзади).
Для упрощенного изображения приборов, аппаратуры управ-
ления и вспомогательных устройств применяют монтажные
символы в соответствии с данными каталогов и заводских ин-
струкций. Приборам, аппаратуре и вспомогательным устрой-
ствам, изображенным на монтажной схеме в виде условных
символов, дают буквенное и цифровое обозначения в соответ-
ствии с обозначением этих элементов на принципиальных схе-
мах автоматизации.
На зажимах аппаратов и устройств автоматики проставляют
обозначение согласно заводской инструкции по монтажу и
эксплуатации, а также их маркируют в соответствии с принци-
пиальной электрической и пневматической схемой автоматиза-
ции. Электрическую проводку на чертежах монтажных схем
изображают сплошными линиями. Трубные проводки (импульс-
ные, командные и др.) изображают утолщенными штриховыми
линиями.
J На монтажной схеме показывают устройства для ввода в
щиты и пульты внешних электрических и трубных линий, а так-
же их присоединение к внутренней проводке щитов и пультов.
Вводимые в щит или пульт внешние трубные и электрические
линии маркируют согласно их маркировке на схеме внешних
соединений. Чертежи монтажных схем обычно выполняют в
масштабе 1 : 5.
Швходными материалами для составления монтажных схем
1т принципиальные электрические и шгецмцтин^сже^схемы
автюмдтшзедии, управления, регулирования и сигнализации;
принципиальные электрические и пневматические схемы пита-
ния; схемы внешних соединений электрических и трубных про-
водок; общие виды щитов и пультов.	fK/f'
Применяют три основных метода составления электрических
монтажных схем: графический, адресный и табличный. Метод
выполнения монтажных схем выбирают исходя из насыщенно-
сти щита аппаратурой, а также технологии выполнения мон-
тажных схем на заводе — изготовителе щитов и пультов.
Графический метод заключается в том, что на монтажной
схеме условными линиями показывают всю соединительную
проводку, как одиночную, так и объединенную в пакеты или
жгуты. Соединению подлежат выводы на контактах аппаратов,
катушках реле, обмотках машин, сопротивлениях, имеющие-
одинаковый потенциал (маркировку) в соответствии с прин-
ципиальной схемой. Концы проводов, предназначенных для
соединения с аппаратами, расположенными вне щита, выводят
на сборку зажимов. В один поток объединяют не более 20 про-
водов, отходящих от близко расположенных приборов и аппа-
73
ратуры управления к рборке зажимов. Концы проводов,
подходящих к сборкам зажимов, маркируют внутри зажимов.
Перемычки проводов между приборами и аппаратурой, как
правило, не объединяют в одну линию. Допускается объединять
в одну линию провода перемычек, идущих к удаленным прибо-
рам и аппаратуре, находящимся в пределах одной панели щита
или пульта. Объединять в общую линию провода, идущие к
сборкам зажимов, с проводами перемычек не рекомендуется.
Графический метод применяют для монтажных схем при малой
насыщенности аппаратурой.
Адресный метод выполнения заключается в том, что вместо
графического изображения электрической проводки между ап-
паратами и сборками зажимов, расположенными в пределах
панели щита и пульта, изображают лишь концы каждого отхо-
дящего от зажимов аппарата или сборки провода, на которых
указывают их маркировку и «адрес» — обозначение аппарата
или сборки, к которым они должны быть подсоединены.
На щитах контрольно-измерительных и регулирующих при-
боров, на которых устанавливают относительно небольшое
число приборов (а монтажную схему электрических проводов
выполняют методом встречных адресов), адресом приборов и
аппаратов может служить позиция прибора или аппарата по
принципиальной схеме.
Сборки зажимов изображают, как правило, высотой 15 мм
с шириной каждого зажима 4 мм. По длине сборку зажимов
разделяют на два ряда — один с внутренней стороны панели
высотой 5 мм служит для проставления порядковых номеров
зажимов слева направо, другой ряд шириной 10 мм служит для
нанесения маркировки провода в соответствии с принципиаль-
ной схемой.
Цепи пирометрических линий показывают в виде отдельной
прокладки сплошной линией, также показывают провода, тре-
бующие защиты от наводок других цепей. Примеры графическо-
го и адресного методов составления монтажных схем приведены
на рис. 22 и 23. Эти схемы соответствуют принципиальной
схеме, изображенной на рис. 13.
Табличный метод характеризуется тем, что вместо монтаж-
ной схемы составляют монтажную таблицу, в которой по опре-
деленной форме записывают номера каждой электрической
цепи и последовательно перечисляют наименования всех при-
боров, аппаратов и их контактов, к которым эти цепи присое-
диняют.
Если в монтажную таблицу включены аппараты, зажимы
которых не имеют марок, то их следует маркировать при выпол-
нении монтажной схемы. При этом зажимы аппаратов с двумя
только выводами (если присоединение цепей не различается,
например в случае сигнальных ламп, предохранителей и др.) не
маркируют, а проставляют лишь маркировку аппарата, если это
74
не вызывает осложнения с точки зрения полярности или фази-
ровки.
В остальном зажимы маркируют так же, как это описано для
адресного метода.
Все цепи в монтажной таблице нумеруют по порядку, что
дает возможность легко найти любую цепь. Эти номера должны
Рис. 22. Монтажная схема,
выполненная графическим
методом (по схеме рис. 13):
а — вид сзади на фасад-
ную стенку шкафного щита;
б — вид на боковую стенку
соответствовать номерам цепей принципиальной электрической
схемы, т. е. потенциальную маркировку, обозначенную в элек-
трической схеме, вносят в монтажную таблицу в виде порядко-
вых номеров, чтобы полностью увязать монтажную таблицу
с принципиальной схемой.
Табличный метод находит применение в основном при
составлении монтажных схем щитов и пультов с большим чис-
75
лом слаботочной аппаратуры со сложной коммутацией. Пример
табличного метода составления монтажной схемы по принципи-
альной схеме (см. рис. 13) приведен в табл. 7.
Рис. 23. Монтажная схема,
выполненная адресным ме-
тодом (по схеме рис. 13):
а — вид сзади на фасад-
ную стенку шкафного щи-
та; б — вид на боковую
стенку
Для электрической проводки в щитах и пультах при напря-
жении до 400 в применяют провода с резиновой изоляцией
марки ПР и ПРЛ или с полихлорвиниловой изоляцией марки
ПВ или ПГВ сечением 1; 1,5 и 2,5 мм2. Гибкие провода марок
ПРГ, ПРГЛ, ПГВ применяют для присоединения к штепсель-
ным разъемам или к аппаратуре, устанавливаемой на подвиж-
ных дверцах шкафов и крышках пультов.
76
	Таблица 7 Табличный метод составления монтажной схемы (по принципиальной схеме на рис. 13)
Номер цепей	Соединения
1	К	76 4УП 7е ПМ ПБ 1, 2, 3 " 7 ~ 1, 5 ~ 1	5, 7 “ 11, 13
2	К	76 4УП 7е	ПМ ПБ 4, 5,	6 ~ 5	~~ 4	~ 2	10	~ 16
3	4УП 7в ~~2~ ' 10
4	ПМ к 2 ~7о
5	4УП 4КР ~~6	1, 4
6	ПБ К 20	71
7	7в 4КР ПБ 9 ~ 2	7Г
8	4УП 7в з ~ п
9	ПМ ПБ 1 7Г
11	7в 4КР ПМ ~8	~3
13	ПМ ПБ
15	ПБ ПМ к ~7а 6 ~77
17	ПБ	ПМ	К_ ~2	9	~7з
19	ПМ	ПБ	к	) ~8	75	77
77
Продолжение табл. 7
Номер цепей	Соединения
101	76 7в 4 ~~ 3
102	76 7в 3 ~ 1
103	76	7 в 2 ~~ 2
104	76 7в 1 ~ 1
105	7в 7г К 5 ~~ 6 ~ 8
106	7в Z±_JL 6 ~ 7 ~ 7
107	7в 7е К 7 ~ 8 ~~ 9
Проводку для измерительных цепей (до 4 в) и цепей, тре-
бующих экранировки, прокладывают отдельно от проводки
других цепей.*
Внешнюю проводку присоединяют к внутренней при помощи
коммутационных зажимов для проводов сечением 1—4 мм2 и
вводных гребенок для проводов сечением 0,2—0,75 мм2.
Зажимы на сборках компонуют группами по электрическим
и функциональным признакам.
Присоединять две и больше жил кабеля или два или больше
провода к одному контактному винту зажимов не рекомендует-
ся. Для этой цели применяют зажимы с перемычкой ЗК.-П.
Соединительные линии от термопар к приборам с автомати-
ческой компенсацией температуры свободных концов термопар
прокладывают компенсационными проводами сразу к зажимам
приборов.
Для выполнения трубных проводок в щитах и пультах при-
меняют стальные бесшовные холоднокатаные и холоднотянутые
трубы (ГОСТ 8734—58), медные трубы (ГОСТ 617—53), сталь-
ные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—62), бесшовные из
нержавеющей стали (ГОСТ 9941—62) и трубы из алюминиевых
сплавов (ГОСТ 1947—56).
78
Диаметр условного прохода труб выбирают в пределах
4—10 мм, а для воздушных коллекторов пневматических регуля-
торов — в пределах 40—50 мм. Если для внешней импульсной
проводки использовали трубы большого диаметра, то при входе
в щит диаметр перехода должен составлять 8—10 мм.
Вводы кабелей, проводов и труб внешней проводки рекомен-
дуется проектировать снизу щита или пульта, но допускается
ввод сверху и сбоку щита.
§ 7.	Схемы внешних электрических и трубных проводок
Схемы внешних электрических и трубных проводок являются
сводными чертежами, на которых показывают электрические и
трубные связи, прокладываемые вне щитов, между отдельными
приборами, средствами автоматизации и щитами проектируемой
установки. На этих схемах условными обозначениями в виде
монтажных символов показывают:
отборные устройства и первичные приборы с указанием их
маркировки по принципиальной схеме автоматизации и номеров
установочных чертежей;
щиты и пульты контроля, регулирования, управления, сигна-
лизации и питания с указанием их наименований и номеров
чертежей монтажных схем;
устанавливаемые вне щитов приборы, регуляторы, исполни-
тельные механизмы, клапаны, заслонки, электроприводы, маг-
нитные пускатели, источники электропитания, воздухоснабже-
ния и другие приборы, к которым подводят кабели, провода
или трубы с указанием их маркировки по соответствующим
принципиальным схемам и номеров установочных чертежей;
соединительные коробки, коробки свободных концов термо-
пар, а в отдельных случаях проходные коробки с указанием их
номеров по спецификациям и номеров установочных чертежей;
проложенные вне щитов электрические провода и кабели с
указанием их номеров, марок, длин, а также характеристик и
длин защитных труб;
проложенные вне щитов импульсные, питательные, продувоч-
ные и дренажные трубопроводы с указанием их номеров, харак-
теристик, длин и типов запорной арматуры;
зажимы расположенных вне щитов приборов, регуляторов,
соединительных коробок, исполнительных механизмов, магнит-
ных пускателей с указанием заводских номеров зажимов;
линии заземления щитов, приборов и других электроприем-
ников, подлежащих заземлению согласно «Правилам устройств
электроустановок».
При выполнении в проекте журналов электрических и труб-
ных проводок характеристики проводок и их длины на схеме
внешних электрических и трубных проводок не приводят, так
как они указаны в кабельном и трубном журнале (образцы
79
<з
=Г
Кабельный журнал
	W ‘BHKIftf	8 13 18 18 37
Трубы	диаметр 1	1 0 25x2,5
apXdi s gair -эрвя сигэиь		Г-Н	ч—Ч	ч—Ч	Т-Н г—Ч
	VC ‘BHHirtf	S	cq oq
	1ГИЖ хннабэе -ad oiraHh	сч СЯ CS од со
х И о а с.	‘эинэьээ	1.5 1,5 2,5 2,5 2,5
§ <D ю Я X	1ГИЖ OITOHh	о о со со о
	BMdaw	Er1	Р-< л & g	Е	ЕЕ » « <	<<
8 ‘эинажкДпвН		127 127 220 220 380
ние участка	I	конец	Щит КИП узла управле- ния № 1 То же, № 2 Щит КИП узла управле- ния № 1 То же, № 2 Исполнительный меха- низм 1 г
m g <D S s га E	о ч га га К	Соединительная коробка СК-1 Соединительная коробка СК-2 Щит питания РП-1 То же Щит КИП узла управле- ния № 1
	pAdi. и ыгэрвя о|\£	СЧ СО -Ф ю
кабельного и трубного
журналов приведены в
табл. 8 и 9).
К составлению схем
электрических и трубных
проводок приступают по-
сле определения мест ус-
тановки щитов и пультов,
отборных и приемных уст-
ройств, первичных прибо-
ров, регулирующих орга-
нов и местных приборов.
Исходными материалами
для составления этих схем
служат принципиальные
схемы автоматизации,
принципиальные электри-
ческие и пневматические
схемы питания, принци-
пиальные (элементные)
электрические и пневма-
тические схемы автомати-
ческого регулирования,
управления и сигнализа-
ции, а также монтажные
схемы щитов и пультов.
В верхней части черте-
жа схемы внешних элек-
трических и трубных про-
водок размещают сгруп-
пированные по парамет-
рам или системам регули-
рования монтажные сим-
волы приемных и отбор-
ных устройств. Над ними
приводят поясняющие
надписи, в которых указы-
вают наименование кон-
тролируемого параметра,
место отбора импульса, а
также номер позиции от-
борного устройства по
принципиальной схеме.
В нижней части черте-
жа в виде прямоугольни-
ков (толщина линии 0,2—
0,3 мм) размещают щиты
и пульты управления.
На поле чертежа между приемными устройствами и щитом
(пультом) управления размещают условные символы приборов
и средств автоматизации, находящихся вне щита, соединитель-
ные коробки и линии электрических и трубных проводок с ус-
ловным изображением на них запорной арматуры.
Таблица 9
Трубный журнал
№ пп.	Наименование участка		Число труб		Сортамент и диаметр	Длина, м
	начало	конец				
01	Диафрагма, поз. 1а	Датчик, поз. 1в	2 '			8
02 03	То же, 2а » » За	То же, 26 » » Зв	2 2		Труба б/р 15	7 5
04	» » 4а	» »	46	2			8
Прямоугольники, изображающие многопанельные щиты и
пульты, разделяют линиями по числу панелей (шкафов). Внут-
ри этих прямоугольников, а также прямоугольников, изобра-
жающих соединительные коробки, размещают сборки зажимов
и трубных соединений. Если такое расположение ведет к значи-
тельному увеличению формата чертежа, то сборки и трубные
соединения не показывают, а ссылаются на номер чертежа мон-
тажной схемы панели, на котором показаны сборки зажимов и
трубных соединений с подсоединенными к ним электрическими
и трубными проводками.
На монтажных символах первичных приборов и средств
автоматизации, установленных вне щита, проставляют марки-
ровку зажимов согласно заводской инструкции или данным
каталога. Маркировку проводов электрических проводок, под-
ключаемых к этим приборам и соединительным коробкам, про-
ставляют в соответствии с маркировкой, принятой на принципи-
альных (элементных) схемах питания, регулирования, управле-
ния и сигнализации. Эту маркировку наносят над каждым про-
водником с левой стороны.
На совмещенных схемах электрические (сплошными) и
трубные (штриховыми) проводки показывают, как правило,
вертикальными линиями с наименьшим числом изгибов; толщи-
на линии 0,8—1 мм. При раздельном выполнении схем внешних
соединений электрические и трубные проводки показывают
сплошными линиями той же толщины.
Электрическим и трубным проводкам присваивают марки-
ровку в виде сквозных арабских порядковых цифр. Маркировку
проставляют в местах разрыва линий проводок в кружке диа-
метром 10—12 мм. Маркировку наносят на схемах внешних
проводок слева направо и сверху вниз, причем первые номера
6 Заказ 969	81
дают проводкам, идущим от символов отборных устройств и
первичных приборов к датчикам, соединительным коробкам, а
проводкам от этих устройств к щитам присваивают следующие
порядковые номера. Электрические проводки и кабели маркиру-
ют арабскими цифрами (1, 2, 3.... 101, 102), а для трубных про-
водок (кроме защитных)—цифрами с нулем слева (01, 02,
03 ... 051). Каждой соединительной коробке дают порядковый
номер с буквой «С» впереди (например, С20, С31), а для марки-
ровки проходной коробки к порядковому номеру добавляют
букву «П» (например, П-13, П-22).
Пример схемы внешних соединений электрических и трубных
проводок дан на рис. 24.
Различают следующие виды трубных проводок:
1)	импульсные — для передачи воздействия от приемных
устройств к приборам и средствам автоматизации;
2)	командные — для передачи командных импульсов между
приборами и средствами автоматизации;
3)	питающие — подводящие (например, сжатый воздух,
воду) от источников питания к приборам и средствам автомати-
зации;
4)	дренажные (сливные) — отводящие отработавшие жид-
кости или газы, конденсат, продукты продувки трубопроводов;
5)	обогревные — подводящие и отводящие теплоноситель
для обогрева трубных проводок, отборных устройств, приборов
и других устройств автоматики, установленных в местах с тем-
пературой окружающей среды ниже допустимой;
6)	охлаждающие — подводящие и отводящие охлаждающую
среду к приемным (отборным) и другим устройствам, размещен-
ным в зонах высоких температур.
Для трубных проводок применяют следующие трубы:
1)	стальные водогазопроводные неоцинкованные и оцинко-
ванные (ГОСТ 3262—62) с условным диаметром 8, 15, 20, 25, 32,
40 и 50 мм;
2)	бесшовные из углеродистых и легированных сталей
(ГОСТ 8734—58) с наружным диаметром 6, 8, 10, 12, 14, 16 и
22 мм;
3)	бесшовные из нержавеющих сталей (ГОСТ 9941—62) с
наружным диаметром 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 22 мм;
4)	медные (ГОСТ 617—53) с наружным диаметром 6, 8, 10,
12, 14 и 16 мм;
5)	алюминиевые (ГОСТ 1947—56) с наружным диаметром
8, 10 и 12 мм;
6)	полиэтиленовые (МРТУ 6 № 05—918—63) размером
6 X 1,8 X 1,6; 10 X 1,6 и 10 X 2 мм;
7)	полихлорвиниловые (ВТУ 1375—47) размером 6 X 1,8 X
X 1,6; 10 X 1,6 и 10 X 2 мм;
82
л Давление природного	Температура в рабочем	Температура стен	Автоматическая отсечка природного газа				Регулирование температуры в рабочем пространстве печи		
газа	пространстве печи	рекуператора	газ	воздух	газ	воздух	рабочее пространство	газ	мазут
к поз в Л	поз 2А | поз 26	поз. 1А	к поз /ЗА	к поз 13 в	поз 13 г	к поз. А2п	поз ЗА	поз Зи	поз Зж
co
Рис. 24. Схема внешних проводок системы контроля и регулирования термической печи (Рз-ц-х —- гибкий металлорукав;
Тр б/р 15 — труба водогазопроводная без резьбы диаметром 15 жж; Тр 20 X 2,5—труба электросварная диаметром 20 мм,
толщина стенки 2,5 мм)
8)	винипластовые (МН 1427—61)	размером 10 X 1,6,
12 X 1,6 и 12 X 1,8 мм\
9)	резиновые (ГОСТ 5496—57) с внутренним диаметром
8 мм.
Трубы из нержавеющих сталей и цветных металлов приме-
няют для трубных проводок в условиях агрессивных сред или
при необходимости сохранения чистоты среды, заполняющей
трубопровод. Во всех остальных случаях применяют стальные
трубы из углеродистой стали или пластмассовые.
Внутренние диаметры труб для импульсных проводок выби-
рают, исходя из допустимого времени запаздывания передачи
сигнала.
В качестве командных и импульсных трубных проводок в
системах пневматики применяют полиэтиленовые, полихлорви-
ниловые, медные и алюминиевые трубы диаметром 6 мм, а так-
же многотрубные пневмокабели, содержащие несколько пласт-
массовых труб в общей защитной оболочке. Длина линии связи
для систем пневмоавтоматики не должна превышать 300 м.
В качестве электрических проводок в системах контроля и
автоматического регулирования применяют провода и кабели
с алюминиевыми и медными жилами. С целью экономии меди
и уменьшения стоимости проводки следует выбирать в основном
провода и кабели с алюминиевыми жилами. Однако в установ-
ках, где требуется обеспечить повышенную надежность и без-
аварийность работы, а также в передвижных установках, где
требуются гибкие соединения, и установках, подверженных
вибрации, следует применять провода и кабели с медными
жилами.
На металлургических предприятиях медные провода и кабе-
ли применяют во взрывоопасных помещениях класса В-1 и
В-la, на электростанциях с генератором мощностью 100 Мет и
выше, для механизмов системы загрузки доменных печей, а
также для механизмов главной линии обжимных и непрерывных
прокатных станов. Провода и кабели с медными жилами при-
меняют для измерительных и регулирующих цепей, принцип
действия которых основан на преобразовании измеряемой вели-
чины в электрическое сопротивление чувствительного элемента
датчика при напряжении 4,5 в и ниже (например, в цепях тер-
мометров сопротивления), и для устройств телемеханики при
диаметре жил проводов и кабелей от 0,5 до 1 мм.
Электрические провода и кабели выбирают по величине
токовой нагрузки и допустимой механической прочности при
различных условиях прокладки.
В системах контроля и автоматического регулирования токо-
вая нагрузка проводов и кабелей, как правило, ниже суще-
ствующих норм, поэтому минимальное сечение жилы кабеля
или провода выбирают исходя из условий обеспечения достаточ-
ной механической прочности проводки.
84
При прокладке силовых и контрольных кабелей и проводов
напряжением до 400 в в защитных трубах во всех помещениях,
кроме взрывоопасных, минимальное сечение медных жил дол-
жно быть не менее 1,5 мм2, а алюминиевых 2,5 мм2. Для тех же
условий во взрывоопасных помещениях сечение медных жил
силовых кабелей должно быть 2,5 мм2, а алюминиевых 4 мм2,
медных контрольных проводов и кабелей 1,5 мм2, алюминиевых
2,5 мм2.
Сечения жил кабелей и проводов в цепях измерения выби-
рают с учетом необходимости обеспечения работы аппаратов и
приборов в заданном классе точности. При расположении цепей
измерения, регулирования и защиты на значительном расстоя-
нии от источника питания или одной относительно другой необ-
ходимо определять сопротивление соединительных линий и
величину падения напряжения в них. Эти величины сравнивают
с допустимыми по техническим условиям для данных аппаратов
и приборов.
В системах контроля и автоматического регулирования
металлургических процессов для электрических проводок приме-
няют изолированные кабели, установочные и компенсационные
провода с резиновой, полихлорвиниловой или бумажной пропи-
точной изоляцией. Марку провода или кабеля выбирают по
каталогу с учетом условий, в которых будет находиться элек-
трическая проводка, и способа ее прокладки. На металлургиче-
ских предприятиях для систем контроля и автоматического
регулирования наибольшее применение получили кабели марки
КВРБ и АКВРБ для наружной прокладки в траншеях, кабели
КНРГ, КВРГ, АКНРГ и АКВРГ для открытой прокладки на
конструкциях и при креплении скобами: установочные провода
для прокладки в защитных трубах ПРТО-500 и АПРТО-500 и
п.ровода ПВ и АПВ для открытой прокладки. Для установок,
работающих при температуре до 180° С, при открытой проклад-
ке и в защитных газовых трубах применяют медный провод
марки РКГМ.
§ 8. Монтажные чертежи расположения
и установки оборудования,
чертежи кабельных и трубных проводок
По монтажным чертежам расположения оборудования и
соединительных проводок выполняют монтажные работы при
установке щитов и пультов управления, различных приборов и
вспомогательных устройств автоматизации, располагаемых вне
щитов, а также прокладку электрических и трубных проводок.
Исходными материалами для разработки монтажных чер-
тежей служат технологические и строительные чертежи проек-
тируемого объекта, принципиальные схемы автоматизации,
электрические, пневматические и гидравлические элементные
85
схемы, схемы питания, общие виды щитов, пультов и нестан-
дартного оборудования, инструкции по монтажу и эксплуатации
приборов и устройств автоматики, а также схемы внешних
соединений электрических и трубных проводок, которые обычно
выполняют параллельно с разработкой монтажных чертежей.
На монтажных чертежах расположения оборудования и сое-
динительных проводок показывают:
контур здания с указанием нумерации его осей, технологиче-
ское оборудование и трубопроводы в сокращенном объеме,
достаточном для размещения и координации устройств автома-
тики, электрических и трубных проводок;
монтажные символы первичных приборов и отборных уст-
ройств, приборов и регулирующих органов, находящихся на
технологическом оборудовании и трубопроводах;
монтажные символы приборов, регуляторов, исполнительных
механизмов, электроаппаратуры и другого оборудования, уста-
навливаемого вне щитов;
условные изображения щитов и пультов, соединительных и
проходных коробок, коробок свободных концов термопар и тер-
мостатов, трассы электрических и трубных проводок.
Контуры зданий, технологическое оборудование и трубопро-
воды на монтажные чертежи наносят линиями более тонкими,
чем линии, относящиеся к проекту автоматизации.
. На чертеже приводят спецификацию монтажных узлов и
изделий (трубные блоки, мостики, короба и др.), а также дают
краткие пояснения и примечания, содержащие основные указа-
ния по монтажу устройств автоматики, электрических и трубных
проводок.
Во время разработки монтажных чертежей предусматривают
возможность выполнения работ по монтажу приборов и средств
автоматизации, электрических и трубных проводок индустри-
альным методом.
При индустриальном методе монтажа все основные кон-
струкции и узлы, необходимые для монтажа устройств автома-
тики и трасс проводок, изготавливают в монтажно-заготовитель-
ных мастерских по нормалям или специально разработанным
чертежам и в виде укрупненных блоков поставляют на монтаж-
ную площадку.
Установку приборов и устройств автоматики выполняют по
предусмотренным в проекте нормалям или по специально раз-
работанным чертежам. Некоторые нормали приведены в
табл. 10. На рис. 25 показан чертеж камерной диафрагмы для
измерения расхода. Установка дисковой диафрагмы изображе-
на на рис. 26.
На технологическом оборудовании, трубопроводах и строи-
тельных конструкциях здания должны быть предусмотрены
закладные детали, проемы, отверстия, фланцы, обводные линии
(байпасы), бобышки и другие отборные устройства или сред-
86
Таблица 10
Нормали на установку отборных устройств
Номера нормалей	Наименование	Эскизы
Для измерения давления
МН4828—63
МН4830—63
МН4832-63
МН4834—63
На колошнике доменной
печи
Из межконусного про-
странства доменной печи
Пыльных газов
На воздухопроводе горя-
чего дутья
87
Продолжение табл. 10
Номера нормалей	Наименование	Эскизы
МН4836—63	Из нагревательного уст-	
	ройства	nfli 
Для измерения температуры
Установка термопары
МН4836—63
МН4840—63
В фундаменте или лещади
доменной печи
Для измерения температу-
ры кладки доменной
печи
МН4842—63
В газоотводе колошнико-
вого газа
88
Продолжение табл. 10
Номера нормалей	Наименование	Эскизы
МН4844—63
МН4846—63
МН4849—63
МН4848—63
На воздухопроводе горя-
чего дутья
В камере горения воздухо-
нагревателя
На своде нагревательной
печи
На куполе воздухонагре-
вателя
89
Продолжение табл. 10
Номера нормалей	Наименование	Эскизы
•МН4851—63	В стенке нагревательного	
	устройства	El I
Установка радиационного пирометра
МН4853—63
JMH4855—-63
Типа ПРК—кварц, визи-
руемого на свод марте-
новской печи
Типа ПРК—кварц на вер-
тикальной стенке
МН4857—63
Типа РАПИР на верти-
кальной стенке
JMH4858—-63
Типа РАПИР с карборун-
довой трубой, на своде
нагревательной печи
90
Продолжение табл. 10
Номера
нормалей
Наименование
Эскизы
Л1Н4860—63
Типа РАПИР с карборун-
довой трубой, на вер-
тикальной стене
ства крепления, необходимые для установки приборов и средств
автоматизации.
Для индустриализации монтажа трассы трубных проводок в
основном выполняют из нормализованных трубных блоков, ко-
торые заранее, в соответствии со спецификацией, изготавливают
на монтажно-заготовительном участке.
Рис. 25. Камерная диафрагма:
1 — диск; 2 — камера с впадиной; 3 — камера с вы-
ступом; 4 — прокладка; 5 — фланцы; 6 — болты
крепления
Диаметр защитных труб выбирают в зависимости от числа и
сечения проводов или кабелей, прокладываемых в них, от степе-
ни сложности прокладки и расстояния между протяжными
коробками. Протяжные коробки устанавливают на трассе после
двух поворотов под углом 90° [11, 42].
91
Рис. 26. Установка дисковой диафрагмы на вертикальном трубопроводе:
1 — фланцевое соединение; 2 — диафрагма дисковая^ 3 — запорный вентиль;
4 — соединительная линия к прибору
Рис. 27. Схема определения степени сложности прокладки кабельных проводок
в защитных трубах и максимальных расстояний между протяжными устройствами
92
Для определения диаметров защитных труб по выбранному
расстоянию между протяжными устройствами введены три сте-
пени сложности прокладки, условно названные буквами Л, Б
и В (рис. 27).
Все трубопроводы разбиты на группы по конфигурации, а
под группами указаны максимальные расстояния (в метрах)
между протяжными устройствами. Кружки в начале или в конце
линии обозначают изгиб трубы вверх или вниз. Штриховыми
линиями показаны другие возможные конфигурации трубопро-
водов той же длины.
Расчетные формулы для выбора диаметра защитных труб в
зависимости от сложности трассы и числа прокладываемых
трубопроводов или кабелей приведены в табл. 11.
Таблица 11
Формулы для выбора защитных труб
Обозначе- ние слож- ности про- кладки (см. рис. 27)	Один провод или кабель	Два провода или кабеля		Три и более провода или кабеля
		одинако- вого диа- метра	разного диаметра	
А	1,4	D 2,7^ d	Z) di 4-	0,4D2 Tijdi п2^2 4~ • • •
Б	D 1,65 d		2,7^	2	0,32Z)2	4“ П2^2 Ч- • • •
В	1,25	— > d 2,5	D dr 4" 25	2	0,45D2 a^d^ 4~ ^2^1 • • •
Примечание, d, dit d2 — наружные диаметры проводов или кабелей (одножильных
и многожильных), мм;
nlt п2 — число проводов (кабелей) данного диаметра;
D — внутренний диаметр трубы, мм.
Стальные электросварные трубы (ГОСТ 1753—53) приме-
няют только для внутренних открытых и скрытых электропрово-
док во всех помещениях, кроме взрывоопасных и сырых.
Стальные водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—62) приме-
няют для открытых и скрытых внутренних и наружных электро-
проводок в помещениях всех классов.
Глава II
ВЫБОР АППАРАТУРЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
При выборе аппаратуры системы автоматизации необходима
обеспечить требуемую надежность системы, обосновать техни-
ческую и экономическую эффективность выбранного варианта,,
рассчитать измерительные и регулирующие устройства.
Аппаратуру выбирают прежде всего по функциональному
признаку, различая при этом;
а)	средства получения информации — датчики технологиче-
ских и энергетических параметров;
б)	устройства сбора и переработки информации — машины
централизованного контроля и вычислительные устройства;
в)	средства представления информации — показывающие и
самопишущие приборы;
г)	средства формирования и передачи управляющих воздей-
ствий — регуляторы, исполнительные механизмы, регулирующие
органы.
Отдельные группы и типы измерительной и регулирующей
аппаратуры объединены государственной системой приборов
(ГСП). Общая ГСП охватывает всю номенклатуру приборо-
строительной промышленности: ГСП контроля и регулирования
технологических процессов, ГСП контроля времени и др.
В ГСП контроля и регулирования технологических процессов
различают две части: 1) систему приборов со сквозным унифи-
цированным сигналом; 2) нормализованные ряды приборов и
устройств локального применения, в том числе регуляторы пря-
мого действия, датчики релейного типа и сигнализаторы. Пер-
вая часть делится на ветви: а)электрическую (подветви — ана-
логовая и дискретная); б) пневматическую; в) гидравлическую.
По функциональному признаку в первой части различают пять
групп: 1) устройства для получения и первичной обработки
информации; 2) устройства для преобразования и дистанцион-
ной передачи контрольной информации; 3) устройства для
обработки, хранения и сравнения контрольной информации и
94
выработки командной информации; 4) устройства для преобра-
зования и дистанционной передачи командной информации;.
5) устройства, использующие командную информацию для воз-
действия на технологический процесс.
Части и ветви ГСП контроля и регулирования технологиче-
ских процессов содержат преобразователи сигналов, связываю-
щие эти части и ветви в единую систему.
Унифицированными сигналами являются: 1) сигнал пере-
менного тока напряжением 1—0—1 или 0—2в, 50 гц (преобразо-
ватели дифференциально-трансформаторные ПД и ферродина-
мические ПФ); 2) сигнал постоянного тока силой 0—5 ма (пре-
образователи нормирующие НП, токовые ПФТ); 3) сигнал
пневматический, давление 20—100 кн!м2 (0,2—1 кГ1см2), преоб-
разователи электропневматические ПЭПФ; 4) сигнал частот-
ный, 4-—8 кгц (преобразователь струнный ПС).
При выборе аппаратуры желательно комплектовать для
системы автоматизации устройства одной информационной си-
стемы с единым сквозным унифицированным сигналом.
§ 1.	Надежность аппаратуры и системы автоматизации
Надежность системы автоматизации в значительной степени
определяется уже в стадии проектирования, т. е. в проект
должна быть заложена определенная теоретическая надеж-
ность. Если расчетная надежность удовлетворяет требованиям
производства и достигнута за счет разумных затрат, то это
свидетельствует о высоком качестве проекта.
Надежность есть свойство прибора, регулятора или системы
в целом сохранять свои параметры в заданных пределах.
В качестве количественных характеристик надежности обычно
используют следующие:
1.	Вероятность исправной (безотказной) работы Р(т), т. е.
вероятность того, что в заданном интервале времени 0—т не-
произойдет ни одного отказа.
2.	Среднее время исправной работы (наработка на отказ)
ГСр, сек.
3.	Опасность отказов (интенсивность потока отказов) %,
1/ч {Х/сек).
4.	Частота профилактики
£=1+1,	(1б>
т
где т и п — число осмотров и ремонтов за время работы т.
5.	Среднее время восстановления тв, ч, сек.
При работе в системе значительного числа элементов можно
полагать К const, тогда отдельные характеристики надежно-
эа
сти связываются простыми зависимостями
ГсР = |;	(17)
Л
Р(т) = ехр(—Zx) = exp( —	(18)
Вероятность исправной работы сложной системы Рс(%) рав-
на произведению вероятностей исправной работы п ее составных
элементов:
Рс(т) = Л(т)Л(т)...Р„(т).	(19)
В системах с общим резервированием
Рр(т)^1-[1-Р«,	(20)
где Рр(т) относится к системе с резервированием, Р(т) —к ис-
ходной системе.
В табл. 12 приведены производственные данные по количе-
ственным характеристикам надежности некоторых средств
контроля и регулирования, используемых в металлургическом
производстве. Приведенные данные носят ориентировочный ха-
рактер, но для сравнительных расчетов могут быть успешно
использованы. В частности, они позволяют оценить уменьшение
надежности сложных систем автоматизации, включающих в
себя несколько различных элементов.
Такую оценку дают по. формуле (21), являющейся след-
ствием выражений (18) и (19):
1	__ ।	Л42 I , , е I
т	Т ' у ‘	' т1
1 ср.с ср.1 ср.2	ср.и
где Тср.с — среднее время исправной работы системы, состоя-
щей из различных элементов п типов;
ТСр.п — среднее время исправной работы n-го элемента;
Мп — число n-ых элементов в системе.
Анализ выражения (21) показывает, что для значительного
увеличения надежности системы необходимо прежде всего по-
вышать надежность наименее надежного элемента.
Данные табл. 12 и пояснения к ней позволяют выявить фак-
торы, способствующие повышению надежности отдельных эле-
ментов и всей системы автоматизации:
1. В доменном цехе вторичные приборы и регуляторы распо-
ложены в помещении мастера печи. Благодаря этому приборы
изолированы от действия неблагоприятных условий — высокой
температуры, агрессивных газов и др.
Приборы в мартеновском цехе и цехе блюминг расположены
на рабочей площадке и слабо изолированы от технологических
агрегатов — печей и колодцев. Излучение, вибрация, запылен-
ность воздуха резко снижают надежность аппаратуры.
:96
Таблица 12
Характеристики надежности аппаратуры
для условий металлургического производства
Элемент системы	гср.“	К, 1/1Q00 ч
Доменный цех Термопары хромель — алюмель горячего дутья (основная и резервная)*1		624—756	7,37—7,65*2
Термопары платинородий — платина на куполах воздухонагревателей*3		292—336	3,68—4,22
Термопары хромель — алюмель на куполах воз- духонагревателей 		459—484	2,37—2,50
Компенсационные провода к термопарам . . .	5600—10850	0,092—0,179
Электронные потенциометры контактные . . .	1535—1600	1,33—1,53
Электрические регуляторы контактные ....	1165—2160	0,48—0,86
Системы дистанционного управления исполни- тельными механизмами: гидравлические 		9470	0,106
электрические с магнитными пускателями переменного тока		1280	0,78
электрические с контакторами постоянного тока или без пускателей		10500	0,095
Исполнительные механизмы: гидравлические сервомоторы		15800	0,064
электрические исполнительные механизмы с двигателями трехфазного тока и магнит- ными пускателями переменного тока . . .	4380	0,248
электрические исполнительные механизмы однофазные с контакторами постоянного тока	10800	1,191
Регулирующие органы (дроссельные заслонки и жалюзи) 		15750	0,064
Схемы электроснабжения с предохранителями или автоматическими выключателями 		4560	0,22
Мартеновский цех Радиационные пирометры для измерения темпе- ратуры: свода рабочего пространства 		55—75	41,3
воздушных регенераторов		123—149	40,0
газовых регенераторов		116—146	27,5
Электронные потенциометры контактные ....	232	—.
Ртутные переключатели цепей радиационных пирометров 		560	—
Система измерения температуры жидкой стали термопарами погружения (вольфрам—молиб- ден) 		1100	—
Отделение нагревательных колодцев цеха блюминг
Термопары платинородий — платина для измере- ния температуры рабочего пространства ко- лодца*4 		880—1260	
Электронные потенциометры контактные . . .	288—456	—
Электрические регуляторы контактные ....	767—1440	—
Заказ 969
97
Продолжение табл. 12
Элемент системы	Гср.“	К, 1/1000 ч
Дроссельные заслонки на газопроводах ....	710—3040	—
Исполнительные механизмы с контактным управ- лением однофазным двигателем		3040—3200	—
Нагревательные печи прокатных цехов
Милливольтметр показывающий, регулирующий
Электрический регулятор контактный.........
Исполнительный механизм с контактным управ-
лением однофазным двигателем...............
То же, с тормозом .........................
Гидравлический сервомотор .................
Гидравлический регулятор ..................
1960
613
5350
3790
81000
9500
•	* Давление дутья 250—300 кн!м2 (2,5—3 кГ/см2), температура 950—1050° С.
*	2 Термопары вынимают во время остановки печи.
*	3 Температура 1230—1280° С.
*	4 Температура 1300—1380° С.
Следовательно, для повышения надежности аппаратуры ее
желательно располагать в специальных помещениях, в которых
можно обеспечить нормальные условия эксплуатации. В поме-
щениях необходимо поддерживать небольшое избыточное
давление, используя принудительную вентиляцию, а в отдель-
ных случаях (при применении вычислительных машин или
сложных систем централизованного контроля) требуется конди-
ционированный воздух.
2.	Гидравлические регуляторы и сервомоторы характери-
зуются' повышенной надежностью по сравнению с электрически-
ми регуляторами и исполнительными механизмами, поэтому в
простых системах регулирования предпочтительнее применять
гидравлическую аппаратуру. В сложных многоимпульсных си-
стемах целесообразно комбинировать электрическую информа-
ционную часть с гидравлической исполнительной частью (элек-
трогидравлические системы). Снижение культуры производства
и в отдельных случаях опасность возникновения пожаров пре-
пятствуют применению гидроавтоматики.
3.	Электрические исполнительные механизмы с однофазными
двигателями малой мощности характеризуются более высокой
надежностью, чем исполнительные механизмы с трехфазными
двигателями. Надежность повышается также при переходе в
цепях управления от переменного тока к постоянному.
4.	При выборе термопар и других датчиков температуры
необходимо руководствоваться не только уровнем измеряемой
температуры, но и другими условиями работы датчиков. В част-
ности, для измерения температуры куполов воздухонагревателей
доменных печей применяют термопары гр. ХА и ПП-1.
98
Термопары гр. ХА нельзя длительно использовать при темпе-
ратуре выше 1000° С, но термопары гр. ПП-1 в данных условиях
все же менее надежны. Вертикальная установка термопар при-
водит к вытягиванию и обрыву электродов, чему способствует
также повышенная вибрация воздухонагревателей. Срок служ-
бы фарфоровых чехлов термопар в таких условиях небольшой;
особенно затруднена установка новых холодных чехлов в рас-
каленную кладку. В результате термопары гр. ХА в металличе-
ских чехлах с электродами диаметром 3,0—3,2 мм в этих усло-
виях более надежны.
Термопары гр. ПП-1 в нагревательных колодцах цеха блю-
минг установлены горизонтально; удары и вибрация в этом
случае менее интенсивны; в месте установки термопар (отво-
дящие каналы в нижней части ячейки) создается разрежение,
т. е. электроды не подвергаются химическому воздействию про-
дуктов сгорания. Несмотря на работу при более высокой темпе-
ратуре, надежность термопар гр. ПП-1 в цехе блюминг выше,
чем в доменном цехе.
Таким образом, рациональный способ установки первичных
датчиков на контролируемом агрегате способствует повышению
их надежности.
5.	В доменном цехе для измерения температуры горячего
дутья применяют термопары гр. ХА; для повышения надежно-
сти системы ставят по две термопары на одну печь. Одну из
термопар (основную) включают в схему автоматического регу-
лирования температуры дутья, вторую (резервную) подключа-
ют к дублирующему прибору. При выходе из строя основной
термопары резервную подключают к системе регулирования
температуры.
Такое резервирование обусловлено не только важностью
контроля данного параметра, но и трудностью замены термопа-
ры на ходу печи, когда воздухопровод находится под давлением
горячего дутья. При использовании резервной термопары имеет-
ся возможность приурочить замену вышедшей из строя термо-
пары к очередной остановке печи для смены фурм, небольшого
ремонта и т. д.
В общем случае резервирование целесообразно применять
тогда, когда замена или ремонт отказавшего малонадежного, но
ответственного элемента невозможны при работе технологиче-
ского агрегата.
6.	Оптическая система радиационных пирометров подвер-
жена воздействию пыли, копоти и выбивающихся из агрегата
раскаленных продуктов сгорания. Поэтому надежность оптиче-
ских датчиков в условиях металлургического производства
невысокая. Применение правильно спроектированной защиты
(охлаждения, отдувки, в отдельных случаях автоматической
механической очистки) может способствовать повышению на-
дежности этих элементов.
7*	99
7.	В контактной электрической аппаратуре обычно более
половины всех отказов связано с нарушением подвижных кон-
тактов, поэтому при переходе к бесконтактным приборам и
регуляторам среднее время исправной работы может увеличить-
ся не менее чем в 2 раза. Можно значительно повысить надеж-
ность, также герметизировав подвижные контакты.
Таким образом, наиболее эффективные способы повышения
надежности системы автоматизации при проектировании — это
упрощение системы, выбор наиболее надежных элементов прин-
ципиальной схемы, облегчение режимов работы элементов, ре-
зервирование.
§ 2. Расчет экономической эффективности
системы контроля и автоматического регулирования
Для определения экономической эффективности системы ав-
томатизации. сравнивают эксплуатационные затраты и капи-
тальные вложения.
При определении общей суммы экономии на эксплуатацион-
ных расходах в результате внедрения какого-либо варианта
системы автоматизации различают расходы Эп на технологиче-
ский процесс, для которого применяют рассматриваемую систе-
му, и расходы Эс по эксплуатации самой системы.
Годовую экономию на издержках эксплуатации системы
определяют по формуле
АЭС = АЭМ + АЭз.ч + АЭ3 + АЭэн + АЭа + АЭН руб/год,	(22)
где ДЭС — суммарная годовая экономия на эксплуатационных
расходах при внедрении данного варианта системы;
АЭМ — экономия на расходе материалов;
АЭ3— экономия на заработной плате;
ДЭ3.Ч — экономия на расходе запасных частей;
АЭэн — экономия на расходе энергии;
АЭа — экономия на амортизационных отчислениях;
ДЭН — экономия на накладных расходах.
Годовая экономия в технологическом процессе АЭП склады-
вается из различных статей в каждом конкретном случае.
В металлургической промышленности экономия обычно дости-
гается за счет сокращения расходов сырья, топлива, огнеупоров,
уменьшения брака, а также в результате повышения производи-
тельности агрегатов, высвобождения обслуживающего персона-
ла и др. [3].
Общая сумма экономии на эксплуатационных расходах
АЭэ = АЭС + АЗП руб/год.	(23)
Расходы по эксплуатации системы автоматизации не всегда
можно рассчитать в процессе проектирования по отдельным их
400
составляющим, поэтому широко распространен метод определе-
ния расходов по укрупненным показателям.
Нормы амортизационных отчислений на измерительные и
регулирующие устройства приведены в табл. 13. На различных
предприятиях черной металлургии сумма амортизационных от-
числений на приборы и аппаратуру колеблется от 8,0 до 12,5%
от стоимости системы автоматизации.
Таблица 13
Нормы амортизации
Группа и вид основных фондов	Шифр	Норма амортиза- ционных отчисле- ний, %/год
Лабораторное оборудование и приборы 		50020	9,0
Счетно-вычислительные машины 	 Прочие измерительные и регулирующие приборы и	50021	19,0
устройства 		50022	12,0
Затрата средств на обслуживание складывается из заработ-
ной платы персонала, текущих затрат (на материалы, запасные
части, энергию) и накладных расходов (на охрану труда, оплату
труда административно-хозяйственного и вспомогательного
персонала, конструкторские работы, транспорт, амортизацию
контрольной аппаратуры и ремонтных помещений, общезавод-
ские расходы и Др.). Для упрощения расчетов можно выразить
материальные затраты М и накладные расходы Н в долях зара-
ботной платы основного производственного персонала 3:
М = м3 руб/год; 1
Н = нЗ руб/год. j
(24)
Примерные значения для м и н металлургического производ-
ства приведены в табл. 14.
Таблица 14
Текущие материальные затраты и накладные расходы, выраженные
в долях заработной платы основного производственного персонала
Цех	Коэффициент		м н
	материальных затрат, м	накладных расходов, н	
Аглофабрика, доменный, сталеплавиль- ный	0,4—0,6	0,7—1,0	1,1—1,6
Прокатный	0,15—0,35	0,7—1,0	0,85—1,35
Вспомогательные	0,12—0,28	0,7—1,0	0,82—1,28
101
Заработную плату обслуживающего персонала 3 следует
рассчитывать, используя нормы времени на обслуживание
(табл. 15) и стоимость человеко-часа при различных разрядах
работы (табл. 16):
3 = ^3iNin руб/год,	(25)
где 3i — стоимость человеко-часа i-того разряда, руб1чел.-ч\
Nin — норма времени на обслуживание n-ного устройства
работником 1-того разряда, чел,-ч!год.
Затраты в формуле (25) суммируют по всем разрядам рабо-
ты и по всем устройствам рассматриваемой системы автома-
тизации.
Табл. 15 не охватывает всех применяемых в металлургиче-
ском производстве средств автоматизации, но затраты времени
на обслуживание не указанной в таблице аппаратуры можно
рассчитывать аналогичным образом.
Общие затраты средств на обслуживание системы автомати-
зации составляют
Зэ = К (1 + + п) 3 руб/год.	(26)
При определении эксплуатационных затрат Ээ необходимо
учитывать затраты на резервные контрольно-измерительные
приборы и регуляторы, их число составляет 3—5% от числа
установленных на технологических агрегатах. Стоимость ре-
зервной аппаратуры следует относить к капитальным затратам,
а затраты средств на поддержание резерва в работоспособном
состоянии (ремонт, складские расходы) —учитывать поправоч-
ным множителем К = 1,01 — 1,02 в формуле (26).
Для ориентировочных расчетов можно норму отчислений
/гр на обслуживание и текущий ремонт аппаратуры принимать
5—7% от суммы капитальных вложений в систему автомати-
зации.
Капитальные затраты заложены в смету, в которой учиты-
вают стоимость оборудования, материалов и строительно-мон-
тажных работ с соответствующими начислениями (транспорт-
ные расходы, накопления монтажных организаций и др.). Со-
ставление сметы представляет собой сложную и трудоемкую
задачу, составить смету можно только по рабочим чертежам
системы. Для сравнительных расчетов капитальных затрат по
различным вариантам системы автоматизации можно использо-
вать стоимость основной аппаратуры (по принципиальной схе-
ме) . Эта стоимость Ао представляет собой сумму цен контроль-
но-измерительной и регулирующей аппаратуры.
На стадии проектного задания общие капитальные затраты
можно оценить по формуле
/С = (1 4-т) Ло руб.,	(27)
где т — стоимость материалов и монтажа в долях от стоимости
основного оборудования (по принципиальной схеме).
102
Таблица 15
Укрупненные нормы времени на обслуживание контрольно-измерительной
и регулирующей аппаратуры, чел.-ч/год
Наименование аппаратуры
Разряд работы
8
Приборы для измерения температуры
Термометр жидкостный стеклянный .... Термометр манометрический:	4,9	__	1,0	—	—
показывающий без дополнительных					
устройств 	 показывающий с регулирующими устрой-	5,15	12,25	1,5	1,2	—•
ствами 		7,55	—_	18,95	1,2	
самопишущий без дополнительных уст- ройств 	 самопишущий с регулирующими устрой-	20,35		19,0	1,4	—
ствами 			22,85	—.	24,1	1,4	—
Термометр сопротивления		10,3	1,75	—	0,8	—
Термопара	 Термопара погружения в комплекте с потен-	10,3	0,75	—	0,2	—
циометром	 Фотоэлектрический пирометр в комплекте с	0,5	—	985,0	36,4	15,2
потенциометром		18,8	—	—	61,7	32,5
Радиационный пирометр 	 Милливольтметр:	0,5	12,2	—	21,3	0,8
показывающий		13,0	—,	14,1	0,5	—
самопишущий 		0,2	17,1	6,0	15,9	—'
Лого метр показывающий	 Потенциометр, мост электронный:	13,0	—	16,2	0,7	—
показывающий без дополнительных					
устройств 	 показывающий с регулирующими устрой-	0,5	22,6	—	27,6	12,0
ствами 		0,5	23,8	—.	26,7	12,6
самопишущий с дисковой диаграммой без дополнительных устройств	 самопишущий с дисковой диаграммой с	0,5 0,5	36,0 39,0	—	27,7 29,2	14,7 15,1
регулирующими устройствами ....			—		
самопишущий с ленточной диаграммой без дополнительных устройств . . . самопишущий с ленточной диаграммой	0,5 0,5	20,7 23,2	—	31,8 33,3	19,4
					19,9
с регулирующими устройствами . . .			—		
Приборы для измерения давления и		разрежения			
Манометр кольцевой:					
показывающий		0,6	13,4	17,3	2,0	-—
самопишущий 		0,6	17,7	18,6	2,2	—
Манометр с одновитковой трубчатой пружи-					
ной:					
показывающий	 бесшкальный с электрической дистанци-	5,2	—	0,25	—	—
онной передачей 		6,2	5,1	—,	1,25	——.
Манометр с многовитковой трубчатой пружи-					
ной:					
самопишущий без дополнительных устройств 	 самопишущий с регулирующими устрой-	13,1	13,4 15,9	21,0 22,8	0,5 0,5	—
ствами 		13,1				—
103
Продолжение табл. 15
Наименование аппаратуры	Разряд работы				
	4	5 1	1 6	7	8
Тягомер, напоромер, тягонапоромер мем- бранный показывающий		7,5	12,0	0,3		
Манометр сильфонный: самопишущий без дополнительных устройств 		13,1	8,5	15,3	0,5		
самопишущий с регулирующими устрой- ствами 		13,1	11,0	16,9	0,5		
Сигнализатор падения давления бесшкальный	9,5	5,0	—	—	—
Приборы для измерения расхода					
Мазутомер поршневой: показывающий 			9,5	7,0			5,0		
с дистанционной передачей показаний	10,7	—,	9,2	6,1	—
Дифманометр поплавковый: показывающий		13,9	—	24,6	. 2,0	—»
самопишущий без дополнительных устройств			13,3	16,5	28,6	2,2	—
самопишущий с регулирующими устрой- ствами 		13,3	18,9	23,6	9,0	-
бесшкальный с электрической передачей показаний 		0,5	6,1	26,4	10,1	
Дифманометр кольцевой: показывающий		0,5	14,6	20,0	2,0		
самопишущий 		0,5	17,1	26,8	2,2	—
Дифманометр колокольный с дистанционной передачей показаний 		0,3	12,2	24,0	10,1	—
Дифманометр мембранный (не компенсацион- ный) с дистанционной передачей показаний	6,6	/—	18,0	9,0	—,
Сигнализатор разности давлений 		9,0	10,1	3,5	—	
Вторичные приборы для измерения давления,		разрежения и		расхода	
Типа ЭИВ: без дополнительных устройств ....	0,5	17,7	—	25,0	11,2
с регулирующими устройствами .... Типа ЭПИД:	0,5	20,1	—•	26,4	12,0
без дополнительных устройств		13,3	16,5	—	22,8	12,0
с сигнальными контактами		13,3	18,9	-—.	25,3	12,5
с реостатным датчиком		13,3	16,5	—	24,1	12,5
с сигнальными контактами и реостатным датчиком 		13,3	18,9	—	26,5	13,0
Миниатюрные ДП, ДПР, ДСМ, ДСМР: показывающие без дополнительных устройств 		0,5	14,6	—	25,0	10,4
показывающие с регулирующими устрой- ствами 		0,5	17,2	—	26,3	10,9
самопишущий без дополнительных устройств 		13,3	15,9	—	27,5	11,2
самопишущий с регулирующими устрой- ствами 		13,3	18,3	—	31,2	12,7
Малогабаритные ДС, ДСР: без дополнительных устройств ....	0,5	15,9	—	25,0	11,2
с сигнальными устройствами		0,5	18,3	—.	26,3	11,7
с реостатным датчиком		0,5	20,1	—	26,4	13,6
104
Продолжение табл. 15
Наименование аппаратуры
Разряд работы
4	|	5	|	6	|	7	|	8
Приборы для измерения уровня
Радиоактивный индикатор уровня..........|	0,5 | 18,3 | — | 30,6 [ 6,0
Приборы для измерения состава жидкостей
Солемер РЭС-106 (комплект)...............I	1,3 I 28,6 | — I 64,3 I 15,3
Кислородомер РЭК-130 (комплект)	. . . . | 1,0 | 29,3 | — | 37,0 | 34,8
Газоанализаторы
Термокондуктометрический (комплект) ... I 13,0 I 36,2 I — I 56,2 | 20,4
Магнитный (комплект) ...................I	14,3 | 57,9 | — | 2,4 | 98,1
Автоматические регуляторы
Регулятор прямого действия		1 21,5	1 1,0 | 18,4	1 6,0 1 -	
Гидравлические регуляторы				
Регулятор давления астатический		0,6	25,9	—	30,0	9,5
Регулятор давления изодромный		0,6	32,0	—	-—	43,8
Регулятор расхода:				
астатический		0,6	25,9	—	30,0	9,5
изодромный		0,6	32,0	—	—	43,8
Регулятор соотношения		0,7	30,5	—	36,3	10,3
Сервомотор 		15,0	7,0	—	—	—
Кран дистанционного управления		4,9	2,0	—	——	—
Пневматические регуляторы
Регулятор с датчиками 		1,6	24,4	—	—	114,2
Панель дистанционного управления .... Исполнительный механизм с мембранным	18,4 13,5	—	—	—	—
пневмоприводом			5,0	—.	——	—•
Фильтры 		10,6	—	—	—	—
Электрические регуляторы
Изодромный ИРМ-240 ......................
Типа ЭР-Ш-59.............................
Реле времени МРВ.........................
Электрический исполнительный механизм;
однофазный электродвигатель, малой
мощности.............................
трехфазный электродвигатель, большой
мощности.............................
0,5
0,6
1,2
24,4
18,3
0,5
51,2
45,5
1,9
3,4
26,8
49,0
8,0
16,0
Примечание. Нормы времени учитывают следующие виды работ: 1) текущее обслу-
живание; 2) планово-предупредительные ремонты; 3) снятие и установку аппаратуры; 4) ка-
питальные ремонты; 5) пуск и наладку схемы контроля, регулирования и сигнализации;
6) поверку приборов.
105
Таблица 16
Стоимость 1 чел.-ч (основная
и дополнительная заработная плата
с начислениями без поясных
надбавок) руб.
1 Разряд	Цехи завода	
	основные (аглофаб- рика, доменный, сталеплавильный, прокатный)	вспомогательные (энергетический, газовый, кислород- ный, механический и Др.)
3	0,46	0,45
4	0,54	0,52
5	0,63	0,60
6	0,73	0,70
7	0,85	0,81
8	0,99	0,95
Для аглодоменного произ-
водства т = 1,1—1,3, для ста-
леплавильного т = 0,9—1,1,
для прокатного т = 0,8—1,0,
для вспомогательных произ-
водств т = 0,5—0,7.
Если известна стоимость
приборов, регуляторов, элек-
троаппаратуры и щитов А[, то
общие капитальные затраты на
стадии проектного задания рас-
считывают по формуле
К- 1,41ДХ руб. (28)
Годовой экономический эф-
фект для двух сравниваемых
вариантов системы автомати-
зации 1 и 2 следует рассчитывать по формуле
3 = 3Э1—^2) = АЭэ4-ЕА7< руб/год, (29)
где Ki?2 — капитальные затраты (в основное производство, на
аппаратуру и монтаж системы автоматизации) при
внедрении сравниваемых вариантов, руб.;
Е — нормативный коэффициент сравнительной эффектив-
ности капитальных затрат, 1/гоД.
Рекомендуется принимать Е 0,15 — 0,20 1/год.
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений
кЭэ
(30)
не должен превышать трех-четырех лет.
Так как эксплуатационные затраты входят в себестоимость
продукции, формулу (29) часто представляют в виде
кЭ - Cr-C2 + EiK.-KJ,	(31)
-где С1}2 — себестоимость годового объема продукции для срав-
ниваемых вариантов, руб/год.
Если в процессе проектирования возникает задача опреде-
ления штата обслуживающего персонала, то для нахождения
списочной численности рабочих Гтого разряда необходимо нор-
му времени 2Афп [см. формулу (25)] разделить на эффективный
фонд рабочего времени. При 7-ч рабочем дне и 12-дневном до-
полнительном отпуске эффективный фонд рабочего времени со-
ставляет 1790 чел.ч]год.
106
i 3. Выбор аппаратуры технологического контроля
и сигнализации
При выборе аппаратуры контроля и сигнализации необходи-
мо учитывать параметры контролируемой и окружающей сре-
ды— температуру, давление, состав, влажность, запыленность,
электрические свойства, а также условия измерения — размеры
и характер контролируемого объекта, расстояние между точкой
измерения и вторичным прибором, механические воздействия
(удары, вибрацию), наличие источников питания. Должны быть
выдержаны требования противопожарной техники и охраны
труда и требования, предъявляемые технологическим процессом
к погрешности, чувствительности и инерционности аппаратуры.
Если имеется возможность, то следует применять унифициро-
ванную аппаратуру: приборы одной информационной системы,
одного завода-изготовителя и т. д. Это облегчит обслуживание
системы и позволит сократить число резервных приборов и
сигнализаторов.
Шкалы показывающих и самопишущих приборов должны
быть выбраны таким образом, чтобы характерные значения
измеряемых величин укладывались в последнюю половину или
треть шкалы; в отдельных случаях приходится устанавливать
несколько приборов с разными шкалами для контроля одной и
той же величины при разных режимах работы агрегата (напри-
мер, для контроля низкого и повышенного давления колошнико-
вого газа на доменной печи). Использовать начальную часть
шкалы и самый ее конец не рекомендуется. Для однотипных
неответственных измерений температуры, давления и разреже-
ния можно использовать простейшие одноточечные показываю-
щие приборы с ручными переключателями (переключатель щи-
товой щеточный ПМТ-4—ПМТ-20 на 4—20 точек для термомет-
ров сопротивления, термопар или радиационных пирометров;
кран-переключатель КП-3, КП-6 на 3 или 6 импульсных линий
для измерения давления или разрежения).
При выборе аппаратуры для горячих и в то же время
открытых цехов металлургического производства предпочтение
следует отдавать приборам с температурной компенсацией.
Большинство приборов рассчитано на относительную влажность
окружающего воздуха до 80%, это позволяет использовать ап-
паратуру в обычном исполнении почти на всех участках завода.
В отдельных случаях (в местах с поливным охлаждением — для
шахты доменной печи, клети прокатного стана и др.) требуются
приборы водо- или брызгозащищенного исполнения.
Общие рекомендации по выбору аппаратуры сводятся к сле-
дующему.
При измерении температур от 100 до 300° С более целесооб-
разно применять не термопары, а термометры сопротивления,
как более чувствительные датчики.
107
Милливольтметры не применяют для измерения низких тем-
ператур, так как их погрешность в этом случае резко возра-
стает.
Необходимо оценить ожидаемую скорость изменения изме-
ряемой величины и использовать такой вторичный прибор,
скорость движения указателя которого по шкале не меньше, чем
ожидаемая скорость изменения измеряемой величины, тогда
прибор будет работать в следящем режиме и его динамические
погрешности можно не учитывать.
Увеличение быстродействия прибора сверх указанного не ре-
комендуется, так как с увеличением быстродействия ускоряется
износ измерительной системы прибора.
Если динамические свойства объекта характеризовать пере-
даточной функцией
k
^о6(р)= ;и --г.	(32)
т обР + 1
а измерительного прибора — функцией
Ь	ТИЗМР
^изм(р)= Г	(зз)
т измР + 1
то при выборе метода и средства измерения контролируемой и
регулируемой величины можно исходить из условий
тизм<(0,2^0,3)тоб,
(0,2-^ 0,3) Гоб.1	(б4>
В табл. 17 приведены динамические характеристики некото-
рых измерительных устройств.
Передаточные функции вторичных приборов для измерения
температуры (электронных мостов и потенциометров), приборов
компенсационного типа (ДМ.К, ДМКК), вторичных приборов
для измерения давления, разрежения и расхода (ДС1, ЭПИД,
ЭИВ, ВФСМ и др.) можно представить в виде
^изИ(р) = -^7.	(35)
где 7ИЗм ~ 0,1 тШк(тшк — время прохождения указателем 100%
шкалы).
Малогабаритные и миниатюрные приборы, особенно самопи-
шущие, обычно работают менее точно и надежно по сравнению
с приборами нормальных размеров; показания их менее замет-
ны обслуживающему персоналу.
При выборе манометров (дифманометров) следует руковод-
ствоваться следующими соображениями:
применять приборы с ртутным заполнением не рекомен-
дуется;
108
Таблица 17
Динамические характеристики контрольно-измерительной аппаратуры [19, 23]
Наименование аппаратуры	Условия определения характеристик	т ИЗМ» сек.	т ИЗМ’ сек
Манометрический термометр	Нагрев от 30 до 100° С в воде при	1	8
	скорости 0 м/сек\ нагрев от 40 до 60° С в потоке	2	12
Термометр сопротивления: в стальном чехле	воздуха при скорости 8 м/сек Нагрев от 30 до 100° С в воде при	8	120
в латунном чехле	скорости 0 м/сек-. То же	3	33
Термопара ТХА в стальном	Нагрев от 30 до 900° С в воздухе	26	168
чехле	при скорости 0 м/сек} нагрев от 625 до 650° С в дымо-	30	174
	вых газах при скорости 0,1 м/сек} нагрев от 830 до 860° С в дымо-	14	93
Термопара ТПП в фарфоро-	вых газах при скорости 0,4 м/сек Нагрев от 30 до 1100° С в воздухе	27	240
вом чехле	при скорости 0 м/сек\ нагрев от 1170 до 1200° С в ды-	9	35
Термопара ТПП в фарфоро-	мовых газах при скорости 7 м/сек Нагрев от 1170 до 1200° С в ды-	20	112
вом и карборундовом чехлах Радиационный	пирометр	мовых газах при скорости 7 м/сек Визирование на раскаленную ленту с температурой 1170°С Мгновенный сброс давления с мак-	0,1	2,5
ПРК-600 Дифманометр: мембранный ДМ		0,15	1,5
поплавковый	симума до нуля То же	0,5	8,0
мембранные показывающие тягомеры и напоромеры можно
устанавливать в местах, подверженных вибрации, но они бо-
ятся агрессивных (особенно сернистых) газов; чувствительность
их невысокая;
основным достоинством колокольных дифманометров яв-
ляется высокая чувствительность, поэтому они находят широкое
применение при измерении и регулировании давления в рабочем
пространстве мартеновских и нагревательных печей;
кольцевым дифманометрам свойственна большая инерцион-
ность; их не применяют в качестве датчиков в системах автома-
тического регулирования. При односторонней перегрузке замы-
кающая жидкость выбрасывается в импульсную линию;
сильфонные дифманометры малоинерционны, но легко раз-
рушаются при перегрузках. Лучше всего выдерживают пере-
грузки мембранные дифманометры ДМ с водяным заполнением
мембранных блоков.
Значительными достоинствами обладают компенсационные
дифманометры: погрешность ± (0,6 ч- 1,0) % по сравнению с
109
погрешностью некомпенсационных '±(1,0-? 1,6)%; малая инер-
ционность. Так, постоянная времени компенсационного дифма-
нометра ДМК не превышает 0,5 сек, а для поплавковых ДП она
достигает 8—10 сек и для мембранных ДМ 1,5—2,0 сек. Поэто-
му компенсационные дифманометры желательно применять в
системах автоматического регулирования давления и расхода.
Расходомеры переменного перепада давления получили ши-
рокое распространение благодаря универсальности: приборы
применимы для измерения расхода жидкости, газа или одно-
фазного пара при значительных давлениях и температуре изме-
ряемой среды. Величина отношения максимального измеряемого
расхода к минимальному не должна превышать 3—5. Погреш-
ность измерения обычно находится в пределах ±(14- 2) %.
Уровень жидкости в закрытых сосудах с паровым объемом'
целесообразно измерять дифманометрами — уровнемерами в
комплекте с уравнительными сосудами.
Учетные и регулируемые параметры регистрируют при помо-
щи самопишущих приборов; для контроля других, менее ответ-
ственных параметров достаточно установить показывающие
приборы.
Многие металлургические процессы изучены пока еще недо-
статочно, и для них отсутствуют вполне достоверные алгоритмы,
управления; не для всех параметров металлургического произ-
водства имеются надежные датчики и средства автоматизации.
В таких условиях затруднительна полная автоматизация мно-
гих металлургических процессов как обычными средствами, так.
и при помощи управляющих вычислйтельных машин, т. е.
оператор по необходимости участвует в управлении металлур-
гическими агрегатами, оснащенными системами частичной
автоматизации.
В связи с усложнением металлургических агрегатов и рос-
том оснащенности их средствами контроля и управления опера-
тору необходимо иметь информацию о текущем или прошлом
состоянии и тенденциях процесса в наиболее компактной и по-
нятной форме. Целесообразно в некоторых случаях применять
так называемые «графические панели», т. е. изображения на
щите технологической схемы процесса или агрегата с установ-
кой в точках измерения и сигнализации миниатюрных приборов
и сигнальных устройств; применять избирательные системы
контроля и управления, функционирующие «по вызову»; исполь-
зовать машины автоматического централизованного контроля
и сигнализации.
Форма предъявления оператору информации должна умень-
шать или исключать необходимость запоминания заданных
значений параметров, для чего целесообразно применять на
шкалах приборов отметки зон «норма».	}
Устройства, от которых оператор получает информацию,,
могут быть органами количественной (приборы) или качествен-'
ПО
ной (индикаторы) информации. Показывающие (самопишущие-
или цифровые) приборы дают возможность оператору опреде-
лить численное значение параметра.
Оптические (сигнальные лампы, табло) и акустические
(звонки, гудки) индикаторы сообщают оператору о состоянии
отдельных элементов объекта («много», «мало», «открыто»^
«включено» и Др.).
Показывающие приборы используют для определения чис-
ленного значения параметра в данный момент, контроля нахож-
дения параметра в зоне «норма», установки и поддержания
заданного значения параметра при помощи органов управления,
поддержания соответствия одного параметра другому (слеже-
ния). По виду отсчетных устройств показывающие приборы
можно подразделить на приборы с подвижной стрелкой или с
подвижной шкалой и цифровые. Соотношение между функцио-
нальным назначением прибора и видом его отсчетного устрой-
ства рекомендуется выбирать в соответствии с табл. 18.
Таблица 18
Рекомендации по выбору показывающих приборов
Назначение прибора	Отсчетное устройство		
	с подвижной стрелкой	с подвижной шкалой	цифровое
Отсчет численного значения параметра	Допустимо	Допустимо	Рекомендуется
Контроль нахождения пара- метра в зоне «норма»	Рекомендуется	Не рекоменду- ется	Не рекоменду- ется
Установка и поддержание заданного значения пара- метра	»	Допустимо	Допустимо
Слежение	»	»	Не рекомен- дуется
При пользовании таблицей необходимо учитывать, что изме-
рение быстроизменяющихся параметров цифровым прибором;
затруднено вследствие мелькания цифр младших разрядов.
Приборы же с круглой шкалой и подвижной стрелкой дают
возможность оператору легко оценивать скорость изменения
параметра.
Самопишущие приборы оператор использует в качестве
регистраторов тенденции изменения основных параметров
процесса. С этой точки зрения удобство представляют горизон-
тально перемещающиеся ленточные диаграммы (как у приборов
типа ВФСМ, ЭПСМ, МФСМ и др.), так как в этом случае ось
времени, расположенная горизонтально, позволяет использовать
запись на диаграмме как естественный график процесса.
11®
Таблица 19
Первичные приборы для измерения температуры
Наименование	Тип	Пределы из- мерений, °C	Характеристика и область применения в металлургической промышленности
Термометры технические стек-	Прямой А-1— А-11,	—35 —500	Периодические измерения сравнительно невысоких тем-
лянные ртутные	угловой Б-1—Б-11		ператур охлаждающей воды, жидкого топлива, масла,
(ГОСТ 2823—59)			сжатого воздуха и др.
Термометры манометрические	Показывающий	0 —300	Во взрывоопасных помещениях (привод диаграммы
	ТПГ-180;		самопишущего прибора от часового механизма); по-
Термометры манометрические	самопишущий ТСГ-710Мч2	—60 —250	грешность измерения ±1%; допустимая температура ок- ружающего воздуха 5—60°С
	ЭКТ-1		В системах сигнализации; погрешность измерения
электроконтактные	ЭКТ-2	0 —400	±2,5%
Термометры сопротивления	ТСП-1, )		
платиновые ТСП и медные ТСМ	ТСП-1А,	—120 —500	Для измерения температуры жидких и газообразных
(см. табл. 20)	ТСП-Ш, ( ТСП-ША J		сред в одной точке
			
	ТСМ-Х, 1 TCM-XIV J	—50 —100	То же
	ТСП-ХХ1	0 —500	Для измерения температуры пара
	ТСП-085	"0 —100	Для измерения температуры подшипников
	ТСП-138	0 —120	То же
	ТСМ-148	0 —120	» »
Термопары: хромель-алюмелевые ТХА	TXA-VIII, XIII	0 —1000	Для измерения температуры жидкости и газа
хромель-копелевые ТХК	TXK-VIII, XIII	0 —600	То же
платинородий-платиновые ТПП	ТХА-420, 430 1 ТХК-420, 430 )	(—50) —600	Для измерения температуры пара
(см. табл. 21)	ТПП-II	0 —1300	Для измерения температуры газа
погружения вольфрам-молибде-	ТПМ-293,	1400 —1800	Переносные для измерения температуры жидкой ста-
новые	ТПМ-293А		ли в мартеновских печах, тепловая инерция 40 сек; ТПМ-293 для печей емкостью до 100 т, ТПМ-293А — свы-
.				ше 100 т
Заказ 969
Наименование	Тип	Пределы из- мерений, °C
платинародий -платинородиевые, гр. ПР-30/6	ТПР-571	300 —1600
силицид — молибден —- сили- цид — вольфрам	ТМСВ-340М	300 —1650
Пирометр радиационный с те- лескопом ТЕРА-50	РАПИР	Гр. РС-15, 400—1500; гр. PC—20, 900—2000; гр. PC—25, 1200—2500
Пирометр фотоэлектрический ’	ФЭП-4	500—2000
Продолжение табл. 19
Характеристика и область применения в металлургической
промышленности
Для измерения температуры окислительной среды;
давление — атмосферное; инерционность 210 сек\ конст-
рукция головки — водозащищенная; устойчивость к ме-
ханическим воздействиям обыкновенная; материал за-
щитной арматуры — окись алюминия; крепление — вму-
ровывается в футеровку печи; вывод из головки — шту-
цер с сальниковым уплотнением; монтажная длина 500—
1600 мм\ рабочая длина 200—500 мм\ используют в во-
доохлаждаемой фурме для длительного измерения тем-
пературы жидкой стали в мартеновских печах и конвер-
терах
Для измерения температуры окислительных газовых
сред; рабочая длина (выступающая из водоохлаждаемой
рубашки часть положительного электрода) 150—400 мм',
градуировка — индивидуальная; остальные технические
данные — как у термопары ТПР-571
Для бесконтактного измерения температур стационар-
ных объектов. Телескопы ТЕРА-50 имеют показатель ви-
зирования 1/20 и могут работать при температуре кор-
пуса 10—100° С. Если без охлаждения корпус телескопа
нагревается свыше 100° С, то применяют защитную ар-
матуру ЗАРТ с патрубком или кожухом водяного ох-
лаждения. Основная относительная погрешность ТЕРА-50
± (1—2) % (большая погрешность — при низких измеряе-
мых температурах)
Для бесконтактного измерения температуры движу-
щихся объектов (слитков, заготовок и др.).
Основная погрешность ± 1 %; показатель визирования
головки 4/22, 1/28, 1/50. Визирная головка имеет водяное
охлаждение
Таблица 20
Термометры сопротивления
Тип	Г радуи- ровка	Пределы измерения, °C	Давление Мн/м2 (к Г/см2)	, С К «	ЕГ S л о л О * § g У		Устойчивость к механическим воздействиям	Материал защитной арматуры
				С	Ь S S с		
ТСП-1 ТСП-1А ТСП-Ш ТСП-ША	21 21	0—500 —120—(-30 0—500 —120—1-30	4(40) 0,1(1)		240 240	Обыкновенная »	Сталь 20, 1Х18Н9Т Сталь 20, 1Х18Н9Т
ТСП-ХХ1	21	0—500	25(250)		80		2X13
ТСП-085	21	0—100	0,1(1)		10	Ударопрочный виброустой- чивый	Сталь 20
ТСП-138	21	0—120	0,1(1)		80	Обыкновенная	Медь М3, латунь ЛТ-96
ТСМ-Х	23	—50—(-100	4(40)		240	»	Сталь 20, 1Х18Н9Т
TCM-XIV	23	—50—|-Ю0	0,1(1)		240	»	Сталь 20, 1Х18Н9Т
тем-148	23	0—120	0,1(1)		100	»	Медь М3, латунь ЛТ-96
Термопары
Таблица 21
Тип	Пределы измерения, °C	Давление, Мн/м2 (кГ/см2)	Показатель Тепловой инерции, сек	Устойчивость к механическим воздействиям	Материал защитной арматуры
TXK-VIII TXA-VIII	0—600 0—800 \ 0—1000/	1(10)1 0,6(6)!	210	Обыкновенная	Сталь 20, 1Х18Н9Т, Х25Т
тхк-хш ТХА-ХШ	0—600 0—800 0—1000	0,1(1)! )	210	»	Сталь 20, 1Х18Н9Т, Х25Т
ТХК-420 ТХК-430 ТХА-420 ТХА-430	| —50—600	3(30)	100	Вибротряско- устойчивая	2X13
ТПП-II	0—1300	0,1(1)	210	Обыкновенная	Фарфор (часто — с карборундовЫхМ чехлом)
114
00
Первичные приборы для измерения давления, разрежения, расхода и уровня
115
Таблица 22
Наименование	Тип	Пределы измерений, кн!м2 (кГ/см2)	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
	Приборы без диетам	ционной передачи пок	юзаний
Манометр показывающий с од- новитковой трубчатой пружиной	МТ	100—40000 (1—400)	Для измерения давления жидкости или га- за; погрешность измерения ±4%; допустимая температура в месте установки —50-^60° С; устанавливают на общецеховых коллекторах сжатого воздуха, природного газа, воды, пара и др.
Манометр самопишущий	МТС-710 (привод диаг- раммы от электродвигате- ля), МТС-710ч (привод диаграммы от часового механизма)	600—160000 (6—1600)	Для регистрации показаний (например, для учетных целей); допустимая температура ок- ружающей среды 10—60° С; погрешность из- мерения ±1,6%
Манометр сильфонный показы- вающий Манометр сильфонный само- пишущий	МС-270 МСС-710 (электродвига- тель), МСС-710ч (часовой механизм)	25—400 (0,25—4)	Для измерения давления паров, газов и жидкостей То же
Тягомеры, тягонапоромеры,	ТМП-1,	ТНМП-1,	0,25—25	Для измерения малых давлений (напора)
напоромеры мембранные пока- зывающие с профильной шкалой Дифманометры механические	НМП-1 (модель 2007)	(0,0025—0,25)	или разрежения (тяги) газовых сред; исполь- зуют для контроля тяги дымовых труб, дав- ления вентиляторного воздуха, газов на пе- чах с газовым отоплением и для других второстепенных измерений, погрешность из- мерения ±2,5%
кольцевые с водяным заполне-	ДК-ТПВ, ДК-ТСэВ,	0,63; 1,0 и 1,6	Для измерения давления, разрежения и
нием	ДК-ТСчВ,	ДК-РПВ, ДК-РСэВ5 ДК-РСЧВ	(0,0063; 0,01 и 0,016)	расхода газов низкого давления; максималь- ное статическое давление 25 кн]м2 (0,25 кГ!см2) \ погрешность измерения ±1,6%
Продолжение табл. 22
сэ
Наименование
Тип
Пределы измерений,
кн!м2 (кГ/см2)
Характеристика и область применения
в металлургическом производстве
Приборы с дистанционной передачей показаний
Бесшкальные манометры и	МП-П (пневматический),	160—100000	Для измерения давления жидкостей и га-
мановакуумметры с многовитко- вой пружиной (унифицированные датчики ГСП) Манометры, мановакууммет-	МП-Э (токовый), МП-Ч (струнный), МВП-П,Э,Ч МЭД:	(1,6—1000) По шкале разре- жения до 100 (1)	зов; погрешность измерения ±1 и ±1,6% Используют в комплекте с вторичными
ры, вакуумметры с преобразова- телем дифференциально-тран- сформаторным	модель 2306 модель 2307	100—4000 (1-40) 6000—160000 (60—1600)	приборами дифференциально-трансформатор- ной системы; погрешность измерения ±2,5%
Дифманометры мембранные с дифференциально-трансформа- торным преобразователем	ДМ: модель 3564 для рст до 6,4 Мн/м2 (64 кГ1см2) модель 3566 для рст до 25 Мн/м2 (250 кГ/см2)	1,60—630 (0,016—6,3)	Для измерения давления, разрежения, раз- ности давлений, расхода жидкости, пара, и газа, уровня жидкости, погрешность измере- ния ±1,6%; ДМ-3537Ф предназначен для работы со вторичным прибором ферродинами- ческой системы; не могут быть использова- ны при минусовых температурах, так как замерзает вода в мембранных блоках
Дифманометр колокольный с	дко	0,1—1,0	Для измерения малых давлений и перепа-
дифференциально-трансформатор- ным преобразователем Индикатор давления ферроди- намический	(модель 3701) ИДФ	(0,001-0,01) 250—25000 (2,5—250)	дов давлений; заполнение — маслом; погреш- ность измерения ±1,6% Для измерения высоких давлений жидко- стей и газов; выходные преобразователи ПП, ПФ, ПС
Дифманометры мембранные	ДМИ-Р (расходомер), ДМИ-Т (тягомер)	0,63—100 (0,0063—1,0)	Для измерения средних давлений, перепа- дов давлений и расхода жидкостей и паров, максимальное рабочее давление 6,3 Мн/м2 (63 кГ/см2)
Zll
Наименование		Тип
Дифманометры компенсационные	мембранные	ДМК-Р (расходомер), ДМК-Т (тягомер)
Дифманометры компенсационные с скими коррекциями	мембранные автоматиче-	ДМКК (по температуре и давлению), ДМКВ (по температуре, давлению и вл агосо держанию)
Дифманометры компенсационные на репады	мембранные малые пе-	ДМКФ-Р (расходомер), ДМКФ-Т	(тягомер), ДМКФ-Т0 (тягомер с двусторонней шкалой)
Индикатор расхода вязких жидкостей		ИРКВФ
Бесшкальные дифманометры мембранные (унифицированные датчики ГСП)		ДМ-П (пневматический), ДМ-Э (токовый), ДМ-Ч (струнный)
Продолжение табл. 22
Пределы измерений, КН/М2 (кГ/см2)	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
0,63—16 (0,0063—0,16)	Давление и расход сухих газов среднего давления, предельное статическое давление 1,6 Мн/м2 (16 кГ/см2)
1-16 (0,01—0,16)	Для измерения расхода сухих сжатых га- зов, пределы ввода коррекции по давлению 0,04—1,6 Мн/м2 (0,4—16 кГ/см2)\ коррек- ция вводится при отклонении температуры от расчетной на 4:50 град', по влагосодержа- нию—от 0 до 50 г/м3 сух.; рабочая темпе- ратура зависит от типа термометра сопротив- ления— ТСП или ТСМ
0,01—0,4 (0,0001—0,004)	Для измерения малых давлений и перепа- дов давления и расхода сухих газов. Мак- симальное избыточное давление 0,1 Мн/м2 (1 кГ/см2)
0,28—1,75 кг/сек (500—6300 кг/ч)	Для измерения расхода жидкого топлива; статическое давление до 1 Мн/м2 (10 кГ/см2) при температуре измеряемой жидкости 10—100° с
0,1-6,3 (0,001—0,063) , До 630(6,3)	Для измерения расхода, уровня, избыточ- ного давления, разрежения
Таблица 23
Приборы для контроля состава и качества
Наименование	Тип	Пределы измерения	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Газоанализатор термокон- дуктометрический	ТП-1120	0-5% Н2, 0-100% Н2	Анализ горючих газов
	ТП-2220	0-10% СО2) 0—20% СО2 0-40% СО2	Анализ горючих газов и продуктов сгорания
Газоанализаторы оптико- акустические	ОА-2109 ОА-2209 1 . ОА-2309)	0—1; 2; 5; 10 20; 30; 50; 70; 100%	Анализ горючих газов и продуктов сгорания на СО (ОА-2109), СО2(ОА-2209) и СНДОА-2309)
Комплект газоанализато- ров	ОА-0304	0—35% СО; 0—20% СО2; 0-5% Н2	Анализ колошникового газа доменных печей; в комп- лекте два оптико-акустических газоанализатора на СО и СО2 и термокондуктометрический Газоанализатор на Н2; допустимая температура окружающей среды 10—30° С
Газоанализатор магнитный	МН-5130	0-5%, 50%, 80—100% О2	Анализ дутья, обогащенного кислородом, технического кислорода, продуктов сгорания
Солемер	РЭС-106	0—4 мг	Для автоматического контроля солесодержания насы- щенного пара
Датчик погружной	ДПг	1,5—14,5 pH	Для контроля активности ионов водорода в растворах и пульпах
Индикатор плотности пуль- пы с ферродинамическим преобразователем	ИПВФ	1—1,32 кг}л	Контроль плотности пульпы в обогатительных системах
Автоматический кислоро- домер	АК-5	0—0,1 мг/л	Для определения содержания кислорода, растворенного в деаэрированной питательной воде котельных установок, систем испарительного охлаждения и др.
Таблица 24
Вторичные приборы
Наименование	Тип	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Милливольтметр пока- зывающий	МПЩПр-54м	Для неответственных измерений температуры в комплекте с термо- парами; погрешность ±1,6%; до- пустимая температура окружающей среды 10—35° С; шкалы: гр. ХК 0—300; 400, 600° С; гр. ХА 0—600, 800, 1100, 1300° С; гр. ПП-1—1600° С
Милливольтметр пока- зывающий	МПЩР-53	Для работы в комплекте с ради- ационным пирометром; допустимая температура окружающей среды 10—50° С; шкалы: гр. Р2 700— 1500° С, гр. РЗ 900—1600, 1800; 1200—2000° С; гр. Р4 1500—2500° С
Логометр показываю- щий	ЛПр-53м	Для работы в комплекте с тер- мометрами сопротивления; шкалы: гр. 21, 22 от —200 до —100, 0, 50; от —150 до 0, 150; от —100 до 0, 50, 100; ’от —50 до 0, 50, 100; от 0 до 50, 100, 200, 300, 400, 500; от 200 до 500; гр. 23, от —50 до 0, 50, 100; от 0 до 50, 100, 150, 180; от 50 до 100° С
Электронные вторичные приборы
Электронный автомати-	эпп	Используют для контроля основ- ных регулируемых автоматически параметров металлургического про- изводства; погрешность ±0,5%, могут работать при температуре окружающей среды 0—50° С; шка- лы потенциометров и мостов см. табл. 25 На 1, 3, 6, 12 и 24 точки из-
ческий потенциометр; Мост с записью на лен- точной диаграмме	эмп	мерения, без регулятора и с регу- лятором на одну точку регулиро- вания
Мост показывающий	ЭМДС, модель 4833м	Двенадцатиточечный с сигнализа- цией для контроля температуры подшипников; шкалы: гр. 21 0 — —120ч-200о С; гр. 23 0—120° С
Мост, потенциометр Вторичный прибор диф-	ЭМД, ЭПД	Одноточечные приборы с диско- выми диаграммами (завод «Мано-
ференциально-трансформа - торный	ЭПИД	метр», Москва)
Мост, потенциометр,	КСМ4, КСП4,	Компенсаторы со складывающей-
миллиамперметр	КСУ4	ся ленточной диаграммой (завод «Манометр», Москва)
119
Продолжение табл. 24
Наименование	Тип	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Мост, потенциометр,	ЭМВ2, ЭПВ2,	Приборы показывающие с враща-
вторичный прибор диффе- ренциально- трансформа- торный	ЭИВ2	ющимся цилиндрическим цифербла- том, мосты и потенциометры — на 1, 6 и 12 точек (завод «Мукачевпри- бор», Мукачево)
То же	МС1, ПС1, ДС1	Малогабаритные приборы самопи- шущие с ленточной диаграммой, мосты и потенциометры на 1,2, 3, 6 и 12 точек (Приборостроитель- ный завод, Львов)
» »	МП4, МСМ2, ПП4, ПСМ2, ДП4, ДСМ2	Миниатюрные показывающие (П) и самопишущие (С) с ленточной диаграммой одноточечные приборы (завод «Автоматика», Кировакан)
Мост, потенциометр,	МФПМ, МФСМ,	Миниатюрные приборы одноточеч-
вторичный прибор ферро-	эппм, эпсм,	ные показывающие (П) или самопи-
динамический	ВФПМ, ВФСМ	шущие (С) с ленточной диаграммой; мосты и потенциометры — бескон- тактные (безреохордные) (завод «КИП», Харьков)
Мост, потенциометр	МЭД-250, ПЭД-250 (КСМ-3, КСП-3)	Одноточечные самопишущие при- боры с дисковой диаграммой (завод «Теплоприбор», Челябинск)
Мост с дисковой диаг- раммой	МАВ	Для измерения влажности газов в комплекте с датчиком влажности ДВ-2; пределы измерения 5—50, 100, 200; 50—500 a/ж3 (сух.); по- грешность комплекта 4-3,2%
Потенциометр высоко- омный с ленточной диаг- раммой одноточечный	ЭППВ-28	Для регистрации э. д. с. элект- родных систем (pH-метров и др.); пределы измерения от — 1400 до 1400 мв
Потенциометр с диско- вой диаграммой	ЭПС-360	Для работы в комплекте с воль- фрам-молибденовой термопарой по- гружения; шкала — 0,5ч- -43,5; +4,5 мв
Потенциометр быстро- действующий с ленточной диаграммой	БП-5164	Для работы в комплекте с фото- электрическим пирометром ФЭП-4; время пробега кареткой шкалы 1 сек
Вторичные пневматические приборы
		Рекомендуется применять для взрывоопасных объектов при усло- вии обеспечения высокого качест- ва очистки воздуха от влаги и пы- ли; особенно тяжелые условия ра- боты пневматической аппаратуры в зимнее время, так как допустимая температура окружающей среды для них 10—50° С (условия более жесткие, чем для электронных приборов)
120
Продолжение табл. 24
Наименование	Тип	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Вторичный показываю- щий прибор системы АУС Вторичный самопишу- щий прибор системы АУС Вторичный сомопишу- щий прибор системы «СТАРТ»	1МП-30А 1РЛ-29А ПВ4-2Э	Для контроля одной величины Привод ленточной диаграммы от синхронного двигателя Запись одного параметра на лен- точной диаграмме
Таблица 25
Шкалы мостов и потенциометров
Г радуировка
Шкалы, °C
20
21
22
23
24
ХК
ХА
ПП-1
ПР-30/6
РК-15
РС-20
РС-25
МВ
0—300; 400; 500; 650; 300—650
От —120 до 30; 0—100, 150, 200, 300, 400, 500; 200—500
От —200 до —70; от —120 до 30; от —90 до +50; 0—50,
100, 150, 200, 300, 400, 500; 200—500
От —50 до +50, 100; 0—50, 100, 150, 180
От —50 до +50, 100; от —25 до +25; 0—50, 100, 180
От —50 до +50, 100, 150; 0—100, 150, 200, 300, 400,
600; 200—600
0—600, 800, 1100; 200—600; 400—900; 600—1100; 700—1300
0—1300, 1600
300—1800; 1000—1500, 1800
400—1000; 600—1200; 700—1500
900—1800; 1200—2000
1200—2000; 1400—2500; 1500—2500
От —100 до +100; от —10 до +10; 0—10, 20, 50, 100 м&
Сигнализаторы
Таблица 26
Наименование	Тип	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Устройство темпера- турной сигнализации Аппаратура темпера- турной встроенной за- щиты и сигнализации	УТС-1 АТВ-229	При повышении температуры под- шипников различных механизмов (ды- мососов, вентиляторов, насосов и др.); на 50 контролируемых точек, темпера- тура 65±5° С Для контроля перегрева обмоток электрических машин и подшипников производственных механизмов, на 10 точек, температурный диапазон 30— 125° С; в комплект входят: реле РТ-230у, термо датчики ТДП-231у (для встраивания в подшипники) и ТДП-232у (обмотки электрических машин)
121
Продолжение табл. 26
Наименование	Тип	Характеристика и область применения в металлургическом производстве
Сигнализатор разно- сти давлений	СРД-1	Для подачи электрического сигнала (микропереключатель МП-1) о наличии или отсутствии заданного перепада давлений; диапазон настройки на пере- пад давлений от 4 до 10 кн/м2 (от 400 до 1000 кГ/м2), рабочая среда — воз- дух или другой неагрессивный газ дав- лением до 0,3 Мн/м2 (3 кГ/см2)
Мембранный сигна- лизатор падения дав- ления	СПД-100, 300, 500, 800	Диапазон настройки 0,2—8 кн/м2 (20—800 кГ/м2)\ максимальное стати- ческое давление для СПДМ-100 и 300 равно 10 кн/м2 (1000 кГ/ж2), для СПДМ-500	и 800—25 кн/м2 (2500 кГ/м2}для неагрессивных газов
То же, сильфонный	СПДС-1,5; 4; 6; 8	Диапазон настройки 25—800 кн/м2 (0,25—8 кГ/см2)', максимальное стати- ческое давление для СПДС-1,5 равно 250 кн/м2 (2,5 кГ/см2) для СПДС-4 600 кн/м2 (6 кГ/см2), для СПДС-6 800 кн/м2 (8 кГ/см2), СПДС-8 1 Мн/м2 (10 кГ/см2}', для газов и жидкостей
Манометр электро- контактный	ЭКМ-160	Измеряемое давление 0,1—160 Мн/м* (1—1600 кГ/см2)', двухпозиционное сигнальное устройство
Реле искробезопас- ного контроля сопро- тивлений	ИКС-2, ИКС-2н	Для контроля заполнения бункеров и течек сыпучими материалами
Сигнализаторы уров- ня емкостные	ЭСУ, МЭСУ	Для контроля и сигнализации уров- ня жидких, гранулированных и сыпу- чих сред с различными физическими свойствами
Индуктивный датчик	ДИ-2	Для контроля наличия или прибли- жения ферромагнитных тел к полюсам выносных электромагнитов; чувстви- тельность прибора 10—15 см прибли- жения материала; исполнительное ре- ле МКУ-48
Емкостный датчик Фотореле	ДЕ-2 ФРС-16, ФРС-58	Для контроля наличия сырья и ма- териалов на конвейерах и других транспортных устройствах дробиль- ных, агломерационных и других уста- новок; чувствительность прибора 50 см приближения материала Для индикации наличия изделий, заготовок и других материалов в дан- ной точке транспортной линии
122
Таблица 27
Преобразователи сигналов
Наименование	Тип	Входной сигнал	Выходной сигнал
Электронно- механи-	Э-2Д1	Линейное перемеще-	Токовый (сила
ческий преобразователь		ние	постоянного тока)
Пневмоэлектриче- ский преобразователь	ПЭ-55М	Пнев матичес кий	Токовый
Нормирующие пре- образователи	пт-дт-к	Э. д. с. переменного тока	»
	ПТ-ТС-62	Сопротивление тер- мометра сопротивления	»
	ПТ-ТП-62	Э. д. с. термопар	»
Электропневматиче- ский преобразователь	ЭПП-63	Токовый	Пневматический
Преобразователь ферродинамический то- ковый	ПФТ	Э. д. с. переменного тока (ферродинамиче- ский преобразователь)	Токовый
Преобразователь электропневматический	ПЭПФ	То же	Пневматический
Преобразователь	ПДФ	Э. д. с. переменного	Э. д. с. перемен-
дифференциально-тран-		тока (дифференциаль-	ного тока (ферро-
сформаторный-ферро-		но-трансформаторный	динамический пре-
динамический		преобразователь)	образователь)
Преобразователь	ПФФ	Э. д. с. переменного	Э. д. с. перемен-
ферродинамический		тока (преобразователь	ного тока (ПФ);
функциональный		ПФ)	частотный (преоб- разователь струн- ный ПС)
То же, с коррекци- ей по температуре	ПФФК	То же	То же
Преобразователь мостовой ферродина- мический	ПМФ	Сопротивление тер- мометра сопротивления	» »
f 1 Преобразователь по- тенц иометр ическ ий ферродинамический	ППФ	Э. д. с. постоянного тока	» »
Индикатор угла по- ворота ферродинамиче- ский	ПУФ	Угол поворота вала	Э. д. с. пере- менного тока (ПФ)
Преобразователь	ПВУ-5256	Э. д. с. рН-метра (электродные системы со стеклянными элек- тродами с внутренним сопротивлением	до 1000 Мом)	Т оковый
123
Таблица 28
Машины централизованного контроля и регулирования
Наименование	Тип	Характеристика
Машина централизо- ванного контроля и уп- равления	«Сокол»	Для получения информации о течении технологического процесса, а также регулирования параметров этого про- цесса; производит периодическую пе- чать параметров в цифровой форме, а также регистрацию параметров объекта, которые вышли за пределы установ- ленных допусков; работает с датчика- ми, имеющими стандартный сигнал 0—5 ма постоянного тока; число точек контроля 100
Электронное логиче- ское регулирующее устройство	ЭЛРУ-2М	Для централизованного контроля и автоматического двух- и трехпозицион- ного регулирования; работает с датчи- ками: термопары, термометры сопро- тивления, датчики э. д. с. переменного' тока (от ПД и ПФ) и стандартного токового сигнала; число точек регули- рования и световой сигнализации 56, регистрации на пишущей машинке 52, на диаграмме потенциометра ЭПП 6
Машина цифровой регистрации, сигнали- зации и регулирования параметров технологи- ческих процессов	ЗЕНИТ-3	Работает с термопарами, термомет- рами сопротивления, датчиками э. д. с. постоянного тока; число точек кон- троля и двухпозиционного регулиро- вания 120, регистрации 80
Машина автоматиче- ской регистрации, сиг- нализации и регулиро- вания на 200 точек	МАРС-200Р	Работает с термопарами градуировок ХК, ХА и ПП-1; предназначена для контроля, цифровой регистрации, сиг- нализации и двухпозиционного регули- рования температуры
Машина централизо-	МЦК-ИРц	Для сбора и обработки информации
ванного контроля	(ЦСТИ)	от приборов и преобразователей с час- тотным выходом, непрерывной инди- кацией цифровых значений параметров и автоматической их регистрацией на цифропечатающей машине; число вход- ных параметров 64
Машина централизо-	МЦК-СРц	Для сигнализации и регистрации от-
ванного контроля, сиг- нализации и цифровой регистрации отклонений	(ЦСКО)	клонений параметров от заданных уставок (верхней и нижней), число параметров 64
В качестве оптических индикаторов целесообразно приме-
нять лампы красного (опасность), желтого или желто-оранже-
вого (внимание) и зеленого (безопасность) цвета. В качестве
акустических индикаторов лучше применять источники преры-
вистого звука (звонки), чем сирены и гудки.
При выборе аппаратуры необходимо использовать номенкла-
турные справочники [2, 6, 33—35, 41], которые содержат техни-
124
веские характеристики приборов и сигнализаторов, применяе-
мых во всех отраслях народного хозяйства.
Для облегчения пользования этими справочниками в
табл. 19—28 приведены краткие рекомендации по выбору кон-
трольно-измерительных приборов, сигнализаторов и вычисли-
тельных машин, обычно применяемых в системах контроля
металлургических процессов.
§ 4. Расчет сужающих устройств
для измерения расхода
методом переменного перепада
Для измерения расхода жидкости, пара и газа на металлур-
гических предприятиях обычно применяют стандартные диаф-
рагмы. В энергетических установках для измерения расхода
пара, а также в некоторых специальных случаях (например, в
системе контроля распределения дутья по фурмам доменной
печи) иногда используют сопла.
Методика расчета сужающих устройств основана на Прави-
лах 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стан-
дартными диафрагмами и соплами (1964 год) [32]. Расчет уни-
фицирован и заключается в заполнении расчетных листов,
форма которых приведена ниже.
Исходные данные для расчета следует представлять в виде
листа исходных данных, который служит приложением к рас-
четному листу.
Лист исходных данных
Общие данные
1. Завод... 2. Цех... 3. Агрегат... 4. Объект измерения...
5. Среднее барометрическое давление местности рб, нМ2
(кГ/см2, мм рт. ст.).
Т рубопровод
1. Внутренний диаметр D2Qf мм. 2. Материал ... 3. Чертеж
участка установки сужающего устройства.
Измеряемая среда
1. Наименование (марка, сорт). 2. Часовой (секундный)
расход: максимальный Afmax, Qmax; средний Л4ср, Qcp; минималь-
ный Л4тт, Отт. 3. Средняя температура Д °C ... 4. Среднее избы-
точное давление ри, н!м2 (кГ1см2). 5. Допустимая потеря давле-
ния рп'д , н/м2 (кГ!см2). 6. Для газов: средний химический
125
состав, % (объемы.); относительная влажность q/ (при темпера-
туре... и давлении...). 7. Для жидкостей (кроме воды): плот-
ность в нормальных условиях ( + 20° С и 101325 н/м2 или
760 мм рт. ст.) рн, кг!м\ вязкость (при температуре... и давле-
нии...).
Указания по заполнению листа исходных данных
При заполнении листа исходных данных могут отсутствовать
некоторые цифры, которые при курсовом проектировании сле-
дует принимать, руководствуясь следующими соображениями.
1.	Среднее барометрическое давление местности рб =
= 100000 — 101325 н!м2 (750 4- 760 мм рт. ст.= 1,020 ~
ч- 1,033 кГ/см2).
2.	Диаметр трубопровода в нормальных условиях (при 20° С)
D2o, мм, выбирают по допустимой скорости вещества в трубо-
проводе v (табл. 29).
Таблица 29
Допустимые скорости вещества в трубопроводе
Вещество	Избыточное давление кн/м2 (кГ/см2)	Скорость в рабо- чих условиях v, м/сек
Жидкость				1,0—2,0
Газ низкого давления (коксовый, домен- ный, вентиляторный воздух)		2—5	6—12
Сжатый газ (сжатый воздух, дутье домен- ных печей, природный газ, технический кис- лород) 				(0,02—0,05) 200—1500	12—20
Насыщенный пар		(2-15)	20—30
Перегретый пар 			—	30—40
По выбранной скорости находят диаметр трубопровода
D= 18,851/ мм,
(36)
где Qmax — максимальный расход вещества в рабочих условиях,
м3/ч.
Найденную по формуле (36) величину округляют до бли-
жайшего стандартного значения: 50; 70; 80; 100; 125; 150; 175;
200; 225; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 800; 1000; 1200;
1400; 1600; 2000; 2400; 3000; 3400; 4000 мм.
Такой порядок определения Ь2о следует применять только в
учебных проектах, если отсутствуют данные о действительном
126
значении D2Q. При рабочем проектировании расчет сужающего
устройства невозможен, если отсутствуют данные о D2Q.
3.	Средний расход составляет
Qcp(Mcp)^C/2-^2/3)Qmax(Mmax);	(37)
минимальный расход
Qmin (Mrain) е/4 Н-4) Qmax (Мгаах).	(38)
4.	В большинстве случаев температуру холодных природного
газа, воздуха и технического кислорода можно принять t =
= 10 4- 30° С, доменного и коксового газов t = 20 4- 40° С, но
возможны исключения, например температуру «холодного»
дутья доменных печей принимают t = 70 4- 150° С.
5.	Допустимая потеря давления при измерении расхода жид-
кости, пара и сжатого газа
р'п д= 10 -и 100 кн/л£2(0,1-4-1,0 кГ/см?)
или
4.Д —(°>05^'°>10) Ри-
При измерении расхода газа низкого давления
/7^ д = 0,5 -н2 кн/м? (50 4- 200 кГ/м*)
или
Рп.д~(°’2н-°’4)Ри-
6.	Относительная влажность газов <р': природного газа 0%;
воздуха 60—80%; технического кислорода 100%; доменного»
коксового, смешанного газов 100%.
Расчетный лист № 1
Массовый расход жидкости Л4, кг/ч (кг/сек)
1. Данные для расчета
А. Сужающее устройство.
1.	Тип.
2.	Материал.
3.	Поправочный коэффициент на тепловое расширение
Б. Трубопровод.
1. Поправочный коэффициент на тепловое расширение k\.
2. Внутренний диаметр
О = D^k" мм.
В. Измеряемая среда.
1.	Расчетный максимальный расход Л4П, кг!ч (кг/сек).
127
2.	Среднее абсолютное давление
р = ри -и 0,1 Мн/м2 (ри + 1 кГ/см?).
3.	Расчетная допустимая потеря давления
Рп.А = Рп.Д (1Г5-)2 Н!М" (КГ/СМ^-
4.	Плотность в рабочем состоянии р кг!м3.
5.	Кинематическая вязкость v (м2/сек) или динамическая
вязкость р (н • сек!м2 или кГ • сек!м2).
Г. Дифманометр.
1. Тип.
2. Выбор перепада давления
и модуля сужаю ще г о у стройств а
1.	Промежуточная величина
С~ 0,01252D2Kp *
2.	Предварительное значение предельного номинального пе-
репада дифманометра Ар7.
3.	Предварительное значение модуля сужающего устрой-
ства т'.
4.	Число Рейнольдса для расчетного расхода
Re = 0,354	= 0,0361	;
Dpv	Dp
для среднего расхода
для минимального расхода
Re^a = Re^--,
граничное значение J?erp.
5.	Заключение по числу Рейнольдса.
6.	Заключение по длине прямых участков.
7.	Окончательное значение предельного номинального пере-
пада дифманометра Ар, н!м2 (кГ!м2).
8.
С
та = —.
/Др
9. Окончательное значение модуля т.
10. Потеря давления в сужающем устройстве р^н1м2 (кГ1м2).
3. Диаметр отверстия сужающего устройства
1.
2.
d = D Ут мм.
d2Q = d/k't мм.
128
4.	Проверка расчета
1.	Коэффициент расхода а.
2.	_
Мп = 0,01252ad2 ]/р У Др кг/ч (кг/сек).
3.	Погрешность расчета
6 =	100%
Л4П
Расчетный лист № 2
Массовый расход перегретого пара ЛГ, кг!ч (кг/сек)
1. Данные для расчета
А. Сужающее устройство.
1.	Тип.
2.	Материал.
3.	Поправочный коэффициент на тепловое расширение k\.
Б. Царопровод.
1. Поправочный коэффициент на тепловое расширение k"t.
2. Внутренний диаметр
D = D20fei мм.
В. Параметры пара.
1.	Расчетный максимальный расход Л4П,	(кг!сек).
2.	Квадрат отношения расходов
\ Мп )
3.	Среднее абсолютное давление
Р = Рн + 1 Мн1м? (рп + 1 кГ/см?).
4.	Расчетная допустимая потеря давления
=	{КПСМ^.
\ m max /
5.	Плотность р, кг/м*.
6.	Показатель адиабаты х.
7.	Динамическая вязкость ц, н-сек!м2 (кГ-сек!м2).
Г. Дифманометр.
1. Тип.
2. Выбор перепада давления
имодуля сужающего устройства
1.	Промежуточная величина
Q _ ____Мп
“ 0,01252D2 /р ’
9 Заказ 969
129
2.	Предварительное значение предельного номинального пе-
репада дифманометра А//.
3.	Предварительное значение модуля сужающего устрой-
ства т".
4.	Число Рейнольдса для расчетного расхода
Re = 0,0361
D\i
для среднего расхода

Мср
для минимального расхода
ре . = Ре Мт13.
* тш Мп
граничное значение /?егр.
5.	Заключение по числу Рейнольдса.
6.	Заключение по длине прямых участков.
7.	Окончательное значение предельного номинального пере-
пада дифманометра Др, н/м2 (кГ1м2).
8.
Арср __ /гАр
р р-104 ’
предварительное значение множителя .
9.
, С
та =—--------— ;
8ср / Ар
соответствующие значения модуля т/ и множителя 8ср.
10. Уточненное значение
, 8ср
та ~ та —— ;
8ср
окончательное значение модуля т и поправочного множителя
на расширение 8.
11. Потеря давления в сужающем устройстве рп, н!м2
(кГ/см2).
3.	Диаметр отверстия сужающего устройства
1.
d = D Ут мм.
2.
^20 =
130
4.	Проверка расчета
1.	Коэффициент расхода а.
2.	,	_
Л4п = 0,01252cced2 Ур У Ар кг/ч (кг/сек).
3.	Погрешность расчета
мп—м'
6 —П100%.
Расчетный лист № 3
Объемный расход газа, приведенный к нормальному состоя-
нию (20° С, 101325 н/м2, или 760 мм рт. ст.) QH, м?/ч (м3/сек).
1. Данные для расчета
А. Сужающее устройство.
1.	Тип.
2.	Материал.
3.	Поправочный коэффициент на тепловое расширение k't.
Б. Трубопровод.
1. Поправочный коэффициент на тепловое расширение
2. Внутренний диаметр
D = D2Qkt мм.
В. Измеряемая среда.
1.	Название газа.
2.	Расчетный максимальный расход QH.n, м3/ч (м3/сек).
3.	Квадрат отношения расходов
/ о \2
\ ^Н.П /
4.	Средняя абсолютная температура
Т-/ + 273°К.
5.	Среднее абсолютное давление
Р = Рк + Рб Мн/м2 (кГ/см‘).
6.	Расчетная допустимая потеря давления
/О \2
Рп.д = Рп.д (	) «/-W8 {кГ/СМУ
уЧ'н- max /
7.	Плотность сухого газа в нормальном состоянии рн, кг/м3.
8.	Максимальное возможное давление водяного пара при
температуре t составит рв.п.м н/ж2 (кГ/см2).
9.	Максимальная возможная плотность водяного пара
Рв.п.м при температуре t, кг/м\
9*	131
10.	Относительная влажность в долях единицы ф.
11.	Коэффициент сжимаемости К.
12.	Промежуточная величина для определения р
„ Р-ФРв.п.м
г =----.
13.	Плотность сухой части газа в рабочем состоянии
pcr = 283,6pHz кг/м3.
14.	Плотность влажного газа в рабочем состоянии
Р = Рс.г + фРв.п.м кг/м3.
15.	Показатель адиабаты х.
16.	Кинематическая вязкость v, м2/сек, или динамическая
вязкость ц, н-сек/м2 (кГ • сек/м2).
Г. Дифманометр.
1.	Тип.
2.	Плотность уравновешивающей жидкости ру, кг/м3.‘
3.	Плотность среды над уравновешивающей жидкостью р',
кг!м3.
2. Выбор перепада давления
и модуля сужающего устройства
1.	Промежуточная величина
с__
3,553D2z'
2.	Предварительное значение предельного номинального
перепада дифманометра Дрн'.
3.	Предварительное значение модуля сужающего устрой-
ства т".
4.	Число Рейнольдса для расчетного расхода
Re = 0,354	= 0,0361 ^н пРнР ;
°Pc.rv	°Рс.гР
для среднего расхода
для минимального расхода
Re  = Re - Q11-min- •
^н.п
граничное значение 7?егр.
5.	Заключение по числу Рейнольдса.
6.	Заключение по длине прямых участков.
7.	Окончательное значение предельного номинального пере-
пада дифманометра Арн-
132
8.	Максимальный перепад в сужающем устройстве Др.
g	Арср __ пАр .
р р • 104 ’
предварительное значение множителя в' .
10.
, с
та =—------— ;
8с'р/ДР
соответствующие значения модуля т' и множителя 8ср.
11.	Уточненное значение
, еср
та = та —— ;
еср
окончательные значения модуля т и поправочного множителя
на расширение 8ср.
12.	Потеря давления в сужающем устройстве рп, н{м2
(кГ1см2).
3.	Диаметр от верст ия сужающего устройства
1.	d = D Ут мм.
2.	d^^djkt мм.
4.	Проверка расчета
1.	Коэффициент расхода а.
2.	QH'n = 3,553a8d2z 1/ м31ч (мР/сек).
г Р
3.	Погрешность расчета
б=—HVQH-n 100%.
Чн.п
Указания по заполнению расчетных листов
1.	Расчеты следует выполнять с точностью до четвертой
значащей цифры.
2.	Внутренний диаметр трубопровода должен быть не менее
50 мм.
3.	В качестве материала сужающего устройства для холод-
ного воздуха можно применять Ст.З, сталь 20, 1X13 (в ответ-
133
ственных случаях); для мазута — сталь 20; для воды, газа, пе-
регретого пара, горячего воздуха — 1Х18Н9Т.
4.	В интервале температур от —20 до +60° С коэффициент
- 1.
В общем случае
20),	(39)
где at— средний коэффициент линейного теплового расширения
в интервале температур от 20° С до t.
В интервале температур от 20 до 600° С для стали 20 вели-
чина at ~ 1,38-10~5 град-1, для стали 1Х18Н9Т величина
at ~ 1,74-10-5 град-1.
5.	Расчетный максимальный расход Л4П, Qn, являющийся
верхним пределом измерения дифманометра, выбирают по за-
данному максимальному расходу как ближайшее большее зна-
чение из стандартного ряда: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3;
8-10п, где а — любое целое положительное или отрицательное
число или нуль.
6.	Плотность воды при рабочих температуре t и давлении р
находят по табл. 30, перегретого пара — по табл. 31. Плотность
Плотность воды в зависимости от давления, кг/м2
Таблица 30
it °C	Давление, Мн/л12 (кГ]см2)							
	0,1(1) I	2(20) |	5(50) |	8(80) |	1(Г(100) |	13 (130) |	16 (160)|	20 (200)
0	999,9	1000,8	1002,3	1003,8	1004,8	1006,2	1007,6	1009,5
10	999,7	1000,6	1001,9	1003,3	1004,2	1005,6	1006,8	1008,6
20	998,2	999,0	1000,3	1001,7	1002,5	1003,8	1005,0	1006,7
30	995,6	996,5	997,8	999,1	999,9	1001,1	1002,4	1004,0
40	992,2	993,1	994,4	995,6	996,4	997,7	998,9	1000,5
50	988,0	988,9	990,1	991,4	992,4	993,6	994,8	996,4
60	983,2	984,2	985,4	986,7	987,6	988,9	990,0	991,8
70	977,8	978,7	980,0	981,3	982,2	983,4	984,7	986,4
80	971,8	972,8	974,0	975,4	976,3	977,7	978,8	980,5
90	965,3	966,3	967,6	968,9	969,8	971,1	972,5	974,1
100	.—.	959,3	960,7	962,0	963,0	964,3	965,6	967,4
120	—	944,0	945,4	946,8	947,9	949,2	950,6	952,5
140		927,0	928,5	930,0	931,1	932,5	934,1	936,1
160	—.	908,2	909,9	911,6	912,7	914,3	916,0	918,1
180	—	887,6	889,4	891,3	892,7	894,5	896,2	898,6
200	—	865,0	867,1	869,2	870,7	872,8	874,8	877,5
220	—	—	842,6	841,5	846,7	849,1	851,5	854,6
240	  ।	г—	815,3	818,3	820,2	823,1	825,9	829,5
260	—	—	784,3	788,1	790,5	794,0	797,4	801,8
280	—	—	—.	753,1	756,3	760,9	765,1	770,6
300	—	—	—.	—.	715,4	721,6	727,5	734,6
320	—	—	—.	—	—.	672,4	681,2	691,5
340	—,	—	—.	—.	—	—	617,6	636,5
360	—	—	—•	—*	—	—.	—	547,1
134
Плотность перегретого водяного пара, кг/м3
Таблица 31
Температура t, °C
Мн/ж2 (к Г/см2)	^нас	100	120	140	160	180	200	220	240	270	300	350	400	450	500
0,1(1,0)	99,09	0,5784	0,5467	0,5192	0,4943	0,4719	0,4515	0,4327	0,4156	0,3925	0,3717	0,3416	0,3162	•			
0,2(2,0)	119,62	—	1,106	1,048	0,9964	0,9497	0,9076	0,8696	0,8344	0,7879	0,7453	0,6845	0,6331				—.
0,3(3,0)	132,88	—1	—	1,588	1,506	1,433	1,368	1,310	1,256	1,184	1,121	1,028	0,9506				—
0,4(4,0)	142,92	—.	—.	—,	2,025	1,925	1,835	1,754	1,682	1,584	1,497	1,374	1,269			—.
0,5(5,0)	151,11	—,	—,	—.	2,553	2,421	2,306	2,203	2,110	1,986	1,876	1,720	1,589	—	—
0,6(6,0)	158,08	—.		—,	3,093	2,926	2,783	2,665	2,541	2,390	2,257	2,068	1,909	1,774	1,657
0,7(7,0)	164,17	—,	—.	—,	—.	3,440	3,266	3,113	2,978	2,797	2,640	2,417	2,230	2,072	1,935
0,8(8,0)	169,61	—,	—,	—.	—,	3,962	3,756	3,575	3,415	3,207	3,025	2,767	2,552	2,370	2,212
0,9(9,0)	174,53	—.			—,	—.	4,494	4,250	4,042	3,857	3,620	3,412	3,119	2,875	2,669	2,491
1,0(10,0)	179,04	—,					—.	.—,	5,035	4,753	4,515	4,306	4,034	3,799	3,471	3,199	2,968	2,770
1,2(12,0)	187,08	—.						—,	—	5,784	5,473	5,211	4,873	4,583	4,181	3,849	3,569	3,329
1,4(14,0)	194,13	—,	—.	—-	—.	—.	6,842	6,456	6,135	5,724	5,376	4,895	4,502	4,172	3,890
1,6(16,0)	200,43	—	—.	—	—.	—.	—,	7,468	7,077	6,588	6,177	5,615	5,160	4,776	4,452
1,8(18,0)	206,14	—,	—,	——,	—,	—,	—>	8,511	8,038	7,463	6,988	6,341	5,820	5,385	5,017
2,0(20,0)	211,38	—,	—.	—,	—.	—.			9,578	9,024	8,354	7,806	7,072	6,482	5,995	5,583
2,2(22,0)	216,23	—,	—.		—,	—	—.	10,69	10,02	9,259	8,636	7,812	7,153	6,509	6,151
2,4(24,0)	220,75	—.	—.	—.	—,	—.	—.		11,06	10,18	9,479	8,554	7,825	7,225	6,720
2,6(26,0)	224,98	—.	—.	—.	—	—.	—.		12,12	11,11	10,33	9,302	8,503	7,843	7,294
2,8(28,0)	228,98	—.	—.		—.	—,		—.	13,21	12,06	11,19	10,06	9,183	8,467	7,868
3,0(30,0)	232,75			—.	—,	—	—	—,	——*	14,33	13,04	12,06	10,82	9,866	9,094	8,441
3,2(32,0)	235,35	—,	—.	—.	—.	—	—.	—,	15,49	14,03	12,95	11,59	10,55	9,718	9,019
3,4(34,0)	239,77	—	—..	—,	—,	—.	—.	——	16,68	15,04	13,85	12,36	11,24	10,34	9,597
3,6(36,0)	243,04	—	—,	—,	—,	—.			—.	16,07	14,76	13,15	11,94	10,98	10,18
3,8(38,0)	246,17	—,	—.	—	—,	—,		—.	—,	17,13	15,68	13,94	12,64	11,61	10,76
4,0(40,0)	249,18	—•	—,	—,	—,	—	•—	—_	—,	18,21	16,62	14,74	13,34	12,25	11,34
Таблица 32
Таблица 33
Плотность газов при 20° С
и давлении 101325 н/л12
(760 мм рт. ст.)
Наименование	Химическая формула	Плотность, кг'м3
Воздух (сухой) . . .	—	1,205
Кислород		о2	1,331
Азот		N2	1,166
Окись углерода . . .	со	1,165
Двуокись углерода , .	со2	1,842
Водород 		Н2	0,0837
Водяной пар ....	н2о	0,7496
Метан 		сн4	0,6679
Этилен		с2н,	1,174
Этан		С2н6	1,263
Сероводород ....	H2S	1,434
Сернистый газ ....	so2	2,727
Давление рн п и плотность рн п
насыщенного водяного пара
/, °C	1 Рн.п»	(кГ/'см2)	1 Рн.п. кг!м3
0	0,6106(0,006228)	0,004847
5	0,8666(0,008890)	0,006798
10	1,227(0,01251)	0,009398
15	1,707(0,01738)	0,01282
20	2,333(0,02383)	0,01729.
25	3,173(0,03229)	0,02304
30	4,240(0,04325)	0,03036
35	5,626(0,05733)	0,03960
40	7,373(0,07520)	0,05115
45	9,586(0,09771)	0,06545
50	12,35(0,1258)	0,08302
55	15,73(0,1605)	0,1044
60	19,92(0,2031)	0,1302
65	25,00(0,2550)	0,1613
70	31,16(0,3177)	0,1982
75	38,54(0,3931)	0,2420
80	47,34(0,4829)	0,2933
85	57,81(0,5894)	0,3536
90	70,10(0,7149)	0,4235
95	84,51(0,8619)	0,5045
100	101,33(1,0332)	0,5977
жидкости, заданную при нормальной температуре пересчиты-
вают на рабочие условия по формуле
р=- рн [! — Р(^—^н)]	(40)
где р — средний коэффициент объемного теплового расшире-
ния жидкости в интервале температур от tH до t.
Для мазута р зависит от плотности р и определяется по
формуле
р = (0,25 — 0,02р) • 1СГ4 град~'.	(41)
Плотность газов в нормальных условиях находят по табл. 32.
Плотность газовых смесей определяют по их химическому
составу:
Рн = «1Рн1 + а2Рн2 + •  • + а„рн „ кг/м3,	(42)
где «1,	..., ап — объемная доля компонентов смеси;
рь р2,...» рп — плотность компонентов.
7.	Относительную влажность ф в рабочих условиях (при Т
и р) вычисляют по заданной влажности фЛ (при Tf и pz) по
формуле
Р в.п.м
136
определяют при Т' и р'.
Максимальное давление и плотность водяного пара в газе
находят по табл. 33.
8.	Для газов низкого давления (ри 0,1 Мн)м2 = 1 кГ1см2)
коэффициент сжимаемости К = 1.
Для сжатых газов (воздух, кислород, природный газ — ме-
Таблица 34 Коэффициент сжимаемости газов, К				
Давление Мн/м2 (кГ/см2)	Температура, °C			
	—25	1 0	| 25	| 50
	Воздух			
0,5(5)	0,995	1,000	1,000	1,000
1,0(10)	0,990	0,997	1,000	1,000
1,5(15)	0,985	0,994	0,998	1,000
2,0(20)	0,981	0,991	0,996	1,000
2,5(25)	0,977	0,988	0,994	1,000
3,0(30)	0,973	0,985	0,992	1,000
	Кислород			
0,5(5)	— 	0,995	0,997	0,999
1,0(10)	—	0,990	0,994	0,997
1,5(15)	—	0,985	0,991	0,995
2,0(20)	—	0,980	0,988	0,994
2,5(25)	—	0,975	0,985	0,992
3,0(30)	—	0,970	0,982	0,991
	Метан			
0,5(5)	0,990	0,989	0,991	0,994
1,0(10)	0,975	0,978	0,982	0,988
1,5(15)	0,958	0,967	0,973	0,982
2,0(20)	0,940	0,956	0,964	0,976
2,5(25)	0,923	0,945	0,955	0,970
3,0(30)	0,905	0,934	0Г 946	0,964
тан) величину К находят по
табл. 34.
9.	Показатель адиабаты для
воздуха равен 1,4; для кисло-
рода 1,4; метана 1,32; коксово-
го газа 1,37; доменного газа
1,39; пара низкого давления
1,30 и для пара среднего дав-
ления 1,28.
10.	Единицы условной вяз-
кости °ВУ (градусы Энглера)
Таблица 35 Пересчет единиц условной вязкости °ВУ (градусов Энглера) в единицы кинематической вязкости v, м^сек			
°ВУ	|	10е v	I °ВУ	106 V
1,0	1,0	6,0	43,8
1,5	6,2	7,0	51,5
2,0	П,4	8,0	59,0
2,5	16,1	9,0	66,6
3,0	20,4	10,0	74,0
3,5	24,5	12,0	89,0
4,0	28,4	14,0	104
5,0	36,2	16,0	118
Примечание. При °ВУ > на v = 7,4 • 10—6 ВУ.			16 величи-
в единицы кинематической вязкости v, м21сек (обычно — для
мазута) пересчитывают по табл. 35.
Динамическую вязкость воды и водяного пара находят по
табл. 36 и 37, газов — по табл. 38.
Кинематическую вязкость газовых смесей в нормальных ус-
ловиях можно вычислить также по формуле
_________15,4 - 10~~4________
100 + СО2 + CmHrt — 0,857 Н2
м2/сек,
(44)
где СО2, CmHn, Н2 — содержание компонентов, % (объемн.).
Кинематическую вязкость смеси газов при температуре от
—10 до 40° С и давлении 101,3 кн!м2 (760 мм рт. ст.) определя-
ют по формуле
> = V2O [1 +0,006 (/—20)] м2/сек.	(45)
137
Таблица 36
Динамическая вязкость воды, [л -105 нсек/м2 (р,106 к Г сек/м2)
г, °с	р -'С 1 5 Мн/м2 (150 кГ/см2)	15 <	35 Мн/м2 (350 кГ/см2)	t, °C	р < 1 5 Мн/м2 (150 кГ/см2)	1 5 < р --С 35 Мн/м2 (350 кГ/см2)
0	' 177,0(180,5)	173,6(177,0)	80	35,1(35,8)	36,0(36,7)
10	131,4(134,0)	128,0(130,5)	90	31,2(31,8)	32,0(32,6)
20	99,6(101,5)	100,0(102,0)	100	28,1(28,7)	28,9(29,5)
30	79,9(81,5)	80,4(82,0)	150	18,7(19,1)	19,1(19,5)
40	65,1 (66,4)	65,7(67,0)	200	13,8(14,1)	14,2(14,5)
50	54,9(56,0)	55,4(56,5)	250	11,1(11,3)	11,5(11,7)
60	47,1(48,0)	47,7(48,6)	300	—, —	9,5(9,7)
70	40,7(41,5)	41,4(42,2)	350	—. —	7,6(7,8)
Таблица 37
Динамическая вязкость водяного пара ji• 105 Н'Сек/м2 (р,106 кГ сек/м2)
t, °C	Давление, Мн/м2 (кГ/см2)					
	0,1 (1)	10 (100)	15(150)	|	20 (200)	25 (250)	30 (300)
100	1,20(1,22)	—, 		— —		 —.	—. —.	—. —
150	1,39(1,42)	— —.	—. —.	—„ —	—. —,	—. —>
200	1,58(1,61)	— —	— —	—. —.	—. —,	— —.
250	1,78(1,82)	— —	—. —.	— —	—, —	—, —.
300	1,99(2,03)	2,13(2,17)	—. —	— —	—, —	—. —.
350	2,21(2,25)	2,31(2,36)	2,50(2,55)	—. —	— —,		—
400	2,41(2,46)	2,50(2,55)	2,63(2,68)	2,80(2,86)	3,17(3,23)	—. —
450	2,64 (2,69)	2,71(2,76)	2,79(2,85)	2,89^(2,95)	3,07(3,13)	3,31(3,38)
500	2,86 (2,92)	2,93(2,99)	2,99(3,05)	3,08 (3,14)	3,18(3,24)	3,33(3,40)
550	3,09(3,15)	3,15(3,21)	3,19(3,25)	3,27(3,33)	3,34(3,41)	3,46(3,53)
600	3,30(3,37)	3,36(3,43)	3,38(3,45)	3,46(3,53)	3,55(3,62)	3,73(3,80)
Таблица 38
Динамическая вязкость газов при нормальном давлении,
ji-105 нсек/м2 (ji-106 кГ сек /м2)
t, °C	Воздух	Кислород	Метан	Доменный газ	Генератор- ный газ	Коксовый газ
—50	1,44(1,47)	1,61(1,64)	0,86(0,88)	— —.	—, —.		 —
0	1,72(1,75)	1,92(1,96)	1,03(1,05)	1,47(1,50)	1,42(1,45)	1,03(1,05)
+50	1,94(1,98)	2,19(2,23)	1,18(1,20)	1,67(1,70)	1,61 (1,64)	1,19(1,21)
100	2,17(2,21)	2,43(2,48)	1,32(1,35)	1,85(1,89)	1,78(1,82)	1,34(1,37)
200	2,56 (2,61)	2,86 (2,92)	1,61(1,64)	2,24(2,28)	2,15(2,19)	1,66(1,69)
300	2,94 (3,00)	3,30(3,36)	1,87(1,91)	2,62(2,67)	2,51(2,56)	1,97(2,01)
400	3,24 (3,30)	3,70 (3,77)	2,08(2,12)	3,00(3,06)	2,87(2,93)	2,29(2,34)
500	3,53 (3,60)	4,03(4,11)	2,28(2,32)	3,38(3,45)	3,24(3,30)	2,60(2,65)
600	3,81 (3,89)	4,26 (4,34)	2,46 (2,51)	—. —.	— —	— —.
700	4,08 (4,16)	— —,	—, —	— _—.	— —	— —,
800	4,33(4,42)	— —	— —	— —	—, —,	— —
900	4,58(4,67)			— —		
138
11. Для газов
р' = 0,968рн	.
(46)
12. Предварительное значение предельного перепада диф-
манометра для диафрагм Лр^ определяют по рис. 28 следую-
щим образом.
Если задана величина потери давления в сужающем устрой-
стве, то находят точку на пересечении линий, соответствующих
Рис. 28. Номограмма для определения предельного номинального перепада дав-
ления дифманометра и модуля диафрагмы т
139
значению потери давления рп.д и величине С, и отыскивают по
кривым ближайшее к этой точке меньшее значение перепа-
да Дрн.
Если потеря давления не лимитирована, то находят по номо-
грамме точку пересечения значения С с линией модуля т = 0,2
и выбирают ближайшее к этой точке значение перепада Дрн-
Одновременно с Дрн определяют предварительное значение мо-
дуля т! (или mzz) и потерю давления (рп).
13.	Анализ приемлемости выбранных значений перепада и
модуля с точки зрения влияния вязкости (числа Рейнольдса)
выполняют следующим образом.
По табл. 39 находят и сравнивают с Rec$. Поправки на
влияние вязкости не вводят, если /?еСр Если Recp < 7?егр,
то следует, если возможно, изменить диаметр трубопровода D
или модуль т для уменьшения ReYV.
Таблица 39
Граничные значения числа Рейнольдса 7?егр10— 4 для диафрагм,
сопел и сопел Вентури
m	Диафрагмы	Сопла и сопла Вентури	т	Диафрагмы	Сопла и сопла Вентури
0,05	2	6	0,40	13	16,5
0,10	3	7	0,45	15,5	18
0,15	4	8	0,50	18,5	19
0,20	5,5	9	0,55	21	19,5
0,25	7	10,5	0,бб	24	20
0,30	9	12	0,65	27	20
0,35	11	14	0,70	30	20
14.	Необходимые длины прямых участков трубопровода до
(/1) и после (/2) сужающего устройства зависят от вида местных
сопротивлений:
Перед сужающим устройством
Одно колено илитройник
т .................. 0,05	0,10 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
/1/D................ 10	10	13	16	20	28	40	53
Группа колен в одной плоскости
или разветвляющийся поток
т .............. 0,05	0,10	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
/1/£).......... 14	16	18	22	29	39	48	58
Группа колен в разных плоскостях
или смешивающиеся потоки
т.................. 0,05	0,10	0,20	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Z1/D............... 34	34	38	43	52	62	74	90
140
Полностью открытый вентиль
т ........... 0,05 0,10 0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
4/D.......... 18	18	19	22	26	32	40	49
Полностью открытая задвижка
т ........... 0,05	0,10	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
h/D ......... 12	12	12	14	16	20	26	40
Сходящийся или расходящийся конус
(конусность 1:3)
т ........	0,05	0,10	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Zx/r>........ 16	16	18	20	23	26	30	32
Регулирующий клапан или неполностью открытые
вентиль, задвижка; Zx/D 100
После сужающего устройства
т ............................. 0,05	0,10	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Z2/Z).......................... 4	5	6	6,5	7	7,5	7,8	8
Длины могут быть сокращены вдвое (но не менее 6£>), при
этом возникает дополнительная погрешность ^0,5%. Если ис-
пользовать сужающее устройство с кольцевыми камерами, то
li можно сократить в 3 раза, при этом дополнительная погреш-
ность ^1%. Камерные диафрагмы могут быть применены, ес-
ли £>2о	500 мм.
15.	Максимальный перепад в сужающем устройстве Др за-
висит от типа дифманометра. При отсутствии разделительных
сосудов для дифманометров кольцевых, колокольных, мембран-
ных и сильфонных Др = Дрн; для поплавковых, заполненных
маслом, над которым находится газ с р' 0,9 кг]м\ = Дрн;
Таблица 40
Модуль т и коэффициент расхода а для стандартной диафрагмы
т	D = 5 0 мм		D = 100 мм |		1 D = 2 0 0 м м		D > 3 0 0 мм	
	а	|	та	а	та	а	та	а	та
0,05	0,6126	0,03063	0,6090	0,03045	0,6041	0,03021	0,6008	0,03004
0,10	0,6162	0,06162	0,6118	0,06118	0,6069	0,06069	0,6034	0,06034
0,15	0,6219	0,09328	0,6169	0,09253	0,6117	0,09176	0,6084	0,09126
0,20	0,6293	0,1259	0,6238	0,1248	0,6183	0,1237	0,6150	0,1230
0,25	0,6385	0,1596	0,6325	0,1581	0,6267	0,1567	0,6238	0,1560
0,30	0,6492	0,1948	0,6428	0,1928	0,6368	0,1910	0,6340	0,1902
0,35	0,6617	0,2316	0,6550	0,2292	0,6488	0,2271	0,6459	0,2261
0,40	0,6764	0,2706	0,6695	0,2678	0,6631	0,2652	0,6600	0,2640
0,45	0,6938	0,3122	0,6863	0,3088	0,6798	0,3059	0,6764	0,3044
0,50	0,7134	0,3567	0,7056	0,3528	0,6987	0,3493	0,6950	0,3475
0,55	0,7355	0,4045	0,7272	0,4000	0,7201	0,3960	0,7160	0,3938
0,60	0,7608	0,4565	0,7521	0,4513	0,7445	0,4467	0,7398	0,4439
0,65	0,7909	0,5141	0,7815	0,5080	0,7733	0,5026	0,7679	0,4992
0,70	0,8270	0,5789	0,8169	0,5718	0,8079	0,5655	0,8019	0,5614
141
для поплавковых дифманометров, заполненных маслом, над ко-
торым находится газ с р' > 0,9 кг/м3;
Рис. 29. Номограмма для определения поправочного
множителя 8 на расширение измеряемой среды для
диафрагм
16.	Поправочный множитель s на расширение измеряемой
среды для газов и пара можно определить по номограмме на
рис. 29.
17.	Модуль т и коэффициент расхода а находят по величи-
не та (табл. 40).
142
18.	Потерю давления на диафрагме определяют по формуле
рп^ Ар(1—	(47)
или по номограмме на рис. 28.
19.	К значениям размеров стандартных сужающих устройств
ставятся расчетные допуски:
т	Допуск
^0,4	тЬ 0,001
>0,4	±0,ООО5^2о
Допуски округляют в меньшую сторону до двух значащих
цифр.
20.	Погрешность расчета 6 должна быть не более 0,2%. В
противном случае вносят исправление в расчет.
§ 5. Расчет электрических измерительных схем
Прямой контроль некоторых параметров металлургических
процессов (тепловой нагрузки, коэффициента полезного дейст-
вия, температуры внутренних
точек массивных тел и других
параметров) невозможен по
выпускаемым измерительным
приборам. В таких случаях
следует применять несложные
аналоговые вычислительные
схемы, которые просто спроек-
тировать, используя стандарт-
ные узлы.
Для операций сложения,
Рис. 30. Выполнение операции сложения
сигналов с использованием ферродинами-
ческих преобразователей ПФ
вычитания, деления и интегрирования часто используют аппа-
ратуру с ферродинамическими преобразователями ПФ.
На рис. 30 приведена схема суммирования переменных хь х2
и %з, измеряемых приборами с ферродинамическими преобразо-
вателями ПФЬ ПФ2 и ПФъ, С помощью делителей напряжения
7? каждая переменная может быть умножена на коэффициент k.
Сигнал на выходе равен
У = k1x1 + k2x2 + &3х3 •	(48)
При встречном включении преобразователей аналогичная
схема (рис. 31) служит для выполнения операции вычитания
(49)
В схемах рис. 30 и 31 используют преобразователи с харак-
теристиками, соответствующими шкалам приборов: в приборы с
нулем в начале шкалы встраивают преобразователи ПФЗ
143
(ПФ4), с двухсторонней шкалой — ПФ1 (ПФ2), с безнулевой
шкалой — ПФ5 (ПФ6). Полное сопротивление делителя R =
30 ком.
На рис. 32 показана схема умножения сигналов х и у, выра-
женных углом поворота рамок преобразователей ПФ{ и ПФ2‘
z=~kxy.	(50)
В этом случае на выходе повторителя электрических сигна-
лов ПЭФ может быть использован только преобразователь ПФ2
Рис. 31. Выполнение операции вы-
читания сигналов с использовани-
ем ферродинамических преобразо-
вателей ПФ
Рис. 32. Выполнение операции ум-
ножения сигналов с использовани-
ем ферродинамических преобразо-
вателей ПФ (ПЭФ — повтори-
тель электрических сигналов)
Рис. 33- Выполнение операции деления сигналов с использованием
ферродинамических преобразователей ПФ:
ВФСМ — вторичный прибор с ферродинамическим компенсато-
ром, ЭУ — электронный усилитель; РД — реверсивный двигатель
нечетной модификации — ПФ1, ПФЗ, ПФ5, так как максималь-
ное напряжение на выходе ПЭФ составляют 60 в.
Схема на рис. 33 служит для выполнения операции деления:
z== Ку
k±x
В этой схеме преобразователь ПФ2 должен быть нечетной моди-
фикации.
144
На базе сумматора частотного самопишущего миниатюрного
СЧСМ можно собрать схему (рис. 34) интегрирования
у = k Т (т) х (т) dx,	(52)
о
где т—время;
Т (т) — постоянная времени интегрирования.
Прежде чем сигнал 7(т)х(т) поступит в сумматор, он преоб-
разуется в частотную форму при помощи преобразова-
теля функционального ферродинамического ПФФ, несу-
щего в себе струнный преобразователь ПС. Так как сигнал
Т(т)х(т) в общем случае может иметь различные знаки, схема
усложнена введением в нее блока релейного ферродинамическо-
го БРФ, который переключает вход ПФФ таким образом, чтобы
Рис. 34. Выполнение операции интегрирования знакопеременного сиг-
нала с использованием частотно-ферродинамической аппаратуры:
БРФ — релейный блок ферродинамический; ПФФ — преобразователь
сигналов в частотную форму ферродинамический функциональный;
СЧСМ — сумматор частотный; Pl, Р2 — контакты реле релейного
блока
сигнал всегда имел один и тот же знак (фазу), и одновременно
переключает двигатель СЧСМ для движения «вверх»
[Т(т)х(т) > 0] или «вниз» [Т(т)х(т) < 0].
Еще более сложные функции выполняет схема (рис. 35),
предназначенная для решения дифференциального уравнения
+	=	(53)
1 (т) ах
После преобразования уравнения (53) к виду
^^ = T(T)[fex(T)-Z/(T)]
ах
убеждаемся, что решением его является выражение
У (т) = У (0) + J Т (т) [kx (т) — у (т)] dx.	(54)
о
Величину у(х) фиксирует выходной прибор схемы ВФСМ.
Остальные элементы схемы выполняют те же функции, что и
элементы схемы на рис. 34.
Ю Заказ 969	145
Начальное значение параметра у(0) задают углом поворота
рамки преобразователя ПФ^.
На схеме рис. 35 отсутствует блок БРФ, поэтому схема мо-
жет работать только при Т(т)[£х(т) —г/(т)]^О. Если подынтег-
Рис. 35. Схема для решения обыкновенного дифференциального
уравнения первого порядка (обозначения см. на рис.# 33 и 34)
Рис. 36. Выполнение операции
деления при помощи электрон-
ного потенциометра ЭП (R —
реохорд; ЭУ — электронный
усилитель; РД — реверсивный
двигатель)
ральная функция знакопеременная,
то схему необходимо усложнить,
как показано на рис. 34.
Комбинируя в необходимом ко-
личестве схемы, изображенные на
рис. 30—35, можно собрать систему
для решения практически любых
алгебраических и дифференциаль-
ных уравнений, описывающих тот
или иной металлургический процесс.
Вычислительные системы, со-
бранные из серийных измерительных
приборов и преобразователей, на-
дежны, просты в эксплуатации и не-
дороги.
Выполнение простых вычисли-
тельных операций возможно не
только на базе ферродинамических преобразователей. В частно-
сти, деление сигналов, представленных т. э. д. с. термопар, мо-
жет быть выполнено при помощи электронного потенциометра, в
измерительной схеме которого оставлен только реохорд R
(рис. 36). Нетрудно убедиться, что показание потенциометра z
есть частное от деления у на %:
(55)
146
В большинстве случае для измерения температуры стандарт-
ными термопарами и термометрами сопротивления можно подо-
брать потенциометр или мост с типовой измерительной схемой.
При использовании нестандартных датчиков температуры
или при необходимости переградуировки вторичного прибора
рассчитывают измерительную схему автоматического электрон-
ного моста или потенциометра. Методика расчета измеритель-
ных схем контактных (реохордных) или бесконтактных (без-
Рис. 37. Измерительная схема электронного безреохорд-
ного потенциометра ЭПСМ, работающего в комплекте с
термопарами гр. ХК, ХА и ПП-1:
1 — к сетке первого каскада усилителя; 2 — входной?
трансформатор; 3 — вибропреобразователь; 4 — к
формирователю (Т5, Т6 — триод П103; С7, С8 — конден-
саторы, 10000 пф\ R м — медное сопротивление, 232 ом
при 20° С для температурной стабилизации системы пи-
тания; Д — стабилитрон Д809, напряжение стабилиза-
ции	8,75 в\ UCT—стабилизированное напряжение
питания; С, Сь, С6 — конденсаторы фильтров; Рк —
медное сопротивление для компенсации температуры
свободных концов термопары; /?ко — манганиновое со-
противление, ^к0=^к ПРИ 0° С; %7 — используют в
приборах с безнулевой шкалой; т — тумблер; Р — ра-
бота, К — контроль, Ех — измеряемая т. э. д. с.)
реохордных) мостов и потенциометров рассмотрена ниже
применительно к бесконтактным приборам Харьковского завода
«КИП» (ЭПСМ, МФСМ), контактным приборам Московского
завода «Манометр» (КСП4, КСУ4, КСМ4) и Челябинского за-
вода «Теплоприбор» (ПЭД-250, МЭД-250 или КСП-3, КСМ-3).
Измерительные схемы приборов других типов рассчитывают
аналогичным образом.
На рис. 37 изображена измерительная схема потенциометра
ЭПСМ, работающего в комплекте с термопарами, развивающи-
ми, некоторую т. э. д. с. при температуре 5—60° С. Для подклю-
Ю*	147
чения этих термопар к потенциометру применяют соответствую-
щие компенсационные провода, и в измерительной схеме
прибора содержится медное сопротивление 7?к, служащее для
компенсации температуры свободных концов термопары.
Измеряемая э. д. с. Ех компенсируется разностью потенциа-
лов ивг точек виг:
Ех = Uвг = ^7?! i2 (Т?2 -J- 7?к).	(56)
Компенсирующий струнный преобразователь ПС потенцио-
метра генерирует переменное напряжение, частота которого f
линейно зависит от положения указателя прибора: при положе-
нии указателя в начале шкалы fH = 4 кгц, в конце шкалы ,fK =
= 8 кгц. Выходной сигнал ПС через формирователь подается на
преобразователь частоты в напряжение, который представляет
собой конденсаторный частотомер (триоды Т5, Тб и конденсато-
ры С7, Cg). Ток 4, протекающий через частотомер, пропорцио-
нален частоте
H^CUedf,	(57)
где С = С7 = С8, поэтому положение указателя на шкале прибо-
ра линейно связано с измеряемой э. д. с.
Выражения (56) и (57) используют для расчета градуиро-
вочных сопротивлений 7?i и /?2- Сопротивление рассчитывают
по формуле
 £(4пах, 0)	^(^min> 0)	(58)
CZl’2 (^max ^min)
где ^max, ^min — максимальная и минимальная температура в
корпусе прибора, °C;
а — температурный коэффициент медного провода,
град~{.
Так как сопротивления /?3, Rs, Rq, R? и 7?м или не меняют
при переградуировке, или выбирают из нескольких возможных
значений (см. табл. 41 и 42), то для нахождения трех неизвест-
Таблица 41
Сопротивления измерительной схемы потенциометра ЭПСМ
(см. рис. 37)
Градуи- ровка	Пределы измерения,' °C	Сопротивление, ом						
		Ri	R2	Хз	R*	^5	R?	RK при 0° С («к»)
ХА	0—600	84,2	14,6	6000	748	981	оо	7,8
ХА	0—1100	152,0	32,9	6000	748	981	оо	7,8
ХА	200—600	56,7	31,2	6000	748	1173	6000	7,8
ХА	700—1300	78,7	31,6	6000	748	1173	6000	7,8
ХК	0—600	166,0	29,6	6000	748	981	оо	14,6
ПП-1	0—1600	56,5	13,0	6000	748	981	СЮ	2,03
148
Таблица 42
Сопротивления измерительной схемы потенциометра ЭПСМ
(см. рис. 38)
Градуировка	Пределы из- мерения, °C	Сопротивление, ом						
			Д2				Re	
ПР-30/6	1000—1800	28,3	18,8	6000	748	1173	0	6000
РК-20	600—1200	29,4	11,1	6000	. 300	510	1000	оо
РК-20	700—1500	69,4	27,4	6000	300	510	1000	оо
РС-20	900—1800	106,0	40,4	6000	300	510	1000	оо
PC-20	1200—2000	149,0	52,2	6000	300	510	1000	оо
РС-25	1500—2500	127,0	44,0	6000	300	510	1000	оо
Датчики	0—10	33,8	9,6	6000	748	981	0	оо
Э. Д. С., Л£в	—10—ню	67,6	26,1	6000	748	981	0	оо
	0—50	169,0	46,6	6000	748	981	0	оо
ных сопротивлений R2 и /?к0 достаточно составить три урав-
нения.
Уравнение компенсации для начала шкалы
=	12н(^2 + ^к);	(59)
уравнение компенсации для конца шкалы
+	(60)
и
D ___ (^гпах, 0) £ (^min? 0)	(61)
°^2ср Цтах fmin)
где
Так как напряжение питания схемы известно:
^б = 8,75 в,
то расчеты по уравнениям (59)—(61) методом контурных токов
не представляют каких-либо принципиальных затруднений, хотя
и весьма громоздки.
Расчеты по тем же уравнениям методом последовательных
приближений несколько проще.
При расчете измерительных схем потенциометров, которые
работают в комплекте с датчиками э. д. с., не требующими тем-
пературной компенсации (рис. 38), используют только уравне-
ния (59) и (60).
На рис. 39 представлена измерительная схема автоматическо-
го моста МФСМ. Автоматическая компенсация в приборе осуще-
ствляется бесконтактным способом. В качестве компенсирующе-
го
го элемента использован ферродинамический преобразователь
2ПФ4. На вход электронного усилителя поступает напряжение
рассогласования, представляющее собою разность напряжений,
снимаемых с диагоналей мостов Мх и Л12.
Уст
Рис. 38. Измерительная схема электронного безреохордного
потенциометра ЭПСМ, работающего в комплекте с датчи-
ками э. д. с., R6 = 0,	= сю; с термопарами гр. ПР-ЗЭ/6,
Rs = 0 и с радиационными пирометрами, Re = 1 ком,
R? = сю (Rs — переменное сопротивление для коррекции
показаний прибора, работающего в комплекте с радиацион-
ным пирометром; R7 — используют в приборах с безнулевой
шкалой; обозначения см. на рис. 37)
Мост Мх питается от задающего ферродинамического преоб-
разователя 1ПФ4 при опорном
Рис. 39. Измерительная схема безреохордного
моста МФ СМ (ЭУ — электронный усилитель;
РД — реверсивный двигатель)
напряжении 2 в. Величины
сопротивления таковы, что
мост Mi уравновешен при
значении сопротивления
£?тт1п, соответствующем ми-
нимальной измеряемой тем-
пературе.
Сопротивления /?у =
= 2,5 ом служат подгоноч-
ными для линии связи.
При включении тумбле-
ра Т в положение К «кон-
троль» мост М1 оказывает-
ся сбалансированным. При
этом стрелка прибора долж-
на установиться на началь-
ной отметке шкалы.
Измерительную схему
рассчитывают методом кон-
турных токов, при этом мак-
симальная мощность, рассеиваемая в термометре сопротивле-
ния /?т, не должна превышать 0,5—0,6 мет.
В табл. 43 приведены примеры расчетных значений сопротив-
лений измерительной схемы МФСМ.
150
Таблица 43
Расчетные значения сопротивлений измерительной схемы МФСМ
г радуи- ровка	Пределы изме- рения, °C	Сопротивление, ом			
		#12 	 #2 2	|	#13 = #23	|	#14— #24	#2i
21	От —120 до 30	84,8	424	118,2	51,45
21	0—500	123	615	230	130,55
22	От —120 до 30	131	655	206,9	111,85
22	0—200	195	975	600	177,03
22	200—500	300	1500	875	283,80
23	От —50 до 50	116	580	208,5	64,29
23	0—180	132	660	265	93,64
24	от—50 до 100	168	840	393	142,60
24	0—100	195	975	500	142,60
На рис. 40 показана измерительная схема электронного ав-
томатического потенциометра типа КСП4 (миллиамперметр
КСУ4 отличается толь-
ко способом подключе-
ния датчика стандарт-
ного токового сигнала
ДСС, для чего исполь-
зуют калиброванное со-
противление R, см. схе-
му 2 на рис. 40).
Эквивалентное со-
противление реохорда
= 120 ом с шунтом
/?ш дает 7?экв = 90 ом.
Питание измерительной
схемы поступает от ста-'
билизированного источ-
ника питания типа
ИПС-148П, который
обеспечивает стабили-
зированное напряжение
постоянного тока С/ст =
— 5 в при силе тока
/ = ц + i2 = 5 Ма и со-
противлении нагрузки
1 ком.
При проверке и установке силы рабочего тока при помощи
нормального элемента НЭ добиваются равенства
izRc £Нэ>
где £н9 = 1,019 в — э. д. с. нормального элемента;
следовательно:
Rc = — •
Z2
151
Величину медного компенсационного сопротивления 7?мо (/?мо =
= /?м при 0°С) рассчитывают по формуле (58).
Завод-изготовитель устанавливает в схемы медные сопротив-
ления 7?м, зо°с = 8,98 ом для термопар гр. ХК, 5,55 ом для гр. ХА
и 0,78 ом для гр. ПП-1, где
зо°	+30а).
Силу тока нижней ветви выбирают 1% = 2 ма, верхней ветви
= 3 ма, следовательно, Rc = 509,5 ом.
Если датчик э. д. с. не требует температурной компенсации,
то сопротивление величиной 5 ом выполняют из манганина.
Для ограничения и регулировки силы рабочего тока исполь-
зуют балластные сопротивления /?рт = 750 ом и 7?рт = 56 ом.
Входной фильтр схемы содержит сопротивления 7?ф1 = Т?ф2 =
= 500 ом, /?ф3 = 250 ом и конденсаторы СФ1 = Сф2 = Сфз =
= 30 мкф.
Калиброванное входное сопротивление миллиамперметра
КСУ4 составляет R = 2 ом для диапазона измерения 0—5 ма и
0,5 ом для интервала 0—20 ма.
При перемещении движка от начала до конца реохорда сни-
маемый с реохорда потенциал изменяется на величину Е(^кон;
0)—E(t^-, 0), где ^кон и /Нач — конечная и начальная отметки
шкалы. Следовательно, сила тока в реохорде
(^кон> 0) (^нач> 0)
7?р Дгн Дг к
где Агн, Агк—сопротивление нерабочих частей реохорда и под-
водок к нему (0,5—1,0 ом).
При такой силе тока падение напряжения на сопротивлении
Аг н
^Еи = 1р\га.
Таким образом, условие равновесия измерительной схемы в
начале шкалы при температуре свободных концов термопары
+ 30° С можно записать как
г\(^н + гн) +	зо° c~E(tHa4; 0) — Е (30; 0),
откуда
1*2^м, 30° С 1"р^гн + Е (^нач‘, 0) Е (30; 0)
Л н । Гн =	;	,
где 7?н — сопротивление для задания начала шкалы прибора;
гн— подгоночная спираль длиной 100 мм при диаметре не-
изолированной манганиновой проволоки 0,3 мм.
Падение напряжения на реохорде (включая нерабочие части)
^р = А^р’
152
следовательно, суммарная сила тока в реохорде и шунте
i =
Ькв р
/'ЭКВ
Сила тока в сопротивлении + Ci CRn—сопротивление для
задания предела измерения, гп = 7Н)
~ Ч Скв>
т. с.
^п + гп=—^Р-—
И. ^экв
Приравняв падения напряжения в нижней и верхней ветвях
< \емы, получим
rc + AU ям = AU rh + AU + AURd,
откуда найдем величину ограничивающего силу тока сопротив-
ления Rd-
*2 (#с	, 3 0 ° с) Н (^н + гн) 0*1 Скв) (Rn 4~ Гп)
/\ —-  -----------------— — —  -
Таблица 44
Сопротивления измерительной схемы
потенциометра КСП4
Г радуи- ровка	Пределы измерения °C	Величина со- противлений ом		
				Rd
хк	-504-50	1,8	3,8	340
	04-100	2,0	4,8	340
	04-200	4,9	4,7	340
	0 4-400	12,0	4,6	330
	04-600	20,5	4,5	320
	2004-600	13,2	9,4	320
ХА	04-600	9,1	2,6	330
	04-1100	18,5	2,5	330
	7004-1300	8,4	12,4	320
ПП-1	04-1600	5,7	0,30	330
ИР-30/6	10004-1600	1,4	1,3	340
Датчик	0—10	7,0	2,8	340
э. д. с*	— 10—0—10	7,0	6,0	340
	. 0—100	57,0	2,2	305
	—100—0— 100	301,5	14,8	305
* Пределы измерения, мв.
В табл. 44 даны некоторые
расчетные значения сопротив-
лений измерительной схемы
КСП4.
На рис. 41 показана изме-
рительная схема моста пере-
менного тока КСМ.4. В этой
схеме 7?л — 2,5 ом (сопротив-
ление линии связи с подгоноч-
ной катушкой); 7?б = 450 ом
(балластное сопротивление для
ограничения силы тока в из-
мерительной схеме);	=
153
= 4,5 ом; эквивалентное сопротивление реохорда 7?р и шунта Яш
составляет /?Экв = 90 ом; гд=ги—подгоночные спирали, 1 =
= 100 мм, d = 0,2—0,3 мм. Чтобы изменение сопротивления ли-
нии связи при изменении температуры окружающей среды не
влияло на показания прибора в начальной части шкалы, выби-
рают Т?2 = Яз (обычно 300, 400 или 600 ом).
Расчетные формулы для определения величины сопротивле-
ний Ri и Rn можно получить из условий равновесия схемы в на-
чале и конце шкалы.
Для верхнего предела шкалы
R* (Rt кон + Ял + Яд + Гд) = (Ях+Ял) (Яз+ Япр),	(62)
где 7?Пр — «приведенное» сопротивление реохорда;
__-^экв (#п	^п)
^экв +	+ гп
Для нижнего предела шкалы
Я2 (Я/ нач + Ял + Яд + гд + Япр) = (Ях + Ял) R3.	(63)
Система уравнений (62) — (63) служит для нахождения ве-
личин	и Rдр. Далее находим
Г) I г  ^экв₽пр
Таблица 45
Сопротивления измерительной схемы моста КСМ4
Градуи- ровка	Пределы изме- рения, °C	Величина сопротивлений, ом			
		Ri	|	Rz	Яз	«н
20	0—300	23,3	300	300	12,1
	0—650	33,7	300	300	28,1
	300—650	33,8	300	300	21,7
21	От —120 до 30	52,0/	300	300	33,3
	0—200	80,5	400	400	45,7
	200—500	126,5	600	600	79,5
22	От —200 до	64,9	300	300	99,5
	—70				
	0—100	131,0	300	300	42,5
	0—500	224,0	400	400	695,0
	200—500	254,0	600	600	166,5
23	От —50 до 100	76,0	300	300	23,1
	0—50	86,0	400	400	42,0
	0—180	87,8	300	300	50,0
24	От —50 до 50	113,0	300	300	56,0
	0—25	111,5	300	300	8,5
	0-180	154,2	300	300	121,0
154
о увеличиваем эту величину на 5—7%, чтобы учесть неполноту
использования реохорда (нерабочие части в начале и конце). В
табл. 45 даны некоторые расчетные значения сопротивлений
схемы КСМ4.
Рис. 42. Измерительная схема потен-	Рис. 43. Измерительная схема потенцио-
диометра ПЭД-250 для работы в ком-	метра ПЭД-250 для работы в комплекте
плекте с термопарами	с радиационными пирометрами
Измерительные схемы ав-
томатических потенциомет-
ров и мостов с дисковыми
диаграммами .ПЭД-250 и
МЭД-250 (рис. 42—44) рас-
считывают аналогичным об-
разом.
При расчете необходимо
учитывать следующее.
Сопротивление реохорда
/?р = 120 ож; эквивалентное
сопротивление реохорда и
шунта составляет ЯЭкв =
= 20 ом для потенциометров
гр. ХА, хк И ПП-1, 40 ом —
Рис. 44. Измерительная схема моста
МЭД-250
для гр. РП и 100 ом для мостов; для мостов /?К1 = ^к2 = 2,5 ож;
стабилизатор напряжения СН-1 дает силу тока i = i\ +	=
= 6 ма, так что = 2 ма, ц = 4 жа; для потенциометров гр. ХА,
ЛП-1 и ХК (от 300° С и выше) R'o = 0; в потенциометрах гр. РП
155
используют корректор показаний (7?к, ^?ш), эквивалентное со-
противление которого 40 ом.
В табл. 46—48 приведены диаграммы работы переключателей
приборов.
Таблица 46
Диаграмма работы переключателя ПЭД-250 гр. ХА, ХК и ПП-1
Положение переключателя	Замыкание контактов						
	1—2	3—4 |	4—5 |	6-8	1 7“8 i	1 8-9 1	9-10
Установка рабочего тока . . . Градуировка ........ Работа 	 Контроль исправности ....	+	+ +	+ +	+	+ +	+	+
Таблица 47
Диаграмма работы переключателя ПЭД-250 гр. РП
Положение переключателя	Замыкание контактов					
	1—2	3-4	5-7 |	6—7	7-8	8-9
Установка рабочего тока	 Градуировка 	 Работа 	 Контроль исправнссти		+	+	+	+ +	+	+
Диаграмма работы
переключателя М ЭД-2 50
Положение
переключателя
Замыкание
контактов
1-3
4—5
Работа ..............
Контроль исправности
Ra = 246,1 ом: Rc = 509,5 ом:
2
При градуировке медное со-
противление 7?к заменяют ман-
ганиновым /?ко = ^КО°С. При
контроле исправности стрелка
прибора устанавливается про-
тив цветного индекса на шка-
ле прибора.
В качестве примера приво-
дим значения сопротивлений
измерительной схемы (см.
рис. 43) для гр. РК-15, шка-
ла 700—1500°С (1,57—34,Оже);
Rt = 10,55 ом\ Rq = 2,77 ом;
Rb = 5 ом (постоянное), 7?п = 6 ом (постоянное).
Часто расчет измерительной схемы электронного вторичного
прибора производят с целью устранения неравномерности его
шкалы, вызванной нелинейностью характеристики датчика. В
частности, рассмотрим электронно-логическое регистрирующее
устройство ЭЛРУ-2, которое служит для регистрации парамет-
ров в цифровой форме. Измерительная схема ЭЛРУ-2 — это
156
потенциометрическая схема серийных электронных потенцио-
метров ЭПП-09. Положение ползунка компенсирующего рео-
хорда преобразуется линейным цифровым преобразователем и
выводится на печать.
Необходимо поворот реохорда сделать пропорциональным
не выходному сигналу первичного датчика, а измеряемой вели-
чине; это легко осуществить при секционированном реохорде в
ЭЛРУ-2 (рис. 45).
Характеристику первичного датчика 7/вых = /И)	— изме-
ряемая величина) аппроксимируют четырьмя линейными участ-
ками (по числу секций реохорда).
Рис. 45. Измерительная схема ЭЛРУ-2 ({?п —
напряжение питания; С7ВХ — напряжение входно-
го сигнала; 7? — регулировочный реостат; ЭУ —
электронный усилитель)
Задаются величинами сил токов i2 и гшо- При этом
^*pi — Н ^"шо>	(64)
отсюда находят ip.mi и 7?шь так как t/pl определяют по характе-
ристике £/вых = /04), а 7?р1 известно, поскольку известно приня-
тое деление реохорда.
Также находят и /?Ш2 — Т?ш4.
Общий шунт
Яшо = —,	(65)
Чно
где А(7 — диапазон изменения напряжения датчика.
Далее находят
ЯР.экв = —;	(66)
=	(67)
/2
где £нэ = 1,019 в — э. д. с. нормального элемента;
= р0-НУ?2. (	(68)
*1
157
где Uo — начало шкалы;
=	+Rs)—t'i (Ri + ^р.экв)
*1
Величину Т?2 выбирают произвольно в пределах нескольких
ом.
Расчеты такого рода особенно необходимы при регистрации»
при помощи ЭЛРУ-2 расходов, измеряемых методом переменно-
го перепада, так как при этом между измеряемой величиной и
выходным сигналом дифманометра в общем случае существует
квадратичная зависимость.
§ 6. Расчет систем автоматического регулирования
хвых. ой
Рис. 46. Статические характе-
ристики:
1 — линейная; 2 — нелиней-
ная; <3 — нелинейная экстре-
мальная
Расчет систем автоматического регулирования (САР) основы-
вается на статических и динамических характеристиках объек-
тов регулирования. При проектировании САР статические и ди-
намические характеристики определяют по справочникам (см.
приложение) или экспериментально (см. гл. VIII).
Статические характеристики объекта
Статической характеристикой объекта регулирования назы-
вают зависимость регулируемой выходной величины объекта
Хвых.об от входной величины хвх об в
установившемся состоянии; хВых.об име-
ет размерность регулируемой величи-
ны. Входной величиной является поло-
жение регулирующего органа в про-
центах хода (регулирующий орган
включен в объект) или величина, ха-
рактеризующая нагрузку объекта, т. е.
расход энергии, топлива и др. (регули-
рующий орган не включен в объект).
Статические характеристики быва-
ют линейными и нелинейными
(рис. 46), нелинейная зависимость мо-
жет быть экстремальной. По статиче-
ской характеристике объекта подбира-
ют характеристику регулирующего ор-
гана, определяют возможность приме-
нения экстремальных регуляторов и
находят коэффициент передачи объекта &Об для рабочего значе-
ния нагрузки объекта:
ед. per. величины
ед. входной величины
1	вых. об
^об ——----------
Д^ВХ.об
Часто [*об] = ед-репвеличины 
% хода per. органа
158
Динамические характеристики объекта
Динамическими характеристиками объекта называют изме-
нение выходной величины объекта во времени при некоторых
заранее заданных типовых изменениях входной величины объек-
та. Обычно в качестве типо-
вых входных воздействий
выбирают ступенчатое либо
гармоническое воздействие.
Наиболее распространен-
ной динамической характе-
ристикой для металлургиче-
ских объектов можно счи-
тать кривую разгона, т. е. из-
менение во времени выход-
ной величины объекта
хВых. об после ступенчатого
изменения входной величины
на Дхвх. об (рис. 47).
При выборе и расчете ре-
гулятора САР кривые разго-
на находят по справочным
данным (см. приложение)
или экспериментально (см.
гл. VIII).
По кривой разгона опре-
деляют передаточную функ-
цию объекта.
Большинство регулируе-
мых объектов черной метал-
лургии с достаточной для ре-
гулирования точностью мож-
но описать линейными диф-
ференциальными уравне-
ниями. При этом объект
аппроксимируют последова-
тельным соединением апери-
^вь/х.од
Рис. 47. Определение параметров объекта
по кривым разгона:
а — статический объект; б — астатиче-
ский объект
одических, интегрирующих
звеньев и звена запаздыва-
ния. Распространены следующие аппроксимации передаточных
функций объектов:
1)	астатический объект
«У?) — ;	(71>
' ОбР
2)	статический объект
7обР+1
3)	астатический объект с запаздыванием
159
4)
Wo6(p)
e
ТобР
(73)
статический объект с запаздыванием
^об(Р)
_ko6e Х°бР
ТобР + 1
(74)
Для получения характеристик k0^, ТОб, тОб кривые разгона
обрабатывают по схеме, показанной на рис. 47. тОб и Toq статиче-
ских объектов находят по формулам
т = 4 lg(l—-V1)—lg(l—х2).
°б lg(l—^)—lg(l—’
____^1 То5____________^2 Tpg____
2,303 lg(l—хх) ~ 2,303 lg(1—х2)
(75)
(76)
где /1 — время, соответствующее перегибу кривой разгона;
в случае отсутствия перегиба следует выбирать
•^вых(^1) ~ (0,1 4-0,15) Дхвых (оо);
t2— время, соответствующее хвых(/2) = (0,84-0,9)ДхВых(°°)J
д.  ^вых G1) ^ВЫХ (0) .
А-^ВЫХ (°°)
__ Хвых (М -^вых (0)
Л 2 —-----------------.
А-^ВЫХ (°°)
Можно определять ТОб и тОб и методом касательной [18, 19],
но часто получаются значительные ошибки, что обусловлено
трудностью правильного проведения касательной;
1	__ДхВых (°°) ед. per. величины	,77ч
^об —---7-----~---------------•	(' Ч
Дхвх % хода per. органа
Более точно &Об определяется по статическим характеристи-
кам (70).
Для астатических объектов тОб находят как отрезок времени
от точки (момента) нанесения возмущения до точки пересечения
прямой с углом наклона а, соответствующей установившейся
скорости изменения выходной величины, с линией начального
значения регулируемой величины (рис. 47, б):
А^вх.об
*вых.об (°°)
А^вх.об % хода per. органа • сек.
tg а ед. выходной величины
(78)
Более точно передаточную функцию регулируемого объекта
можно определить по кривой разгона методом М. П. Симою.
При этом передаточная функция статического объекта
^0б(р)-^(р)ДХВЛЫХ'°б(0О) =
Д*вх.об
bmpm + Ьт__хрт 1 +... + Ь±р +1
апрп + ап_ \рП + ... +	+ 1
160
где а^.., ап; Ьх..., Ьт — постоянные коэффициенты;
IF*6 (р) —безразмерная передаточная функция.
Для определения коэффициентов аь..., ап; Ьт служит
система уравнений
а1 = Л + ^ь
а2 = A + Ь2 + blFl>
«з=+ьз+bzFi+
tzz = Fz + &z + 2&/^-/;
/=1
ai = Fi + bi + ^ bjF[_j,
/=1
(80)
где i = m + n, при I > n величина = 0 и при / > tn величина
bi = 0. Интегральные площади Fi, F2, F3,... Fi вычисляют по фор-
мулам
‘ Ft = J(l — a)dt;	(81a)
0
oo
F\-F\ f(l-o)(l-0)d9;	(816)
b
oo
F8 = F?J(l-a)(l-20 + ±.)de;	(81b)
0
^%ix-o6
А-^ВЫХ’Об
— отклонение выходной величины в без
где a —
размерном виде; 0 =
t
X’
Ниже дана последовательность
объекта.
расчета для
статического
1. Разбивают отрезок времени от момента нанесения возму-
щения до момента выхода величины хВых. об на установившееся
11 Заказ 969
161
значение на равные отрезки времени Д/ так, чтобы на каждом
участке кривая разгона мало отличалась от прямой.
Разделив значение Дхвых.об в конце каждого интервала Д/
на ДХвых. об(°о), получают безразмерные значения о(Ш), кото-
рые заносят в графу 3 табл. 49.
Таблица 49
Расчет по методу М. П. Симою
о	о о			<к п		ф 1		--— +
к S	к 3 0)		<1 е>	1)	ф 1	-0) (1	+ ф cq	ez~\ х (о-
о. ад	* <	ъ		ф	1	1		। X
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	Д-^ВЫХ (0)	G(0)	1—ст(0)	0	1	1 -0(0)	1	1-0(0)
м	А^ВЫХ (^)	or (ДО	1-с (ДО	Д/ X	1-^ Fx		• •	
2Ы	Ахвых (2Д£)	а(2Д0	1-0 (2Д0	2Д£ К	2Af		• •	
2.	Вычисляют 1—о(/Д/) и заносят значения в графу 4
табл. 49.
3.	Подсчитывают сумму чисел графы 4, т. е. величину
п
i=0
4.	Определяют площадь Fi по формуле
М Р?[1—0(^)1—0,5 [1 — <т(0)Н сек.	(82>
u=o	J
5.	Изменяют масштаб времени 0(/Д£) = и заносят зна-
чения в графу 5 табл. 49.
6.	В графу 6 записывают значение 1 —9 (/ДО-
7.	В графу 7 заносят величину (1 — о) (1 — 9), полученную*
перемножением величин граф 4 и 6.
8.	Подсчитывают сумму чисел графы 7, т. е. величину
у [I — о(1А()1(1 —о (t'A()l.
i=0
162
9.	Определяют площадь F2 по формуле
Ft ж kt (2 [1 — с (i ДЭД11 — © (гДО]—0,5 [ 1 — <у (0)]I сек3. (83)
Ь=о	J
02
10.	Рассчитывают и заносят в графу 8 величину 1 — 20 Ч——а
/	02 \
11.	Заносят в графу 9 величину (1 — о)1 1—20 + —) , полу-
ченную перемножением граф 4 и 8.
12.	Подсчитывают сумму чисел графы 9, т. е. величину
п
J? [ 1—о (iА/)] 1—20 (гДО+.
13.	Определяют площадь Гз
F3^F\kt
[1—о (г АО] р—20 (iA0 4-
г—0
е2 (ZAQ1
2 J
—0,5 [1 — о(0)]1 сек3.
(84)
Обычно точность эксперимента не позволяет использовать
коэффициенты F41 Е5 и др., поэтому останавливаются на опреде-
лении Fz.
14.	Определяют вид передаточной функции.
Если Л*Вых.об(0) = 0 и х'ЫХ0б (0) = 0 (рис. 48), то порядок
числителя в выражении (79), по крайней мере, на две единицы
меньше порядка знаменателя. Практически в этом случае мож-
но выбрать безразмерную передаточную функцию объекта про-
стого вида:
Сб	=—г-Ц——т ’	(85)
а3Р + а2р2 + aLp + 1
где П] = Fi; а2 = F2; а3 — F3.
В некоторых случаях площадь F3 может оказаться отрица-
тельной, что свидетельствует о необходимости увеличить поря-
док числителя и уменьшить порядок знаменателя. Передаточ-
ная функция объекта приобретает вид
^б(р) = -	(86)
Я2Р2 + а1р + 1
и коэффициенты и Ьх определяют из системы уравнений
<71 = F1 + bi
^ = /4 + ^1
0 = Е, +V2
(87)
11*
163
Если ДхВых. об (0) = 0, а х'ыхоб (0) #= 0 (рис. 48), то порядок
числителя функции (79) на
Хвх.об
единицу меньше порядка знаменате-
ля. Передаточная функция имеет
вид (86), а коэффициенты опре-
деляются из системы уравне-
ний (87).
15.	Если регулируемый объект
имеет запаздывание т (рис. 48, в),
в течение которого АхВЫх.об(т) не
превышает 0,001 АхВых.об(°°), то
передаточная функция имеет вид
^об (Р) = Сб (Р) е-рх	.
Д*вх.об
Передаточную функцию аста-
тического объекта определяют
как разность двух функций, соот-
ветствующих вспомогательным
кривым 1 и 2, заменяющим кри-
вую разгона (рис. 48, г):
^об(р)=к; (р)-^(р)]х
(88)
А^вх.об
где АхВых.2 == АхВых.1 ’ АхВых.об
вспомогательная кривая 2 на
рис. 48, г; AxBbix.i = tg at — вспо-
могательная прямая 1 на
рис. 48, г;
Рис. 48. Кривые разгона:
а — статический объект без за-
паздывания, х 'v ~	(0) = 0;
оЫл. OU
б — то же, х' б(0) * 0; в —
оЫл. U U
статический объект с запаздыва-
нием; г — астатический объект с
запаздыванием; 1 и 2 — вспомога-
тельные кривые, на которые рас-
кладывается кривая разгона
(р) — безразмерная переда-
точная функция, соответствую-
щая кривой 2 (рис. 48, г), кото-
рую определяют как функцию
IF*(p) для статических объектов,
уравнение (79); при этом
Кых 2
о ------------.
Л*вых 2 (°°)
DD1X, Z# 4 z
Если астатический объект имеет запаздывание (рис. 48, г),
то передаточную функцию определяют по выражению
<р)=и - V. й		(89)
^Хвх.об
164
В некоторых случаях для расчета САР используют ампли-
тудно-фазовую характеристику (АФХ) объекта, являющуюся
годографом вектора комплексно-частотной функции 1^Об(/со)
при изменении частоты от 0 до оо. Ц70б (/со) получают подстанов-
кой в передаточную функцию IFO6 (р) величины р = j®:
Wo6 (До) = Аоб (со) е?1₽об <“> = Re (со) + Пт (со),	(90)
где А (со) — модуль вектора комплексно-частотной функции;
ср (со) —угол сдвига фаз;
(со) —вещественная часть;
/т(со) — мнимая часть.
При построении графика АФХ следует принимать во внима-
ние соотношения
А (со) = У Re2 (а) + 1т2 (со);	,	(91)
Ф (со) = arc tg	;	(92)
Ле (со)
Re (со) = А (со) cos ф (со);	(93)
Im (со) = А (со) sin ф (со).	(94)
Для построения графика АФХ в выражение (90) подставля-
ют 8—10 значений on так, чтобы ф(со) охватывал угол 0-ь
Ч-----Л, ВЫЧИСЛЯЮТ А(сОг), <Р (<щ) ИЛИ /?е((Ог), Im и нано-
сят полученные значения на
плоскость комплексных чисел.
АФХ можно также определять
экспериментально (см. гл. VIII).
Выбор регулятора
Для характеристики переход-
ных процессов в системах авто-
матического регулирования при-
меняют следующие показатели
качества (рис. 49):
1)	максимальное динамиче-
ское отклонение единицы регу-
лируемой величины;
2)	остаточное отклонение или
ницы регулируемой величины;
^Хвыхо5
Рис. 49. Переходные процессы ре-
гулирования и характеристики их
качества:
а — возмущение по нагрузке; б —
возмущение по заданию
статическую ошибку хСт, еди-
3)	перерегулирование т\ = ~ при возмущении по нагрузке
Xi
или = —L при возмущении по заданию;
Дх3
165
4)	показатель колебательности М, характеризующий макси-
мум амплитудно-частотной характеристики замкнутой системы
регулирования;
5)	время регулирования Zp;
6)	квадратичный интегральный критерий качества
оо
^2== \ %вых.об^’
о
характеризующий суммарную площадь, ограниченную кривой
переходного процесса.
Показатель колебательности и перерегулирование при воз-
мущении по нагрузке связаны между собой и примерно харак-
теризуются следующими цифрами:
М ... .	1,38	2,09	1,80	1,55	1,29
т), % . . 50	45	38	32	22
Допустимые значения показателей качества процесса опреде-
ляются технологическими процессами объекта регулирования.
Рис. 50. Типовые переходные процессы в САР:
а — апериодический с минимальным временем регулирования; б — с 20%-ным
перерегулированием и минимальным временем первого полупериода; в — с ми-
оо 2
нимальным критерием f *вых об dt
0
В зависимости от технологических требований и характера
возмущений наилучшими могут быть признаны различные пере-
ходные процессы. Обычно можно выбрать один из типовых про-
цессов регулирования (рис. 50).
Апериодический процесс применяют в тех случаях, когда пе-
ререгулирование не допускается, требуется минимальное время
регулирования, а динамическое отклонение может быть до-
вольно большим.
Процесс с 20%-ным перерегулированием целесообразен, когда
допускают перерегулирование, но предъявляют более жесткие
требования к динамическому отклонению регулируемой величи-
ны; минимальное время первого полупериода является преиму-
ществом, если остальная часть переходного процесса, для кото-
рой отклонения от задания сравнительно невелики, менее су-
щественна.
166
оо
Процесс с min J б dt характеризуется наибольшим пе-
о 0
ререгулированием (40—45%) и временем регулирования, но
наименьшей величиной динамического отклонения.
Для выбора регулятора необходимо знать:
1)	параметры объекта ЛОб, Д>б и тОб, определяемые по кри-
вой разгона; если коэффициент передачи объекта изменяется в
пределах обычных эксплуатационных режимов, то следует брать
наибольшее значение йОб по статической характеристике;
2)	максимальное допустимое динамическое отклонение
единиц регулируемой величины;
3)	допустимое или желаемое перерегулирование (выбрать
один из типовых переходных процессов);
4)	допустимое остаточное отклонение хСт, единиц регулируе-
мой величины;
5)	допустимое время регулирования /р;
6)	максимально возможные значения возмущения Дхвх. Об,
% хода регулирующего органа.
Допустимые значения параметров определяются технологи-
ческим процессом и с некоторым приближением могут быть
взяты по данным, приведенным в приложении. .
Тип регулятора (непрерывный, релейный, импульсный) воз-
можно ориентировочно выбрать по величине отношения тОб/^об:
Регулятор
<0,2	Релейный
<1,0	Непрерывный
>1,0 Импульсный или непрерывный
Для регуляторов непрерывного действия необходимо выбрать
закон регулирования, используя следующую методику.
Рассчитывают динамический коэффициент регулирования:
для статических объектов
для астатических объектов
Тоб^вх.об
(96)
По графикам рис. 51 и по табл. 50 выбирают простейший ре-
гулятор, обеспечивающий нужное значение (И-регуляторы
на астатических объектах не применяют, так как такие системы
всегда неустойчивы). Затем проверяют по графикам рис. 52 для
статических объектов и по табл. 51 для астатических объектов,
обеспечит ли выбранный регулятор заданное время регулирова-
ния /р; если не обеспечивает, то выбирают более сложный регу-
167
лятор. Статическую ошибку находят по рис. 68 и если она боль-
ше допустимой, то вместо П-регулятора, если выбор пал на него,
выбирают ПИ-регулятор.
Рис. 51. Динамические коэффициенты регулирования на статических объек-
тах:
а — апериодический процесс; б —- процесс с 20%-ным перерегулированием;
в — процесс с min г £ к dt\ 1 — И-регулятор; 2 — П-регулятор; 3 — ПИ-
•	J вых. о о
регулятор; 4 — ПИД-регулятор
Таблица 50
Динамический коэффициент
регулирования
(астатические объекты)
Таблица 51
Относительное время
регулирования ?р/тоб
(астатические объекты)
Типовой процесс регулирования
2,9
1,4
1,3
1,4	—
1,3	0,9
1,1	0,8
п
пи
ПИД
Типовой процесс регулирования
8	—
16	18
12	13
п
пи
ПИД
В некоторых случаях можно не определять заранее желатель-
ный тип переходного процесса, а задаваться только допустимы-
ми значениями xit xCTi tp. Тогда по трафикам рис. 51 выбирают
такой переходный процесс, который возможен при установке
наиболее простого регулятора. Например, если при тОб/^об = 0,5-
величина = 0,8, то выбирают переходный процесс с 20%-ным
перерегулированием (см. рис. 51, б); этот процесс возникает
168
при установке И-регулятора. Остальные расчеты проводят для
процесса с 20%-ным перерегулированием.
После выбора закона регулирования подбирают конструкцию
регулятора. Данные по наиболее часто применяемым в метал-
лургии регуляторам приведены в
табл. 52. Более полные материалы
можно получить по справочникам
[18, 20].
Динамический расчет систем
автоматического регулирования
Расчет систем автоматического
регулирования с серийными регуля-
торами заключается в определении
настроек регуляторов, обеспечиваю-
щих заданное качество переходных
процессов.
Регуляторы непрерывного
действия
Регуляторы непрерывного дей-
ствия имеют следующие передаточ-
ные функции и настройки:
П-регулятор Wn (р) = коэф-
фициент передачи £р, % хода per.
органа/ед. per. величины;
И-регулятор IFh (р) = коэф-
Р
фициент передачи, % хода per. ор-
гана/сек-ед. per. величины;
ПИ-регулятор №пи (р)	=
=	+ —^—^коэффициент пере-
дачи kv, % хода per. органа/ед. per.
величины; время изодрома ТИ, сек.
ПИД-регулятор 1^пид (р) =
= М1 + -------1- Т’прР); коэффици-
ент передачи kv, % хода per. орг/ед.
per. величины; время изодрома Тн,
Рис. 52. Время регулирования наа
статических объектах:
а — апериодический процесс; б —
процесс с 20%-ным перерегулиро-
ванием; в — процесс с
minj *вых o^dt; 1 — И-регулятор;
2 — П-регулятор; 3 — ПИ-регуля-
тор; 4 — ПИД-регулятор
сек; время предварения ТПр, сек.
Приближенные значения настроек регуляторов для типовых
переходных процессов (рис. 50) можно подсчитать по формулам
табл. 53 и 54.
Более точно настройки регуляторов рассчитывают по АФХ
объекта регулирования с тем, чтобы достигнуть заданного за-
тухания переходного процесса в системе автоматического регу-
лирования, характеризуемого показателем колебательности М.
169
170
Основные регуляторы, применяемые на металлургических объектах
Таблица 32
Тип регулятора	Закон регу- лирования	Датчик	Пределы настройки			Зона нечувстви- тельности	Завод-изготовитель
			*р- &Р1	1	Ги, сек	Гпр- сек		
БРМ-11 БРМ-21	И или П	Реостатный Ферродинамический	0,05—0,15 % хода/(сек-мв) 0,10—0,15 % хо%а / (сек-мв)	—	—	10 мв 20 мв	«Теплоприбор», Челябинск То же
ЭР-250	ИмИ	Реостатный	0,15-1,25 % хода (сек-в)	—	—	1,5% шкалы прибора	«Теплоприбор», Челябинск
ИРМ-240	ПИ	Реостатный	0,5—25 % xoj\a/% шкалы	30—3000 или 10—1500	—	0,2% сигнала датчика	«Теплоприбор», Челябинск
РУ-4-16А	ПИД	Реостатный	0,4-12 % хода/% шкалы	1—3000	0,2—470	0,2% сигнала датчика	Завод электропри- боров, Киев
РПИБ-Ш	ИмПИД	Дифференциально- трансформаторный, реостатный, ферро- динамический	0,5—12 % хода/в	500	80	2 мв	Московский завод тепловой автома- тики
ПЭГ (элек- трогидрав- лический)	И	Ферродинамический	Зона пропорцио- нальной скорости 10—100%	—	—	1,5% сигнала датчика	Харьковский завод КИП
Таблица 53
Формулы для определения настроек регуляторов на статических объектах
	Типовой переходный процесс		
Регуля- тор	апериодический	с 20%-ным перерегули- рованием	min рвых.об'"
И	fepl“4,5Wo6	ь	1	k	1
		pl '-7Wo6	^Pi— 1 7 k т 1 ’7/гобТоб
п	ь	°-3	Ъ	°’7	ь °-9
	кобХоб1Тоб	/2 г» — ^обгоб/^об	/?г\ — ^обХоб/Гоб
	k =	L®	 р Wоб1Тоб Ти=0,6Тоб	h	°-7	
пи		/2г» — *обХоб/7об Т„ = 0,7Тоб	Р	^обгоб/7’об ^И — Лб
	°>95	h	1-2	k	1,4
ПИД	Р ^обгоб/Гоб Ти = 2,4тоб Тпр = 0,4тор	'W об Лоб Ти = 2,0тОб ^пр — 0,4тоб	Р ^обхоб/7’об — 1, Зтоб Тпр = 0,5тоб
Формулы для определения настроек регуляторов
на астатических объектах
Таблица 54
Регуля- тор	Типовой переходный процесс		
	апериодический	с 20%-ным перерегули- рованием	min j vLx.o6d/
П	h	°*4 р	хоб/7'об	ь	°-7 Р	Тоб/Гоб	—
ПИ	ь	°-4 ”	•‘обЛоб Ти = 6т05	^р-— Р ^обЛоб Ти = Зтоб	kn=			 P хоб/7об Ти = 4тоб
ПИД	=	—	 ’обЛоб ^и == 5т0б 7пр = 0,2тоб	Х5 3s Ч II “О S II II	он о n:	Г он	- н о	Я о о	•§	II II II e, .°	Г	o	- СП О	- о	О	° О	о	°
171
Кроме того, при этом выполняется требование минимизации
квадратичного интегрального критерия качества (при данной
колебательности процесса). Значение М обычно выбирают в
пределах 1,1—2,4. Для типовых переходных процессов приб-
лиженно М = 1,3 при 20%-ном перерегулировании и М = 2,1
при процессе с min J % вых. об dt.
Метод графического расчета настроек основан на том факте,,
что АФХ разомкнутой системы регулирования
Г(/со)^Гоб(/со).^р(/(о)
должна касаться окружности с заданным индексом М, Радиус
этой окружности г = М2/(М2 — 1), ее центр лежит на отрицатель-
ной вещественной полуоси и отстоит от начала координат на
М2
расстоянии (7? = j
П-регулятор. Методика определения коэффициента пере-
дачи регулятора состоит в следующем.
Строят (рис. 53, а) АФХ разомкнутой системы с П-регуля-
тором, коэффициент передачи которого равен единице lF(/co) =
= ^об(/со)^р(/со) (характеристика совпадает с АФХ объекта, но
не имеет размерности). Из начала координат под углом (3 =
== arcsin-^-к отрицательной вещественной полуоси проводят
луч. Циркулем проводят окружность с центром на вещественной
отрицательной полуоси, касающуюся одновременно построенной
АФХ и луча, и измеряют радиус окружности г: •
Часто расчет проводят для значения М — 1,62 (ц ~ 34%
тогда
*₽=—;
Г
р = arcsin-Г-= 38°.	(98)
И-регулятор. Строят АФХ объекта 1Г0б(/со) и по ней
получают АФХ разомкнутой системы при £р1 = 1;
W (/®) = ^об (М) Fp (/со) = IFo6 (/со)	= ДкДД е~Ч ~
J(O	J(O	(О
Для этого нужно каждый вектор амплитудно-фазовой харак-
теристики объекта повернуть на 90° по часовой стрелке (в отри-
цательном направлении) и уменьшить в со раз (рис. 53, б).
Проводят луч под углом р ~ arcsin(38° для М = 1,62) к
172
Рис. 53. Определение коэффициента передачи регуляторов по амплитудно-
фазовой характеристике объекта регулирования:
а — П-регулятор; б — И-регулятор; в — ПИ-регулятор, построение ампли-
тудно-фазовых характеристик разомкнутой системы для различных значений
^и(Гпр = 0,5 Ги при ПИД-регуляторе); г — определение точки в плоскости
настроек k р и Ги , соответствующей оптимальным настройкам регулятора
вещественной отрицательной полуоси, чертят окружность с
центром на этой полуоси, касающуюся одновременно IF(/co) и
луча. Измеряют радиус окружности и определяют настройку ре-
гулятора
. М	1
&D1 =------- * --*
р	М2~1	Г
ПИ-регулятор. По АФХ объекта И^об (/со) строят АФХ
разомкнутой системы при = 1 и нескольких значениях Ги:
(/«) = Гоб (/со) Гр (/со)=Foi5 (/со) kp ( 1+ —М =
=	(/со) ( 1 + —М = №об (/со) + Гоб^ю) е~'^.
\ /соТи J	(£>ТИ
173
Для АФХ разомкнутой системы при йр = 1 и при некотором
принятом значении Ти нужно к каждому вектору амплитудно-
фазовой характеристики объекта прибавить вектор с модулем
А я
ДА = —22- (Доб— модуль вектора АФХ объекта), повернутый
на 90° по часовой стрелке (рис. 53, в). Проводят луч под углом
(3 = arcsin —и строят окружности с центрами на отрицательной
вещественной полуоси, касающиеся одновременно луча и W(/со)
для разных значений Ти. Значение коэффициента передачи
для каждого значения Ти определяют по формуле (97).
В плоскости параметров настройки kp— Ти строят границуF
на которой показатель колебательности переходного про-
цесса равен заданному значению М. Оптимальным настройкам
(минимальное значение f Х1ых.об dt) соответствует точка с мак-
симальным отношением получаемая в месте касания пря-
мой, проходящей через начало координат (рис. 53).
ПИД-регулятор. Так же, как и в предыдущих случаях,,
строят АФХ разомкнутой системы W(/ю) при &р = 1 и несколь-
ких значениях Ти, принимая Тпр = 0,5 Ти:
w О) = Гоб (» Fp (» = №об (/(О) kp (1 + -А_ + /(оГ Л =
\	1®* и	/
= ^об(М)(1+—^- + /(ОТПР) =
. зт
=^об (/«)+^об (/®)(А—V
Для построения И7(/со) нужно к каждому вектору АФХ объ-
екта с модулем Аоб прибавить вектор с модулем ДА =
= A06xf—-----повернутый на 90° по часовой стрелке
\(о Ти /
(рис. 53, в). В остальном определение совпадает с определением
оптимальных настроек ПИ-регулятора.
Системы со стабилизирующим регулятором
В некоторых случаях для улучшения качества процесса регу-
лирования некоторую промежуточную величину стабилизируют
дополнительным стабилизирующим регулятором Р1 (рис. 54, а)у
а регулятор Р2, контролирующий основную регулируемую ве-
личину хВых. об, воздействует на задатчик вспомогательного ре-
гулятора Р1. Такие схемы оказываются эффективными, если
промежуточная величина хОб i реагирует на возмущения со сто-
роны регулирующего органа и реагирует на регулирующее воз-
действие со значительно меньшей инерционностью, чем регули-
руемая величина хВых. об-
174
По такому принципу целесообразно, например, создать систе-
му регулирования температуры в печи, если давление газа в
цеховом газопроводе подвержено резким изменениям. Регулятор
Р1 будет стабилизировать давление газа перед горелкой, а ре-
гулятор Р2 (корректирующий) изменять задание Р1 в соответст-
вии с отклонением температуры в печи от заданного значения.
Если инерционность объекта относительно промежуточной
величины %об 1 значительно меньше инерционности относитель-
но Хвых. об, то быстродействие регулятора Р1 можно значительно
увеличить по сравнению с быстродействием регулятора Р2. При
3
6
Рис. 54. Структурная схема двухконтурной САР с корректирую-
щим и стабилизирующим регуляторами (а); эквивалентная
схема для расчета корректирующего регулятора (б) и экви-
валентная схема для расчета стабилизирующего регулятора (в)
этом регулятор Р1 успевает поддерживать промежуточную ве-
личину хОб 1 на заданном уровне:
/	-^об1 = -^об 1,3*
Тогда структурная схема (рис. 54, а) может быть заменена при-
ближенной структурной схемой одноконтурной системы
(рис. 54, б) с регулятором Р2 и эквивалентным регулируемым
объектом с передаточной функцией
№об.э2 (Р) = ^7Т-	(99)
w\>61 (Р)
После определения настроек регулятора Р2 по АФХ эквива-
лентного объекта И^об. э 2 (/со) находят настройки регулятора Р1
по АФХ эквивалентного объекта (рис. 54):
' №об.э1 (/®) = №об1 (/«>) + И70б (7<0) №р2 (/со).	(100)
175
Системы с компенсацией возмущений
Одним из способов улучшения качества переходных процес-
сов в системах автоматического регулирования является введе-
ние одного или нескольких дополнительных контуров (рис. 55),
содержащих корректирующие устройства ввода воздействия по
Рис. 55. Структурная схема САР с компенсацией
возмущения (Wp(p) — передаточная функция
объекта по каналу регулирующего воздействия;
^об-в^^~то же» по каналУ возмущения хв;
И7в(р)—передаточная функция устройства ввода
воздействия по возмущению)
возмущению с передаточ-
ной функцией WB(p). Эту
передаточную функцию
следует выбирать в виде
=	(101)
для систем с П-регулято-
ром и в виде
WM = ks-^—	(102)
Твр+ 1
для астатических систем.
Настройки устройства
ввода воздействия по возмущению подбирают таким образом,
чтобы удовлетворялись выражения
^об.в(°)
№в(0) _ --------------,
В	^об(0)^Р(0)
№в (/фр) =----^°-в(/-р----,
Р	^оЬ(Мр)Гр(/СОр)
(103)
где сор —резонансная частота, при которой достигается макси-
мум амплитудно-частотной характеристики замкнутой
системы автоматического регулирования без ввода
воздействия по возмущению.
Величину сор определяют после расчета основного регулято-
ра при построении амплитудно-частотной характеристики замк-
нутой системы регулирования без контура ввода воздействия по
возмущению.
Релейные регуляторы
Наиболее распространены релейные регуляторы с постоян-
ной скоростью исполнительного механизма Рс (рис. 56) и двух-
позиционные регуляторы Рп (рис. 57).
Настройками Pc-регулятора являются зона нечувствительно-
сти 2 в (единицы регулируемой величины) и Тим—время полного
хода исполнительного механизма; определяют их по рис. 56, б.
Для статических объектов при данном отношении т0б/^об, харак-
теризующем объект регулирования, находят комплекс
176
и, задаваясь зоной нечувствительности или Гим, рассчитывают
вторую настройку, обеспечивающую апериодический переход-
ный процесс.
Показатели качества в системе с Pc-регулятором (%i — дина-
мическое отклонение, /р — время регулирования) при апериоди-
Рис. 56. Расчет настройки Рс-регулятора:
а — статическая характеристика регулятора; б — диаграмма
настройки системы с Pc-регулятором и статическим объектом
на апериодический процесс
Рис. 57. Показатели качества при двухпозиционном регулировании
на статическом объекте:
а — статическая характеристика регулятора; б — график для определе-
ния амплитуды автоколебаний а п; в — график для определения периода
автоколебаний Гп при b = О
ческом процессе можно найти по рис. 58 и оценить возможность
применения Рс-регулятора с точки зрения получения заданных
значений %! и /р. При Pc-регуляторе величины 7?д [по формуле
(95)], Xi и /р примерно в 1,5—2 раза больше, чем при И-регуля-
торе. Динамическое отклонение резко возрастает с увеличе-
нием отношения Тоб/^об. Настройки Рс-регулятора, которым со-
ответствуют автоколебательные режимы, обычно не применяют.
На астатических объектах Pc-регуляторы не устанавливают,
так как такую систему нельзя сделать устойчивой.
12 Заказ 969	1 77
В двухпозиционных Рп-регуляторах настройкой является
только зона нечувствительности, которую при заданном значе-
нии амплитуды автоколебаний для статических объектов можно
найти по рис. 57, б. При известной зоне нечувствительности (в
частном случае может быть b = 0) параметры автоколебаний —
амплитуду ап и период колебаний Тп определяют также по
рис. 57, на котором показана зависимость
—-------- от Тоб/Гоб
Ko6^Xbx.o6
Рис. 58. Показатели каче-
ства при Pc-регуляторе на
статическом объекте (апе-
риодический процесс):
I—R„ = .	; 2 -
Д *обл *ВХОб
относительное время регу-
лирования
и Тп/Тоб от нагрузки, где йоб — коэффици-
ент передачи объекта, единицы регули-
руемой величины/% хода регулирую-
щего органа; тОб — время запаздывания;
АХвх.об — возмущение, % хода регули-
рующего органа.
Под нагрузкой объекта понимают ту
величину хода регулирующего органа в
процентах, которая обеспечивала бы за-
данное значение регулируемой величины
^вых.об при работе без регулятора. Пред-
полагают, что объект имеет линейную
статическую характеристику.
Для исследования характера переход-
ных процессов в САР с релейными регу-
ляторами часто применяют метод гармо-
нической линеаризации нелинейных зави-
симостей.
Нелинейная (релейная) система со-
держит линейную часть (рис. 59, а), опи-
сываемую линейным дифференциальным
уравнением, с передаточной функцией 1ГЛ (р) и нелинейную
часть (собственно реле), описываемую нелинейным уравнением
^ВЫХ.Н — Р (Хвх.н)’
(104)
В линейную часть входят объект регулирования с регулиру-
ющим органом и чувствительным элементом и исполнительный
механизм. Как правило:
^Л(Р)-ГО6(Р)^И.М(Р).
(Ю5)
Гармоническая линеаризация заключается в том, что нели-
нейное уравнение (104) заменяется линейным
dx
•^ВЫХ.Н = (/'Хвх.нР~ ’	(106)
СО dt
где q и qi — коэффициенты гармонической линеаризации
(табл. 55), являющиеся функцией параметров релейного звена
и амплитуды входных колебаний а.	I;
178
Передаточная функция линеаризованного релейного звена
будет иметь вид
Гн(р) = 225!2^Ц = (7 + _£1_р.	(107)
ХВХ.нО^	65
Для определения параметров автоколебаний ап и соп, исполь-
зуя частотный критерий устойчивости, можно записать:
^л(М)	(108)
Гн (JG)
где WH (ja>') —функция только амплитуды а.
Рис. 59. К расчету релейных САР:
а — структурная схема нелинейной САР; б — графический
способ определения частоты и амплитуды автоколебаний в ре-
лейной САР
Уравнение (108) наиболее просто решить графически,
роив на комплексной плоскости в одинаковом масштабе
0 до оо и
[обратные
пост-
годо-
ниже (см.
графы вектора Wn (ja) при изменении частоты от
вектора----,у7-	:  при изменении а от 0 до оо
АФХ------- j некоторых релейных звеньев даны
табл. 55)]. Частоту автоколебаний определяют по частоте кри-
вой 1Гл(/о)) в точке пересечения, амплитуду ап— по кривой
— 1Г—(7^ГВ Т°й же точке* Если точки пересечения нет, то, сле-
довательно, автоколебания отсутствуют.
12*
179
Коэффициенты гармонической линеаризации и обратные АФХ некоторых релейных звеньев
Таблица 55
Статическая характеристика	ц	41	___ 1
Хвых 	 Ц хвх	4с	0	оо ^_а Llm	ла ,	Re	— ——
—	па		а=0 0	4с
Хвь/х	4с Г		ir hilm	9
R^	па 1/ 1— ~сё	0	па2 оо-»_а\2 с\ dq	—	-
_ф	V (а>Ь)		
ilm
______/fr
1*^
4сЬ
па2
хвых
		
		
(а>Ь)
а
Устойчивость полученного автоколебательного режима про-
веряют следующим образом. АФХ разомкнутой системы, изоб-
раженной на рис. 59, в замкнутом виде:
^(м) = ^л(Ж)^н(Мп),
проходит на комплексной плоскости через точку с координатами
(—1, /0). Если периодическое решение устойчивое, то кривая
ТГ(/(вп) при амплитуде а > ап не охватывает точку (—1, /0), а
при а < ап охватывает.
Уравнением (108) можно воспользоваться для определения
настроек релейного регулятора с и Ь, если принять допустимые
значения амплитуды и частоты автоколебаний.
Импульсные регуляторы
Во многих случаях импульсные регуляторы можно рассмат-
ривать как непрерывные, реализующие в среднем соответствую-
щие линейные законы регулирования. ИмИ, ИмП, ИмПИ,
ИмПИД, к ним относятся регуляторы серий ЭР-59, РП, РПИБ.
Одной из настроек этих регуляторов, кроме &pi, &р, ГПр, Ль яв-
ляется период повторения импульсов Т.
Оценить настройки, обеспечивающие устойчивую работу та-
ких регуляторов, можно по графикам рис. 60. Например, для
ИмПИ регулятора при известных &Об, Т'об, тОб (объект регулиро-
вания характеризуется передаточной функций ^об(Р)^
^об РТоб \	Т1
----—е 00 и при периоде повторения импульсов Т = тОб
ТобР +1	/
задаются отношением Ти/хОб, определяют максимальное возмож-
ное значение k0^kp для соответствующего отношения тОб/Л)б и
по этому значению находят максимальный коэффициент пере-
дачи регулятора &р, обеспечивающий устойчивую работу си-
стемы.
Для ИмП и ИмИ регуляторов задаются отношением х0^/Т
(обычно >1), определяют предельные значения &р-&об, &Рг&об-
•тОб и затем — максимальные величины коэффициентов kp и &рЬ
при которых обеспечивается устойчивая работа системы.
Импульсные регуляторы другого типа (РЭП-IM, РЭП-2,
РЭП-М6, ЭР-250, многоканальная система МИР) построены на
использовании импульсного элемента второго ряда. Амплитуда
импульса этого элемента постоянна, а время импульса /и про-
порционально входной величине. За выходную величину импуль-
сного элемента удобно принимать скважность импульсов
(Ю&)
При у = 1 импульсная система превращается в непрерывную.
181
Для характеристики усилительных свойств импульсного ре-
гулятора служит коэффициент усиления
\/в или 1/% вых. вел. датчика.
WBX
к
(ИО)
код'кр

В качестве параметра настройки промышленных регулято-
ров принимают крутизну статической характеристики
t т
tg б = —— = у----- - kKT сек!в
WBX
(HI)
^вх
или сек/% вых. вел. датчика,
где «вх — напряжение, поступающее с датчика-преобразовате-
ля вторичного прибора, в или % от максимального
значения.
182
Для САР с объектами, аппроксимируемыми апериодическим
звеном и звеном чистого запаздывания:
^об
Т обР + 1
^Об(Р)
при возмущении по нагрузке
(Ги. м — постоянная времени
время повторения импульсов
формул
настройки импульсного регулятора
исполнительного механизма, Т —
и tgd) могут быть найдены из
МО^Д
—-----tg 6 (t +1)
•* 1
Т 1
----= In
Пб	ЮО&об&д А	1
--------tgd— К]— 1
и.м
(112)
^и.м
а = -100W* tg 6 = -q (1 + т)) 4- 1---------
Ти.м	х1
(ИЗ)
Трб
е^°б
*1
— 1;
- перерегулирование;
су-юо-
'ИМ 3
для расчета
импульсных
крутизны харак-
регуляторов
Рис. 61. График
теристики
где Ф =
П
^1, *2, Хз — амплитуды переходного процесса (см. рис. 49, а);
&Об— коэффициент передачи объекта, % шкалы прибо-
ра/% входной величины;
£д—коэффициент передачи датчика вторичного при-
бора (йд = 1 для 100%-ного; йд = 5 для 20%-но-
го и &д = 10 для 10%-ного датчика-преобразова-
теля), % вых. вел. датчика/% шкалы прибора.
На рис. 61 и 62 приведе-
ны графики, построенные по
формулам (112) и (113).
Методика расчета на-
строек импульсных регуля-
торов состоит в следующем.
На основании технологиче-
ских требований выбирают
желаемый переходный про-
цесс, т. е. задаются величи-
ной перерегулирования т] и
относительным значением
третьей амплитуды Яз/яь
По рис. 61 для выбран-
ных т] и ^3/%1 находят
а
ЮО^об^д | g
Т	•
и.м
183
Затем задаются Ти. м и определяют крутизну статической харак-
теристики
а • Т
tgo =-----сек/ % вых. вел. датчика.
ЮО&об^д
По рис. 62 определяют р = Т!Т0§ и находят период повторе-
ния импульсов Т = р Гоб-
kn =	1/% вых. вел. датчика.
При полученных настройках через время /р = 2Т относитель-
ное отклонение регулируемой величины от заданного значения
не будет превышать х3/*ь
Рис. 62. Графики для расчета времени повторения импульсов в импульсных
регуляторах
Экстремальные регуляторы
При наличии максимума или минимума статической характе-
ристики объекта можно применять системы с экстремальными
регуляторами (оптимизаторами). Выпускают оптимизаторы с
пропорциональной и постоянной скоростью поиска экстремума.
В экстремальных регуляторах с постоянной скоростью поис-
ка (ЭЭР-2) входная величина хВх. об изменяется непрерывно с
установленной скоростью. Текущее значение оптимизируемой ве-
личины Хвых.обт сравнивается с запоминаемой в дискретные
моменты времени величиной хВых. обо и определяется знак
их разности Хвых. обт — *вых. об о- Если при поиске мак-
симума разность положительная, то направление движе-
ния исполнительного механизма правильное и *Вх. об изме-
няется в том же направлении, если же разность отрицательная,
то направление движения исполнительного механизма меняется
на обратное. Логическое устройство, определяющее направление
184
перемещений исполнительного механизма, называется сигнум-
реле. Одна из схем использования оптимизатора с постоянной
скоростью поиска показана на рис. 63. На схеме 1 — нелинейная
часть объекта, описываемая уравнением хх =—^х2хоб (при
минимуме статической характеристики Х!==^х2хоб )» [&] = ед.
регулир. вел./(% хода per. органа)2; 2— линейная часть объек-
та с передаточной функцией 1Гл(р) = ---------;
Гоб р+1
3 — исполни-
тельный механизм с передаточной функцией 1ГИ. м =	[&и. м] ==
= % хода per. органа/сек, Ти.м =
100 А
=----- сек\ 4 — сигнум-реле.
+ -М
В оптимизаторах с пропорциональ-
ной скоростью поиска экстремума
(ЭРА-1) входная величина хвх.об изме-
няется через определенные промежутки
времени на величину ДхВх.об. Оптими-
зируемая величина хВых.об изменяется
непрерывно, ее текущее значение
Хвых.обт сравнивается с запоминаемым
в дискретные моменты времени хВыХ.обо
и вычисляется интеграл I =
= CJ (''вых.об m — Хвых.обоЖ Когда	Сигнум-реле
0	Рис. 63. Система экстремаль-
величина интеграла достигает значения Ного регулирования с постоян-
±/0, Происходит следующий шаг ПОИС- ной ск°р°стью поиска
ка ДХвх.об; если I = +/о (при поиске
максимума), то направление движения правильное и новый шаг
делается в ту же сторону. Если I ~ —/о, то направление поиска
меняется. Интервал времени между шагами тем меньше, чем
больше разность (Хвых.обт— Хвых.обо). Поэтому скорость движе-
ния системы к экстремуму пропорциональна величине отклоне-
ния системы от точки экстремума. Время выхода системы на
экстремум не зависит от начального положения системы.
Расчет систем экстремального регулирования заключается в
определении параметров автоколебаний регулируемой величи-
ны: амплитуды ап и частоты соп для существующего оптимиза-
тора.
Для проектируемых систем расчет сводится к выбору типа
оптимизатора и определению его зоны нечувствительности и
коэффициента передачи исполнительного механизма для задан-
ных значений яп и соп.
Один из методов расчета основывается на гармонической ли-
неаризации нелинейных зависимостей. В системе экстремально-
го регулирования два нелинейных элемента — объект и сигнум-
реле оптимизатора.
185
При гармонической линеаризации получаем [17] для нели-
нейной характеристики объекта
где #2 — амплитуда колебаний входной величины объекта
•^вх. об,
для нелинейной характеристики сигнум-реле с зоной нечувст-
вительности, равной 26,
. /	. 2Ь\
] л—a resin —
где щ — амплитуда колебаний выходной величины объекта
^вых. об-
Для определения параметров автоколебаний следует исполь-
зовать соотношение [26]
—(i v)е’ •	<114)
л	\ 2 / W2 («1)
Уравнение (114) можно решить графически, так же, как урав-
нение для определения автоколебаний обычной нелинейной си-
стемы. Для этого на комплексной плоскости строят кривые
2LWn(ja)Wlu(j^.\ei "
Я	\	2 /
1
^2 (<h)'
В точке пересечения кривых определяют амплитуду ап и ча-
стоту о)п возникающих автоколебаний.
Устойчивость автоколебательного режима проверяют так же,
как для обычных нелинейных систем (см. расчет релейных ре-
гуляторов).
Параметры автоколебаний в одноконтурной системе экстре-
мального регулирования ад и о)п, а также время выхода регули-
руемой величины на экстремальное значение при известных
характеристиках объекта АОб, ?об, тОб и регулятора 2Ь и &и. м
можно найти по рис. 64 и 65, полученным в результате модели-
рования системы экстремального регулирования на аналоговой
вычислительной машине МН-7 [17].
По этим же графикам можно решить обратную задачу, т. е.
определить зону нечувствительности величины 2Ь и Аи. м, обес-
печивающие заданные параметры автоколебаний регулируемой
величины около эстремума. Например, параметры объекта сле-
дующие: ТОб = 8 сек\ тОб = 4 сек, & = 0,1 градК^ хода per.
орг.)2, амплитуда автоколебаний не должна превышать 15 град.,
частота 1/сек, а время выхода на максимальное значение состав-
186
ляет 80 сек. Из графиков рис. 64, б и 65, б видно, что заданное
значение /Вых/тОб = 20 при тОб/ТОб = 0,5 может обеспечить только
Рис. 64. Графики для определения ампли-
туды автоколебаний (а), времени поиска
(б) и частоты автоколебаний (в) в одно-
контурной системе оптимизации (оптими-
затор с постоянной скоростью):
1 ~ тоб /Гоб ~ 1’0: 2 — то же’ °’5; 3 —
то же, 0,1
Рис. 65. Графики для определения ам-
плитуды автоколебаний (а), времени по-
иска (б) и частоты автоколебаний (в) в
одноконтурной системе оптимизации (оп-
тимизатор с пропорциональной скоро-
стью) :
1 ~ *об 1Т об " 1>0; 2 ~ т0 же’ °’5; 3 ~~ то
же, 0,1
оптимизатор с постоянной скоростью поиска. Из рис. 64, в вид-
но, что для получения <оп тОб = L0-4 = 4 нужно, чтобы
^И,м&Тоб _ । у,
2Ь ~	’
при этом = 20. Так как = 15 град, то зона нечувствитель-
ности 2Ь = — = 0,75° С;
20
k-,. м = 1Z-1’— — - = 1/~1,7 ' °-’--= 0,88 о/о хода per. органа/сек;
V kt2o6 V о,1-1,6
Ги.м = -^-= 114 сек — 120 сек.
&И.М
Для двухконтурных систем автоматического регулирования,
состоящих из контура стабилизации (с ПИ-регулятором) и кон-
тура оптимизации, при использовании одной выходной величины
объекта в обоих контурах параметры автоколебаний и соп или
зону нечувствительности сигнум-реле 2Ь и коэффициент переда-
чи исполнительного механизма £и.м находят по рис. 66 и 67.
187
Статический расчет систем
автоматического регулирования
Определение статической ошибки
Статический расчет систем стабилизации заключается обыч-
но в определении отклонения регулируемой величины от задан-
ного значения в установившемся состоянии, т. е. в нахождении
статической ошибки по
формулам:
при возмущении со сторо-
ны регулирующего органа
(по нагрузке)
хст = Ахвх.об Нт х
р->0
Г ^об(Р)
Рис. 66. Графики для определения времени
поиска (а), амплитуды автоколебаний (б) и
частоты автоколебаний (в) в системе оптими-
зации с контуром стабилизации (оптимизатор
с постоянной скоростью):
1 — qq!T об= ЬО; 2 — то же, 0,7; 3 — то же,
0,3; 4 — то же, 0,1
L 1+^об(р)гр(Р) ] х
X ед. per. вел.; (115)
при изменении задания
регулятору на величи-
ну Дх3
хст = А%3—A%3lim X
р->0
v Г ^об(Р)^Р(Р)	\ v
L 1+^об(р)^р(р) 7
X ед. per. вел* (116)
ПИД и
систем с
опреде-
хст = 0 для астатиче-
ских систем регулирова-
ния (И, ПИ,
Рс-регуляторы).
хст 0 для
П-регуляторами;
ляется после расчета ко-
эффициента передачи ре-
гулятора йр по формулам
(115) и (116) или для типовых переходных процессов по рис. 68,
на котором указана относительная величина остаточного откло-
нения; по этой величине определяют фактическое остаточное от-
клонение в единицах регулируемой величины при возмущении со
стороны регулирующего органа.
Для релейных регуляторов Рп, работающих в автоколеба-
тельном режиме, статической ошибкой является установившееся
отклонение среднего значения регулируемой величины от задан-
ного. Статическую ошибку хст определяют по рис. 68, в в зависи-
мости от нагрузки объекта и величины амплитуды автоколеба-
ний ап.
188
Рис. 67. Графики для оп-
ределения частоты автоко-
лебаний (а), времени поис-
ка (б) и амплитуды авто-
колебаний (в) в системе
оптимизации с контуром
стабилизации (оптимизатор
с пропорциональной ско-
ростью):
1 ~ тоб/гоб = 1»0’ 2 - то
же, 0,7;	3 — то же, 0,3;
4 — то же, 0,1
Рис. 68. Определение статической ошибки в САР:
а — статические объекты и непрерывные регуляторы; б — ас-
татические объекты и непрерывные регуляторы; в — статиче-
ские и астатические объекты, релейные регуляторы Рп; 1 —
апериодический процесс; 2 — процесс с 20%-ным перерегули-
рованием; 3 — процесс с min J	dt
189
Расчет электрической части САР
Выпуск современных контрольно-измерительных • и регули-
рующих приборов (например, аппаратуры Харьковского завода
КИП с ферродинамическими преобразователями) позволяет
строить сложные САР с использованием элементов вычислитель-
ной техники, например строить САР соотношения между п веду-
щими параметрами и одним ведомым с т суммирующимися с
ним независимыми параметрами (рис. 69). Расчет делителей
Рис. 69. Принципиальная схема регулирования соотношения нескольких величин
ферродинамических преобразователей, обеспечивающих пра-
вильное поддержание заданного соотношения, относится к стати-
ческим расчетам САР.
Делители напряжения преобразователей приборов, измеря-
ющих ведущие величины, рассчитывают с учетом удельного со-
держания каждой из величин в общей сумме, при этом суммар-
ное напряжение, снимаемое с делителей и подаваемое на вход
повторителя ПЭФ, не должно превышать максимального напря-
жения, развиваемого преобразователями ПФЗ и ПФ4.
Делители ПФ приборов, измеряющих ведомые и независимые
величины, рассчитывают с учетом удельного содержания каж-
дой из них в общей сумме ведомой и независимых величин.
Суммарное напряжение, снимаемое с делителей, должно быть
равно напряжению на выходе задатчика соотношения при зна-
чении коэффициента соотношения
т
Оведом + 2 Qi нез?/
Z=0
а ----------------------
п
S Qi ведущ Рг
г=0
(117)
190
где Рведом — значение ведомой величины;
Qi нез— значение /-той независимой величины;
Qi ведущ — значение /-той ведущей величины;
ipi — коэффициент, показывающий, скольким единицам
ведомой величины соответствует единица i-той ве-
дущей величины при а = 1;
уг — коэффициент, показывающий, скольким единицам
ведомой величины соответствует единица /-той не-
зависимой величины.
Схема регулирования соотношения способна обеспечить лю-
бой диапазон изменения коэффициента соотношения. Если а
изменяется от amin = 0 до атах, то система работает с преобра-
зователем ПФЗ в задатчике соотношения. Если аШт ¥= 0, то при
использовании преобразователя ПФ5 amax/amin = 3.
Коэффициент делителя — это число, показывающее, какую
часть от полного напряжения составляет напряжение, снимае-
мое с делителя:
................................. -
+ ₽2 *
Обычно 7?! + Т?2 = 30 ком, поэтому Т?2 = £-30 ком.
Коэффициенты делителей выходных преобразователей при-
боров рассчитывают по формулам
ki ведущ = в —-^тахведущ ;	(118)
2 тах ведущ Pz
i=l
 bp Qmax ведом	.	(119)
ВеД°М «max "
2 Qi max ведущ Pz
Z=1
ki иез =	• ---QZmaX”----- ,	(120)
amax ”
2 Qi max ведущ Pz
Z=1
где Сведущ — коэффициент делителя для ферродинамического
преобразователя прибора, измеряющего /-тую ве-
дущую величину;
Оведом — то же, прибора, измеряющего ведомую величину;
^гнез — то же, прибора, измеряющего /-тую независимую
величину;
Qi max ведущ—максимальное значение /-той ведущей величины по
шкале прибора;
Qmaxведом—максимальное значение ведомой величины по шка-
ле прибора;
Qimax^e3—максимальное значение /-той независимой величи-
ны по шкале прибора;
2
k0 = — —для преобразователя ПФЗ; k0 = 1 —для ПФ5.
3
191
В некоторых случаях по расчету может получиться
Оведом, расч > 1, что невозможно осуществить. Тогда принимают
Оведом = 1, а коэффициент делителя преобразователя задатчика
соотношения определяют по формуле
k*=-k—-—
ведом.расч-
при этом
,	__ 0?/	Ф/max нез
i нез	’ п
amax V л	о
max ведущ, Рг
Z=1
(121)
(120а)
Построение переходных процессов в САР
Для проверки правильности статического и динамического
расчетов САР целесообразно построить переходный процесс,
возникающий в САР после нанесения возмущения. Обычно стро-
ят переходный процесс при ступенчатом возмущении со стороны
регулирующего органа (по нагрузке) или по заданию. Одним из
способов построения является метод трапецеидальных характе-
ристик [12, 27, 40].
При построении по этому методу размерность хВых(0 выра-
жается в единицах регулируемой величины на % хода регулиру-
ющего органа при возмущении со стороны регулирующего орга-
на; при возмущении по заданию хВых(^) безразмерно.
Для определения абсолютных значений хВых(0 нужно полу-
ченные значения умножить на величину возмущающего воздей-
ствия Дхвх. об, % хода регулирующего органа или Дх3, единицы
регулируемой величины.
После построения переходного процесса определяют показа-
тели качества регулирования: максимальное динамическое от-
клонение, время регулирования, величину перерегулирования,
статическую ошибку и полученные данные сравнивают с задан-
ными. Если наблюдаются значительные отклонения показателей
от заданных, то это означает, что или неправильно выбран ре-
гулятор или допущена ошибка при расчете. В таких случаях ра-
счет повторяют.
§ 7. Расчет дроссельных регулирующих органов
и выбор исполнительных механизмов
Выбор рабочей характеристики регулирующего органа
Статической рабочей расходной характеристикой регулирую-
щего органа, которую в дальнейшем будем называть рабочей
характеристикой, является зависимость между выходной вели-
чиной регулирующего органа хВЫх. р. о и его входной величиной
192
хвх. р. о- Выходная величина — абсолютный расход регулирую-
щей среды Q или относительный q = Q/Qmax; входная величи-
на— угол поворота <рр. 0 или линейное перемещение (ход) регу-
лирующего органа Лр. 0; часто хвх. р.о дают в относительных вели-
чинах и называют степенью открытия регулирующего органа:
п~—— или	— 100%;
Фр. о шах	Фр. о max
h	h
п =---—— или п =-------—— 100 % .
h	h
р.о max	р.о max
Если регулирующий орган рассматривают как часть регули-
руемого объекта, то хвх, р. 0 = хвх. об, % хода регулирующего ор-
гана.
Правильно выбранный регулирующий орган не должен ухуд-
шать характеристик агрегата и может быть средством устране-
ния некоторой нелинейности статической характеристики агре-
гата. Коэффициент передачи объекта регулирования ЛОб можно
представить как произведения коэффициентов передачи агрега-
та £аг и дроссельного регулирующего органа &р. 0 : &об = &аА). о.
При выборе регулирующего органа следует исходить из необхо-
димости получить АОб = const во всем диапазоне регулирования.
При выражении регулируемой величины и хода регулирующего
органа в долях максимального значения или в процентах необ-
ходимо, чтобы йоб = 1- Это возможно при
,	k06 const 1
%о _ —	— —	__	.
/гаг /?аг
Коэффициенты передачи равны
1	_ Д^вых.об/^вых.об max , i __ ^^вых.об/^вых.об max
”об	д	> ^аг	7	,
Ап	Д<7
где ДХвых. об — изменение значения регулируемой величины;
А/г — изменение степени открытия регулирующего ор-
гана в безразмерных единицах или % хода регу-
лирующего органа;
А? — изменение относительного расхода среды в без-
размерных единицах или процентах.
Если нагрузка агрегата непрерывного действия изменяется в
широких пределах, то при выборе рабочей характеристики дрос-
сельного регулирующего органа возможны два основных случая:
1. Широкий диапазон изменения заданного значения регули-
руемой величины при постоянной производительности.
13 Заказ 969	193
Рис. 7G. Выбор рабочей характеристики регулирующего органа по нели-
нейной статической характеристике агрегата:
а — агрегат; б — регулирующий орган; в — объект
Рис. 71. Выбор рабочей характеристики регулирующего органа при нели-
нейной характеристике и переменной производительности агрегата:
а — агрегат; б — регулирующий орган; в — объект
Если статическая характеристика агрегата линейная, то ра-
бочая расходная характеристика регулирующего органа также
должна быть линейной. Если статическая характеристика агре-
гата нелинейна, то рабочая характеристика регулирующего ор-
гана должна быть ее зеркальным отображением, как показано
на рис. 70.
2. Широкий диапазон изменения производительности агрега-
та при постоянном или мало изменяющемся заданном значении
регулируемой величины. В этом случае £аг изменяется при из-
менении статических характеристик агрегата с изменением его
производительности. В диапазоне режимов работы агрегата про-
исходит переход при данном х3 с одной статической характери-
стики на другую. Зависимость kaY = f(q) строят, исходя из се-
мейства статических характеристик (рис. 71, а). Получают
194
AnjAq = 1/Ap. о = ^аг (рис. 71, б). Рабочую характеристику регу-
лирующего органа строят методом приближенного графического
интегрирования кривой An/Aq = f(q). Интервал изменения q
разбивают на р равных частей и кривую заменяют ступенчатой
функцией (рис. 71, б). Интеграл вычисляют как сумму площа-
дей прямоугольников St. Значение интеграла, т. е. степень от-
крытия регулирующего органа п = хвх. об для относительного
расхода, пропорционально значению суммы этих площадей:
•^вх.об
где
Последовательность расчета регулирующих органов
Наиболее часто приходится выполнять расчет регулирующих
Рис. 72. График зависимости условной пропускной способности С' от углов пово-
рота заслонок с плоским "крылом без упоров:
а — круглые; б — квадратные
13*
195
Регулирующие клапаны, краны
Тип регулирующего органа	Условное давление Мн/м2, (кГ/см2)	Темпера- тура, °C	Dy, мм	Ход плун- жера ^тах» мм	Условная пропуск- ная способность, С	
Клапаны: УКС УКН ПК с пкн	6,4; 16; 32 (64; 160; 320)	350	6, 15, 25	—	0,1; 0,16; 0,25 (для Ьу = 6); 0,4; 0,64; 1,0 (для Dy = 15); 1,6; 2,5 (для Ьу = 25)	
Клапаны: К, КР, КЯ, КРЯ	4; 6,4; 10 (40, 64, 100)	450	15, 20, 25, 40, 50	14 (для Dy = 15, 20, 25); 28 (для Dy= =40, 50)	5, 8, 14, 32, 50	
Клапаны: 25ч30нж 25ч32нж	1,6(16)	300	15, 20, 25, 40, 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300	10, 16, 16, 25, 25, 40, 60, 60, 100	3,5; 6,5; 10,0; 26; 40; 100; 160; 360; 640; 970; 1400	
Клапан: 25ч20нжТ	1,5(15)	35	100	—	С' = 3500	
Клапаны: КРВ-50 КРВ-100	1,6, 2,5 (16,25)	—	50 100	—	—	
Краны: КР-6 КР-20 КР-60 КР-180	0,6(6)	—•	15 15 15 15	—	130, 420, 1460 и 4350 л/ч при 5° Энглера	
Заслонки ПРЗ	0,25 (2,5)	300	100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500	—	—	
Заслонки ЗМС	0,1(1)	300	30, 40, 50, 70, 90	—(	—	
Заслонка ДЗВ	—	1200	250	—	—	
196
и поворотные заслонки
Таб лица 56
	Среда	Характеристика	Привод	Завод изгото- витель	Цена, руб.
	Неагрессивная для УКС и ИКС; не- агрессивная к ста- ли 1Х18Н9Т для УКН и пкн	Угловые и проход- ные, однсседельные со сплошным плун- жером; линейная конструктивная характеристика	Мембранный пневмопривод, ВО и ВЗ	Петропав- ловский	63— 111
	Неагрессивная для К и КР; неагрес- сивная стали 1Х18Н9Т для КЯ, КРЯ	Двухседельные со сплошными плун- жерами, линейная конструктивная характеристика	То же	«Прибордеталь», Орехово-Зуево	Уб- 260
	Неагрессивная	Двухседельные с пустотелыми плун- жерами, линейная конструктивная характеристика	» »	Красный про- финтерн, Гусь- Хрустальный	36— 603
	Газ, кислород	—	Электрический исполнительный механизм	То же	154
	Пар, для регули- рования влажности дутья; газ	Лпах по заказу: 5, 8, 12, 20, 33, 20, 33, 48 и 64сл12	Без привода	«Теплоприбор», Челябинск	150 196
	Мазут	Логарифмическая конструктивная характеристика	То же	То же	—
	Воздух, газ	—	» »	«Теплоавтома- тика», Улан- Удэ	20—36
	То же	—	» »	То же	26
	Горячее дутье в доменной печи	—	» »	Эксперименталь- ный завод Ин- ститута автома- тики, г. Киев	355
197
когда источник давления задан. Излагаемая методика расчета
применима для данного случая.
Для регулирования расходов газов при низких давлениях ис-
пользуют поворотные заслонки и шиберы. Регулирование расхо-
да жидкостей и газов при высоких давлениях (более 10 кн!м2,
или 0,1 кГ1см2) осуществляют регулирующими клапанами и кра-
нами и редко поворотными заслонками.
Методика расчета дроссельных регулирующих органов уни-
фицирована (так же, как и методика расчета сужающих уст-
ройств) и заключается в заполнении расчетных листов приве-
денной ниже формы. Исходные данные прилагаются к
расчетным листам. Регулирующий орган выбирают по номенкла-
турным справочникам. Для регулирующих органов наиболее
распространенных типов данные приведены в табл. 56.
Дроссельные регулирующие органы можно рассчитывать по
условной пропускной способности по соответствующим данным
(рис. 72—77, табл. 56) или по приближенной методике, если эти
данные отсутствуют.
Условная пропускная способность С, указанная в табл. 56 и
на рис. 74—77, численно равна расходу (ж3/ч или т/ч) несжима-
емой жидкости с плотностью р = 1 г]см? при перепаде давления
198
Рис. 74. Зависимости коэффициентов сопротивления £ * и относительного расхода q от степени открытия регулирующих клапанов
У КС и УКН при Dy~ 15 мм:
а — С = 0,4; б ~ С = 0,64; в — С = 1,0
в дроссельном регулирующем органе Арр = 1 кГ/см2 (§,\Мн1м2)
и ip) = 1. Условная пропускная способность С7 численно равна
расходу (jw3/h) газа при р = 1 ка/jw3, Арр = 1 кГ/ж2(10 /фи2) и
8=1.
Лист исходных данных
Общие данные
1. Завод. 2. Цех. 3. Агрегат. 4. Вид рабочей расходной ха-
рактеристики.
Трубопровод
1. Материал. 2. Чертеж расчетного участка трубопровода.
200
Рис. 76, Зависимости коэффициентов сопротивления £ и относительного расхода от степени открытия регулирующих клапанов
К, КР, КЯ, КРЯ:
а _	= 25 мм, С = 14;’ б — Dy- 40 мм, С == 32; в - Dy = 50 мм, С =50
©
202
Рис. 77. Зависимости коэффициентов сопротивления £ ' и относительного расхода q от степени открытия регулирующих
клапанов 25ч 30 нж и 25 ч 32 нж:
а — D - 25 мм, Dc » 25 мм, С = 10; D 50 мм, D с= 50 мм, С = 40; Dy = 80 мм, Dc = 80 мм, С = 100; б — £>у=
- 100 мм, С - 160; в - D у - 150 мм, Dc = 150 мм, С - 360; Dy - 200 мм, Dc~ 200 мм, С = 640; Оу - 250 мм, Dc=z
== 250 мм, С == 970; Dy= 300 мм, £>с= 300 мм, С = 1400
Регулируемая среда
1. Наименование. 2. Часовой (секундный) объемный или
массовый расход Qmax.H, Л1тах при нормальных условиях.
3. Температура Л °C.
4.	Избыточное давление в начале участка ри.нач, ++
(кГ/см2).
5.	Избыточное давление в конце участка ри.кон, н/м2 (кГ]см2).
6.	Для газов средний химический состав в объемных про-
центах.
7.	Для жидкостей: плотность рн, кг!м\ в нормальных усло-
виях (20° С и 101325 н)м2 или 760 мм рт. ст.)\ вязкость в нор-
мальных условиях.
Указания по заполнению листа исходных данных
1. Рабочую характеристику регулирующего органа выбира-
ют в соответствии с приведенными выше правилами и задают в
графическом виде.
2. Расчетным участком считают часть трубопровода между
точками с постоянными не зависящими от расхода давлениями.
Например, участок от магистрального газопровода с постоян-
ным давлением рНач до печи с давлением рКон, равным атмо-
сферному. В расчетный участок включают горелку, форсунку
и т. д.
В остальном при заполнении листа исходных данных следу-
ет руководствоваться указаниями nq расчету сужающих уст-
ройств.
Расчет регулирующих органов
по условной пропускной способности
Расчетный лист № 1
1.	Данные для расчета
1.	Расчетный максимальный расход в нормальных условиях
Qmax н — (1 , 1 ~~ 1,2) Qrnax н ИЛИ Л4тах =(1,1 -г- 1,2) Л4тах .
2.	Абсолютное давление в начале участка
Рнач = ри.нач + 0,101 Мн/м2 (рнач = /7и.Нач + 1,033 кГ/СМ2) .
3.	Абсолютное давление в конце участка
Ркон^Ри.кон+ 0,101 Мн/м2 (ркОн = Ри.кон+1,033 кГ/СМ2').
4.	Абсолютная температура среды
Т = (/ + 273) °К.
5.	Диаметр трубопровода 7)тр, мм.
203
2.	Определение перепада давления
в дроссельном регулирующем органе
при максимальном расходе
1.	Расчетный максимальный расход среды при рнач и Гнач
Qmax нач — Qmax н	,
Рнач* н
2.	Плотность среды при рнач и ТНач из расчета сужающего
устройства 1рнач, кг/м3.
3.	Вязкость среды из расчета сужающего устройства унач>
м2/сек, или рнач, н-сек!м2 (кГ -сек^м2).
4.	Скорость в трубопроводе для газов
354QmaxHa4 /
^нач^--------------------------- м!сек\
для жидкостей и пара
D2
тр
_ 354<ах
Унач 2
^трРнач
5.	Число Рейнольдса
для газов
ReHa4 = 0,354 -тахнач = 0,354-т-а-^ачРнач-;
^тр^нач	^трРнач
для жидкостей и пара
м'	м'
ReHa4 = 0,354----— = 0,354---------2^.
^трРиач^нач	^трРнач
6.	Коэффициент трения для части трубопровода от начала
до регулирующего органа по формуле (122) или (123):
для круглых стальных труб при ламинарном режиме (Re <
< 2300)
Х = —;	(122)
Re
при турбулентном режиме (Re > 2300) [14]
(2 lg 19,5DTP)2 *
(123)
7.	Потери давления на трение для части трубопровода до ре-
гулирующего органа на длине Lx по формуле (124)
Л/?т=х1БГр;	(124)
j
ДРт1 = ^1-77--т^Рнач н/м2 (кГ]см*).
Ытр 2
204
8.	Сумма коэффициентов местных сопротивлений (табл. 57)
для части трубопровода до регулирующего органа
2£i = ?i + ?2 + • • • +	•
9.	Потери в местных сопротивлениях для части трубопровода
до регулирующего органа по формуле (125)
7)2
Лрм = Ц-р;	(125)
V
ЛрМ1 =	-у1 Рнач «М2 (к/’/сЖ2).
10.	Потери давления в результате изменения уровня распо-
ложения трубопровода от начала до регулирующего органа
АрЛХ^Рначё#! (кГ/СМ2).
11.	Потери давления до регулирующего органа
Л/А = Арт1 + Арм1 + Арй1 н/м2 (кГ/см2).
12.	Абсолютное давление перед регулирующим органом
Р1=--Рнач~кр1 н/м2 (кГ/CM2).
13.	Максимальный расход среды для условий после регули-
рующего органа при р2 и Г2; принимаем р2 = р\— (0,3 — 0,4)
(Рнач ’ Ркон) ?
Qmax 2 = Qmax и ' М*/Ч .
14.	Плотность среды при р2 и Т2 по формуле (139) р2, кг!м3.
15.	Вязкость среды при р2 и Т2, v2, м2/сек или ц2, н-сек/м2
(кГ • сек!м2).
16.	Скорость в трубопроводе:
для газов
354Qmax о
v2 =---------- м/сек-,
D2
тр
для жидкостей и пара
U,= 354Л4тах м/сек_
Я2рР2
17.	Число Рейнольдса для газов
Т?е2 = 0,354 Qmax 2- = 0,354 Qmax 2р2 ;
^Тр^2	-^ТрЦ2
для жидкостей и пара
Re2 = 0,354---- 0,354	.
-^трР2^2	^ТрИ2
18.	Коэффициент трения для части трубопровода после регу-
лирующего органа по формуле (122) или (123).
205
206
Таблица 57
Коэффициенты сопротивления распространенных типов местных сопротивлений
Тип местного сопротивления		Значение коэффициента £	К какой скорости отнесен
наименование	эскиз		
1. Внезапное сужение		/	f2 \2 5 = 0,5 1 1 ——- ) при выходе из большого прсстран- \	/1 / ства f1~ оо? 5 = 0,5	V2
2. Внезапное расширение	1g—J-Tp	/	h \2 £> = { 1—~т~ 1 ПРИ выходе в большое пространство \	/2 / /2=оо, 5=1	V1
3. Постепенное расширение		Величину 5 по пункту 2 умножают на коэффици- ент К- а, град, . ,	5	10	20	30	45 К 	 0,082 0,167 0,425 0,80 1,0	
4. Постепенное сужение		При ос < 20° величина 5, 0; а = 20—45° величина 5 = 0,1; а >45° величину 5 берут по пункту 1	V2
Тип местного сопротивления
наименование	эскиз
5. Простое колено	о™
6. Сложное колено	
7. Плавный поворот под прямым уг- лом	дти
8. Запорная задвижка	
9. Выход через систему каналов (ре- шетку)	шт
Продолжение табл. 57
Значение коэффициента £	К какой скорости отнесен
а,	град. ...	20	40	60	80	90	100 £	 0,05	0,2	0,5	0,9	1,15	1,2	
x/d ...	1	2	3	4	5	6 £ . . . .	0,37	0,28	0,35	0,38	0,40	0,42	^1
rjd . . .	0,75	1,0	1,5	2,0	3,0 £	...	0,45	0,25	0,17	0,15	0,12	^1
h/d . . . 1 0,8 0,6 0,4 £ . . . . 0,2 0,8 2,8 И	
f/F . . .	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8 1 £ ....	70	30	15	9	7	31	V1
19.	Потери давления на трение для части трубопровода
после регулирующего органа L2
ДРт2 = К	Р*	^КГ/СМ^’
С'тр
20.	Сумма коэффициентов местных сопротивлений (табл. 57)
для части трубопровода после регулирующего органа
2^2 = £1 + Zz + • • • + •
Рис. 78. Расход газов (при нормальных ус-
ловиях) и пара через 1 см2 минимального се-
чения сопла:
1 — воздух при 20° С; 2 — воздух при 200° С;
3 — кислород при 20° С; 4 — природный газ
при 20° С; 5 — перегретый пар при 300° С
Рис. 79. График для определения по-
правочного множителя 8, учитываю-
щего уменьшение плотности газа или
пара при протекании через регулирую-
щий орган
21.	Потери давления в местных сопротивлениях для части
трубопровода после регулирующего органа по формуле (125)
Дрм2 = 2^2 — Р2 «М2	/с-и2) •
22.	Потери давления на выходе из расчетного участка
Арвых н/л*2 (кГ/см2). При истечении газов через сопла потери
определяют по рис. 78.
23.	Потери давления вследствие изменения уровня располо-
жения трубопровода от регулирующего органа до конца рас-
четного участка
ДРй2 = Р2^2 «М2 (КГ/СМ*).
24.	Потери давления после регулирующего органа
Др2 = Арт2 + Дрм2 + Дрвых + Дрй2 Н/Л<2 (кГ/см*).
208
25.	Суммарные потери давления на рабочем участке без
регулирующего органа
Арс = Ар! + Ар2 н/м2 (кГ/см2).
26.	Перепад давления в дроссельном регулирующем органе
при максимальном расчетном расходе
Арр=рнач—Рков — Аре «/-и2 (кГ/см2).	(126)
3. Определение условной пропускной спо-
собности
регули-
1. Максимальный расход среды для условий перед
рующим органом при р\ и 7\
поправочного множителя учи-
тывающего влияние вязкости ве-
щества, протекающего через регу-
лирующий орган
по
вязкость
= 1.

(для жидкостей).
6. Поправка на
рис. 80 ДЛЯ F/Fmax
7. Условная пропускная
симальном расходе Стах или С^ах по формулам табл. 58.
способность при расчетном мак-
4.	Выбор дроссельного регулирующего органа
1.	Выбирают условный диаметр Z)y, мм, соответствующий ус-
ловной пропускной способности по табл. 56 для клапанов и по
рис. 72 для поворотных заслонок.
2.	Скорость среды в присоединительном сечении регулирую-
щего органа
M/ceK'
dI
14 Заказ 969
209
Таблица 58
Расчетные формулы для определения условной пропускной способности
дроссельного регулирующего органа
Веще- ство	Формулы		Обозначения
	перепад давления на регулирую- щем органе меньше критического	перепад давления равен или больше критического	
Жид- кость	—	С=	QXp;	 (127) 101ф/ Арр С = ——**	 (128) 101ф]/Дрр Р1	Qi, 714, кг/ч Арр, Мн/м* р, кг/м3
Пар	М Г'			 / 1 9Q\	Г'	М	 ( 1 О А\	М, кг/ч Ьрр, Мн/м2 р, кг/м3
	101s/AppP1	ЮЬкр/ЛРрРл	
Газ	С=	— (131) юв удРр 	(И	 /1 опз	С =	qXpi	(133) 101екр/ЛРр 	М		Qi, 714, кг/ч Арр, Мн/м* р, кг/м3
	С“101е|ЛА^ (132)	101екрУ АррР1	
Газ низко- го дав- ления	(135) ГДРР v	•—	Qi, мР/ч Арр, н,'м? pi, кг/м2
Примечание. Если давление измеряют в кГ/см2, то в формулах (127)—(134) в зна-
менателе стоит коэффициент 31,6; если давление газа измеряют в кГ/м2 {мм вод. ст.), то в
формуле (135) отсутствует коэффициент в числителе.
3.	Условный коэффициент сопротивления расчетного участка
без регулирующего органа
=	(136)
V1
4.	Выбирают по рис. 74—77 тип регулирующего клапана с
расчетной условной пропускной способностью и рабочей харак-
теристикой при наиболее близкой к заданной. По рис. 73
проверяют, насколько выбранный размер заслонки обеспечивает
заданную рабочую характеристику.
5.	Построение рабочей характеристики
1.	Задаются несколькими значениями расходов Qi в преде-
лах ОТ Qmin ДО Qmax*
2.	Находят потери давления после регулирующего органа.
3.	Абсолютное давление перед регулирующим органом
рц = риач—кри н/м2 (кГ/см2).
210
4.	Определяют потери давления после регулирующего орга-
на Др22.
5.	Потери давления на выходе находят по рис. 78 АрВых ь
6.	Суммарные потери давления
\pci = \ри + \p2i + АрВЬ1Х i н/м2 (кГ/см2).
7.	Перепад давления на дроссельном регулирующем органе
Лрр* = РнаЧ—Ркон—дРсг и/м2 (кГ/см2).
8.	Расход среды для условий перед клапаном по формуле
9.	Плотность среды при ри и по формуле
10.	Скорость среды в присоединительном сечении регули-
рующего органа
i = -354ffu м/сек.
Dy
И. Относительный перепад давления на регулирующем ор-
гане Дрр i/ри.
12.	Поправочный множитель на уменьшение плотности газа
и пара при протекании через регулирующий орган по рис. 79 8г*.
13.	Число Рейнольдса (для смолы и мазута)
Rey t = 0,354 М‘ = 0,354	.
£>ypivi
14.	Поправку на вязкость (для смолы и мазута) фг находят
по рис. 80.
15.	Коэффициент сопротивления дроссельного регулирую-
щего органа
(137)
«у/Рн
16.	Относительный ход (степень открытия) регулирующего
органа (по рис. 73—77)
^вх.р.о/^вх.р.о max ~ П •
17.	Перепад давления на закрытом регулирующем органе
ДРр.о^Рнач — Ркон Н/М? (кГ/см2).
18.	Определяют относительный перепад давления А/7р.0/Рнач-
19.	Находят поправку на расширение газа или пара в0.
20.	Определяют расход через закрытый регулирующий орган
(для заслонок) по формулам (145), (146).
14*	211
21.	Строят график рабочей характеристики q = f(n).
22.	Сравнивают полученный график рабочей характеристики
с заданным.
Указания по заполнению расчетного листа № 1
1. Объемный расход среды мР/ч (м3/сек) в рабочих условиях
определяют по формуле
Q = QH-^,	(138)
рТИ
где индекс «н» — означает нормальные условия (рн =
= 101325 н/м2, или 760 мм рт. ст., Тн = 293° К).
Таблица 59
Плотность мазута при различных
температурах, Мг/м3
Темпера- тура, °C	Марка мазута			
	10	| 20	| 40	80
20	0,90	0,93	0,95	1,0
30	0,894	0,924	0,944	0,995
40	0,888	0.918	0,938	0,990
50	0,882	0,912	0,932	0,985
60	0,876	0,906	0,926	0,980
70	0,870	0,900	0,920	0,975
80	0,864	0,894	0,915	0,971
90	0,858	0,888	0,910	0,966
100	0,852	0,882	0,905	0,962
с указаниями на стр. 134—137,
при давлении р2 и температуре
Pi и Т\, определяют по формуле
Температура среды Т, как
правило, одинакова для всего
расчетного участка, но иногда
при наличии подогреватель-
ных устройств (регенераторов,
рекуператоров) может изме-
няться. Тогда при расчете ис-
пользуют фактическое значе-
ние температуры в данном ме-
сте расчетного участка. Массо-
вый расход М, кг/ч (кг/сек),
не зависит от давления и тем-
пературы и поэтому постоянен
на всем расчетном участке.
2. Плотность и вязкость сре-
ды в нормальных и рабочих ус-
ловиях находят в соответствии
Плотность газообразной среды
Т2, если известна плотность при
р2=р17л‘	(139)
Вязкость мазута находят по рис. 81, плотность — по
табл. 59.
3.	Скорость в трубопроводе:
для газов
354Q
v =—м/сек-,
^тр
для жидкостей и пара
v = -331— м/сек.	(140)
^ТрР
212
Рис. 81. Изменение вязкости мазута в зависимости от температуры:
1 — мазут 100; 2 — мазут 80; 3 — мазут 60; 4 — мазут 40; 5 — мазут 20
Число Рейнольдса для газов находят из выражения
Re = 0,354—5— или = 0,354-5£-;
DTp^	^трР*
для жидкостей и пара
Re = 0,354	или Re = 0,354 -У— ,
DTpPv	^трН
(И1)
(142)
где Q и М — объемный и массовый расход среды при рабочих
условиях, мг/ч, кг!ч\
v — коэффициент кинематической вязкости, м2[сек-,
ц—коэффициент динамической вязкости, н-сек1м2
(кГ -сек/ж2);
Dip — диаметр трубопровода, мм.
213
4.	Коэффициент трения и потери давления на трение Дрт
определяют отдельно для участков до регулирующего органа и
после него. Если £>тр изменяется, то потери давления на трение
считают отдельно для каждого участка с разным DTP.
При расчете потерь давления необходимо знать перепад
давления на регулирующем органе при максимальном расчет-
ном расходе среды. Принимают, что эти потери составляют
30—40% от (Рнач — Ркон), т. е. давление после регулирующего
органа
Р2 = Р1 —(0-3 — 04) (Рвач — Ркон) «м2 (кГ/СМ2).
Если р2, полученное в результате дальнейших расчетов,
будет значительно отличаться от принятого, то потери давления
пересчитывают, задаваясь другим перепадом на регулирующем
органе.
Для газов низкого давления и для жидкостей расчет потерь
давления на трение и в местных сопротивлениях можно вести
для всего расчетного участка (при постоянном Е)тр), считая
скорость, вязкость и плотность среды равными величинам
^нач» Vhh4 И Рнач«
5.	Коэффициенты местных сопротивлений начиная от сопро-
тивления входа в расчетный участок определяют по табл. 57.
Потери давления на выходе из расчетного участка рассчитыва-
ют по формуле (при известном £Вых)
Лрвых = ?вых Р Н/м2 (кГ/см2),
а при истечении газов через сопло — по рис. 78 в зависимости
от расхода среды.
Если на расчетном участке находится сужающее устройство,
то потери давления берут с учетом этого устройства.
6.	Потери давления, обусловленные изменением уровня
расположения трубопровода, определяют для жидкостей и го-
рячих газов при расчете шиберов, регулирующих давление в
рабочем пространстве печей. Для других газов и пара этими
потерями можно пренебречь:
Aph = pgH н/м2--=9,81 pH н/м2,	(143)
где р — плотность среды на расчетном участке;
Н — разность уровней конца и начала участка, м.
7.	Условный диаметр подбирают по табл. 56 для клапа-
нов и по рис. 72 для поворотных заслонок так, чтобы расчетная
условная пропускная способность была меньше указанной в
таблице. Тип клапана выбирают по рис. 74—77 таким образом,
чтобы при коэффициенте сопротивления расчетного участка
Zc рабочая характеристика q = f(n) была возможно ближе к
заданной. Часто Dy < £>тр, тогда регулирующий орган устанав-
ливают в специальном сужении трубопровода. При выборе Dy
214
заслонки по С' задаются углом максимального открытия в пре-
делах 65—75°.
8.	Потери давления при промежуточных расходах Qi опре-
деляют по методике, изложенной на стр. 211. Для упрощения
расчета следует помнить, что потери на трение и в местных
сопротивлениях пропорциональны квадрату расхода среды:
Qi _
>2

Дрм i Арм
Qi
(Q;ax)2
(144)
Потери давления, возникающие при изменении уровня, не
зависят от расхода среды.
Потери на выходе из участка при истечении газов и пара
через сопла находят для каждого Qi по рис. 78.
9.	При определении поправочного множителя ф (как прави-
ло только для мазута и смолы) в случае максимального расхо-
да считают F/Fmax = 1 и число Рейнольдса рассчитывают для
£)тр. Если после подбора регулирующего органа Dy < £)тр, то
рассчитывают число Рейнольдса для Dy, определяют поправку
и вновь определяют условную пропускную способность.
При определении поправочного множителя на вязкость ф;
для промежуточных расходов FJFmax принимают по выра-
жению
FI  Qi бфасч
T'max	Q max	б?
где Срасч и С — рассчитанное и табличное значения условной
пропускной способности.
Если после определения степени открытия регулирующего
органа п полученное значение Fi/FmSiX отличается от принятого,
то задаются новым значением F27Fmax, близким к полученному,
и вновь пересчитывают и п.
10.	Относительный ход регулирующего органа должен нахо-
диться в пределах 0,1 /г 0,9 при изменении расхода от
Qmin до Q max-
Для клапанов можно считать, что Qo = 0 при п = 0. Для
поворотных заслонок Qo 0, так как между крылом и корпу-
сом есть зазор. При расчетах зазор принимают равным
0,002 Dy. Коэффициент расхода для полностью закрытой за-
слонки а0 = 3
Qo= a0F0e0l/ =0,0001^8о1/мР/ч; (145)
У Рнач	У рнач
Л40 = О,ООО1Ру8о 1/Дрр.орнач кг/ч.	(146)
215
Приближенный расчет дроссельных
регулирующих органов
Расчетный лист № 2
1.	Данные для расчета
Берут в соответствии с расчетным листом № 1.
2.	Определение перепада давления
в дроссельном регулирующем органе
при максимальном расходе
Выполняют в соответствии с расчетным листом № 1.
3.	Выбор размера регулирующего органа
1.	Максимальный расход в условиях перед регулирующим
органом рассчитывают по формуле (138)
Qmaxl = Qraax н --Н -1- .
2.	Плотность среды для условий перед регулирующим
органом находят по формуле (139)
Р1 = Рнач Р1Т"^ Кг/М3.
Рнач-* 1
3.	Поправочный множитель на уменьшение плотности для
газов и пара s (см. пояснения к расчетному листу № 1).
4.	Число Рейнольдса (для смолы и мазута)
Rev = 0,354 Mmax .
^TpPl'Vl
5.	Находят поправочный множитель на вязкость ф (для
смолы и мазута) при F/Fm^ = 1 (см. пояснения к расчетному
листу № 1).
6.	Эффективное проходное сечение, соответствующее рас-
четному максимальному расходу, определяют по формулам:
для газа
aF = -	/_Pj_	(147)
5095 • е |/ Арр	v 1
для жидкости и пара
м'
aF =----м\	(148)
5095еф KAppPi
где а — коэффициент расхода, зависящий от конструкции и
степени открытия регулирующего органа.
7.	Задаются максимальным открытием регулирующего орга-
на, соответствующим расчетному максимальному расходу.
F	F
8.	Определяют а-или а — по рис. 82.
F max	F у
216
9.	Максимальная площадь проходного отверстия F^ax для-
клапанов и F' для поворотных заслонок и шиберов
г z	aF 2	ocF 9
Гтах = ------- М ИЛИ Гу =--------- М2 .
/ aF \	/ aF \
\ ^тах /	\ ^у /
10.	Оу для поворотных заслонок
D'y = V i,27Fy м.
11. Диаметр условного прохода заслонки Dy, мм.
Рис. 82. Графики для определения эффективного проходного сечения:
а — клапаны; б — поворотные заслонки; в — шиберы; 1 — кониче-
ские и односедельные; 2 — двухседельные; 3 — прочие; 4 — одноло-
пастные круглые и прямоугольные; многолопастные с разделительны-
ми перегородками; 5 — двухлопастные жалюзи; 6 — трехлопастные
жалюзи; 7 — шибер в прямоугольном канале; 8 — шибер в круглом
канале
12. Максимальная площадь проходного отверстия при при-
нятой Dy
Fy = 0,785 • 10~6Dy м2.
4. Построение рабочей характеристики
1.	Задаются несколькими значениями расхода Qi в пределах
от Qmin до Q^ax и определяют потери давления на дроссельном!
регулирующем органе Дрр г- (см. расчетный лист № 1).
2.	Находят давление перед регулирующим органом Дри
(см. расчетный лист № 1).
3.	Число Рейнольдса (для смолы и мазута)
^еу i ^еу ~м 1 -
mmax
217
4.	Находят поправку на вязкость ф* (см. указания по за-
полнению расчетного листа № 1).
5.	Определяют расход среды Qu для условий перед регули-
рующим органом.
6.	Устанавливают относительный перепад давления на регу-
лирующем органе kp^ilpu-
7.	Находят поправку на уменьшение плотности газа или па-
ра
8.	Рассчитывают плотность среды перед регулирующим
органом рн.
9.	Эффективное проходное сечение, соответствующее Qr.
для газа
aF	_£li_
50958; У Ьрр1
для пара и жидкости
50958,1]); УкРр ;р1г- ’
10.	Рассчитывают относительное эффективное проходное
aFi
сечение дроссельного регулирующего органа при Qf. ------ и
F max
aFi
11.	Относительное открытие клапана по отверстию F/Fmax
или угол поворота заслонки определяют по рис. 82.
12.	Определяют расход среды, проходящей через закрытый
регулирующий орган Qo (см. расчетный лист № 1).
13.	Строят рабочую характеристику дроссельного регули-
рующего органа.
14.	Сравнивают полученную характеристику с заданной.
Указания по заполнению расчетного листа № 2
1.	При расчете клапанов и заслонок можно считать, что рас-
четному максимальному расходу, принятому с коэффициентом
запаса 1,1—1,2, соответствует полное открытие клапана (п = 1)
и открытие поворотной заслонки на угол 65—75°.
2.	Для круглых поворотных заслонок полученный расчетом
диаметр округляют до ближайшего стандартного значения, мм:
25, 32, 40, 50, 70, 80, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250,
300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1400. Для прямоугольных
поворотных заслонок по Fy определяют геометрические размеры.
3.	Особый случай представляют собой регулирующие орга-
ны, устанавливаемые в боровах печей: шиберы и поворотные
шиберы (см. рис. 125). Рассчитывать их можно на основании
218
рис. 82, при этом поворотный шибер рассматривают как одно-
лопастную прямоугольную заслонку. По найденному Еу рассчи-
тывают геометрические размеры канала, перекрываемого ши
бером. Для выбора поворотных
ваться данными табл. 60.
4. Выбрать тип клапана по
Лпах часто не представляется
возможным, так как в номен-
шиберов можно руководство-
Таблица 60
Данные для выбора
поворотных шиберов
клатурных справочниках зна-
чения Fmax обычно не приво-
дят. Поэтому этот метод можно
использовать для проверки
пригодности имеющихся кла-
панов, размеры которых опре-
деляют измерениями.
Изменение рабочей
характеристики
регулирующего органа
Если полученная рабочая
характеристика регулирующего
органа совпадает с заданной,
то сочленение исполнительного
Тип поворотного шибера	Размеры канала		
	высота, мм	ширина, мм	Г, л*2
КП-0,5	900	580	0,48
КП-0,65	1028	696	0,66
КП-0,8	1086	812	0,81
КП-1	1214	928	1,04
КП-1,3	1342	1044	1,29
КП-1,6	1540	1160	1,64
КП-2	1668	1276	1,95
КП-2,5	1866	1392	2,39
КП-3,5	2122	1624	3,17
КП-4,5	2448	1856	4,17
КП-5,5	2774	2088	5,34
КП-6,5	3030	2320	6,46
КП-8	3426	2552	8,02
механизма с регулирующим ------------------------------
органом выполняют так, чтобы
их перемещения были пропорциональны %Вых.и.м = *вх.р.о.
Если рабочие характеристики не совпадают, то осущест-
вляют перепрофилировку плунжера клапана [25] (при этом
сохраняют пропорциональность перемещения исполнительного
механизма и регулирующего органа) или — такое сочленение
исполнительного механизма с регулирующим органом, при ко-
тором зависимость хвх.р.о = /Ч^вых.и.м) обеспечивает получение
заданной рабочей характеристики. При применении поворот-
ных заслонок возможен только второй путь изменения харак-
теристики.
Жесткое сочленение с исполнительным
механизмом
На рис. 83 показано жесткое сочленение клапана с испол-
нительным механизмом. Длину рычага выбирают таким обра-
зом, чтобы повороту вала на 90° соответствовал полный ход
клапана. Соотношение длин рычагов можно найти по прибли-
женной формуле
а/й = 0,71/imax/r.
219
При сочленении, изображенном на рис. 83, а, перемещение
клапана практически пропорционально углу поворота исполни-
Рис. 83. Жесткое сочленение клапана с исполнительным механизмом:
а, и б — кинематические схемы; в — зависимость степени открытия клапана оф
угла поворота вала исполнительного механизма
Рис. 84. Кинематическая связь ис-
полнительного механизма и регу-
лирующего органа в случае огра-
ниченного хода регулирующего ор-
гана:
фим’ гРад'	Фр. о» гРад-	гр.о/ ‘
80	90	0,7
80	80	1,0
80	60	1,3
80	45	1,8
80	30	2,7
соединение выполнить по рис. 83, б?
то степень открытия клапана п = Л/йтах связана с углом по-
ворота вала исполнительного механизма нелинейной записи-
220
мостью (рис. 83, в). Используя такое сочленение, можно
приблизить расчетную рабочую характеристику к заданной.
В некоторых случаях, не меняя рабочей характеристики,
можно ограничить ход регулирующего органа при полном ходе
исполнительного механизма и использовать только благопри-
ятный участок рабочей расходной характеристики (рис. 84).
Сочленение с исполнительным механизмом
при помощи кулачка
Управляя регулирующим органом при помощи кулачка,
насаженного на вал исполнительного механизма (рис. 85),
Рис. 85. Сочленение исполнительного механизма с регулирующим органом
при помощи кулачка:
а — шибер; б — клапан; в — поворотная заслонка
можно получить нужную рабочую характеристику комплекта
исполнительный механизм — регулирующий орган q = Цсри.м)
при любой зависимости q = f(n).
Для получения пропорциональной зависимости степени от-
крытия клапана п = h!hm^ или угла поворота заслонки фр.о
221
от угла поворота вала исполнительного механизма <ри.м нужно*
чтобы радиус кулачка равномерно увеличивался от гк0 до
max при повороте на угол, соответствующий полному ходу
исполнительного механизма. При этом зависимость q = ^(фи.м)
будет иметь расчетный характер q = f(qpp.o) (рис. 86, а, кри-
вая /).
Рис. 86. Профилировка кулачка:
а — расчетная (/) и заданная (2) рабочие характеристики; б — изменение
радиуса кулачка, обеспечивающего кривую 1; в — профиль кулачка, обеспе-
чивающий заданную рабочую характеристику
Наибольший радиус кулачка
max
— ^кО “h
где гк о — минимальный радиус кулачка, принимаемый иэ
конструктивных соображений;
Дгк — приращение радиуса кулачка при полном ходе испол-
нительного механизма, равное для шибера (рис. 85, а)
полному ходу регулирующего органа Лтах, для кла-
пана (рис. 85,6)—femax-Д Для поворотной заслон-
а
ки (рис. 85, в)______________
—{К/2— [к/2—(^+г)2—г]2—4.
а
222
Профилировку кулачка для получения заданной рабочей
характеристики (рис. 86, а, кривая 2) осуществляют следую-
щим образом.
1.	Вычерчивают график рабочей характеристики q =
= f(cpp.o), полученной по расчету, и график заданной харак-
теристики q = Ифи.м).
2.	Делят угол поворота на равное число частей, восстанав-
ливают перпендикуляры до пересечения с заданной рабочей
характеристикой в точках а^ а2, а3, из которых проводят
горизонтальные линии до расчетной кривой 1, находят точки
и соответствующие им углы ф[, <р2', <р
3.	Отдельно строят прямолинейную зависимость радиуса
кулачка от угла поворота исполнительного механизма (рис. 86,
б) и по углам Ф1, ф£, фз,... определяют г\, г2, /-3,... нового
кулачка.
4.	Полный ход (угол поворота) исполнительного механизма
делят на то же число равных частей и последовательно откла-
дывают радиусы Гко, , г'2,... гКтах- Соединяя концы радиусов,
плавной линией, получают профиль кулачка, обеспечивающего
заданную рабочую характеристику. Радиус гко определяют по*
конструктивным соображениям в зависимости от диаметра
выходного вала исполнительного механизма.
Выбор исполнительного механизма
Исполнительный механизм выбирают в зависимости от ве-
личины усилия, необходимого для перестановки регулирующе-
го органа. Данные для исполнительных механизмов основных
типов приведены в табл. 61—63. Усилие перестановки для кла-
панов можно найти по следующим формулам:
для односедельного клапана
Р = (D^pp.o — dlpt) +	н (кГ);	(149}
для двухседельного клапана
Р = 4-Щ2.б-^с.м)АрР.о + 0,4р1б/ш/гс н(кГ),	(150}
4
где Дрр о — наибольший перепад давления на клапане при
минимальном расходе, часто при расчетах счи-
тают Дрр о = ри ь
ри 1 — избыточное давление перед клапаном, н/м2-
(кГ/см2);
Dc — диаметр седла, м (см);
-Ос.б и DC.M — соответственно диаметр большого и малого се-
дел в двухседельном клапане;
с!ш — диаметр штока, м (см);
hc —высота сальниковой набивки, м(см) (обычно*
hc = 2 -ч- 3 см).
223»
Таблица 61
Пневматические исполнительные механизмы1
Тип	Эффективная площадь, см2	Рабочее дав- ление, кн/м2 (кГ/см2)	Перестановоч- ное усилие кн (кГ)	Ход штока, мм	Цена, руб.
МП-20 МП-25	200	10—100 (0,1-1)	—	30	19 20
МПП-16 МПП-20 МПП-25	105 200 280	10—100 (0,1-1)	—	30—85	45—62
ПСП-1 ПСП-Т-1	—•	До 600 (6)	5 (500)	300	84
СПП-Л	—	До 600 (6)	2,6 (260)	140	35
1 Изготовитель — завод «Теплоавтомат», Харьков.
Гидравлические исполнительные механизмы1
Таблица 62
Тип	Усилие, кн (кГ)	Диаметр поршня, мм	Ход поршня, мм	Момент на валу, н-м (кГ-м)	Рабочее давление, Мн/м2 (кГ/см2)	Цена, руб.
СПГП-2	5,2—5,8 (520—580)	80	200	—	1,2(12)	38
СПГП-4	12,0—13,0 (1200—1300)	120	200	—	1,2(12)	48
СПГП-5	19,5—20,5 (1950—2050)	150	200	—	1,2(12)	52
СПГК-1	—	80	—	550—760 (55—76)	1,2(12)	70
СПГК-2	—>	120	—	1230—1750 (123—175)	1,2(12)	88
СПГК-3		150		2000—2700 (200—275)	1,2(12)	90
1 Изготовитель завод «Теплоавтомат», Харьков.
.224
Таблица 63
Электрические исполнительные механизмы1
Тип	Момент на валу н-м (кГ-м)	Время одного оборота, сек.	Угол поворота вала, град.	Управление	Напряже- ние пита- ния, в	Цена, руб.
МЭО-1,6/40	16(1,6)	40	240	Контактное	220	—,
				и бескон-		
				тактное		
МЭО-4/ЮО	40(4,0)	100	240	То же	220	—
МЭО-25/ЮО	250(25)	100	240	» »	220	400
МЭО-63/ЮО	630(63)	100	—	» »	220	300
МЭО-63/250	630(63)	250	—	» »	220	600
МЭО-160/100	1600(160)	100	45—240	» »	220/380	300
МЭО-160/40КМ	1600(160)	40	45—240	Контактное	220/380	300
МЭО-160/Ю0КМ	1600(160)	100	45—240	То же	220/380	300
МЭО-400/Ю0КО	4000(400)	100	45—240	» »	220/380	600
МЭО-Ю00/250К	10000(1000)	250	—	» »	220/380	1200
11 Изготовитель — завод электрических исполнительных механизмов, Чебоксары.
При использовании клапанов с пневмоприводом привод не
выбирают, так как каждому размеру клапана соответствует
определенный размер пневмопривода.
Для поворотных заслонок величину момента, необходимого
для их вращения, определяют по формуле
Л4 =/С(Л1р + Л4Т) н • м (кГ • ж).	(151)
Момент на валу исполнительного механизма должен быть
равен или быть больше момента, необходимого для вращения
заслонки.
Реактивный момент, обусловленный стремлением потока
закрыть заслонку
Л4р = 0,07Дрр.о£)у н • м (кГ • ж),	(152)
где Лрр.о — перепад давления на заслонке, н/м2 (кГ1м2у
рекомендуется при расчете принимать Дрр.о, рав-
ным избыточному давлению перед заслонкой pHi;
Dj — диаметр заслонки, м.
Момент трения в опорах
Мт = 0,785Рури1гшХ я • л (кГ • ж),	(153)
где гш — радиус шейки вала заслонки, м;
К = 0,15 — коэффициент трения в опорах;
К = 2 ч- 3 — коэффициент, учитывающий затяжку сальников и
загрязненность трубопровода.
15 Заказ 969
225
Глава III
СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДИКА ОФОРМЛЕНИЯ
ТЕКСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРОЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
В состав текстовых материалов проекта входят пояснитель-
ная записка, спецификация и заявочные ведомости на приборы
и средства автоматизации, вопросные листы, смета, расчеты
сужающих устройств и регулирующих органов.
§ 1.	Пояснительная записка
Пояснительную записку составляют к проектам на стадиях
«Проектное задание», «Технический проект» и «Рабочие чер-
тежи». Она должна быть составлена кратко и ясно. Содержа-
ние записки должно дать четкое представление об основных
технических решениях, принятых в проекте.
Пояснительная записка, составленная к проектному зада-
нию и техническому проекту, должна содержать следующие
сведения:
а)	перечень материалов, на основании которых разработа-
но проектное задание;
б)	краткое описание технологического процесса с анализом
целесообразной степени его автоматизации, с указанием необ-
ходимых мер по реконструкции, механизации, замене обору-
дования и изменению технологии на действующем объекте
для создания необходимых условий автоматизации;
в)	краткое описание и обоснование принятых в проекте
технических решений по технологическому контролю, автома-
тическому регулированию, управлению, сигнализации и
защите;
г)	основные характеристики щитовых помещений с указа-
нием специальных требований, которые должны быть выпол-
нены при их сооружении и эксплуатации (освещение, венти-
ляция и др.);
д)	указание о соответствии проектных решений техни-
ческому заданию на проектирование и обоснование допущенных
отклонений от технического задания;
226
е)	указание о применении новых средств автоматизации
(телемеханики, вычислительной техники, телевидения и др.) с
обоснованием применения приборов несерийного производства.;
ж)	указания о принятых в проекте щитах управления (аг-
регатных, групповых, центральных, диспетчерских и др.) и
взаимосвязях между ними;
з)	указания об источниках питания (электроэнергией,
воздухом);
и)	указания о необходимости создания или расширения
существующей службы эксплуатации контрольно-измеритель-
ных приборов и средств автоматики;
к)	технико-экономические показатели автоматизации
объекта — экономическая целесообразность капиталовложений
на автоматизацию и срок окупаемости, подтверждаемые ре-
зультатами соответствующих расчетов;
л)	задания на разработку новых устройств контроля и ре-
гулирования.
В пояснительной записке к рабочим чертежам должны
содержаться следующие сведения:
а)	перечень материалов (проектное задание, решение ут-
верждающей инстанции и др.), на основании которых выпол-
нен проект;
б)	данные о реализуемых мерах по реконструкции и
механизации технологического оборудования для действующе-
го объекта и вытекающие из этого указания по применению
проектных материалов;
в)	обоснование применения предусмотренных проектом
средств автоматизации;
г)	описание и обоснование схем регулирования, подтверж-
денные расчетами, экспериментальными данными и промыш-
ленным опытом;
д)	описание и обоснование принятых схем управления^
сигнализации и защиты;
е)	результаты расчетов сужающих устройств расходомеров,
регулирующих дроссельных органов и др.;
ж)	изменения и дополнения проектных решений по срав-
нению с проектным заданием с обоснованием этих изменений;
з)	указание о системах питания автоматизируемых объек-
тов и источниках питания;
и)	указание о выполнении другими организациями или
специализированными отделами работ в соответствии с зада-
ниями на щитовые помещения, помещения датчиков, туннели,
эстакады и другие сооружения, предусмотренные в проектном
задании и подтвержденные или уточненные на стадии «рабо-
чие чертежи»;
к)	указания о выданных на данной стадии заданиях на раз-
мещение отборных устройств, первичных приборов, регулирую-
щих и запорных органов на технологическом оборудовании и
15*	22.7
трубопроводах; заданиях на фундаменты и сооружения для
установки щитов и пультов; заданиях на сооружение коробов,
каналов, шахт и проемов для прокладки электрических и труб-
ных проводок и на установку закладных частей; заданиях на
сооружения и конструкции (площадки и др.) для обслужива-
ния внещитовых средств автоматизации;
л)	краткие пояснения по монтажным чертежам.
При одностадийном проектировании в пояснительную за-
писку включают сумму сведений, входящих в пояснительные
записки к проектному заданию и рабочим чертежам.
§ 2. Заявочные ведомости, спецификации
и вопросные листы
Заявочные ведомости составляют на стадии «Проектное
задание». Эти материалы не являются документами для заказа
оборудования и материалов. Их составляют на основании
укрупненных показателей, принятых решений в проектном
задании; они предназначены для планирования материальных
ресурсов, выдачи заявок на оборудование и материалы, а так-
же для примерного определения затрат на автоматизацию.
Спецификации выполняют на стадии «Рабочие чертежи»,
они служат окончательными документами для заказа оборудо-
вания и материалов. Наименование оборудования и материа-
лов, а также технические данные для их заказа приводят в
заявочных ведомостях и спецификациях в соответствии с тре-
бованиями формулировки заказа, приведенными в каталогах
на оборудование, номенклатурных справочниках и других
официальных материалах.
Формы 'заявочных ведомостей и спецификаций к проектам
автоматизации утверждены Государственным комитетом Сове-
та Министров СССР по материально-техническому снабжению
и едины для всех проектных организаций.
Заявочные ведомости и спецификации составляют на при-
боры и средства автоматизации, включая электроаппаратуру
и трубопроводную арматуру. Пример составления специфика-
ции дан в табл. 64.
В спецификацию на приборы и средства автоматизации,
включают следующую аппаратуру (с указанием мест ее
установки):
первичные и вторичные приборы и вспомогательную аппа-
ратуру к ним (электрические щитовые переключатели измери-
тельных цепей, газовые краны-переключатели, коробки ком-
пенсации температуры свободных концов термопар, источники
питания, преобразователи и Др.)’»
регуляторы приборного и неприборного типов и комплектно
поставляемую с ними аппаратуру (панели дистанционного
228
Таблица 64
Заказная спецификация
Наименование проектной организации	Наименование объекта и проекта	Обозначение (№ проекта)
		Рабочие чертежи Лист	листов
Заказная спецификация приборов и средств автоматизации
229
Номер позиции по принципиальной схеме	Общесоюзный шифр изделия	Наименование пара- метра, среды и места отбора импульса	Предельное значение параметра	Место установки	Наименование и характеристика	Тип, модель	Количество по проекту		Фактически требует- ся изделий	Завод-изготовитель	Стоимость по смете, руб.		Примечание
							на один агре- гат	на все агре- гаты			единицы	общая	
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
													
управления, стабилизирующие устройства, источники питания,
фильтры, редукторы и др.);
исполнительные механизмы и комплектуемые с ними уст-
ройства;
регулирующие органы;
комплектные устройства, в том числе машины централизо-
ванного контроля и вычислительные машины, комплекты теле-
механического оборудования, устройства телевидения и др.
Аппаратуру в спецификации обозначают номерами, соответ-
ствующими номерам принципиальной схемы автоматизации и
номерам принципиальных (элементных) электрических, пнев-
матических и гидравлических схем. В спецификации указывают
полную техническую характеристику, заводской шифр аппара-
туры, наименование завода-изготовителя, число заказываемой
аппаратуры, место установки и стоимость.
Для отдельных групп приборов, заказ которых делают по
вопросным листам, подробные технические данные приводят в
вопросных листах.
В заявочную ведомость на приборы и средства автоматиза-
ции включают ту же аппаратуру, что и в спецификацию, но с
указанием кратких характеристик и без определения места
установки.
В спецификацию электроаппаратуры включают аппаратуру,
предусмотренную проектом автоматизации, за исключением
электроаппаратуры, поставляемой комплектно с контрольно-
измерительными приборами, регуляторами и др.
Эту спецификацию выполняют в виде двух разделов:
электроаппаратура, устанавливаемая на щитах и пультах, и
электроаппаратура, устанавливаемая вне щитов и пультов.
В спецификации на щиты и пульты указывают наименова-
ние щита и пульта, а также характеристики каждой панели
или пульта (наименование, тип, число, номера чертежей обще-
го вида на монтажных схемах).
Заказную спецификацию на трубопроводную арматуру да-
ют в трех разделах: запорная арматура без привода, запорная
арматура с электро-, пневмо- и гидроприводом и регулирую-
щая арматура.
Кабели и провода в спецификацию включают в следующем
порядке: силовые, контрольные, коаксиальные и экранирован-
ные кабели и провода, кабели и провода связи, сигнально-
блокировочные кабели, установочные и компенсационные про-
вода. Провода, предназначенные для коммутации щитов и
пультов, выделяют в отдельные позиции с указанием в приме-
чании.
Заказную спецификацию на основные монтажные мате-
риалы составляют в виде следующих разделов:
1)	трубы — стальные водогазопроводные, электросварные,
бесшовные, из нержавеющих сталей, медные, алюминиевые,
230
Таблица 65
Форма сметно-финансового расчета и сметы
(наименование строительства)
Сметно-финансовый расчет №———_——
(смета №——_—
на оборудование и монтаж—— ---------------—-------------—-------—•———
(цех, предприятие и т. п.)
(вид оборудования или работ)
Сметная стоимость———— --------_тыс. руб. Основание: спецификация №—— ----------—-
_____________________________ Составлена в ценах 19------------- — —г.
№ п. п.	Наименование укруп- ненных показателей и нормативов прей- скуранта, ценника и № позиции	Единица измерения	Число	Масса, брутто		Сметная стоимость единицы измерения, руб.			Наименование и ха- рактеристика обору- дования и монтажных работ	Общая стоимость, руб.		
				единицы	общая	оборудования	монтажных работ			оборудования	монтажных работ	
							всего	S' Л S я 2 л о « Я н <и о m	к			всего	в том чис- ле зара- ботная плата
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
												
Итог о—		—	 Транспортные расходы	———		 Заготовительно-складские расходы		—__ Отклонения от заработной платы——	—		- Неучтенные ценником материалы —  ——   Итого: Всего (графы 11+12)	Главный инженер проекта——				 Начальник отдела———— —-———-—- Составил —______——.
пластмассовые, полиэтиленовые, полихлорвиниловые, винипла-
стовые;
2)	черные металлы;
3)	цветные металлы;
4)	монтажные изделия (соединительные и протяжные ко-
робки, соединения для труб и др.).
В заказную спецификацию включают материалы, необходи-
мые для прокладки и крепления трасс электрических и труб-
ных проводок; установки щитов и пультов; встройки в
оборудование, трубопроводы и установки вне щитов приборов
и средств автоматизации; изготовления не поставляемых про-
мышленностью и монтажными управлениями монтажных узлов
и изделий; изготовления нестандартного оборудования.
В спецификацию нестандартного оборудования включают
оборудование и изделия, изготавливаемые по чертежам нестан-
дартного оборудования силами заводов и монтажно-заготови-
тельных участков.
§ 3. Сметы
Для определения размера капитальных затрат на приобре-
тение и монтаж запроектированных средств автоматизации в
стадии «Проектное задание» составляют сметно-финансовые
расчеты, а в стадии «Рабочие чертежи» — сметы.
Сметно-финансовые расчеты и сметы составляются по спе-
циально утвержденной форме (табл. 65). Стоимость оборудо-
вания (аппаратуры) и материалов, а также стоимость их мон-
тажа определяют по действующим прейскурантам и ценникам
и заносят по позициям в соответствующие графы формы.
Сметно-финансовые расчеты (СФР) составляют на основа-
нии заявочных ведомостей, предусмотренных в проектном
задании, или на основании аналогов (сметы или СФР, состав-
ленные ранее для аналогичного объекта). Сметы составляют
на основании всех форм спецификаций к рабочим чертежам.
В графу «монтаж», кроме стоимости монтажа оборудования и
материалов, включают стоимость продувки, промывки и обез-
жиривания импульсных линий, а также их пневматического
испытания на плотность. К общей стоимости оборудования и
материалов добавляют (в процентах) затраты на заготовитель-
но-складские и транспортные расходы, запчасти, тару и упа-
ковку. Смету или СФР оформляют отдельным разделом
проекта.
Глава IV
КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
§ 1. Агломерационное производство
Общая характеристика агломерационного
производства
Металлургический цикл начинается с агломерационной
фабрики. Агломерационную шихту, состоящую из рудной ча-
сти, флюсов, возврата и топлива (коксика, антрацита), за-
гружают на конвейерную агломерационную машину (аглолен-
ту), зажигают сверху и спекают, просасывая через слой
спекаемых материалов воздух.
Производственные операции, осуществляемые на аглофаб-
рйке, показаны на упрощенной технологической схеме (рис. 87).
Топливо измельчают в четырехвалковых дробилках, известняк
дробят в молотковых дробилках или тангенциальных шахтных
мельницах и в случае необходимости обжигают в кольцевых
шахтных печах. Расчетное соотношение отдельных компонен-
тов в шихте поддерживают путем весового дозирования.
Смешивание, увлажнение и окомкование шихты осущест-
вляют в барабанных смесителях. При этом процесс ведут
таким образом, чтобы достичь максимальной газопроницаемо-
сти шихты. Окомкованную шихту укладывают на спекательные
тележки, зажигание шихты происходит при прохождении те-
лежки под зажигательным горном. По мере движения спека-
тельных тележек к хвостовой части машины горение с верхнего
слоя распространяется в нижние слои.
При горении топлива образуется зона горения высотой
15—30 мм с температурой 1400—1600° С и передвигающаяся
вниз к колосникам с вертикальной скоростью спекания
vh = 0,17 ~ 0,66 мм/сек. Спекаемая шихта перемещается от
головной к хвостовой части машины со скоростью движения
аглоленты Vi = 67 ~ 117 мм/сек.
В таких условиях зона горения приобретает форму наклон-
ной плоскости (рис. 88). Основные параметры агломерацион-
233
лого процесса при установившемся режиме связаны соотноше-
нием (статической характеристикой)
_k_ = jL=To>	(154)
vi Vh
где 1а — длина зоны спекания (активная длина);
Vi — горизонтальная скорость движения аглоленты;
h — высота слоя шихты;
то — время спекания.
Руда	Известняк	Колошниковая
(0-2 мм)	(15-Ю0мм)	пыль	Топливо
Рис. 87. Упрощенная технологическая схема агломерационной
фабрики
7234
Температура продуктов сгорания, выходящих из-под колос-
ников, составляет 50—70° С, и только при приближении зоны
горения к колосникам (в районе последних камер разрежения
зоны спекания) температура газов повышается до 200—400° С.
Максимальная температура отходящих газов свидетельствует
об окончании процесса спекания. На новых агломашинах, кро-
ме зоны спекания, предусмотрена еще зона охлаждения
агломерата. Охлажденный агломерат дробят, подвергают гро-
хочению и отправляют в доменный цех.
Продукты
Рис. 88. Схема спекания шихты на агломерационной
машине:
1 — сырая шихта; 2 — постель; 3 — готовый агломерат;
4 — зона горения
Передвижение палет осуществляется электроприводом —
двигателем постоянного тока. Скорость движения Vi регулируют
таким образом, чтобы процесс спекания заканчивался на за-
данной активной длине 1а [см. (154)].
В табл. 66 приведены основные технические данные агло-
машин некоторых типов.
Таблица 66
Технические данные конвейерных агломерационных машин
Показатель	Тип агломашины				
	К-2-18	К-3-50	К-3-75	К-1-200	К-2-252/312
Рабочая длина /, м . . .	12	25 '	30	51	63
Рабочая площадь 5, м2 'Максимальная	высота	18	50	75	204	252
СЛОЯ /lmax>	.... Скорость движения	0,25	0,30	0,30	0,30	0,35
м/мин		0,4—1,2	1,1— 4,3	1,5—4,5	4—7	4-7,5
Общая площадь всасывания новых машин типа К-2-252/312
составляет 312 ж2, причем 60 ж2 приходится на зону охлажде-
ния агломерата. В зоне спекания отсос происходит через
235
21 камеру разрежения, в зоне охлаждения — через 5 камер
(для других агломашин это соотношение может быть иным).
Для отсоса газов установлены два эксгаустера производитель-
ностью 200 м^сек каждый. Воздух просасывается через охла-
ждаемый агломерат дымососами. Для зажигания шихты
служит горн с семью горелками производительностью каждая
5,55 м?1сек смешанного газа.
На машине агломерат охлаждается до 400—600° С, даль-
нейшее охлаждение до 100—150° С происходит на пластинча-
том охладителе.
Контроль и автоматическое управление
в отделениях подготовки и подачи шихты
Поступающее на аглофабрику сырье взвешивают в вагонах.
При взвешивании с остановкой железнодорожного состава ис-
пользуют платформенные механические весы типа 445В200
Одесского завода им. Старостина. Для взвешивания вагонов,
движущихся со скоростью менее 5 км]ч, используют весы типа
238В200 того же завода, а при движении вагонов со скоростью
10 км/ч — весы типа ТЦЛВ-4 с тензометрическими датчиками,
разработанные Одесским политехническим институтом.
При подготовке шихты к спеканию контролируют состав
исходного сырья, качество дробления коксика и известняка,
работу дробилок и обжиговых печей, запас материалов в бун-
керах, состояние транспортерных линий. Для создания систем
контроля и автоматического управления на этих участках ис-
пользована серийная и нестандартная аппаратура.
Для химического и гранулометрического контроля состава
сырья обычно не применяют автоматику, но для контроля
некоторых параметров могут быть использованы автоматиче-
ские устройства, например рентгеновский золомер ЗАР для
контроля зольности кокса. Институтом НИИавтоматика разра-
ботан опытный образец автоматического ситового гранулометра,
в котором осуществляется рассев пробы по заданному классу.
На выходе указанных автоматических устройств предусмотре-
ны унифицированные сигналы. В КБ ЦМА разработан ней-
тронный влагомер «Нейтрон-1», принцип работы которого
основан на измерении числа медленных нейтронов, возникаю-
щих в контролируемом материале при облучении его потоком
быстрых нейтронов. В качестве вторичного прибора в этой ус-
тановке использован электронный потенциометр, показания
которого могут вводиться в систему автоматики при помощи
дополнительного преобразователя угла поворота, например
типа Э-2ДМ.
Автоматическое управление дробилками сводится к измене-
нию количества подаваемых в них материалов в зависимости
от степени загрузки. Контролируют обычно скорость вращения
236
подвижных частей, температуру и степень вибрации подшип-
ников, напряжение и силу тока двигателей. Если степень
загрузки контролируют по величине активной мощности, то
применяют ваттметр ВАПИ-2А с приставкой типа ВУВ-1, вы-
пускаемый заводом «Электропульт», или пневматический дат-
чик ДМП завода «Тизприбор». Для контроля степени загрузки
по силе тока можно применять преобразователь типа ВНТ-2
завода «Электропульт» или трансформаторный датчик ДТТ-56
Московского завода тепловой автоматики.
Для получения сигнала величиной 0—5 ма постоянного то-
ка с ДТТ-56 используют преобразователи Н-ПТ или Э-2ДМ
системы ЭАУС.
Для контроля величины загрузки мельницы по интенсивно-
сти шума применяют акустические датчики: звукометрический
ЗД, рассчитанный на частоту 100—3000 гц; акустическое уст-
ройство института «Гипростройавтоматизация», рассчитанное
на работу в диапазоне 100—1000 гц; акустическое устройство
Харьковского завода «КИП». Первый и второй датчики рабо-
тают с преобразователем НП-1, третий — с преобразователем
НП-ПФ системы ЭАУС.
Несколько более сложными системами контроля и регули-
рования оснащены обжиговые печи (рис. 89). Поступающий в
печь известняк обжигают в потоке продуктов сгорания газа,
т. е. печь представляет собой топливоиспользующий агрегат с
характерной для такого объекта системой контроля и регули-
рования. Примерный перечень аппаратуры, используемый в
схеме контроля и регулирования обжиговой печи, приведен
ниже:
Позиция	Тип аппаратуры
1а, 2а За . .		НМ-П1 	тхк
36, 45		МПЩПр-54М
5а, 56,	15а, 156 .	.	.АТВ-229
6а .		Тахогенератор	ЭТ-7/110
66 .		Указатель	скорости М359
76, 86 .		дмк
7в, 8в		ВФСМ
7г .		ПЭФ
8д .		ДЗФМ
8г .		БРМ
9а .		ТПП
96 .		ЭПСМ
9в .		Комплект	РФ-ПИ, ДЗФМ,
	БУС-Т
10а .		Привод	мембранный клапа-
	на безопасности ПМКБ
12а .		спдм
13а .		КП
136 .		ТМ-П1
14а, 6		ГЭУК-21
8е, 9г,	11а .	.	. «Электрический исполнитель-
ный механизм
237
238
Рис. 89. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования печи для обжига известняка
на аглофабрике:
а — печь; б — тепловой щит
Г £	4	6	6	$ 7 1Q 11 П А? 74	16	17	16
3D0Z.
*03 % SI
(i^OSS) f/Wf:
О о 0011
h/^009!-
3„0L
3o0L
I^/J^OSZJ^/HUSZ
^OOZl
HTiH/QogtfD
э0оов
(zU/JHSZI)^№9Z4
ndogndu
зкмшзау
odouiodauo
tunfo
	4	1 Подшипники	Дымосос
-4	 Продукты сгорании	Дымовой тракт
-—4-	д	 Клапан Отсечная оезопаснос- зоооижка ти	Газопровод
Регулирование температур	Горн машины
lb Jj в 1 |1	Машина
n&is в^\	После машины
Газ Воздух	
nunffn	
Для автоматическо-
го контроля шихтовых
материалов на транс-
портерах применяют
бесконтактные емкост-
ные и индуктивные дат-
чики. Автоматический
контроль уровня ших-
товых материалов в
бункерах осуществля-
ют контактными элек-
трическими (электрод-
ными) или бесконтакт-
ными радиоизотопными
датчиками. Электрод-
ные датчики примени-
мы также для контроля
материалов в течках.
Радиоактивные уровне-
меры могут быть по-
зиционными («мини-
мум — максимум» для
схем сигнализации)
или следящими (в си-
стемах контроля и ав-
томатического распре-
деления шихты по бун-
керам).
Для сыпучих мате-
риалов используют
электродные сигнали-
заторы уровня ЭС-100
объединения «Севкав-
электроприбор», емко-
стные сигнализаторы
ЭСУ-1 завода «Физпри-
бор», гамма-реле типов
ГР-1, ГР-2 и ГР-3 Тал-
линского завода изме-
рительных приборов.
Контролировать уро-
вень воды можно элек-
тронным индикатором
уровня ЭИУ-1, ИУ-2
или электроакустиче-
ским уровнемером
ЭАУ-Н44.
239^
При автоматическом регулировании процесса дозирования
в качестве регулирующих органов обычно используют барабан-
ные, тарельчатые или вибрационные питатели [5].
Вибрационный электромагнитный питатель (рис. 90, б)
состоит из подвижного лотка и соединенного с ним вибродви-
Рис. 90. Питатели шихтовых материалов:
а — ленточный (и — скорость ленты транс-
портера, h — высота окна выдачи); б — ви-
брационный (а — угол наклона лотка); в —
тарельчатый (п — число оборотов привода,
b — ширина окна выдачи, г — средний ра-
диус выходящего из окна выдачи потока
шихты); г — шнековый (D — диаметр шне-
ка, S — шаг); дне — регулировочные ха-
рактеристики вибропитателя и тарельчатого
питателя
гателя. Вибропитатели под-
вешивают под бункерами на
регулируемых винтовых тя-
гах (талрепах). Изменяя ам-
плитуду А и частоту коле-
баний f, угол наклона лотка
а и сечение выходного от-
верстия bh (b — ширина от-
верстия), регулируют произ-
водительность Q вибропита-
теля:
Q = kAfbh м3/сек; (155)
k = (а).
Амплитуда колебаний за-
висит от напряжения, подво-
димого к обмоткам электро-
магнитов, поэтому регули-
ровать производительность
удобнее всего по напряже-
нию, которое изменяют в
пределах 120—250 в, ис-
пользуя потенциал-регуля-
тор. На рис. 90, д приведена
регулировочная характери-
стика вибропитателя.
Тарельчатый питатель ус-
тановлен под бункером и
вращается от электроприво-
да (рис. 90, в). Изменяя ско-
рость вращения тарели (при
двигателе, работающем на
постоянном токе) или сечение потока шихты bh (при двигателе,
работающем на переменном токе), регулируют производитель-
ность:
Q = kbhvcp м3/сек,
(156)
где ticp — средняя скорость потока шихты.
Диаметр тарели тарельчатого питателя ДТ-2000 составляет
2000 мм, скорость 5 об!мин и Q = 80 м31ч.
При использовании двигателя переменного тока регулирую-
щая заслонка на телескопе бункера приводится в движение
240
электрическим исполнительным механизмом с моментом до
100 н-м (10 кГ-м); проектирование такого регулирующего
устройства в принципе не отличается от проектирования регу-
лирующей заслонки в трубопроводе.
На рис. 91 показаны конструктивные схемы различных
измерителей производительности транспортеров. Для малых
расходов (рис. 91, а) (0—10 кг/м) удобно использовать ленточ-
ные весоизмерители ВЛ-1058 (дозирование коксика), для дози-
рования известняка часто используют ленточные транспортер-
Рис. 91. Конструктивные схемы весоизмерителей непрерывного действия:
а, б, в — ленточные весоизмерители различных типов; г — весы ЛТМ; д — весы с
магнитоупругим датчиком веса (I — длина весоизмерительной платформы; QBX — про-
изводительность питателя; QBbIX — сигнал весоизмерителя)
ные весы ЛТМ (рис. 91, г) с максимальной производитель-
ностью 25 кг/м\ такие же весы, но с производительностью до
100 кг/м применяют для взвешивания руды (цифры даны для
аглофабрики с двумя-тремя аглолентами). Весоизмерители ВЛ
и весы ЛТМ содержат дифференциально-трансформаторные
преобразователи типа ДРВ-Н06, поэтому в качестве вторичных
применяют приборы типов ЭПИД или ДС.
Просты и надежны весоизмерители с магнитоупругим чув-
ствительным элементом (рис. 91, д).
> Весоизмерители ВЛ обслуживает один бункер, а весы дру-
гих типов могут быть установлены на транспортере, несущем
материалы из нескольких бункеров (рис. 92), поэтому в дина-
мическом отношении участок дозирования бункер — пита-
16 Заказ 969	241
тель — транспортер — весоизмеритель практически представ-
ляет собой звено запаздывания:
£вых(р) = 3Вх(р)е ХзР;	(157)
Т3 = —,	(158)
V
где р — параметр преобразования Лапласа;
v — скорость транспортера;
L — длина участка дозирования.
Расстояние между соседними бункерами обычно составляет
около 5 м, скорость ленты транспортера 1 м!сек.
Рис. 92. Принципиальная схема контроля и автоматического регули-
рования весового дозирования одного материала из нескольких бун-
керов:
1 — бункер; 2 — весоизмеритель (QBX — производительность питате-
ля; QBbIX— выходной сигнал весоизмерителя; L — длина весоизмери-
тельного участка)
Для систем автоматического регулирования с такими
динамическими звеньями целесообразно применять регуляторы
прерывистого действия (например, типа РЭП Киевского инсти-
тута автоматики), настраивая период повторения импульсов
в соответствии с формулой
(159>
где /и— продолжительность импульса;
Tg — время запаздывания для наиболее удаленного бункера.
Схема автоматического дозирования (рис. 92) содержит
дистанционный задатчик, который позволяет изменять произ-
водительность участка при изменении влажности материала,
соотношения различных составляющих шихты и производитель-
ности спекательного отделения. При полной автоматизации
процесса дозирования схему несколько усложняют (рис. 93).
242
В качестве примера автоматизации шихтового отделения
аглофабрики на рис. 94 приведена принципиальная схема ав-
томатического дозирования возврата, руды, колошниковой пы-
ли, известняка и топлива на од-
ной из отечественных аглофабрик.
Контроль
и автоматическое регулирование
процесса спекания
Максимальной производитель-
ности агломашины при заданном
качестве агломерата можно до-
стигнуть в том случае, если ших-
та поступает оптимального соста-
ва, уложена слоем заданной вы-
соты, правильно зажжена и про-
цесс спекания заканчивается
точно в пределах рабочей длины
зоны спекания. Для обеспечения
таких условий агломашину осна-
щают системой контроля и регу-
лирования основных и вспомога-
тельных параметров процесса
спекания.
В табл. 67 указаны связи меж-
ду основными регулируемыми ве-
личинами и управляющими воз-
действиями.
Иногда для экономии коксика
шихту укладывают на ленту в два
слоя и уменьшают содержание
топлива в нижнем слое. В этом
Рис. 93. Блок-схема системы автома-
тизации дозирования материалов
случае дозирование трплива осуществляют перед агломашиной
(см. рис. 96).
Заданную влажность шихты поддерживают регулятором
соотношения расход шихты — расход воды на увлажнение,
который получает корректирующий сигнал от датчика влажно-
сти (термокондуктометрического, кондуктометрического, ней-
тронного и др.). Такая схема является системой компенсации
возмущений с коррекцией по отклонению.
Система регулирования только по отклонению не может
обеспечить высокого качества регулирования, так как постоян-
ная времени барабана-смесителя достигает 120—200 сек при
времени запаздывания около 100 сек.
Возможно экстремальное регулирование влажности путем
поиска максимума производительности агломашины при вы-
нужденных колебаниях расхода воды на увлажнение.
16*
243
Одним из наиболее простых индикаторов законченности
процесса спекания является температура продуктов сгорания в
общем коллекторе /Колл или в двух-трех последних камерах
разрежения зоны спекания. Если плотность последней (п-й)
Рис. 94. Принципиальная схема автоматизации шихтового отделения аглофабрики
(В — возврат; Р — руда; П — колошниковая пыль; И — известняк; Т — топ-
ливо; ВИ — ленточные весоизмерители; В1—В4 — транспортерные весы; ВП —
вибропитатели)
камеры разрежения достаточна, то можно полагать, что про-
цесс спекания заканчивается над п — 1 камерой при
62-1—ж 0-^10 град.	(160)
Если же, как это обычно бывает, показания термопары в
последней камере разрежения tn искажены вследствие подсоса
атмосферного воздуха, то можно оценить законченность про-
цесса спекания по отношению разностей температур в двух
предпоследних камерах разрежения:
k=	(161)
Параметр k связан с активной длиной аглоленты 1а эмпи-
рической зависимостью:
1а .... п — 2 п — 1,5 п — 1 п п-\-1
k ... . —1,0	0,0	0,3 0,5 1,5
В этой зависимости 1а — число камер разрежения, п — но-
мер последней камеры в зоне спекания.
Возможна также оценка законченности процесса спекания
по сумме сигналов tn-\—tn и /КОЛл- С ростом величины
/n-i — tn + /колл точка окончания процесса перемещается к
головной части аглоленты.
При автоматическом регулировании активной длины также
целесообразно применять систему компенсации возмущений,
244
Основные параметры агломерационного процесса
245
Таблица 67
Регулируемая величина	Способ контроля регулируемой величины	Управляющее воздействие	Способ контроля управляющего воздействия
Содержание горючего в	1. Лабораторный анализ	Дозирование топлива	Измерение веса топлива ленточ-
шихте С = 3,0—4,5%	2. Измерение температуры зажжен- ного слоя шихты после горна	тарельчатым питателем или вибропитателем	ным весоизмерителем
Вертикальная скорость спекания	1.	Ручной контроль качества оком- кования («наощупь») 2.	Измерение расхода воздуха че- рез слой незажженной шихты перед горном (через «нулевую» камеру раз- режения) 3.	Измерение разрежения во всех камерах разрежения и в общем кол- лекторе, 8—13,50 кн/м? (800— 1350 к Г/м2) 4.	Измерение расхода продуктов сгорания в общем коллекторе (конт- роль перепада разрежения на бата- рейном циклоне или ином местном сопротивлении) 5.	Контроль изменения толщины спеченного слоя на фиксированном участке аглоленты (индуктивные или радиометрические датчики)	Влажность шихты в процессе окомкования в барабане-смесителе, W = = 4,5—8,0%	1.	Лабораторный анализ 2.	Измерение расхода воды на увлажнение (диафрагма в водопро- воде к барабану-смесителю) 3.	Автоматический	контроль влажности при помощи датчика удельной электропроводности ших- ты в бункере над агломашиной, нейтронного влагомера, термокон- дуктометрического датчика и др.
Высота слоя шихты на	Измерение датчиком высоты слоя	Подача шихты из бун-	Измерение скорости вращения ба-
аглоленте, h = 160 — 300 мм	(преобразователь ПД или ПФ, свя- занный механически с гладилкой ших- ты перед горном)	кера над агломашиной	рабанного питателя с приводом по- стоянного тока, напряжения на об- мотках вибропитателя, положения регулирующего шибера или козырь- ка на барабанном питателе с при- водом переменного тока
246
Продолжение табл. 67
Регулируемая величина	Способ контроля регулируемой величины	Управляющее воздействие	Способ контроля управляющего воздействия
Температура зажига- ния tr = 1200— 1300° С Соотношение топли- во — воздух (коэффици- ент избытка воздуха а = 1,5 —2,0) Окончание процесса спекания (активная дли- на 1а)	Радиационный пирометр РАПИР или термопара гр. ПП-1 в горне Визуальный контроль заполнения горна продуктами сгорания и отсут- ствия на поверхности шихты после горна незажженных участков 1.	Визуальная оценка излома пи- рога в хвостовой части агломашины 2.	Измерение температуры продук- тов сгорания в общем коллекторе, ^колл = ПО — 140° С	(термопара гр. ХК) или в последних камерах разрежения* t — 200 — 400° С (тер- мопары гр. ХК) 3.	Анализ продуктов сгорания в общем коллекторе и последних ка- мерах разрежения на СО2, СО, О2 (газоанализаторы ОА, ГЭУК, МН) 4.	Контроль освещенности в пос- ледних камерах разрежения зоны спекания 5.	Вычислительные	устройства, рассчитывающие активную длину и использующие датчики скорости агло- ленты, высоты слоя и вертикальной скорости спекания	Расход топлива (ма- зута или газа) Расход вентиляторно- го воздуха 1. Скорость движения агломашины, ^ == 4 —- —7,5 м/мин 2. Разрежение в отдель- ных камерах (дроссели- рование камер)	Индикатор расхода вязких жид- костей ИРКВФ или диафрагма в газопроводе Диафрагма в воздухопроводе 1. Тахогенератор на валу приво- да агл о машины 2. Положение дроссельных зас- лонок в камерах разрежения
которая позволяет устанавливать скорость движения аглома-
шины Vi р соответствии со статической характеристикой
(162)
п
где (/о)3 — заданная активная длина аглоленты.
На рис. 95 изображена принципиальная схема опытной
системы компенсации возмущений по каналам vh и h с коррек-
цией по отклонению активной длины 1а от заданного значения
(/а)3. Для измерения высоты слоя служит датчик 2а\ верти-
кальную скорость спекания Vh оценивают по расходу продуктов
Рис. 95. Принципиальная
-схема компенсации возму-
щений в агломерационном
процессе:
1 — спекаемая шихта; 2 —
общий коллектор аглома-
шины (Г7 / — скорость дви-
жения аглоленты; Qyx —
расход продуктов сгорания;
h — высота слоя шихты)
сгорания Qyx в общем коллекторе агломашины (датчик расхо-
да За). Отклонение 1а от (/а)3 оценивают по отклонению темпе-
ратуры в общем коллекторе /Колл от заданной (^колл)з- Кон-
троль возмущений и отклонения возможен и другими способа-
ми; схема их учета и передачи воздействий не изменяется.
Систему, изображенную на рис. 95, легко можно выполнить
инвариантной относительно учитываемых возмущений по кана-
лу передачи воздействий вертикальная скорость спекания
vh — активная длина 1а, так как теоретические передаточные
функции по каналам Vi -> 1а и vh 1а
(р) =	;	(163)
fi (р)	р
и/ (Р)== kw^p)	(164)
Vh(р)	Wfto Р
247
отличаются только постоянным множителем
k =----(165)
где Viq и Vho — номинальные значения скорости движения и
вертикальной скорости спекания.
При таких динамических свойствах регулируемого объекта
инвариантность достигается, если в качестве регулятора ско-
рости (позиция 16) используют простейший П-регулятор (ста-
тический компенсатор).
На рис. 96 приведена принципиальная схема контроля и
автоматического регулирования головной части агломашины.
Автоматическое дозирование топлива в шихту происходит перед
аглолентой, причем расход кокса, поступающего в верхний
слой, регулируют по температуре горящего слоя после горна
(датчик Па). Конструкция датчика показана на рис. 97.
Верхнюю корочку слоя срезает специальный дисковый нож, а
Рис. 96. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования го»
а — агломашина; б — щит аппаратуры; I — бункер шихты нижнего слоя;
вый питатель; V — бункер постели; VI — загрузочная воронка; VII — агло
слоя; X — бункер шихты верхнего слоя; XI — барабанный питатель;
248
для измерения температуры обнаженного горящего слоя слу-
жит радиационный пирометр.
На рис. 98 дана принципиальная схема контроля системы
очистки продуктов сгорания и эксгаустеров агломашины.
На рис. 99, а и б показаны схемы контроля и управления
агломашиной с зоной охлаждения. На рис. 100 и 101 приве-
дены схемы контроля и регулирования горна, экрана и дымосо-
сов этой же агломашины. В экране сжигают газ для подогрева
просасываемого через слой воздуха, что повышает качество’
агломерата и сокращает расход кокса; дымососы просасывают
воздух через охлаждаемый агломерат в зоне охлаждения.
Управление скоростью движения агломашины осуществля-
ют в функции температуры продуктов сгорания в общем кол-
лекторе (термопара, позиция 4а) и в функции газопроницаемо-
сти шихты (диафрагма, позиция 8а, измеряющая расход возду-
ха, проходящего через «нулевую» камеру разрежения перед,
горном).
ловной части агломерационной машины (Д — см. рис. 98):
// — бункер кокса нижнего слоя; III — тарельчатый питатель; IV — маятнико-
машина, VIII — двухбарабанный окомкователь; IX — бункер кокса верхнего
XII — горн
2W
250
Рис. 97. Датчик температуры горящего слоя агломерационной шихты:
а — вид вдоль аглоленты; б — вид сбоку;
1 — исполнительный механизм; 2 — муфта промежуточная; 3 — подшипник; 4 — ось; 5 — кронштейн; б — ферма; 7 — вал; 8 — ры-
чаг- р _ Тяга; 10 — хомут; 11 — стойка; 12 — труба; 13 — комплект защитной арматуры радиационного пирометра РАПИР; 14 — патру-
бок для подвода воды; 15 — патрубок для подвода фильтрованного воздуха; 16 — патрубок для подвода сжатого воздуха; 17 — палец;
18 — нож; 19 — рычаг с вилкой
дымовую труду
Рис. 98. Принципиальная схема контроля системы очистки продуктов сгорания
и эксгаустеров агломашины (А — см. рис. 96)
251
Привод агломашины	Вакуум- -камеры 1,7,9,13,15	Коллектор спекания	Ре г улирование уровня шихты	Нулевая вакуум-камера	Положение	Вакуум- ,	1-6’,
регулирование спорости	отходящие газы			отходящие газы	заслонок	отходящие
Рис. 99. Принципиальная схема контроля и автоматического
а — головная часть; б — хвостовая часть
252
с п екания
4УПГ
2УПГ
ЗУПГ
-камеры
7-12
Положение
заслонок
газы
Управление
приводами
вакуум - камер
1-18
Положение
заслонон
Вакуум- камеры
13-17
Положение
отходящие
газы
заслонок
регулирования агломерационной машины с зоной охлаждения:
агломашины (Б — см. рис. 101)
253
254
Вода
Т н агломашине
Вода на
Положение oat ЛОНОК	Управление приводами вакуум-камер	Управление приводами вакуум-камер 22~25	Вакуум- камеры 18'21,2531,32 отходящие газы	Управление привадами вакуум-камер 26-29	Коллектор охлаждения отходящие газы	Управление приводами вакуум--камер 30-31	На горн 1	На уплотнение палет 1ода
Продолжение рис. 99
Рис. 100. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования
горна и экрана агломащины
В приложении приведены динамические характеристики
агломерационной машины и весоизмерительных устройств.
§ 2, Доменное производство
Общая характеристика доменного производства
В доменной печи из руды (агломерата), кокса и флюсов
получаются продукты плавки — чугун, шлак, колошниковый
(доменный) газ и колошниковая пыль. Загруженные мате-
риалы продвигаются сверху вниз, а газы, образующиеся в
горне,— снизу вверх. В процессе плавки происходит восстанов-
ление различных элементов, в первую очередь — железа, а
’кислород окислов переходит в газ в виде СО и СО2.
Перед загрузкой в доменную печь увлажняют пылеватую
шихту и отсеивают коксовую мелочь на грохотах. Загрузка
шихты в печь полностью механизирована. Скиповый подъемник
поднимает шихту на колошник в скипах, из которых шихта
поступает в приемную воронку двухконусного засыпного ап-
парата. Для распределения шихты по сечению колошника
предусмотрен вращающийся распределитель шихты (ВРШ).
256
Дутье подается в печь воздуходувными машинами. При подго-
товке дутье нагревают в регенеративных воздухонагревателях,
увлажняют паром и обогащают кислородом. Если в печи исполь-
зуют природный газ, то естественную влажность дутья обычно
не изменяют.
Доменный газ очищают от пыли в пылеуловителях (грубая
очистка) и водой в скрубберах высокого и низкого давления.
После скруббера высокого давления газ пропускают через
каплеуловитель для осушки.
Чугун и шлак из соответствующих леток по желобам по-
ступают в ковши и в них транспортируются к месту использо-
вания. Для охлаждения печи и очистки газа в больших
количествах расходуют воду.
Управление загрузкой шихты
Изменяя характер загрузки шихты, управляют ходом до-
менной печи; управление такого вида называют «регулирова-
нием сверху».
Рациональное распределение газа по сечению доменной
печи — одно из основных условий ее экономичной работы и во
многом определяется системой загрузки материалов.
Существует определенное условное обозначение подаваемых
компонентов: К—означает кокс, А—агломерат (или Р —руда),
вертикальная стрелка^ — опускание большого конуса вниз.
Число, стоящее после стрелки, указывает, при каком уровне
шихты Н опускается большой конус (уровень засыпи отсчиты-
вают от нижней кромки большого конуса в опущенном положе-
нии до поверхности шихты в печи). Например, обозначение
PsK2^1,75 м говорит о том, что на большой конус загружают сна-
чала два скипа руды, затем два скипа кокса и после достижения
уровнем засыпи отметки Н = 1,75 м открывают большой конус
(система загрузки типа «рудой вперед»). Системы подачи
РКРКДН, КРКР^Н называют смешанными, КгРг^Н — коксом
вперед, РК|НРК|Н — расщепленной и т. д. Более распростране-
ны цикличные системы загрузки: тР2К2^Я/гКР2К>|<Н, тип —
число подач в цикле (например, т : п = 6 : 1; 5 : 2; 4 : 3; 2 : 5 и т. д.).
При подаче типа «рудой вперед» рудная часть шихты сосре-
доточивается на периферии печи, что обусловливает уменьше-
ние температуры покидающего печь газа и увеличение содержа-
ния в нем СО2, т. е. использование тепловой и химической энер-
гии газов улучшается. Наибольшая подгруженность периферии
рудными материалами получается при подачах типа РК^РК| и
РК РКф, но при такой системе загрузки добиться удовлетвори-
тельного хода печи не удается, так как сопротивление столба
шихты увеличивается настолько, что нарушается ровный сход
шихты. Поэтому указанные системы можно применять в комби-
нации с другими, например РК РК^ и P2K2I в соотношении 1 :4,
17 Заказ 969	2 57
Рис. 102. Распределение дву-
окиси углерода в колошнико-
вом газе по радиусу печи
РК|РК| и Р2К2 в соотношении 1 : 10,
3(К3АзП+ 2(КА2К|), 2(КзРЫ) +
+ 3(КА2К|), 3(А2К2|) + 2(КА2К|)
и т. д.
При изменении системы подачи ме-
няется форма кривой распределения
двуокиси углерода в газе по радиусу
колошника (рис. 102). Эта кривая име-
ет характерные точки: (СО2)тах,
(СО2)П — содержание СО2 на перифе-
рии, (СО2)Ц — то же, по оси печи, и ко-
ординату Яшах- В качестве параметров,
характеризующих кривую распределения двуокиси углерода по
радиусу печи, могут быть использованы величины
__ (СОа)тах (СО2)П
(СС^тах (СО2)ц
(166)
или
 Fn  атах (СО2)тах (СО2)П	/ | gy\
? ц	R amax (СО2)тах (СО2)ц
где Fn и Рд — площади диаграммы на рис. 102.
Разрыхление периферийной части столба шихты сопровожда-
ется развитием периферийного газового потока и увеличением
М. Таким образом, критерий М является характеристикой вы-
ходной величины — распределения газов по сечению печи. Вход-
ной величиной служат различные системы загрузки:
Система	Характеристика системы
1 К2 |ЯР2 (А2) | следом
2	К2]ЛР2 (А2) |Я или К2Р2 (А2) фЯ
3 КР2(А2)КФЯ
4 Р2(А2)К2фЯ
5 КР(А)КР(А)|Я
6 Р(А)КР(А)КфЯ
7 Р(А) КфЯР (А) КфЯ
Переход от системы с меньшим номером к системе с большим
способствует большему сосредоточению рудных материалов в
периферийной зоне, обратный переход — разгрузке периферии,
следовательно, входной величиной (регулирующим воздействи-
ем) следует считать порядковый номер системы загрузки. Тогда
статическая характеристика системы приобретает вид
А42~ — aN-yb,	(168)
где а~ 0,44-0,7.
Переход от меньших N к большим приводит к повышению
тепловой экономичности работы печи, но снижению производи-
тельности, и наоборот. Автоматически изменяя N в небольших
пределах, можно поддерживать оптимальную выходную вели-
чину М2 для данной печи при возмущениях, влияющих на вели-
258
чины а и b в выражении (168). Например, системе
2К?2К|Я соответствует
ДГ = 5'_4 + 2‘3.^3 71;
7
системе 6Р2К2^ КРКР|#
6 • 4 + 1 • 5 д 1 л
N =----------= 4,14 и т. д.
7
При проектировании можно ориентироваться на передаточ-
ную функцию системы
№ , ч = ММр) = ko6e~X3P ,	ц б9)
A-'V (р) Тр+1
где йОб = —а; т3 ~ 4500 сек; Т ~ 2000 сек.
Механизмы загрузки объединены в единую систему автома-
тического управления программными, рабочими и предохрани-
тельными блокировками. Предусмотрена возможность ручного
управления и аварийная защита механизмов от перегрузок.
Основными аппаратами системы загрузки являются командо-
контроллер программы ККП и командоконтроллер циклов по-
дач ККЦ (кулачковые командоаппараты с двумя параллельны-
ми барабанами с кулачковыми дисками). Кулачки ККП и ККЦ
размыкают и замыкают контакты цепей управления, дающих
разрешение на включение соответствующего механизма загруз-
ки. ККП устанавливает очередность загрузки скипов, а ККЦ —
чередование подач в цикле загрузки. Таким образом, командо-
контроллеры программы и циклов позволяют устнавливать
программу (очередность) работы механизмов загрузки.
В свою очередь механизмы загрузки связаны один с другим
рабочей блокировкой, разрешающей включение приводов толь-
ко в определенной последовательности в соответствии с произ-
водственным процессом: каждый последующий механизм вклю-
чается в работу, если предыдущий выполнил свою операцию или
находится в заданном положении (и если разрешает ККП). Ра-
бочая блокировка осуществляется конечными и путевыми вык-
лючателями.
В частности, путевой выключатель скипового подъемника
замыкает свои контакты в цепи катушки контактора двигателя
затвора коксовой весовой воронки, если скип достиг крайнего
нижнего положения; большой конус открывается только после
закрытия малого конуса, открытия уравнительных клапанов и
подъема зондов уровнемера и т. д.
В системе загрузки предусмотрены также предохранитель-
ные и аварийные блокировки, предотвращающие неправильную
или несвоевременную работу механизмов или их поломку.
На новых доменных печах применяют автоматизированную
транспортерную систему подачи шихты, состоящую из двух оди-
наковых комплексов механизмов с правой и левой стороны ски-
17*	259
нового подъемника. В каждом комплекте имеются бункера для
агломерата, снабженные вибрационными питателями и подаю-
щие агломерат на пластинчатый конвейер; бункера добавок с
вибрационными питателями и весовыми воронками, подающие
добавки на ленточный
конвейер; весовая во-
ронка для агломерата.
Рис. 103. Дистанционный изме-
ритель веса кокса:
7 — весовая головка; 2 — вто-
ричный прибор (СД — сельсин-
датчик; СП — сельсин-при-
емник; ЭУ — электронный уси-
литель; РД — реверсивный
двигатель)
Механизмы загрузки кокса служат для выполнения опера-
ции отсева мелочи, взвешивания кокса и загрузки его в скип.
Коксовая весовая воронка установлена на весовом механизме и
снабжена электрофицированным затвором. На весовом механиз-
ме установлен регулятор веса — весовая головка с указателем и
ртутным переключателем. Одна пара контактов переключателя
замыкает цепь на закрытие затвора пустого бункера, а вторая
останавливает грохот после набора заданного количества кокса.
Более прогрессивной является система дистанционного уп-
равления набором кокса. Принципиальная схема дистанционно-
го весоизмерителя кокса изображена на рис. 103. Сельсинная
система дистанционной передачи работает в трансформаторном
режиме. Вторичный прибор выполнен на основе электронного
моста типа МСР1.
Если установлен вторичный прибор, то управление весом
кокса возможно со щита мастера доменной печи, так как МСР1
снабжен задатчиком и регулирующими контактами, заменяющи-
ми ртутные контакты весовой головки.
Задание веса кокса можно изменять вручную или автомати-
чески, если снабдить задатчик вторичного прибора системой
дистанционного изменения задания (по типу потенциометра
ЭПДЗ). Если в системе автоматизации имеется вычислительное
устройство для регулирования тепловой работы доменной печи,
то расчетное значение массы кокса можно устанавливать на
приборе автоматически.
На каждой печи предусматривают по два вторичных прибора
для правого и левого коксопогрузочных устройств.
На рис. 104 показана упрощенная схема управления загруз-
кой кокса. Принцип построения схемы и ее работа характерны
для большинства систем загрузки печи.
Когда под воронкой находится скип (контакт ПС замкнут),
воронка наполнена коксом до заданной массы (3000—7000 кг),
260
контакт Кв МСР1 замкнут и реле 1РБВ^ (втягивающая катуш-
ка реле 1РБ) находится под напряжением, катушки реле вре-
мени ЗРВ и 4РВ также находятся под напряжением. При этом
контакт 4РВ в цепи контактора В-А замкнут, а контакт 1РБ в
цепи контакторов 1ЛБ, 2ЛБ и Н-А разомкнут. Если ККП раз-
решает погрузку кокса, то контакт ККП будем замкнут и кон-
такторы В-A и Л-А включат двигатель затвора. При этом реле
Рис. 104. Упрощенная схема
управления загрузкой кокса
одной (правой) стороны:
а — оперативные цепи уп-
равления; б — схема вклю-
чения двигателя А затвора;
в — схема включения двига-
теля Б грохота
1РТ замкнет свой контакт в цепи контактора Т-А, но Т-А не
получит питания через размыкающий контакт В-A, и двигатель
А откроет затвор коксовой воронки.
При полном открытии затвора размыкается контакт № 1 его
путевого выключателя, обесточивающего контакторы В-A и Л-А.
26!
которые в свою очередь отключают двигатель затвора от сети.
Одновременно включается контактор Т-А, подключающий ста-
тор двигателя затвора для динамического торможения к сети
постоянного тока. Когда двигатель окончательно заторможен
(через определенную выдержку), размыкается контакт 1РТ и
выключается контактор Т-А.
После высыпания кокса из весовой воронки в скип размыка-
ется контакт К3 и замыкается контакт KmmMCPl. При этом
включается осаживающая катушка 1РБ0(. и отключается втяги-
вающая катушка реле 1РБ, которое с выдержкой времени пода-
ет сигнал на включение контакторов Н-А и Л-А, включающих
двигатель затвора коксовой весовой воронки. Затвор закрыва-
ется и через контакт № 2 путевого выключателя отключает ре-
ле 1РС, выключающее контакторы Н-А и Л-А, Одновременно
выключается реле 1РТ, но до выключения оно успевает придер-
жать включенным контактор Т-А, который осуществляет дина-
мическое торможение двигателя затвора.
При закрытом затворе создается возможность через контакт
№ 6 включать 1ЛБ, 2ЛБ и 1РВ. После отправления скипа из ски-
повой ямы в конце разгона двигателя скипового подъемника
замыкается контакт ГП в цепи контакторов 1ЛБ, 2ЛБ и реле
1РВ. Контакторами 1ЛБ и 2ЛБ к сети подключается двигатель
грохота и начинается рассев и погрузка кокса в весовую ворон-
ку. После набора заданного количества кокса в воронку замы-
кается контакт К3 и размыкается контакт Kmin МСР1. При этом
размыкается контакт 1РБ, отключая контакторы 1ЛБ, 2ЛБ и
реле 1РВ. Двигатель грохота тормозится контактором Т-Б.
После опускания скипа контакт ПС замыкается, и весь цикл
может повториться.
Засыпной аппарат состоит из двух конусов: большого и ма-
лого. При опускании материалов с малого конуса в межконус-
ное пространство попадает воздух. При определенном соотно-
шении воздуха и газа образуется взрывоопасная смесь. Для
предотвращения взрыва в межконусное пространство через кла-
пан подают 0,28—0,42 кг!сек пара. Перед опусканием большого
конуса, используя уравнительные клапаны (рис. 105), работаю-
щие по заданной программе, в межконусное пространство по-
дают очищенный от пыли в скруббере высокого давления домен-
ный газ.
Перед опусканием малого конуса межконусное пространство
через клапаны соединяется с атмосферой. При основном режиме
работы выпускной клапан закрывается только на период опус-
кания большого конуса, и перед опусканием большого конуса
открывается наполнительный клапан.
При дополнительном режиме выпускной клапан открывается
перед опусканием малого конуса, а наполнительный клапан за-
крывается на период опускания малого конуса.
Заполнение межконусного пространства очищенным газом
262
контролируют сигнализаторы разности давления, которые при
разности давления менее 8—10 кн/м2 (800—1000 кГ/м2) подают
разрешающий сигнал на маневрирование конусами.
Для повышения надежности системы применяют сдвоенные
сигнализаторы разности давления, контакты которых включают
последовательно. Такое усложнение обусловлено возможностью
изгиба штанг конусов, если маневрирование конусами произво-
дить при большой разности давлений с разных сторон конусов.
Рис. 105. Схема клапанов межконусного пространства:
1 — газоотводы к системе очистки колошникового газа; 2 — газопро-
воды очищенного газа; 3 — привод уравнительного наполнительного
клапана; 4 — привод уравнительного атмосферного клапана; 5 —
свечи; 6, 9 — клапаны; 7 — малый конус; 8 — большой конус; 10 —
сигнализаторы разности давлений.
Вращающийся распределитель шихты (ВРШ) распределяет
шихтовые материалы по окружности колошника. Программа ра-
боты ВРШ предусматривает изменение угла поворота (станции)
ВРШ после каждой подачи. Если ВРШ имеет шесть станций
(угол между станциями 60°), то при поступлении первой пода-
чи поворота ВРШ не происходит, при второй подаче ВРШ после
каждого скипа поворачивается на 60, 120 и 180°, затем пово-
рачивается в обратную сторону на 120 и на 60°. После шести
подач цикл повторяется. На новых доменных печах ВРШ имеют
12 или 24 станции. Для контроля работы ВРШ по станциям ис-
пользуют сельсины БД-404А.
Следует отметить, что даже при нормальной работе ВРШ в
отдельных секторах поперечного сечения печи могут образовы-
ваться каналы или уплотнения, нарушающие равномерное рас-
пределение газов. В районе канала температура газов более вы-
263
сокая, содержание же двуокиси углерода в них несколько
меньшее; в районе уплотнений наблюдаются противоположные
явления. Контролируя температуру и состав газов в секторах
сечения колошника (обычно число контролируемых секторов
равно числу станций ВРШ), можно своевременно обнаружить
возникновение каналов и уплотнений. Для устранения каналов
в сектор грузят руду (агломерат), а для разрыхления уплотне-
ний в секторе — кокс. В этих случаях программа работы ВРШ
соответственно меняется.
Изменять работу ВРШ (отдельно для правого и левого ски-
пов) можно автоматически. Для этого необходимо контролиро-
вать температуру периферийных газов под станциями ВРШГ
используя термопары, и в соответствии с этим изменять прог-
рамму вращения ВРШ.
Применение автоматизированной системы управления ВРШ
позволяет уменьшить разброс температур по окружности ко-
лошника примерно на 30%.
Для автоматического измерения уровня засыпи в двух точ-
ках по диаметру колошника используют механические контакт-
ные зонды. Зонд (цилиндрический груз) подвешен на тросе и
опирается о поверхность шихты. Зонды опускают в рабочее про-
странство печи через отверстия в воронке большого конуса.
Трос зонда намотан на барабан зондовой лебедки. С валом
лебедки связан датчик угла поворота, соединенный со вторич-
ным прибором на щите печи. В качестве датчика обычно ис-
пользуют индикатор угла поворота ферродинамический ИУФ
(вторичный прибор типа ВФСМ). Запись уровня засыпи назы-
вают шомпольной диаграммой.
Сельсин-датчик БД-404А скорости вращения барабана ле-
бедки, т. е. скорости опускания шихты, соединен с сельсин-при-
емником БС-404А на щите печи. Вращение стрелки сельсин-
приемника наглядно показывает скорость схода шихты.
В зондовой лебедке используют двигатель постоянного то-
ка, который работает в режиме противовключения. При этом
вращающий момент двигателя по величине меньше веса зонда
и трос зонда находится в натянутом состоянии, так что зонд
следует за шихтой по мере ее опускания. На время открывания
большого конуса зонды поднимаются в крайнее верхнее поло-
жение. Когда уровень шихты Н превышает предельный
(0,8—2,0 м), контакты путевого выключателя зондовой лебедки
запрещают загрузку печи.
Зонды иногда затягиваются шихтой и дают неверные показа-
ния уровня. В этом отношении радиометрический бесконтактный
метод контроля уровня шихты уровнемером УРМС-2 имеет оп-
ределенные преимущества перед методом контроля зондами, так
как отличается высокой чувствительностью и точностью.
Часть схемы УРМС-2 показана на рис. 106. Излучение от
двух источников (кобальт-60 или цезий-137) направлено на про-
264
тивоположные стороны колошника, где установлены трубы с
подвешенными на кабель-тросах четырьмя приемниками излу-
чения. Положение приемников преобразуется в электрический
сигнал дифференциально-трансформаторными преобразователя-
ми, связанными с четырьмя вторичными приборами типа ДСР
или ДСМР. При некоторой средней интенсивности облучения
г----------
РД /
Рис.
ский
ный
чатель
схемы управления загруз-
кой печи; 5 — зонд; ЭУ —
электронный усилитель;
РД — реверсивный дви-
гатель; И — источник из-
лучения
106. Радиометриче-
бесконтактный уров-
немер:
приемник излучения;
привод; 3 — вторич-
прибор; 4 — выклю-
для электрической
управления
положении, пока-
106) сила его вы-
приемника
занном на
ходного
управления БУ в нейтральном
положении и двигатель 2 непод-
рис.
тока удерживает блок.
вижен.
При опускании шихты увеличивается интенсивность облуче-
ния приемника, что вызывает увеличение силы выходного то-
ка, и двигатель лебедки опускает приемник 1. При повышении
уровня привод приемника вращается в обратном направлении.
Таким образом, уровнемер следит за уровнем шихты.
Разрешение на открытие большого конуса дается цепьк>
автоматического управления замыканием трех контактов
(рис. 107, а). Контакт Р1 замыкается по схеме, изображенной
на рис. 107, б, т. е. уровнемер выдает разрешение на открытие
конуса при достижении заданного уровня, по крайней мере, в
двух противоположных точках (север С и юг ТО, восток В и за-
пад 3). Для контроля состояния механизмов загрузки приме-
няют сигнальные светофоры с мнемосхемой системы загрузки.
Для контроля работы засыпного аппарата применяют ком-
плект аппаратуры РЗА (регистратор работы засыпного аппара-
та), который представляет собой самопишущий прибор, пред-
назначенный для регистрации во времени работы основных
механизмов засыпного аппарата доменной печи.
Управление механизмами прибора осуществляется от сво-
бодных блок-контактов магнитной станции главного подъемника
(рис. 108): замыкающих контактов реверсивных контакторов
скипового подъемника КПН, KJIB\ замыкающих контактов ре-
версивных контакторов вращающегося распределителя шихты
26S
В, Н-, замыкающих контактов программы загрузки кокса РК и
рудных материалов РР-, замыкающих контактов путевого вык-
лючателя лебедки конусов (МК—замыкание при опускании
малого конуса; БК — замыкание при опускании большого кону-
са). Датчиком регистратора служит также сельсин-датчик, ки-
лематически связанный с вращающимся распределителем ших-
Р1 Р2 РЗ
1 *"1 ГЛ П
0— -----*-----— ----------
б
Рис. 107. Цепи управления
открытием большого ко-
нуса (контакт Р1 дает
разрешение на открытие
от системы измерения
уровня, Р2 дает сигнал
набора на большом конусе
подачи или полуподачи,
РЗ дает сигнал выравни-
вания давления в межко-
нусном и подконусном про-
странствах)
Рис. 108. Схема внешних соединений РЗА
(СД — сельсин-датчик)
ты. Сельсин-датчик устанавливают на колошнике доменной печи
м связывают муфтой с валом командоаппарата вращающегося
распределителя.
На диаграмме прибора записываются начало и конец подъе-
ма правого и левого скипов; угол поворота вращающегося рас-
пределителя; вид материала (кокс, руда), засыпаемого в печь;
опускание малого и большого конусов. Счетчик подач — вынос-
лой, емкость счетчика 99999. Запись регистратора дает возмож-
ность судить о последовательности работы механизмов и о со-
блюдении заданной программы загрузки.
Контроль и автоматическое регулирование основных
и вспомогательных параметров доменного процесса
Конечными выходными величинами доменного процесса яв-
ляются производительность печи (или коэффициент использова-
ния полезного объема, к. и. п. о., ж3/т), расход кокса на единицу
выплавляемого чугуна и состав чугуна. Основные возмущения—
изменение физико-химических свойств загружаемых материа-
лов. Регулирующими воздействиями «сверху» являются система
загрузки шихты и рудная нагрузка (отношение массы рудной
подачи к массе кокса, которое обычно поддерживают в интер-
’266
267
a
Рис. 109. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования доменной печи:
а — дутья; б — собственно печи (с. 268—269); в — колошникового газа (с. 270)
вале 2,8—3,5) или при постоянной величине рудной подачи мас-
са кокса в подаче; регулирующими воздействиями «снизу» —
дутьевой режим (расход, температура, влажность, содержание
кислорода в дутье; расход природного газа; распределение
дутья и природного газа по фурмам).
Регистрация
работы
конусов
счёт подач
Зондовые леведни
левая правая
сторона сторона
С ер ед ин о
колошника
Реорадь
£
268
В типовые системы контроля и регулирования хода доменной
печи включены приборы и регуляторы-стабилизаторы регулиру-
емых входных воздействий, которые достаточно точно поддержи-
вают задаваемые вручную параметры дутьевого режима и дав-
ление газа на колошнике. Контроль же выходных величин и
кпйосЬпвац	Холодильники гпрнаиШиП рядов шахты	t	Л ислород	Сжатый воздух	1 ч	После срильтра	После срильтра	Ао рилыпра	I подвод	I подвод
					I подвод		И подвод			
					вода					
Продолжение рис. 109
269
возмущений еще весьма несовершенен, что вынуждает услож-
нять систему контроля, вводя в нее ряд приборов, контролиру-
ющих некоторые промежуточные величины: температуру очага
горения в фурменной зоне, перепады давления по высоте печи,,
температуру и состав (СО2, СО, Н2) колошникового газа, потери
тепла с охлаждающей водой и другие величины, быстрее изме-
няющиеся с изменением условий работы печи (по сравнению с
основными выходными величинами), что позволяет обслужива-
ющему персоналу при помощи соответствующих управляющих
воздействий своевременно стабилизировать тепловое состояние и
ход доменного процесса.
Математические зависимости, связывающие параметры про-
цесса, при условии надежного контроля последних могут быть
Продолжение рис. 109
270
Регулируемые параметры доменного процесса_________________________Таблица 68
Узел контроля и регу- лирования	Измеряемая и регули- руемая величина	Способ контроля	Способ автоматического регулирования	Регулятор и исполнительный механизм
Холодное дутье	Расход	Диафрагма, дифмано- метр с коррекцией по температуре и давлению ДМКК, вторичный при- бор ВФСМ	Изменение производи- тельности воздуходувной машины	Изодромный, гидрав- лический сервомотор
Холодное дутье	Содержание кисло- рода (21—27%)	Г азоанал изатор МН-5130, вторичный при- бор МСР1-03	Изменение количества кислорода, всасываемого воздуходувной машиной вместе с атмосферным воздухом	Изодромный, электри- ческий исполнительный механизм
Холодное дутье	Влажность (3—32 г/л/3)	Датчик	влажности ДВ-2, вторичный прибор МАВ	Изменение количества пара, подаваемого в ду- тье	Изодромный, электри- ческий исполнительный механизм
Природный газ	Соотношение расхо- дов дутья и газа	Диафрагма, дифмано- метр ДМКК, вторичный прибор ВФСМ	Изменение расхода природного газа при из- менении расхода дутья	Астатический, электри- ческий исполнительный  механизм
Природный газ	Распределение по фурмам	Диафрагма, дифмано- метры ДМК-Р (по числу ФУРМ)	Изменение степени от- крытия регулирующих органов на газопроводах к фурмам	Астатический, электри- ческие исполнительные механизмы
Горячее дутье	То же	Сопла, дифманометры ДМК-Р или ДМ (по числу ФУРМ)	Изменение степени от- крытия регулирующих (желательно водоохлаж- даемых) заслонок в фур- менных рукавах между кольцевым воздухопро- водом и фурмами	Астатический, электри- ческие исполнительные механизмы; пневматиче- ские исполнительные ме- ханизмы
Колошниковый газ	Давление	Манометр сильфонный МС	Изменение положения одной из заслонок дрос- сельной группы, располо- женной на газопроводе после скруббера высоко- го давления	Изодромный, электри- ческий исполнительный механизм
272
Таблица 69
Контролируемая величина
Контролируемые параметры доменного процесса
Назначение контроля
Способ контроля
Давление холодного дутья и горячего
дутья в кольцевом воздухопроводе;
разность давлений между кольцевым
воздухопроводом и шахтой печи, меж-
ду кольцевым воздухопроводом и ко-
лошником, между шахтой печи и ко-
лошником
Определение сопротивления столба ших-
ты, прогнозирование нарушений схода ших-
ты (подписаний), определение зон с повы-
шенным сопротивлением газовому потоку
(низ или верх печи); верхний перепад
0,038—0,040 Мн/ж2 (0,38—0,40 кГ/сж2) ха-
рактерен для тугого хода печи; перепад
0,033—0,034 Мн/м2 (0,33—0,34 кГ/см2) бли-
зок к условиям нормального хода
Давление природного газа
Температура в фурменной зоне
(1400—1800° С)
Температура периферийных газов
над уровнем засыпи и под ней
Предотвращение снижения давления при-
родного газа ниже давления дутья и попа-
дания горновых газов в газопровод
Оценка теплового состояния низа печи (/
очага горения выше t верхнего шлака
на 80—190 град, зависимость между
температурой фурменного очага /ф.о, °C, и
содержанием кремния в чугуне на выпуске
[SO, %, имеет вид ISO ~ 0,00125 /ф.о—
1,227); оценка хода печи (при ровной рабо-
те фурм температура изменяется на
±30 град, при нарушениях работы печи ко-
лебания достигают 150—200 град)
Контроль распределения газового потока
по секторам печи (число секторов соответст-
вует числу фурм)
Манометры и дифманометры (давле-
ние дутья на 0,12—0,15 Мн/м2, или 1,2—
1,5 кГ/см2 — больше давления на колош-
нике; перепад давления в нижней части
печи ~65%, в верхней части ~35% от
общего перепада по высоте печи); отбор
давления в средней части шахты устрой-
ством типа «раструб» (рис. ПО), возмо-
жен также отбор давления через штуцер
в кожухе печи без выполнения отверстия
в кладке
Манометр (давление газа на 0,15—
0,25 Мн/м2, или 1,5—2,5 кГ/см2, больше
давления дутья)
Радиационные пирометры (или тепло-
меры полного излучения) в комплекте
с электронным потенциометром
Термопары гр. ХА в кладке печи, мно-
готочечные электронные потенциометры
18 Заказ 969	2 73
Продолжение табл. 69
Контролируемая величина	Назначение контроля		Способ контроля
Температура и состав газа по ради- усу колошника	Контроль радиального распределения га- зового потока; температура у стен 400— 600° С, в центре 600—800° С, содержание СО2 у стен ~5%, в центре ~9,5%, на рас- стоянии 1,15 М ОТ Стен (СО2)тах = 13%		Термопара гр. ХА или газоотборная труба, приводимые в движение лебедкой (рис. 111)
Температура колошникового газа по четырем газоотводам печи (190— 490° С)	Контроль распределения газового потока по четырем секторам печи		Термопары гр. ХА в комплекте с мно- готочечным потенциометром
Температура чугуна (1420—1475° С) и шлака (1500—1550° С) на выпуске	Контроль теплового состояния низа печи %		Термопары погружения на чугунном и шлаковом желобах
Состав колошникового газа (12— 20% СО2, 22—27% СО, 2—7% Н2)	Контроль развития процессов прямого и косвенного восстановления и использования химической энергии газов		Г азоанализаторы оптико-акустические на СО2 и СО и термокондуктометриче- ский на Н2; отбор газа на анализ — по- сле пылеуловителя
Температура охлаждающей воды, разность температур воды на входе и выходе системы охлаждения Температура кладки	Контроль работы системы оценка потерь тепла Контроль состояния кладки	охлаждения,	Термометры сопротивления в комплек- те с электронными мостами; термисторы Термопары гр. ХА, многоточечные элек- тронные потенциометры
Расходы и давления охлаждающей воды, пара, сжатого воздуха	Контроль непрерывности подачи, учетные цели		Манометры и дифманометры (в комп- лекте с диафрагмами)
Рис. НО. Устройство типа «раструб» для
измерения давления в шахте доменной печи
использованы в вычислительных уст-
ройствах типа «Советчика мастера»
для выработки рекомендаций по изме-
нению управляющих величин или в
управляющих вычислительных устрой-
ствах для автоматического изменения
входных параметров процесса.
Перечень основных контролируе-
мых и регулируемых параметров до-
объема (кроме параметров системы
менных печей большого
загрузки) приведен в табл. 68 и 69. Типовая схема контроля и
автоматического регулирования доменной печи изображена на
рис. 109, а, б и в.
Эффективным средством воздействия на ход печи «снизу»
является автоматическое регулирование распределения дутья
(и природного газа) по фурмам. При равномерном распределе-
нии дутья по фурмам ход печи становится более ровным, повы-
шается ее производительность и сокращается расход кокса, так
как возрастает степень использования химической энергии га-
зов (содержание двуокиси углерода в колошниковом газе уве-
личивается примерно на 0,5% по сравнению с содержанием СО2
при работе печи без автоматического распределения дутья).
На рис. 112 изображена схема системы автоматического рас-
пределения дутья по фурмам доменной печи. Расход дутья по
фурмам измеряют диафрагмами или другими датчиками пере-
274
Рис. 111. Установка для измерения температуры по радиусу колошника:
1 — амбразура; 2 — заслонка; 3 — сальник; 4 — труба; 5 — концевой выклю-
чатель; 6 — пробковый кран; 7 — фланец; 8 — манометр; 9 — направляющие;
10 — натяжные блоки; 11 — контргрузы; 12 — трос; 13 — рычаг; 14 — элек-
тролебедка; 15 — палец; 16 — кошка; 17 — натяжной ролик; 18 — концевой
выключатель; 19 — манометр; 20 — кран; 21 — пневматические демпферы
Рис. 112. Схема системы автоматического распределения дутья по
фурмам доменной печи:
1 — сужающие устройства; 2 — дифманометры; 3 — регуляторы
расхода на фурму; 4 — исполнительные механизмы; 5 — регулирую-
щие заслонки; 6 — манометр; 7 — задатчик; 8 — корректирующий
регулятор
18:
275
менного перепада и регулируют дроесгельной заслонкой в фур-
менном рукаве. Регуляторы расхода фурм получают задания,
пропорциональные общему расходу дутья на печь или давлению
горячего дутья. Дополнительный корректирующий регулятор по
положению дроссельных заслонок обеспечивает минимальное
сопротивление системы распределения дутья.
Математические характеристики
теплового состояния доменной печи
Доменный процесс проходит в две стадии —в верхней части
печи развиты процессы непрямого восстановления окислов же-
леза восстановительными газами СО и Н2, в нижней части пе-
чи— процессы прямого восстановления углеродом кокса. В ка-
честве количественной характеристики теплового состояния
верха доменной печи можно использовать так называемый ин-
декс температурного поля:
*;=1-
МмСм (^о	^н)2
kvSH$Q	tн)
1 — exp
kvSH0 (tK tB)
tfo ^h)
(170)
где 7ИМ — расход шихты (масса загружаемых в печь материа-
лов за цикл загрузки, отнесенная к времени цикла);
см— удельная теплоемкость шихты, изменяющаяся с изме-
нением влажности шихты <рм;
tQ — температура на границе между верхней и нижней
ступенями теплообмена (~ 850°С);
tH—начальная температура шихты (средняя температура
сырых материалов);
kv — коэффициент теплообмена между газами и шихтой,
отнесенный к единице объема шахты;
S — среднее сечение шахты;
Но— расстояние от уровня засыпи до границы между верх-
ней и нижней ступенью процесса (~ 60% высоты
столба шихтовых материалов от горизонта фурм до
уровня засыпи);
tK — температура колошникового газа, усредненная за
время между опусканиями большого конуса.
Зависимость производительности печи и удельного расхода
кокса от безразмерного индекса iB имеет экстремальный харак-
тер. В частности, на большой печи одного из отечественных
заводов максимальная производительность Р = 75 т/ч и мини-
мальный удельный расход кокса К = 590 кг/т достигнуты при
= 0,68. Для каждой печи оптимальное значение iB может
быть найдено опытным путем, и задача системы автоматическо-
го регулирования заключается в удержании индекса iB на опти-
мальном уровне.
Воздействие на работу печи изменением рудной нагрузки
приводит к результату через 5—6 ч, когда шихта измененного
276
состава достигнет нижней ступени процесса, поэтому поддер-
жание теплового состояния верха печи на оптимальном уровне
лучше осуществлять «быстрыми» воздействиями — подачей при-
родного газа, пара или кислорода в дутье.
Оценку теплового состояния низа печи дают по совокупно-
сти следующих параметров: температуры чугуна t4 и шлака
/шл и содержания кремния в чугуне [Si]. Эти параметры можно
измерить только после выпуска чугуна из печи, поэтому жела-
тельно, чтобы индекс теплового состояния низа печи включал
такие величины, которые можно контролировать непрерывно —
расход уд, температуру /д, влажность <рд дутья, расход природ-
ного газа Уг и др. Такой индекс имеет вид
4 — Qc+Qa+Qx.k + Qx.« +
+ Qr Фразл. вл Qnp. восст Сразл. г Qbocct. вод Qyx QnoT, (171)
где Qc — теплосодержание углерода кокса на входе в нижнюю
зону при tQ = 850° С;
Q __ Г 2 • 12 / О2 ! Л	\ /17	17	\ I
22,4 \
12 Fe
56 100
1000/^ ск/0 кдж/т чугуна,
(172)
где О2— содержание кислорода в дутье, %;
фд — влажность дутья;
Уд — расход дутья на 1 т чугуна, ж3/т;
Vr — расход природного газа на 1 т чугуна, мР/т-,
уд — количество дутья, идущее на разложение 1 ж3 природ-
ного газа;
Fe — содержание железа в чугуне, за вычетом железа ме-
таллодобавок;
rd — степень прямого восстановления (доля железа, вос-
становленного прямым путем);
V. = ~-, Vr = ^,	(173)
где VM, Vr. м—минутные расходы дутья и природного газа,
м?/мин;
= (1/°г)к0Л~(Уоа'>д г/мин;	(174)
Рм — минутная производительность печи;
(^о2)кол — количество кислорода, входящего в состав СО2, СО и
Н2О колошникового газа, м31мин-,
(Уо2)д— количество кислорода, поступающего с влажным
дутьем, м31мин\
б —отнимаемое от шихты количество кислорода, м3/т чу-
гуна, б = 260—290 ж3/т;
(?д — теплосодержание влажного дутья;
277
С!д—КцСд^д,	(175)
сд —теплоемкость дутья;
1Д — температура дутья;
Qx. к — химическое тепло углерода кокса при горении до оки-
си углерода;
Qx.k-9800 • 0,0107О2(УД—1>Д) кдж/т; (176)
Qx. д — химическое тепло углерода природного газа при го-
рении до СО;
Рх.д = 9800 • -^-Vr кдж/т-,	(177)
Qr — теплосодержание природного газа;
Qr = Vrc/r,	(178)
сг — теплоемкость газа;
tr — температура газа;
Qpaзл. вл — тепло, затраченное на разложение влаги;
Рразл. вл = 6,88 фдУд кдж)т чугуна;	(179)
Qnp. восст — затраты тепла на прямое восстановление железа;
Qnp. восст = 26400 Fe rd кдж!т чугуна;	(180)
Рразл.г— тепло, затраченное на разложение природного газа;
, Рразл. г = 4400 Vr кдж/т чугуна;	(181)
Qbocct. вод—затраты тепла на восстановление окислов железа
водородом;
Qsocct.boa = 23 880.0,4 (-1-	+	кдж/т- (182)
Qyx —тепло, уносимое газами, покидающими нижнюю зону;
J- + 0,002«фХ +31 ’ - 1 г" 'J1 ФА; О83)
сг — теплоемкость газов; N2 — содержание азота в дутье;
QnoT — потери тепла в окружающую среду через фурменный по-
яс, заплечики, распар;
Спот = 10р 500 d кдж/т чугуна;	(184)
сут
d — диаметр горна, м; Рсут— суточная производительность печи.
Регулирующие воздействия на тепловое состояние печи по-
казаны в табл. 70. Из таблицы видно, что имеются воздействия,
влияющие на тепловое состояние низа печи и являющиеся нейт-
ральными для верха печи. Между тем воздействие, нейтральное
278
Таблица 70
Регулирующие воздействия на тепловое состояние доменной печи
Воздействия		Действие			
медленные	быстрые	на верхнюю ступень	на нижнюю ступень		
Увеличение руд- ной	нагрузки (уменьшение рас- хода кокса в по- даче)	—	Охлаждает	Охлаждает		
—•	Увеличение рас- хода природного газа	Разогревает	Разогревает уменьшении га		при
—	Увеличение тем- пературы дутья	Не влияет	Разогревает		
—	Увеличение влажности дутья	Почти не влияет	Охлаждает		
	Увеличение рас- хода кислорода	Охлаждает	Разогревает	при /д < 1000° С; не вли- яет при	= 100 0°С; охлаждает при > > 1000° С		
Рис. 113. Схема управления тепловой работой доменной печи:
1,3 — вычислительные устройства для контроля теплового состояния
соответственно верха и низа печи; 2, 4 — регуляторы теплового состоя-
ния соответственно верха и низа печи
для нижней части печи, должно быть комбинированным, т. е.
должно включать, например, изменение расхода природного га*
за, пара или кислорода, скомпенсированное изменением темпе-
ратуры дутья. Такие воздействия можно рассчитывать автомати-
чески при наличии вычислительных устройств в системе конт-
роля и регулирования печи.
279
В качестве примера отметим, что индекс теплового состояния
низа печи fH равен
(1010 + 1,422^—7,34Фд)—Уг (8350+ 1,92Фд) —
— 2 641000rd— 344300 кдж/т чугуна	(185)
для печи объемом 1300 ж3 при производительности 2040 т/сутки,
расходе 1800 кг офлюсованного агломерата и 600 кг кокса на
1 т чугуна и + = 900ч-1000°С. На рис. ИЗ приведена блок-схе-
ма системы контроля и регулирования теплового состояния вер-
ха и низа доменной печи.
Контроль и автоматическое регулирование воздухонагревателей
Воздухонагреватели доменных печей обычно отапливают очи-
щенным доменным газом, но на печах объемом 1719, 2000 и
2700 ж3 используют смесь доменного газа с природным или кок-
совым. Каждый воздухонагреватель снабжен вентилятором про-
изводительностью 36000—48000 ж3/ч при давлении воздуха 3 —
4,5 кн/м2 (300—450 кГ/ж2).
В период нагрева в воздухонагревателе сжигают до 50000
ж3/ч газа, в результате чего температура верхних рядов регене-
ративной насадки и купола повышается до 1200—1250° С (при
использовании высокоглиноземистого кирпича до 1300 —
1330° С), а температура уходящих продуктов сгорания— до
350—400° С. В период дутья нагретая насадка отдает тепло нагре-
ваемому воздуху, который перегревается до температуры, не-
сколько выше заданной. Для достижения заданной температуры
горячего дутья 1000—1200° С к перегретому дутью подмешивают
постепенно уменьшающееся количество холодного дутья. Возду-
хопроводы холодного и горячего дутья соединяют и в перемычке
устанавливают смесительный клапан регулятора температуры.
Автоматический перевод воздухонагревателей с «нагрева»
на «дутье» и обратно происходит по сигналу моторного реле вре-
мени или при закрытии смесительного клапана регулятора тем-
пературы дутья на 80-—90% хода исполнительного механизм а,
что свидетельствует об охлаждении воздухонагревателя, стоя-
щего на дутье. Так как нагрев длится примерно в 2 раза дольше
охлаждения, каждую доменную печь снабжают тремя-четырьмя
воздухонагревателями, которые ставят на нагрев и на дутье по
цикличной программе, выполняемой также автоматически.
Включение механизмов при автоматическом переводе кла-
панов осуществляется в заданной последовательности (рис. 114)
благодаря системе блокировки. При переводе воздухонагревате-
ля с нагрева на дутье закрывается отсекающий клапан 8 на
газопроводе (рис. 115), затем регулирующий газовый дроссель
1 и выключается вентилятор В. После этого с некоторой выдер-
жкой времени закрывается отделительный шибер горелки 7 и
дымовые клапаны 4, 6, соединяющие воздухонагреватель с ды-
280
Продолжительность перевода клапанов, сек
Цикл	Оборудование		5		10		50~70	25	У5	50-70	60
	Звуковой сигнал о перекидке	СП									
oj	Моторное реле времени	Рв		-а							
	Газоотсекающий клапан	8									
	Газорегулирующий дроссель	1	7/////77ттт-									
§	Вентилятор	В	'/////.								
	Отделительный шибер										
		у	7777/.	///П/							
	Гравный дымовой клепан	b	7////.	////							
	Главный дымовой клапан										
		У	7777/	////	Г/Г//Й7						
	Дымовой перепускной клапан	3									
	Шибер холодного дутья	5					7'7////////	///7/7/	\		
	Шибер горячего дутья	2						т/7777/			
				*			—ж —			—*	' д
	Шибер холодного дутья	5									
	Шибер горячего дутья	2			л						
1г	Дымовой перепускной клапан	3							-Ж7,	и///////	7///»—
См	Гл авньТй дымовой клапан	В									\/7777/////////7
	Главный дымовой клапан	У									-~/7////777////7,
	Отделительный шибер	2										Ж77777////7,
i	Газоотсенающий клапан	8									—		Ж//////77,
&	Гизорегулирунзщий дроссель	1									
	Вентилятор	в									ър77//
Рис. 114. График автоматического перевода клапанов воздухонагревателей ВН:
а — включение перекидки и сброс реле времени; б — включение реле времени; в — замыкание контакта контрольного реле времени;
г — замыкание контакта СРД1 (см. рис. 115); д — то же, СРД2\ е — время продувания воздухонагревателя (15 сек)', ж — время вы-
равнивания давления в ВН и трубопроводе горячего дутья; з — то же, в ВН и дымовом борове
го
00
мовой трубой. Таким образом, воздухонагреватель герметизи-
руется (отделяется от внешней среды).\3атем открывается пере-
пускной шибер холодного дутья, установленный параллельно
основному шиберу холодного дутья 5, и давление в воздухонаг-
ревателе и воздухопроводе горячего дутья ГД выравнивается.
Когда разность давлений на шибере горячего дутья 2 падает
ниже допустимой (5 кн/м2, или 0,05 кГ!см2), что контролируют
по сигнализатору разности давлений СРД1, открывается шибер
горячего дутья и основной шибер холодного дутья.
При переводе остывшего воздухонагревателя на нагрев вы-
равнивают давление в воздухонагревателе и дымовом борове,
для этого служит дымовой перепускной клапан 3. Основные ды-
мовые клапаны открываются после того, как сигнализатор раз-
ности давлений СРД2 зафиксирует избыточное давление в воз-
СРД1 СРД2
Рис. 115. Переводные устройства воздухонагревателей:
а — дутье; б — нагрев (ХД — холодное дутье; ГД — горячее дутье)
духонагревателе не более 5 кн!м2 (0,05 кГ/см2). Газоотсекающий
клапан открывается раньше газорегулирующего дросселя, поэ-
тому до включения вентилятора в горелку подают небольшое
количество газа. Вентилятор включают по сигналу от фотореле
горелки, которое срабатывает, когда газ в горелке воспламеня-
ется. После включения вентилятора газовый регулирующий
дроссель открывается полностью.
Опытным путем на каждом воздухонагревателе определяют
степень открытия органа, регулирующего подачу вентиляторное
го воздуха, при которой достигается максимальная скорость
подъема температуры купола при заданном расходе газа. После
достижения температуры купола заданного значения регулятор
.282
нагрева воздухонагревателя увеличивает расход воздуха, т. е.
управление нагревом осуществляют при постоянном расходе га-
за и переменном расходе воздуха.
Для регулирования расхода воздуха применяют осевой на-
правляющий аппарат, устанавливаемый на всасывающей линии
вентилятора, или жалюзи, устанавливаемые на его нагнетатель-
ном патрубке. Принципиальная схема контроля и регулирования
блока воздухонагревателей представлена на рис. 116.
Система контроля и регулирования тепловых параметров
воздухонагревателей связана с электрической системой перекид-
ки клапанов, в которую поступают сигналы от СРД и термо-
сигнализаторов (см. стрелки на рис. 116).
Если доменная печь оснащена вычислительным устройством
для автоматического регулирования ее хода и теплового состоя-
ния, то задание регулятору температуры горячего дутья
(рис. 116, 146) может изменяться автоматически. В других отно-
шениях схемы автоматизации доменной печи и воздухонагрева-
телей автономны.
В приложении приведены некоторые примерные динамиче-
ские характеристики доменной печи и воздухонагревателей.
§ 3. Сталеплавильное производство
Миксёрное отделение
Миксерное отделение служит для своевременного снабжения
жидким чугуном мартеновских печей и конвертеров, а также для
усреднения химического состава чугуна, поступающего из до-
менного цеха.
Автоматизация миксерного отделения сводится к автоматиче-
скому взвешиванию и учету чугуна, поступающего из доменно-
го цеха и подаваемого в мартеновскую печь или конвертер;
определению состава чугуна, сливаемого из миксера; измерению
температуры чугуна при сливе из миксера (для конвертерных
цехов), а также к автоматизации теплового режима миксера.
Чугун, поступающий из доменного цеха, взвешивают обычно
на платформенных весах. Для автоматического взвешивайия
массы чугуна можно применять комплект приборов типа
ВКЭ-200К.
Чугун, сливаемый из миксера, взвешивают на платформен-
ных весах типа 465В250, позволяющих передавать результаты
взвешивания на цифровое табло и в вычислительную машину.
Для определения состава чугуна в экспресс-лаборатории це-
ха получил распространение спектральный анализ в вакуумных
квантометрах. Температуру чугуна измеряют термопарой пог-
ружения, автоматически опускающейся в чугун при остановке
ковша на пути из миксерного отделения в конвертерный цех
(рис. 117).
283
a
Рис. 116. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования блока
284
воздухонагревателей (а и б — левая и правая части схемы, см. с. 286—287)
285
286
j	В оздухонагреватель №2	]	Воздихонагоеватель, горячее дутье
	Сметанный газ
	Уладха купола
	Камера сгорания
	Вентиляторный воздух
	Отходящие газы
	Газовый дроссель
	В оздухонагреватель
	Воздухонагреватель, атмосфера
	Воздухонагреватель, горячее дутье
	Смесь газов
	Главна купола


Продолжение рис. 116
287
Схема автоматического измерения температуры работает
следующим образом.
При остановке чугуновоза для замера температуры язык, ус-
тановленный на шасси чугуновоза, замыкает цепь электромаг-
нитного датчика 5 остановки чугуновоза. При его срабатывании
замыкаются контакты в цепя£ реле РВ1 и реле, включающего
красный свет светофора. Контакт реле времени РВ1 замыкается
в цепи магнитного пускателя двигателя термопары 3. Термопара
1 опускается до тех пор, пока
Рис. 117. Принципиальная схема авто-
матического измерения температуры чу-
гуна
специальный вспомогательный
электрод не коснется слоя шла-
ка. При этом срабатывает реле,
размыкающее цепь магнитного
пускателя, и термопара оста-
навливается. Если не срабаты-
вает цепь вспомогательного
электрода, то после определен-
ной выдержки разомкнется
контакт РВ1 и термопара ос-
тановится. Реле, останавлива-
ющее термопару, одновременно
включает лампу ЛК, подклю-
чает термопару к потенциомет-
ру 2 и включает двигатель диа-
граммы потенциометра.
Когда э. д. с. на входе по-
тенциометра достигает опреде-
ленного значения, замыкается
контакт потенциометра и сра-
батывает реле РВ2. Его вы-
держку времени выбирают до-
статочной, чтобы измерить температуру. После выдержки кон-
такт РВ2 замыкается в цепи реле, подключающего непрерывный
вход вычислительной машины и включающего магнитный пус-
катель двигателя перемещения термопары. При достижении
термопарой верхнего положения срабатывает конечный выклю-
чатель и термопара останавливается. Одновременно включается
зеленый свет светофора 4, разрешающий движение чугуновоза.
Для измерения температуры можно применять пирометры,
визируемые на струю чугуна, сливаемого из миксера. Недоста-
ток этого метода — малая точность измерения, что обусловлено
переменной степенью черноты струи чугуна и влиянием дыма.
Принципиальная схема автоматизации теплового режима
миксера, отапливаемого природным газом, показана на
рис. 118. В этом случае контролируют расход и давление при-
родного газа и воздуха, температуру жидкого чугуна, кожуха
миксера и свода миксера. Регулируют только заданный расход
природного газа, используя астатический регулятор. Значения
контролируемых и регулируемых параметров указаны на схеме.
288
Рис. 118. Принципиальная схема автоматизации теплового режима миксера:
1а, 2а — приборы для измерения давления; За, 36 — сигнализаторы падения давления; 4а, 5а — диафрагмы для измерения расхода; 46,
ьэ 56 — дифманометры; 4в, 5в — вторичные приборы для регистрации расходов; 5г — ферродинамический задатчик; 5д — астатический pe-
ep гулятор; 5е — усилитель; 5ж — исполнительный механизм; 6а — весы; 66, 7а — приборы, указывающие массу чугуна; 8а — термо-
пара погружения; 86, 96, 106 — потенциометры; 9а, 10а — термопары
Мартеновские печи
Мартеновский процесс состоит в выжигании из чугуна крем-
ния, марганца, фосфора, серы и углерода. Крупные современ-
ные мартеновские печи работают по скрап-рудному процессу^
при котором металлическая часть шихты состоит из 60—75%
жидкого чугуна и 40—25% железного лома.
Источниками кислорода для окисления примесей чугуна слу-
жат заваленная железная руда и подаваемая во время доводки
плавки; технический кислород, применяемый для продувки ван-
ны через специальные сводовые фурмы; кислород атмосферы
печи, поступающий в ванну через шлак.
Мартеновская плавка состоит из следующих периодов (ча-
стей): заправки подины и откосов печи доломитовым или маг-
незитовым порошком; завалки железной руды, известняка (сы-
пучих материалов) и железного лома; прогрева заваленных
материалов в среднем до 600—800° С при температуре поверх-
Рис. 119. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования мар-
290
ности 1400—1450° С; заливки жидкого чугуна; плавления, во вре-
мя которого растворяется в металлическом расплаве железный
лом, формируется шлак и удаляется из металла практически
весь кремний и марганец, значительная часть фосфора и угле-
рода; доводки, в течение которой металл доводится до заданных
химического состава и температуры, частью доводки является
период чистого кипения, т. е. кипения ванны без присадок руды,
окалины и без продувки кислородом; раскисления и выпуска.
Мартеновская печь состоит из верхнего строения, в которое
входят рабочее пространство, головки, и нижнего строения —
теновской печи с коррекцией тепловой нагрузки по анализу продуктов сгорания
19*
291
Рис. 120. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования теплового режи
292
ма мартеновской печи с регулированием тепловой нагрузки по ограничивающим факторам
293
§
294
б
Рис. 121. Установка датчиков и отборных устройств на мар-
теновской печи:
а — измерение температуры свода; 1 — пирометр в защит-
ной арматуре; 2 — визирная труба; 3 — задняя стенка печи;
4 — свод печи; б — совмещенный отбор температуры и дав-
ления в общем борове; 1 — трубка для отбора давления; 2 —
чехол термопары; 3 — головка термопары; 4 — пробка; в —
измерение давления под сводом рабочего пространства; 1 —
металлическая трубка; 2 — керамический блок; 3 — компен-
сационная отборная трубка; 4 — пробка
295
Таблица 71
Параметры, автоматически контролируемые в мартеновской печи
Параметр	Способ контроля / параметра	Пределы измере- ния параметра	Примечание
Температура свода рабочего пространства Температура верха насадок регенераторов	Радиационный пирометр То же	1400—1800° С 1000—1400° С	Установка пиро- метра, рис. 121, а
Температура в об- щем борове	Термопара ХА	400—700° С	Установка термо- пары, рис. 121, б
Температура жидко- го металла Температура кладки пода	Термопара по- гружения с элект- родами ВМ, термо- пара непрерывного замера с электро- дами ПР 30/6 Термопара ХА	1500—1700° С До 1000° С	То же, рис. 122
Расходы газа, мазу- та, вентиляторного воз- духа, кислорода, сжа- того воздуха, пара Давление под сво-	Диафрагмы в трубопроводах, дифманометры ДМ,	дмк, ДМКК, ИРКВФ	См. таблицу 72	
дом рабочего прост- ранства	Дифманометр ДКОФМ	До 60 н/м2 (6 кГ/ж2)	Рис. 121, в
Разрежение в общем борове	Тягомер ТМ-П1	До 1 кн/м2 (100 кГ/м2)	Установка, рис. 121, б
Содержание кисло- рода в продуктах сго- рания	Газоанализатор МН-5106	До 5%	Отбор над пере- вальной стенкой из шлаковика в реге- нератор через водо- охлаждаемую фур- му
Таблица 72
Максимальные расходы топлива различных видов, кислорода,
пара, воздуха в мартеновских печах (газов, м?/сен мазута и пара, кг/сек)
Среда	Давление	Расход при садке печи, т
	(кГ/сж2)	200 | 400 | 600 | 900
Отопление смешанным газом
Коксовый газ 		4(0,04)	2,1	2,6	3,2	4,0
Доменный газ		4(0,04)	1,4	1,6	2,0	2,4
Мазут		500(5)	0,1	0,15	0,20	0,25
Пар	  .	.	1000(10)	0,1	0,15	0,20	0,25
Отопление природным газом и мазутом
Природный газ..................
Мазут..........................
Пар............................
Сжатый воздух..................
1200(12)	1,2	1,6	2,0	2,4
600(6)	0,4	0,45	0,55	0,7
1600(16)	0,4	0,45	0,55	0,7
1000(10)	0,4	0,45	0,55	0,7
296
Продолжение табл. 72
Среда	Давление кн/м2 (кГ/см2)	Расход при садке печи, г
		200 | 400 [ 600 | 900
Отопление мазутом
Мазут		600(6)	1,0	1,3	1,6	2,0
Пар		1600(16)	1,0	1,3	1,6	2,0
Сжатый воздух		1000(10)	1,0	1,3	1,6	2,0
Для всех видов топлива					
Вентиляторный воздух 		2(0,02)	15	18	22	28
Кислород в факел 		1000—1600	0,6	0,8	1,0	1,2
Кислород для продувки ванны . . .	(10—16) 1000—1600	0,6	0,8	1,0	1,2
	(10—16)				
шлаковиков, регенераторов, боровов, перекидных устройств. Так
как воздух в мартеновских печах подогревается в регенераторах,
головки печи работают поочередно: в одной сжигается топливо,
а из другой отводятся продукты сгорания и наоборот. Совре-
менные мартеновские печи отапливают природным газом с мазу-
том, одним мазутом или смесью коксового и доменного газов.
С точки зрения автоматизации мартеновские печи имеют сле-
дующие особенности:
а)	периодичность действия, т. е. процесс циклически повторя-
ется от завалки до выпуска плавки;
б)	питание теплом (тепловые нагрузки) и температура раз-
личных частей печи меняются по ходу плавки, от плавки к плав-
ке и по ходу кампании печи;
в)	технологические процессы, протекающие в печи, очень
сложны, идут с поглощением и выделением тепла и выделением
горючих газов (СО из ванны);
г)	режим работы печи подвержен резким возмущениям, свя-
занным с периодическим реверсированием факела;
д)	отсутствует математическое описание технологии и теп-
лотехники всего мартеновского процесса;
е)	отсутствуют многие датчики, необходимые для автомати-
ческого управления мартеновской плавкой (датчики состава ме-
талла, шлака и др.).
Принципиальные схемы автоматического контроля и регули-
рования мартеновских печей показаны на рис. 119 и 120. Неко-
торые динамические характеристики мартеновских печей приве-
дены в приложении.
Перечень основных параметров, автоматически контролиру-
емых в мартеновских печах, дан в табл. 71. В табл. 72 указаны
некоторые параметры теплового режима мартеновских печей.
Кроме указанных в табл. 71, в некоторых случаях для исследо-
297
вания работы мартеновских печей и создания схем автоматиза-
ции используют несерийные датчики.
Челябинским НИИМ /разработан шомпольный термозонд
(рис. 123), шомпол которого периодически опускается в рабочее
пространство по импульсу от реле времени. Замеры осуществля-
ют 1 раз в 1.—2 мин, время пребывания термозонда в печи —
около 25 сек; прибор работает надежно. Термозондом измеряют
величину теплового потока по перепаду температур, который
Fhc. 122. Установка для непрерывного измерения температуры жидкой стали в мар-
теновской печи:
1 — направляющие трубы; 2 — водоохлаждаемый корпус термопары; 3 — опорная
рама; 4 — подвод охлаждающей воды; 5 — водоохлаждаемая фурма; 6 — блоки;
7 — контргруз; 8 — термопара; 9 — наконечник; 10 — металлокерамический слой на-
конечника; 11 — засыпка из окиси алюминия; 12 — алундовый наконечник
фиксируют батареи термопар со спаями, расположенными в от-
верстиях на разных расстояниях от наружной поверхности чувст-
вительного элемента. Между тепловым потоком и температурой
свода существует жесткая связь.
В качестве датчика для измерения коэффициента избытка
воздуха в отводящей головке Челябинским НИИМ предложен
альфа-индикатор (рис. 124).
В измерительную камеру поступает нагретый в змеевике 5
анализируемый газ, кислород и водород. По оси камеры уста-
новлена дифференциальная хромель-платиновая термопара,
один спай которой омывается смесью анализируемого газа с
298
кислородом, другой — смесью с водородом. При появлении в
анализируемом газе кислорода на платине в трубке 7 развива-
ется поверхностное горение и разогревается спай I. При появле-
нии в анализируемом газе
окиси углерода и водорода
разогревается спай //. Э. д. с.
датчика пропорциональна
концентрации избыточного
кислорода.
Разработан оптико-аку-
стический пирометр для оп-
ределения температуры про-
дуктов сгорания в верти-
кальных каналах мартенов-
ской печи. Прибор основан
на поглощении радиации
содержащегося в продуктах
сгорания углекислого газа,
основные полосы излучения
которого находятся в преде-
лах длин волны 2,6—3,0 и
4,0—4,6 мкм.
В табл. 73 указаны связи
между различными регули-
руемыми параметрами и ре-
гулирующими воздействиям,
как для параметров, кото-
рые автоматически регули-
руются, так и для парамет-
ров, автоматическое регули-
рование которых находится
в стадии разработки.
Рис. 123. Шомпольный термозонд
для замера температуры свода:
1 — водоохлаждаемая фурма, заде-
ланная в кладку заподлицо с внут-
ренней поверхностью свода; 2 — во-
доохлаждаемый шомпол; 3 — чув-
ствительный элемент; 4 — пневмо-
цилиндр; 5 — поршень пневмоци-
диндра; 6 — кольцевая фреза; 7 —
батарея термопар; 8 — отверстия
299
Рис. 124. Чувствительный элемент прибора
для измерения коэффициента избытка воз-
духа (а) и схема его измерительной ка-
меры (б):
1 — головка; 2 — цилиндрическая часть,
помещаемая в трубчатую печь; 3 — клеммы
термопары; 4 — измерительная камера; 5 —
змеевик; 6 — трубки для подвода и подо-
грева О2 и Н2; 7 — трубки; 8 — сопла; 9 —-
дифференциальная хромель-платиновая тер-
мопара
Регулирование
тепловой нагрузки
Задача регулирования
тепловой нагрузки по ходу
плавки — обеспечить наи-
большую производитель-
ность при отсутствии пере-
грева кладки свода, головок
и регенераторов. Все суще-
ствующие и разрабатывае-
мые способы регулирования
тепловой нагрузки можно
разбить на четыре группы:
1)	стабилизация тепловой
нагрузки;
2)	программное регули-
рование;
3)	регулирование по огра-
ничивающим факторам;
4)	регулирование по ком-
плексным расчетным пара-
метрам.
Стабилизация теп-
ловой нагрузки. При
этом способе регулирования
расход топлива каждого ви-
да стабилизируется отдель-
ным регулятором. Задание
устанавливает сталевар в
зависимости от хода плавки
в соответствии с тепловой
инструкцией. Этот способ
наиболее распространен на
мартеновских печах, но он
не дает возможности авто-
матически изменять тепло-
вую нагрузку по ходу плав-
ки. Принципиальная схема
стабилизации тепловой на-
грузки показана на рис. 119.
Тепловая нагрузка стабили-
зируется с учетом окиси уг-
лерода СО, выделяющейся
из ванны во время плавле-
ния и доводки плавки. Про-
дукты сгорания анализиру-
ют на содержание кислоро-
300
Таблица 73
Регулируемые параметры в мартеновских печах
Регулируемый
параметр
Способ контроля ре-
гулируемого
параметра
Регулирующее
воздействие
Способ контроля
регулирующего
воздействия
Тепловая нагруз-
ка
Температура сво-
да рабочего про-
странства
Температура вер-
ха насадок реге-
яераторов
Давление под
сводом рабочего
пространства
Содержание кис-
лорода в продук-
тах сгорания
Содержание уг-
лерода в металле
Содержание фос-
фора и серы в ме-
талле
Теплоусвоение
©анны
Температура ме-
талла
По сумме коли-
честв тепла, вно-
симого каждым
видом топлива
Радиационные
пирометры
То же
Расходы различ-
ных видов топлива
Расход топлива
Диафрагмы в тру-
бопроводах, диф-
манометры
То же
Дифманометр
ДКОФМ
1. Ручной ана-
лиз.
2. Автоматичес-
кий газоанализа-
тор
• 1. Анализ проб
в экспресс-лабора-
тории.
2. Автоматиче-
ский расчет по
балансу углерода
Анализ проб в
экспресс-лабора-
тории
Расчет по мгно-
венному тепловому
балансу
1. Термопара по-
гружения ВМ
2. Термопара не-
прерывного замера
ПР 30/6
1.	Расход топ-
лива
2.	Расход венти-
ляторного воздуха
3.	Частота пере-
кидки клапанов
Положение ши-
бера в общем бо-
рове
1.	Расход топ-
лива
2.	Расход воз-
духа
3.	Расход кис-
лорода
1. Расход кис-
лорода для про-
дувки ванны
2. Расход руды
или окалины
Расход шлакооб-
разующих (извес-
ти, окалины, ру-
ды)
1.	Расход топ-
лива
2.	Расход воз-
духа
3.	Расход кис-
лорода
4.	Давление в
рабочем простран-
стве
1. Расход топ-
лива
2. Расход кис-
лорода для про-
дувки
То же
Указатель поло-
жения шибера
Диафрагмы в тру-
бопроводах, диф-
манометры
То же, взвешива-
ние на шихтовом
дворе или по числу
мульд и средней
массе материала в
мульде
По числу мульд
и средней массе
материала в мульде
Диафрагмы в
 трубопроводах,
дифманометры
Дифманометр
ДКОФМ
Диафрагмы в тру-
бопроводах, диф-
манометры
301
да, и если оно отлично от заданного, то корректируют расход
природного газа и мазута. Таким образом поддерживают общую
тепловую нагрузку постоянной.
Программное регулирование тепловой на»
грузки. На основании исследования тепловой работы марте-
новской печи составляют программу изменения тепловой нагруз-
ки по периодам плавки. Переход с одной тепловой нагрузки на дру-
гую после окончания и в начале периодов плавки происходит авто-
матически по технологическим импульсам. Переход на тепловую
нагрузку режима завалки происходит после первого заезда за-
валочной машины в печь; это определяется по замыканию ряда
контактов на троллеях перед печью и на завалочной машине;
переход на режим прогрева с помощью реле времени осущест-
вляется в том случае, если в течение определенного времени ма-
шина не заезжает в печь; переход на режим заливки чугуна осу-
ществляется по сигналу от фотоэлемента, установленного над
заливочным желобом и т. д.
Программное регулирование, рассчитанное на среднюю плав-
ку, не обеспечивает нужного изменения тепловой нагрузки при
отклонении параметров данной плавки от средних значений и
поэтому применяется редко.
Регулирование по ограничивающим факто-
ра мДостижение максимальной тепловой нагрузки ограничи-
вается температурой кладки свода рабочего пространства и ре-
генераторов, пропускной способностью воздушного и дымового*
трактов, давлением под сводом рабочего пространства. Если
хотя бы один из перечисленных факторов превысит допустимое
значение, то тепловую нагрузку снижают. Этот способ регулиро-
вания тепловой нагрузки обладает рядом преимуществ и era
можно рекомендовать при проектировании систем автоматиза-
ции мартеновских печей. Такой способ применен в принципиаль-
ной схеме, изображенной на рис. 120.
Регулирование по комплексным расчетным
параметрам. Параметрами, наиболее полно характеризую-
щими тепловую работу печи, можно считать теплоусвоение ван-
ны и коэффициент полезного действия мартеновской печи. Теп-
лоусвоение ванны и к. п. д. можно определить только расчетом^,
решая уравнение мгновенного теплового баланса:
2 VzQh + V’coQcO ~ Qb + QriOT 4“ Qnp.crJ
(186)
(187}
где Vi — расход топлива;
Qp—теплота сгорания топлива;
Vco — количество СО, выделяющегося из ванны;
302
QB—количество тепла, усваиваемого ванной — теплоус-
воение ванны;
QnoT — потери с охлаждающей водой и в окружающее про-
странство;
Qnp. сг — тепло, уносимое продуктами сгорания;
г] — коэффициент полезного действия печи.
Величину Vco определяют также расчетом по балансу угле-
рода; Qn0T мало меняется по ходу плавки и ее определяют для.
данной печи специальными исследованиями. Величина
Qnp.cr — ^пр.сг^пр.сг^пр.сг,
где Упр. сг — объем продуктов сгорания, определяют или по^
анализу продуктов сгорания в общем борове, или измерением
при помощи труб Вентури, встраиваемых в боров, или по перепа-
ду давления на дымовом клапане или элементах котла-утилиза-
тора; /Пр. сг определяют в общем борове незащищенной чехлом
термопарой.
При известных QB и ц регулирование тепловой нагрузки мож-
но строить по принципу поддержания заданного изменения
теплоусвоения ванны по ходу плавки или получения максималь-
ного к. п. д.
Способ регулирования тепловой нагрузки по теплоусвоению
и к. п. д. находится в стадии исследования. В этом направлении,
вероятно, будут развиваться системы автоматизации мартенов-
ских печей.
Регулирование горения
Задача регулирования горения в мартеновской печи —полное
сжигание топлива всех видов, включая и СО из ванны в преде-
лах рабочего пространства печи. Контролировать качество сжи-
гания топлива можно по анализу продуктов сгорания на О2 или
используя альфа-индикатор (см. рис. 124). Для проектирования
схем регулирования горения можно рекомендовать регулирова-
ние соотношения с учетом расходов топлива всех видов и кисло-
родоносителей и схему с коррекцией по анализу продуктов сго-
рания.
Регулирование горения по соотношению всех видов топлива;
и всех видов кислородоносителей применено в принципиальных
схемах автоматизации мартеновских печей, показанных на
рис. 119 и 120. Схему строят на аппаратуре с ферродинамически-
ми преобразователями. Принципиальная схема этой системы,
аналогична схеме соотношения, показанной на рис. 69. Веду-
щими параметрами являются расходы топлива (природного га-
за и мазута на рис. 119, коксового газа, доменного газа и ма-
зута на рис. 120); ведомым параметром — расход вентиляторно-
го воздуха; независимыми параметрами — расходы кислорода,
подаваемого в факел, и сжатого воздуха.
зоз
Задание регулятору соотношения устанавливает сталевар,
используя для этого дистанционный ферродинамический задат-
чик.
Регулирование горения с коррекцией по анализу продуктов
сгорания обеспечивает лучшее качество сжигания топлива, поз-
воляет учитывать СО, выделяющуюся из ванны. В этом случае
применяют специальный корректирующий регулятор, заменяю-
щий задатчик соотношения в схеме на рис. 69. Соотношение за-
дается автоматически в зависимости от отклонения содержания
кислорода в продуктах сгорания от заданного. Задатчики уста-
навливают с обеих сторон печи. Коррекцию можно вводить так-
же по показаниям альфа-индикаторов.
Регулирование давления
Давление в рабочем пространстве мартеновской печи регу-
лируют таким образом, чтобы на уровне гляделок рабочих окон
избыточное давление было равно нулю. При этом под сводом
давление составляет 30—50 н)м2 (3—5 кГ!м2).
Давление регулируют шибером, установленным в общем бо-
рове перед дымовой трубой, или используя направляющий аппа-
рат дымососа котла-утилизатора. Так как статическая характе-
ристика прямоугольного шибера нелинейная и, кроме того, он
тяжел и часто зависает, рекомендуется при проектировании ус-
танавливать поворотный шибер (рис. 125).
Автоматическая перекидка клапанов
Система автоматической перекидки клапанов в мартеновской
печи служит для предохранения насадки регенераторов от пере-
грева и обеспечения оптимального режима работы регенерато-
ров, позволяет уменьшать время между перекидками клапанов
по мере разогрева печи в ходе плавки.
Схема перекидных устройств мартеновской печи, отапливае-
мой природным газом с карбюрацией факела мазутом и с при-
менением кислорода для интенсификации горения, видна на
рис. 119, а печи, отапливаемой смешанным газом,— на рис. 120.
Переключение всех клапанов осуществляет командоаппарат по
установленному графику, чтобы обеспечить наименьшую продол-
жительность всего цикла перекидки и время разрыва факела в
рабочем пространстве печи. Команда на перекидку клапанов мо-
жет формироваться различными способами.
Наиболее простой системой автоматической перекидки кла-
панов является перекидка по времени с использованием мотор-
ного реле времени МРВ, Задание устанавливает сталевар от-
дельно для каждой стороны печи и меняет вручную по ходу
плавки. Такая система не гарантирует от перегрева насадки и
304
20 Заказ 969
Рис. 125. Установка поворотного шибера в борове мартеновской печи
не обеспечивает оптимальной продолжительности между пере-
кидками.
Более распространена и лучше отвечает предъявляемым тре-
бованиям перекидка по разности температур верха насадок с
контролем по времени. Во избежание изменения частоты пере-
кидки при случайных кратковременных колебаниях температуры
насадки систему блокируют с реле времени, которое не пропус-
кает командный сигнал до истечения установленного на реле
минимального значения времени.
При чрезмерно малой частоте перекидки (в начале плавки)
реле времени самостоятельно подает командный сигнал на пере-
кидку клапанов.
При проектировании систем автоматизации следует выби-
рать перекидку клапанов, используя интегральное или пропор-
циональное реле. На рис. 120 применено интегральное, а на
рис. 119—пропорциональное реле.
Интегральное реле представляет собой моторное реле време-
ни, скорость вращения двигателя которого пропорциональна
температуре греющейся насадки. Перекидка клапанов происходит
после каждого полуоборота выходного вала реле, при этом ин-
тервал между перекидками обратно пропорционален средней
температуре насадки за период нагрева.
Недостатком интегрального реле времени является нелиней-
ная зависимость интервала между перекидками от температуры
насадок, в результате чего при низкой температуре интервал
между перекидками чрезмерно велик, а при высокой температу-
ре время между перекидками почти не зависит от температуры
(рис. 126). Отмеченных недостатков лишено пропорциональное
реле перекидки —ПРП (рис. 127), выполненное на базе мотор-
ного реле времени МРВ-26, в которое встроен блок автоматиче-
ского изменения задания. В потенциометр типа ЭП-120, измеря-
ющий температуру нагревающегося регенератора, встроен
ферродинамический преобразователь ПФ2, с рамки которого
снимается э. д. с., пропорциональная температуре. Линейная за-
висимость достигается применением профилированного лекала
в кинематической цепи между пером потенциометра и рамкой
преобразователя.
Блок автоматического изменения задания времени между пе-
рекидками клапанов состоит из электронного усилителя, ком-
пенсирующего преобразователя ПФ2, реверсивного двигателя
Д-32, кинематической передачи от вала двигателя к рамке пре-
образователя и кинематической передачи от вала двигателя к
задатчикам времени левого и правого блоков МРВ-26.
Электрическая схема ПРП собрана как следящая система:
двигатель устанавливает рамку преобразователя ПРП и стрел-
ку задатчика времени в положение, соответствующее положению
рамки преобразователя температуры, встроенного в потенцио-
метр.
306
По мере нагрева насадки стрелка задатчика передвигается
в сторону уменьшения задания. Текущее время отсчитывается
обычным для МРВ-26 образом. В момент, когда стрелка, пока-
зывающая текущее время, совместится со стрелкой задатчика,
дается импульс на перекидку клапанов.
Статическая характеристика ПРП, т. е. зависимость интер-
вала между перекидками клапанов от температуры насадки ре-
генераторов, получается линейной (см. рис. 126). Ограничение
минимального и максимального заданий осуществляется меха-
ническим упором. Статическую характеристику можно изменять
Рис. 126. Статические характе-
ристики:
1 — ПРП; 2 — интегральное ре-
ле времени
Рис. 127. Электрическая схема пропорционального
реле перекидки:
1, 2 — ферродинамические преобразователи; 3 —
усилитель; 4 — двигатель; 5 — стрелка задатчика;
6 — радиационные пирометры
перемещением плунжеров ферродинамических преобразователей
и смещением начального положения рамок преобразователей.
Комплексная автоматизация теплового
и технологического режимов мартеновской печи
Конечной задачей автоматизации мартеновских печей явля-
ется построение системы, позволяющей получать готовую сталь
без вмешательства или при минимальном участии человека. Та-
кая комплексная система должна включать автоматизацию как
теплового, так и технологического режимов и использовать дат-
чики и схемы автоматизации отдельных узлов.
Комплексная автоматизация возможна только при использо-
вании вычислительной техники, разработке и совершенствова-
нии датчиков, позволяющих быстро получать информацию о хи-
мическом составе жидкого металла и шлака, о температуре
различных частей печи, в том числе о температуре жидкого ме-
талла и др.
На рис. 128 представлена блок-схема комплексной автома-
тизации мартеновской печи с частичным использованием мето-
дов регулирования тепловой нагрузки и горения, рассмотренных
выше. ВУ1 — вычислительное устройство, решающее уравнение
20*	307
мгновенного теплового баланса, определяющее теплоусвоение
ванны и к. п. д. печи и управляющее регулятором тепловой на-
грузки. ВУ2— вычислительное устройство, рассчитывающее на
основании уравнений баланса содержание углерода в ванне и
количество выделяющейся из ванны СО и передающее инфор-
мацию в ВУ1 и ВУЗ, ВУЗ — вычислительное устройство, рассчи-
тывающее количество шлакообразующих и легирующих элемен-
Рис. 128. Блок-схема комплексной автоматизации мартеновской печи:
РГ — регулятор горения; РВТ — регуляторы количества воздуха и топлива;
РТН — регулятор тепловой нагрузки; РД — регулятор давления; ГА — га-
зоанализатор продуктов сгорания; У/7Д — система управления перекидкой
клапанов
тов и частично корректирующее тепловую нагрузку в зависимо-
сти от присадок руды, окалины и др. Горение регулируется по
соотношению топливо — воздух с коррекцией по анализу продук-
тов сгорания.
Электросталеплавильные печи
Электросталеплавильные печи предназначены для выплавки
высококачественных легированных сталей. Тепло, необходимое
для протекания процесса, поступает от электрических дуг, воз-
никающих между ванной и тремя графитовыми электродами,
опущенными через свод печи.
308
Рис. 129. Автоматизированная термопара погружения:
1 — пневмоцилиндр; 2 — конечный выключатель; 3 — водоохлаждаемая амбразура; 4 —
направляющий ролик; 5 — электродвигатель; 6 — кулачки; 7 — микропереключатель;
8 — направляющая труба; 9 — тросик; 10 — ползун; 11 — натяжной ролик; 12 — струб-
цина; 13 — изоляционная втулка; 14 — корпус термопары; 15 — ролик прижимной; 16 —
ролик поддерживающий; 17 — поворотный кронштейн; 18 — рукоятка поворота кронштей-
на; 19 — рукоятка поворота ходовой части; 20 — кронштейн

13
Рис. 130. Автоматизированное устройство
1 — пневмоцилиндр; 2 — конечный выключатель; 3 под
тель; 5 _ кулачки; 7 — микропереключатель; 8 — редуктор;
натяжной; 13 — упор верхний; 14 — упор нижнии; 15 — по
коятка поворота ходовой части; 18 — кронштейн; 19 ФУР
пель воздухоподводящий; 23 — поршень; 24 — цилиндр; 25,
шток; 30 — алюминиевая проволока,
ЗЮ
для отбора проб: жидкого металла:
держивающий ролик; 4 — ролик направляющий; 5 — электродвига-
9 — направляющая труба; 10 — тросик; 11 — ползун; 12 — ролик
воротный кронштейн; 16 — рукоятка поворота кронштейна; 17 — ру-
ма водоохлаждаемая; 20 — диск; 21 — конусный затвор; 22 — нип-
29 — пружины; 26 — золотник; 27 — водоохлаждаемый корпус; 28 —
31 — проба; 32 — ухо; 33 — пробка
311
Основные параметры, автоматически контролируемые в
электросталеплавильных печах, приведены в табл. 74. В послед-
нее время разрабатывают устройство для автоматического от-
бора проб металла (рис. 130) засасыванием и «намораживани-
ем» порций металла на внутренние стенки полого охлаждаемого
наконечника с раскислением металла алюминиевой проволокой
в процессе засасывания [7]. Одной из основных задач эксплуа-
тации электропечи является автоматическое регулирование мощ-
ности дуги, определяющей подачу энергии в печь, температуру
футеровки, скорость нагрева металла и др. Обычно регулируют
мощность в каждой фазе, используя электромашинные усили-
тели (рис. 131).
Таблица 74
Параметры, автоматически контролируемые в электросталеплавильных печах
Параметр	Способ контроля параметра	Пределы измерения	Примечание
Температура фу- теровки Температура ме- талла	Радиационный пирометр Термопара по- гружения или тер- мопара непрерыв- ного замера	1100—1900° С	Установка авто- матизированной термопары погру- жения, рис. 129 Давление отбира-
Давление в рабо-	Дифманометр	До 30 н/м2	
чем пространстве	ДКОФМ	(3 кГ/м2)	ется через отвер- стие в стенке
Состав газовой	Автоматический	До 10% СО2,	Газ отбирают на
фазы в рабочем пространстве (СО2, СО, О2)	газоанализатор	» 15% СО, » ю% О2	анализ через отвер- стие в стенке печи
Расход кислоро- да для продувки ванны	Диафрагмы в трубопроводе, дифманометры ДМКК	В зависимости от размера печи	
Параметры элек- троснабжения (на- пряжение,	токи фаз, активная мощ- ность, количество электроэнергии)	Электроизмери- тельные приборы	В зависимости от размера печи	
Регулируемой величиной является заданное отношение силы
тока, для измерения которого служит трансформатор тока ТТ.
и напряжения, для измерения которого служит трансформатор
напряжения TH. На управляющую обмотку ОУ усилителя по-
ступает разность сравниваемых значений напряжений. Заданное
соотношение устанавливается автотрансформатором АТ. Для
улучшения качества регулирования применяют жесткую обрат-
ную связь ОС и упругую обратную связь по току и напряжению^
используя для этого обмотки стабилизирующего трансформато-
ра 1СТ1, 1СТЕ, 1СТИ и 1СТ.
312
Результирующий сигнал, возникающий в управляющей об-
мотке ОУ, вызывает на выходе электромашинного усилителя У
напряжение, питающее исполнительный механизм ИМ, который
перемещает электрод, устраняя отклонение мощности фазы от
заданного значения.
Аналогичную схему имеет быстродействующий электронно-
электромашинный регулятор БЭЭР, разработанный ЦЛА, обес-
печивающий апериодическую отработку возмущений при скоро-
сти перемещения электродов 4—4,5 м!мин.
Рис. 131. Принципиальная схема регулирования мощности дуги при помощи электрома-
шинного усилителя
В связи с широким применением кислорода для продувки
ванны сталеплавильных печей возникли схемы автоматического
управления продувкой. Одна из них показана на рис. 132. В схе-
ме использован сумматор СЧСМ (5д), который дает команду на
прекращение продувки и подъем фурмы после подачи в ванну
заданного количества кислорода (задатчик 5г). Сигнал от при-
боров 26 и 66 на прекращение продувки и извлечение фурмы
поступает также при падении давления кислорода и охлаждаю-
щей воды. Фурма может быть опущена и поднята при дистанци-
онном управлении. В схеме не предусмотрен регулятор расхода
кислорода, но в случае необходимости его можно установить.
Для улучшения качества металла (снижения содержания в
металле водорода, азота, кислорода) и правильного проведения
313
окислительных и восстановительных периодов плавки желатель-
но регулировать состав газовой фазы. На рис. 133 показана схе-
ма автоматического регулирования давления и состава газовой
фазы в дуговой печи. Образующиеся газы удаляются через от-
Рис. 132. Принципиальная схема автоматического регулирования подачи кис-
лорода в ванну электросталеплавильной печи
верстие в своде печи, оснащенное регулирующим органом 3
(клапаном, шибером), в вытяжную систему 4. Давление, изме-
ряемое через отверстие в стенке печи, регулируется регулято-
ром 16, управляющим приводом 18 регулирующего органа 3.
Для регулирования состава газовой фазы необходима хоро-
шая герметизация отверстий в своде около электродов и рабоче-
314
го окна и устранение других неплотностей. Во избежание за-
соса воздуха при открывании окна необходимо установить заве-
су из СО2 или другого газа. Состав газовой фазы регулируют по
заданному соотношению СО/СО2 (окислительному потенциалу)
Рис. 133. Схема автоматического регулирования давления и состава
газовой фазы электросталеплавильной печи:
1 — шнековый питатель; 2 — бункер с емкостью I для раскислителя
и II для известняка; 3 — регулирующий орган; 4 — вытяжная си-
стема; 5 — 7 — автоматические газоанализаторы; 8—10, 15 — вто-
ричные приборы; И — регулятор соотношения СО:СО2; 12, 17 —
дистанционные задатчики; 13, 18 — исполнительные механизмы; '14 —
датчик давления; 16 — регулятор давления
регулятором 11, который управляет исполнительным механиз-
мом 13, сочлененным с регулирующей заслонкой на бункере рас-
кислителя, изменяя соотношение раскислитель — известняк.
Направление автоматизации электросталеплавильных печей,
так же как и мартеновских печей, заключается в создании схем
комплексной автоматизации с использованием вычислительной
техники.
315
Одна из таких схем показана на рис. 134. Автоматический
регулятор теплового режима APT получает информацию от дат-
чиков температуры металла Д1 и футеровки Д2 и воздействует
на переключатель ступеней напряжения трансформатора ПСН,
вычислительное устройство ВУ и быстродействующий регуля-
тор мощности БР, которые обеспечивают подачу в печь задан-
ного количества электроэнергии.
От устройства программно-логического управления ПЛУ в
APT вводится задание, в котором указываются параметры элек-
Рис. 134. Структурная схема авто-
матического регулирования теплового
и электрического режимов дуговой
сталеплавильной печи
материалов М, кислорода
ций МО,
трического режима, температура
металла, допустимая температура
футеровки. В соответствии с фак-
тическим значением температуры
металла и заданными ее значени-
ями в каждый интервал плавки
вычислительным устройством
APT рассчитывается требуемая
мощность, которая автоматически
поддерживается при помощи ВУ
и БР, При этом ПСН устанавли-
вает оптимальную ступень напря-
жения. Если температура футе-
ровки достигнет наибольших до-
пустимых значений, то APT сни-
жает вторичное напряжение.
Задание от ПЛУ поступает
также в автоматический регуля-
тор физико-химических процес-
сов АРФХП, который, в соответ-
ствии с расчетными количества-
ми, выдает команды на ввод
О2 и выполнение других опера-
Дислородные конвертеры
Кислородно-конвертерный процесс заключается в продувке
жидкого чугуна кислородом, подводимым к металлу сверху че-
рез сопла водоохлаждаемой фурмы. При этом выгорают примеси
чугуна — углерод, кремний, марганец, сера, фосфор, а продукты
реакции переходят в шлак или в газовую фазу. При экзотерми-
ческих окислительных реакциях тепла выделяется больше, чем
нужно для нагрева стали до температуры выпуска, поэтому вво-
дят охладители (стальной лом или железную руду).
Конвертерный процесс протекает очень быстро — это его ос-
новное преимущество с точки зрения достижения высокой про-
изводительности агрегата, но и создает значительные трудности,
усложняющие управление плавкой. В ходе плавки отсутствует
316
информация о составе металла, и поэтому основной трудностью
является прекращение пфодувки при заданном содержании уг-
лерода. Скорость выгорания углерода настолько велика, что
одна минута продувки соответствует переходу к стали другой
марки. Дополнительная трудность заключается в том, что к мо-
менту прекращения продувки температура металла также долж-
на быть в заданных пределах.
Принципиальная схема регулирования работы кислородного
конвертера показана на рис. 135. В табл. 75 даны основные кон-
тролируемые или регулируемые параметры и регулирующие воз-
действия.
Без применения вычислительной техники задача автоматиче-
ского регулирования работы конвертера сводится к поддержа-
нию заданного расхода кислорода, положения фурмы и обеспе-
чению безопасных условий труда, т. е. к прекращению продувки
Таблица 75
Контролируемые и регулируемые параметры в кислородном конвертере
Контролируемый или регулируемый параметр	Способ контроля регули- руемого параметра	Регулирующее воздействие	Способ контроля регулирующего воздействия
Положение фурмы	Сельсин-датчик, сельсин-приемник	—•	—•
Положение конвер- тера	Сельсин-датчик, сельсин-приемник	—	—•
Излучение пламени конвертера	Радиационный пиро- метр	—-	—
Время продувки	Секундомер	—	—
Расход кислорода	Диафрагма в кисло- родопроводе, дифма- нометр дмкк	Положение ре- гулирующего клапана	Указатель по- ложения регу- лирующего клапана
Давление кислорода	Манометр МП-Э4	—.	—.
Расход охлаждаю-	Дифманометр ДМ	—	—
щей воды			
Давление воды	Манометр МП-Э4	—	—.
Температура воды после фурмы	Термометр сопротив- ления	—•	—
Анализ дымовых га- зов	Автоматические га- зоанализаторы МН и ОА	—	—
Температура дымо-	Термопара гр. ХА	—	—-
вых газов			
Содержание углеро-	1. Анализ пробы в	1. Расход кис-	Частотный сум-
да в металле	экспресс-лаборатории 2. Расчет по балан- су углерода	лорода 2. Время про- дувки	матор СЧСМ
Температура метал- ла	1. Термопара погру- жения ВМ 2. Термопара непре- рывного замера ПР-30/6	1. Количество лома 2. Количество руды	Взвешивание
317
Рис. 135. Принципиальная схема автоматического
318
Кислород
регулирования работы кислородного конвертера
319
и подъему фурмы при падении давления охлаждающей воды или
кислорода и повышении температуры воды. В схеме на рис. 135
предусмотрен автоматический подъем фурмы (отсечка кислоро-
да клапаном 20а происходит при достижении фурмой опреде-
ленной высоты) после окончания заданного времени продувки
(7а) и после подачи в ванну заданного количества кислорода.
Это количество задается задатчиком 10е и подсчитывается част-
ным сумматором СЧСМ (10д).
Комплексная автоматизация процесса получения стали в
конвертере возможна только с применением вычислительных
машин.
На рис. 135 показан ввод в вычислительную машину различ-
ной информации о работе конвертера. Машина выдает на таб-
ло оператора рекомендации по расходу кислорода, руды, лома
и др.
Получить сталь заданного состава по углероду возможно,
рассчитав количество кислорода, необходимого для выжигания
всех примесей, например, по уравнению
VK = —  Мч (9,33 Со + 8,0 Si0 +2,04 Мп0 +9,03 Po + 2,OAFe)—
К
— (Л4СТ—/Ил) (9,33 С + 2,04 Мп + 9,03 Р) —
—/Ир (2,1 Fe2O3 +1,55 FeO) + L,	(188)
где /Ич, Л4л,/Ир,/Ист —масса чугуна, лома, руды и готовой стали;
Со, Si0, Мп0, Ро — содержание указанных элементов в чу-
гуне;
С, Мп, Р — содержание элементов в стали;
AFe--количество окислившегося за плавку же-
леза, отнесенное к массе чугуна;
РегОз, FeO — содержание окислов в руде;
L — величина, учитывающая расход кислоро-
да на окисление железа, дожигание СО в
СО2 и т. д.;
К— чистота кислорода.
Величину L можно найти по уравнению регрессии, получен-
ному на основании статистической обработки плавок текущего
производства
£ — а1 — + #2^ +	№ф +	+ +^ИЗ + ^б^р^ИЗ + а1 №с + ’
где а$—а7 — коэффициенты регрессии;
Н — положение фурмы;
№с — номер плавки по соплу фурмы;
/Ииз—масса извести;
№ф — номер плавки по футеровке.
Полученное по расчету количество кислорода VK задается на
дистанционном задатчике (10д) и после подачи в ванну Ук,
320
подсчитанному сумматором СЧСМ, дается команда на прекра-
щение продувки.
Другой способ окончания продувки при заданном содержа-
нии углерода основан на непрерывном расчете содержания угле*
рода в металле по уравнению
[С] =СИ—0,54 [(C0 + C°2)V° r ;	(189)
о
где	[С] — содержание углерода в металле в любой момент
времени;
Сн— содержание углерода в шихте;
СО, СО2— содержание указанных газов в отходящих газах
после котла-утилизатора, %;
Vo. Г—количество отходящих газов после котла-утилиза-
тора;
М — масса металла.
При этом способе требуется анализ отходящих газов на СО
и СО2 (13а, 14а').
х Чтобы температура стали находилась в заданных пределах,
вычислительная машина рассчитывает количество охладителей
руды (при определенном количестве лома) по уравнению тепло-
вого баланса.
Кроме этого, вычислительная машина рассчитывает массу
стали в конце продувки, массу шлака, извести и раскислителей.
Непрерывная разливка стали
Установка непрерывной разливки стали (УНРС) вертикаль-
ного и радиального типов предназначены для получения загото-
вок (блюмов, слябов) без обжимных станов при разливке ста-
ли, выплавленной в конвертере, мартеновской или электростале-
плавильной печи.
Жидкая сталь из разливочного ковша поступает в промежу-
точный ковш и из него в кристаллизатор, где формируется не-
прерывный слиток, который постепенно вытягивается из кристал-
лизатора и режется на мерные длины газо-кислородными
горелками.
На УНРС автоматически контролируются следующие пара-
метры: уровень металла в промежуточном ковше и кристаллиза-
торе; расход воды на кристаллизатор и вторичное охлаждение
слитка; температура охлаждающей воды; температура стенки
промежуточного ковша при разогреве перед разливкой, ско-
рость движения слитка; длина слитка; расход газа и кислорода
на газорезку. Подаются сигналы о падении давления воды, газа
и кислорода, о повышении и понижении уровня металла в про-
межуточном ковше и кристаллизаторе.
21 Заказ 969	321
го
го
'Датчик длины
Расход воды на
вторичное охлаждение
Рис. 136. Принципиальная схема автоматического контроля и регулирования уста-
новки непрерывной разливки стали
21*
323
Автоматически регулируется уровень металла в промежуточ-
ном ковше и кристаллизаторе. Автоматизирована резка слитка
на заготовки мерной длины.
Принципиальная схема автоматического контроля и регули-
рования УНРС радиального типа показана на рис. 136.
Уровень металла в кристаллизаторе должен находиться в
строго заданных пределах, обеспечивающих нужное качество
слитка. Регулирование уровня осуществляется стопором проме-
жуточного ковша. Уровень металла измеряется радиоактивным
датчиком, принцип действия которого основан на перекрытии
жидким металлом пучка гамма-лучей. Вследствие поглощения
гамма-лучей жидким металлом средняя сила тока счетчиков
зависит от уровня металла в кристаллизаторе, причем эта за-
висимость носит практически линейный характер.
Уровень металла в промежуточном ковше определяется по
его весу тензодатчиками и регулируется изменением положения
стопора разливочного ковша. Кроме автоматического управле-
ния, предусмотрено также и дистанционное управление стопора-
ми разливочного и промежуточного ковшей с пультов управле-
ния разливкой.
Газокислородные горелки для резки слитка на мерные длины
перемещаются со скоростью, равной скорости движения слитка.
Точное соблюдение мерной длины обеспечивается специальной
аппаратурой, состоящей из датчика импульсов, установленного
на валу редуктора тянущей клети и счетчика импульсов. По до-
стижении заданного значения длины слитка выдается сигнал на
начало резки.
§ 4. Нагревательные устройства прокатных цехов
Общая характеристика нагревательных устройств
Обжимные прокатные станы (блюминги и слябинги) оснаще-
ны регенеративными или рекуперативными нагревательными ко-
лодцами для нагрева слитков перед прокаткой. Последние
"имеют значительные преимущества по сравнению с регенератив-
ными, поэтому новые станы оснащают исключительно рекупера-
тивными колодцами с горелкой в центре подины или с одной
верхней горелкой. Топливом обычно служит смешанный (теп-
лота сгорания Qp = 5500—8500 кдж)м\ или 1300—2000 ккал!м^
или природный газ. Воздух подогревают в керамических реку-
ператорах до 800—900° С; смешанный газ (иногда)—в металли-
ческих рекуператорах до 250—300° С.
На колодцах с одной верхней горелкой отсутствуют дутьевые
вентиляторы, а воздух для горения просасывается через реку-
ператор при помощи инжектирующего сжатого воздуха, который
подогревают в металлических рекуператорах до 150—300° С.
324
На рис. 137 показан график нагрева в нагревательном ко-
лодце холодного слитка массой 7 т. Горячие слитки (после раз-
ливки) нагреваются в 2—3 раза быстрее. При нагреве различают
период подъема температуры (/к меньше максимальной задан-
ной) и период томления при максимальной температуре ячейки.
Сортовые станы оснащают обычно методическими нагрева-
тельными печами, отапливаемыми природным газом, мазутом
или смесью газов. Воздух для горения нагревают до 500—600° С
в керамических рекуператорах. Ширина рабочего пространства
методических печей современных листовых станов достигает
8 м при длине пода 30—32 м.
Рис. 137. График форсированного (А) и медленного (Б)
нагрева слитков Цк — температура в колодце; /п и
/ц — температура псверхности и центра слитка)
Рабочее пространство печей разбито на зоны с автономным
отоплением: первой от конца выдачи расположена томильная
зона, затем идут 2—3 сварочные зоны (верхние и нижние) и,
наконец, неотапливаемая методическая зона, в которой посту-
пающий в печь металл предварительно подогревается.
Для нагрева круглых заготовок, а также различных фигур-
ных изделий иногда применяют многозонные кольцевые печи
диаметром 20—28 я с подогревом воздуха в рекуператорах. В
таких печах нагревается до 20 кг/сек круглой трубной заготовки
и до 7 кг/сек фигурных колесных заготовок.
Механизация и автоматизация нагрева металла облегчаются
при использовании секционных печей скоростного нагрева. Эти
печи состоят из установленных в одну линию секций, которые
объединены в автоматически регулируемые зоны. Трубы или
круглые заготовки транспортируют через печь в 1—3 ручья,
применяя водоохлаждаемые ролики. В качестве топлива исполь-
зуют мазут или газ; воздух подогревают в металлических реку-
ператорах до 200—400° С.
325

326
Рис. 138. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования регенеративного нагревательного колодца

Для термический обработки изделий металлургического про-
изводства применяют башенные, колпаковые, роликовые и дру-
гие печи. Термическую обработку углеродистых и малолегиро-
ванных сталей ведут при температуре не выше 900—950° С,
нержавеющих аустенитных сталей — при 1150—1200° С. Отжиг
жести и трансформаторной стали в башенных печах проводят
при 720—900° С. Для отдельных операций термической обработ-
ки (нормализации, закалки) все чаще применяют секционные
печи скоростного нагрева.
Контроль и автоматическое регулирование
теплового режима нагревательных колодцев
На рис. 138 показана принципиальная схема контроля и
автоматического регулирования теплового режима регенера-
тивного колодца. Схема — типовая, в нее включены узлы регу-
лирования температуры рабочего пространства (термопара
гр. ПП-I в крышке в двойном чехле — фарфоровом и карборун-
довом, потенциометр, изодромный регулятор); соотношения
топливо—воздух (коэффициент расхода воздуха меняют от 1,1
в период подъема температуры до 0,6—0,8 в конце периода том-
ления); давления (отбор давления осуществляют или в центре
крышки, или в двух противоположных стенах по направлению
движения пламени с усреднением; при передаче сигнала исполь-
зуют компенсационную импульсную трассу); автоматической
отсечки газа и воздуха при открывании крышки колодца (от
конечного выключателя механизма подъема крышки) или при
падении давления газа или воздуха; автоматического реверси-
рования направления пламени (по сигналу от моторного реле
времени МРВ-2 или интегрирующего реле времени ИРВ, полу-
чающего сигналы от термопар низа регенераторов).
В схему входят также узлы контроля температуры по ходу
продуктов сгорания (термопары гр. ХА), разрежения в борове,
давления газа.
Для оценки параметров теплового режима регенеративного
колодца приводим данные одного из металлургических заводов
Советского Союза:
Тепловая мощность, Мет............................ 2,9—3,6
Теплота сгорания смеси газов, кдж!м3 (ккал/м3) .... 5700—6550
(1370—1560)
Расход газа, м3/ч:
коксового.............................................. 300— 380
доменного ......................................... 1000—4000
воздуха................................... 2000—3700
Температура, °C:
воздуха....................................................900
газа...................................................900
отходящих продуктов сгорания....................... 1390—1400
рабочего пространства..............................До 1380
328
Состав продуктов сгорания, %:
СО2 . . ...........................................13,6-14,4
О2................................................0,4—	4,0
СО................................................0,0—	4,4
Масса садки, т............................................42—56
Производительность, т)ч...................................7—10
Качество регулирования давления в рабочем пространстве
регенеративного колодца можно существенно повысить при ис-
пользовании системы компенсации возмущений.
В общем случае давление р является функцией расходов-
топлива Кт, воздуха Кв и положения дымового клапана т:
p = f(VT, VB, tri),	(190>
так, что при изменении расходов VT и VB необходимо соответст-
венно изменять т для компенсации возмущений. Шлаковый
канал между смежными ячейками при общей дымовой трубе ус-
ложняет задачу регулирования, так как создается переток про-
дуктов сгорания из ячейки в ячейку.
В таких условиях только работа системы регулирования с
компенсацией возмущений и с коррекцией по отклонению мо-
жет обеспечить приемлемое качество регулирования давления.
В системе могут быть использованы сигналы от ВФСМ (Кт и
Кв) и ДКОФМ (р); применяются регулятор ИРМ-240; исполни-
тельный механизм со временем сервопривода Тс = 10 сек (время
оборота вала не более 30 сек).
Система автоматического контроля и регулирования теплово-
го режима рекуперативного нагревательного колодца с отопле-
нием из центра подины (рис. 139) содержит те же основные уз-
лы (кроме перекидки клапанов), что и система автоматизации
регенеративного колодца. Примерные параметры теплового
режима следующие:
Максимальная тепловая мощность, Мет ,	.	.	5,8—10,0
Теплота сгорания смеси газов, Мдж/мЧккал/м3)	7,3— 8,4
(1750—2000)
Расход, м3!ч\
газа............................................. До	4500
воздуха .	.......................... До 13000
Давление, кн]м2 (кГ!м2):
газа........................................ 3,5—4,5(350—450)
воздуха................................. 1,5—2,0(150—200)
Температура, °C:
газа .................................... 250—400
воздуха................................. 600—850
нагрева слитков......................... 1200—1280
Максимальная температура в ячейке, °C .	1360—1380
Средняя масса садки, т.............................. 83,6
Особенностью теплового режима рекуперативного колодца
являются большие потери воздуха через неплотности керамиче-
32^
0S&
Дымовые газы
до и после
рекуператоров
Анализ
отходящего
дыма на О?
Смесь
газов
Вентиляторный
воздух
регулирование соотношения газ-воздух
Автоматическая отсечка
и сигнализация при
открытии крышки колодца
Сигнализация
падения
давления смеси
газов
Рис. 139. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования рекуперативного нагревательного колодца с цен-
тральной горелкой
332
Цеховой газовый, коллектор
333
Рис. 140. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования рекуперативного нагревательного колодца с верхней
горелкой
ского рекуператора (30—50%), что ограничивает тепловую мощ-
ность ячейки в период подъема температуры, когда обслужива-
ющий персонал вручную устанавливает такой расход газа (при4
максимальном расходе воздуха), при котором обеспечивается
максимальная скорость подъема температуры рабочего прост-
ранства. Поиск экстремума расход газа — скорость подъема
температуры может осуществляться также автоматически систе-
мой экстремального регулирования. В условиях недостатка воз-
духа для горения особое значение приобретает система автома-
тического контроля и регулирования содержания кислорода в
продуктах сгорания.
Основной технологический параметр в нагревательном ко-
лодце— температура нагреваемого металла (поверхности и
внутренних точек), но вследствие технических трудностей ее
обычно не измеряют, а судят о ней по температуре рабочего
пространства.
Исследования, проведенные на колодцах одного из метал-
лургических заводов, показали, что среднюю интегральную
температуру слитков /Ср(т) можно рассчитать по температуре
рабочего пространства /с(т), решая упрощенное дифференци-
альное уравнение нагрева
Td-b^+t (T)=m	(191>
где т — время;
Т — постоянная времени нагрева, равная 100—200 мин, воз-
растающая с увеличением садки и размеров слитков.
Уравнение (191) можно решить методами, изложенными в»
главе II.
Сравнительно благоприятные условия работы аппаратуры в
прокатных цехах позволяют использовать здесь пневматические
системы и регуляторы.
На рис. 140 изображена принципиальная схема контроля в
автоматического регулирования рекуперативного колодца с од-
ной верхней горелкой. Воздух подается в колодец не вентилято-
ром, а инжектором, работающем на сжатом воздухе. Такая си-
стема подачи исключает потери воздуха в керамическом
рекуператоре, который находится под разрежением на воздуш-
ной стороне. Примерные параметры теплового режима такого
колодца следующие:
Теплота сгорания смеси газов Q^, Мдж/м3(ккал1м3) .	.	5,86(1400)
Давление газа, кн!м2(кГ/м2)................................... 5(500)
Температура, °C:
газа.........................................................   300—350
компрессорного воздуха (из металлического рекуператора)	300—350
инжектируемого воздуха из керамического	рекуператора .	750—850
рабочего пространства в наиболее горячих точках (торец
рабочего пространства против горелки) ....	1360—1430
Давление сжатого воздуха, Мн[м2 (кГ!см2) ....	0,15—0,2
(1,5-2)
334
Максимальная тепловая мощность, М.вт................... 10,6
Соотношение инжектирующий воздух — топливо, ^3/^3:
в период подъема температуры..........................0,145—0,165
в конце периода томления .......................... 0,12—0,15
Содержание кислорода в продуктах сгорания, % .	•	•	1—3
Давление в ячейке, н!м2(кГ[м2).........................10—30(1,0—3,0)*
Автоматизация нагревательных печей
непрерывного действия
Отдельные зоны многозонных нагревательных печей (мето-
дических, кольцевых, секционных) обычно характеризуются оп-
ределенной автономностью в отношении подачи топлива и воз-
духа и (иногда) отбора продуктов сгорания. Поэтому системы
контроля и регулирования таких печей содержат узлы регулиро-
вания температуры рабочего пространства, соотношения топли-
во—воздух и давления по числу самостоятельных зон. Если
продукты сгорания отводят одним общим потоком, то устанав-
ливают один регулятор давления, сигнал к которому поступает
из наиболее ответственной точки рабочего пространства (обыч-
но вблизи окна выдачи).
Для поддержания температуры металла на выдаче на задан-
ном уровне необходимо корректировать задания регуляторам
температуры отдельных зон в зависимости от температуры по-
верхности нагреваемого металла, его физических свойств, разме-
ров заготовок и производительности прокатного стана. Обычной
является коррекция регуляторам температуры зон при изменении
параметров садки (марки стали и размеров заготовок), по тем-
пературе металла в методической зоне (или зоне подогрева
кольцевой печи) и средней частоте выдачи металла из печи.
Для регулирования соотношения топливо — воздух чаще
всего используют регуляторы соотношения, но возможно регу-
лировать соотношение и не применяя специальные регуляторы.
В последнем случае регулирующие органы на газо- и воздухо-
проводах соответствующих зон устанавливают вблизи один к
другому и сочленяют с исполнительным механизмом регулято-
ра температуры, который одновременно в постоянном соотно-
шении изменяет расход газа и воздуха. При установке таких
спаренных заслонок необходим регулятор давления вентиля-
торного воздуха, так как при его отсутствии настройка соотно-
шения топливо — воздух изменяется при различной тепловой
мощности печи. Статические характеристики обеих заслонок
должны быть подобны.
На рис. 141 дана типовая принципиальная схема автомати-
зации методической печи непрерывного действия. Ниже приве-
дены практические величины отдельных параметров, необходи-
мые для расчета систем контроля и регулирования методиче-
ской четырехзонной печи, работающей на природном газе с
335
Рис. 141. Принципиальная схема
контроля и автоматиче
336
ского регулирования
методической нагревательной печи
22 Заказ 969
337
площадью пода 158 м2
всаде 110 т/ч:
и производительностью на холодном
Тепловая мощность печи, Мет.....................59,3
Температура, °C:
в зонах (максимальная).................. 1370—1380
уходящих газов перед рекуператором .	.	1100
горячего воздуха....................... 350—400
поверхности металла (конечная) .	.	. 1230—1300
раската после четвертой клети стана .	. 1100—1170
за станом (ФЭП-4)...................... 820—880
Давление, н[м2(кГ1м2):
газа в цеховом коллекторе................ 10000(1000)
перед горелками........................ 500—2500
(50—250)
под сводом томильной зоны .	.	.	.30—40(3—4)
воздуха после эксгаустера ....	2000(200)
перед горелками .	............. 200(20)
Разрежение, н!м2 (кГ)м2):
перед шибером в борове .	.	.	. 200(22)
воздуха после рекуператора .... 120(12)
воздуха перед эксгаустером (после разбав-
ления холодным атмосферным воздухом) 250(25)
Коэффициент избытка воздуха................1,12—1,25
Соотношение расходов газа по зонам, %:
томильная..................................11,5
две верхние сварочные.......................67,2
нижняя сварочная............................21,3
Состав газа для отопления, %:
СН4........................................86,6
С2Н6................................... 4,0
С3Н8.....................................  1,47
С4Н10..................................... 1,37
С5Н12 •	  0,58
CmHn................................... 0,2
0,1
0,7
0,6
5,3
О2
СО
СО2
n2
Теплота сгорания газа Мдж1м3(кк,ал)м3) 33,5—34,3
(8000—8200)
Состав уходящих газов, %:
СО2..........................................8,5—10,4
О2	.	.	.......................1,4-3,7
СО .	.	.......................1,13—3,0
Ряд динамических характеристик нагревательных устройств
приведен в приложении.
Секционные печи скоростного нагрева металла обладают
сравнительно небольшой инерционностью кладки и малой
аккумулирующей способностью, поэтому для таких печей
имеется возможность использовать балансовые схемы регули-
рования теплового режима. На рис. 142 дана упрощенная
принципиальная схема автоматического сведения теплового
баланса секционной печи шаропрокатного стана.
338
Тепловой баланс печи, включая зону рекуперации тепла,
складывается из следующих основных статей:
Рис. 142. Схема автоматического сведения теплового баланса секционной печи
Приход тепла
Химическое тепло топлива
Qxhm — Ш •
Расход тепла
Тепло уходящих из печи продуктов сгорания
Qyx (^Г ~Ь ^2^в) ^ух^ух -
Потери тепла с охлаждающей водой
Qb = aib(z2-/i).
Полезное тепло нагрева металла
QM = Мм (12 ц).
Постоянные потери
Qn = const.
При неравенстве прихода и расхода тепла получается не-
вязка баланса AQ
22*	339
В этих уравнениях:
Уг — расход газа;
QP — теплота сгорания газа;
V'B — расход воздуха;
й2— постоянные, учитывающие соотношение между коли-
чеством продуктов сгорания и расходами газа и воз-
духа;
гух — теплоемкость продуктов сгорания;
/ух — температура уходящих из печи продуктов сгорания;
Л4В — расход охлаждающей воды;
/2 — tx — разность температур охлаждающей воды между
сливом и входом в систему охлаждения;
7ИМ — производительность печи;
1*2 — ii — прирост теплосодержания металла в процессе на-
грева.
Так как
Схим ~ Qyx + Qb + См + Сп + АС>
ТО
у __(kiVr 4- ^Тв) Wyx + fa—ti) + Л4м fa — *1) ~t~ Qn AQ (192)
QhP
ИЛИ
TrQP ~(^Vr + 62VB) cyxtyx—MB (t2	Qn —AQ
«^M-- “	.	.	•
z2 — *1
На равенствах (192) и (193) основываются два различных
режима автоматического регулирования нагрева металла:
1. При постоянной скорости движения металла в печи
(Л1М = const) заданный нагрев металла (i2— и = Д/3) обеспе-
чивается, если общий расход газа на печи поддерживают в
соответствии с уравнением (192).
2. При постоянной заданной температуре в зонах печи рас-
ход газа на зоны (а следовательно, и на всю печь) опреде-
ляется работой регуляторов температуры отдельных зон, а
производительность печи (скорость продвижения металла)
автоматически изменяется по уравнению (193), чтобы обеспе-
чить заданный нагрев (i2— h = Ai3).
Невязка баланса ±AQ компенсируется при поступлении
сигнала отклонения температуры металла на выходе из печи
от заданной !±Д/М:
Расход охлаждающей воды Мв измеряют диафрагмой, ус-
тановленной на подводящем водопроводе /, в комплекте с
датчиком Д\ и вторичным прибором ВФ^. Температуру tx
охлаждающей воды в подводящем водопроводе 1 и t2 в слив-
ном водопроводе 2 измеряют термометрами сопротивления ТС{
340
и ТС2 соответственно. Расход воздуха VB измеряют диафраг-
мой, установленной на воздухопроводе 3, в комплекте с дат-
чиком Д2- Для измерения расхода газа Кг служит диафрагма
на газопроводе 4, которую используют в комплексе с датчи-
ком Д3. В этом же месте отбирают газ на датчик калоримет-
ра К, работающий в комплекте с вторичным прибором ЭП\.
Термопара Т, установленная в общем дымоходе печи 5, в ком-
плекте с вторичным прибором ЭП2 служит для измерения
температуры уходящих продуктов сгорания ^ух.
Постоянные потери тепла Qn задают вручную, используя за-
датчик ДЗФ\, на основании данных исследования и наладки
системы.
Производительность печи 2ИМ пропорциональна скорости
движения металла (или числу оборотов двигателей роликов п)
и квадрату диаметра нагреваемой заготовки d. В свою очередь
при холодном посаде
il = &i3 Ж
где ^м.з — заданная температура нагрева металла.
Таким образом, произведение nd2£M,3 характеризует (с точ-
ностью до постоянного множителя) полезное тепло, необходи-
мое для нагрева металла. Величину п определяют (через фер-
родинамический датчик обратной связи ПФ) как положение
плоского контроллера регулятора оборотов роликов РО, а
d2/M,3 задают вручную при помощи задатчика ДЗФ2.
Температуру металла 6 на выходе из печи (£м) измеряют
фотоэлектрическим пирометром ФП в комплекте с потенцио-
метром ЭЯ3. Так как выдача металла из печи производится
поштучно, а корректирующий сигнал ±Д^М поступает в систе-
му непрерывно, предусмотрено «запоминание» потенциометром
ЭП3 температуры предыдущей заготовки до появления в поле
зрения пирометра последующей заготовки. Фотореле ФРг и
ФР2 визируют на точки прохождения металла перед пиромет-
ром и после него. Контакты фотореле включены в цепь сетевой
обмотки компенсирующего реверсивного электродвигателя по-
тенциометра таким образом, что указатель прибора переме-
щается лишь тогда, когда металл находится против обоих
фотореле. Это практически гарантирует измерение температу-
ры только в том случае, если нагретый металл находится в
поле зрения фотопирометра. Во время пауз потенциометр по-
казывает температуру предыдущей заготовки.
Перечисленные первичные сигналы непрерывно автоматиче-
ски обрабатываются в соответствии с уравнениями (192)
и (193).
Операции сложения и вычитания выполняются на ферроди-
намических преобразователях. Для умножения переменных
использованы в основном повторители электрических сигналов
ПЭФ, а в одном случае — расход тепла с охлаждающей во-
341
дой — для умножения используют мостовую схему с делите-
лями напряжения ДН,
Ввод постоянных осуществляется делителями выходных
напряжений ферродинамических преобразователей (на схеме
не показаны). Промежуточные результаты вычислительных
операций фиксируются на вторичных приборах с ферродинами-
ческими компенсаторами ВФ.
Прибор ВФ2 фиксирует расход тепла с охлаждающей во-
дой; ВФ3— тепло уходящих продуктов сгорания; ВФ4 — вели-
чину
Q' — QxhM——Qvx—Qn;
ВФ5 — величину
Q" =	(Z2 i^3 + AQ.
При любом режиме работы схемы необходимо соблюдение
равенства Q7 = Qzz. Если Qz =^= Qzz, то система вырабатывает
сигнал разбаланса ±AQP, который через переключатель выбо-
ра режимов работы П поступает или на регулятор расхода
газа ПЭГ, или на регулятор оборотов роликов РО. И в этом,
и в другом случае в системе изменяется Vr или п, чтобы при-
вести приход и расход тепла к равновесию (AQp->0).
Учитываемые системой возмущения не влияют на нагрев
металла, т. е. система инвариантна к учитываемым возмуще-
ниям. Ликвидация невязки теплового баланса принципиально
возможна только при некотором отклонении выходной темпе-
ратуры металла от заданной, т. е. система регулирования яв-
ляется пропорциональной по отношению к неучитываемым
возмущениям и работает с остаточной неравномерностью регу-
лирования. Статическая ошибка уменьшается с увеличением
числа и точности измерения учитываемых схемой возмущений,
а также при увеличении коэффициента усиления k2.
Часть II
КУРСОВОЕ И ДИПЛОМНОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Г л а в а V
курсовой проект по КУРСУ
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ»
Задание на проектирование
Выбрать аппаратуру контроля расхода воздуха и темпера-
туры рабочего пространства рекуперативного нагревательного
колодца с одной верхней горелкой.
Рассчитать измерительные схемы приборов контроля расхо-
да и температуры.
Выполнить чертежи измерительных схем приборов и уста-
новки первичных датчиков расхода и температуры.
Краткая характеристика технологического агрегата.
Воздух для горения просасывают через рекуператор из ат-
мосферы, используя для этого инжектор, работающий на
сжатом воздухе. Среднее избыточное давление сжатого возду-
ха 0,15 Мн!м2 (1,5 кГ!см2)\ пределы изменения давления
0,08—0,24 Мн!м2 (0,8—2,4 кГ!см2)\ максимальный расход
Qh max === 1150 М^Ч.
Для установки сужающего устройства на воздухопроводе
имеется прямой участок длиной 3 м\ в начале участка установ-
лена полностью открытая задвижка.
Максимальная температура рабочего пространства (дли-
тельная) 1380° С. Минимальная температура (при посадке
холодных слитков легированной стали в зимних условиях)
200° С.
Выбор аппаратуры контроля
Так как необходимо измерять расход сжатого воздуха пе-
ременного давления, целесообразно использовать дифманометр
мембранный компенсационный с автоматическими коррек-
циями по температуре и давлению типа ДМКК (изготови-
тель — завод «КИП», Харьков).
343
Пределы ввода коррекции по абсолютному давлению
0,16—0,4 Мн/м2 (1,6—4,0 кГ/см2). В комплекте с дифманомет-
ром ДМКК используют вторичный прибор с ферродинамиче-
ским компенсатором, самопишущий типа ВФСМ.
Температуру рабочего пространства колодца в заданном
интервале 200—1380° С можно контролировать термопарой
силицид — молибден — силицид — вольфрам типа ТМСВ-340м.
Градуировочная характеристика термопары следующая:
t, °C............... 300	400 500 800 1100 1400 1500 1600
£(^;0),жв........... 1,6	2,6 3,5 6,3 8,4 9,85 10,2 10,5
При низких температурах градуировочные данные термо-
пары ТМСВ-340 м близки к данным термопары гр. ПП-1, по-
этому в качестве компенсационного провода можно применить
провод для термопар гр. ПП-1 (медь — сплав ТП).
Расчет сужающих устройств для измерения расхода
Расчет сужающего устройства для измерения
расхода сжатого воздуха
Лист исходных данных
А. Общие данные.
1.	Завод — металлургический.
2.	Цех — прокатный (блюминг).
3.	Агрегат — рекуперативный нагревательный колодец с
одной верхней горелкой.
4.	Объект измерения — расход инжектирующего сжатого
воздуха.
5.	Среднее барометрическое давление местности
рб = 101325 н!м2 = 760 мм рт. ст.= 1,033 кГ]м2.
Б. Трубопровод.
1.	Внутренний диаметр Р2о = 100 мм фзм. уравнение (36)].
2.	Материал Ст. 3.
3.	Имеется прямой участок для установки сужающего
устройства.
Длина участка 1\ + /2 = 3 ж, в начале участка установлена
полностью открытая задвижка.
В. Измеряемая среда.
1.	Наименование: воздух.
2.	Часовой расход:
максимальный QHmax = П50 м^1ч\
средний Qh.cp = 650 м3/ч\
минимальный QHmin = 350 Мг!ч.
3.	Средняя температура t = 30° С.
4.	Среднее избыточное давление = 0,15 Мн!м2
(1,5 кПсм2).
344
5.	Допустимая потеря давления составляет р'п д =12 кн!м2
(0,12 кГ1см2).
6.	Относительная влажность при 20° С и абсолютном давле-
нии 101325 н!м2 (760 мм рт. ст.) q/ — 70%.
Расчетный лист
1.	Данные для расчета
А. Сужающее устройство.
1.	Тип — стандартная диафрагма камерная.
2.	Материал — сталь марки 1X13.
3.	Поправочный коэффициент на тепловое расширение
k't = 1,00.
Б. Трубопровод.
1. Поправочный коэффициент на тепловое расширение
k" = 1,00.
2. Внутренний диаметр D — 100-1,00 = 100 мм.
В. Измеряемая среда.
1.	Название газа — сжатый воздух.
2.	Расчетный максимальный расход QH.n = 1250 м3/ч
3.	Квадрат отношения расходов
/одтоу 04.
\0,3472/
4.	Средняя абсолютная температура
7-30 + 273-303° К.
5.	Среднее абсолютное давление
р-0,15 + 0,1033 — 0,2533 Мн/м2,
или
р- 1,5+ 1,033 = 2,533 кГ/см2.
6.	Расчетная допустимая потеря давления
Рпд = 12 (HS)2= 14,18	(°’1418 кГ/см2}.
7.	Плотность сухого воздуха в нормальном состоянии
рн = 1,205 кг/м*.
8.	Максимальное возможное давление водяного пара при
30° С.
рв.п.м=4 кн/м2 (0,04325 кГ/см2}.
9.	Максимальная возможная плотность водяного пара
при 30° С
рв.п.м = 0,03036 кг/м2.
345
10.	Относительная влажность в рабочих условиях
2,533-293.0,01729
Ф = 0,7 —--------------= 0,9454.
1,033.303*0,03036
11.	Коэффициент сжимаемости К = 1,00.
12.	Промежуточная величина
%  2,533—0,9454 • 0,04325  g 008225
~	303-1,00	“ ’
13.	Плотность сухой части воздуха в рабочем состоянии
рс.г- 283,6 • 1,205 • 0,008225 = 2,811 zca/ти3.
14.	Плотность влажного воздуха в рабочем состоянии
р-2,811+0,9454 • 0,03036-2,840 кг/м3.
15.	Показатель адиабаты х = 1,40.
16.	Динамическая вязкость воздуха
ц — 1,85 • 10"5 н • сек/м2 (1,89 • 10~6 кГ • сек/м2).
Г. Дифманометр.
1.	Тип — компенсационный мембранный бесшкальный с ав-
томатической коррекцией, ДМКК.
2.	Выбор перепада давления и модуля диафрагмы
1.	Промежуточная величина
с=_______1250 ^^0___= 7 208
3,553 • 1002 • 0,008225
2.	Предварительное значение предельного номинального пе-
репада дифманометра
Дрн — 16 кн/м2(\§№ кГ/м2).
3.	Предварительное значение модуля диафрагмы т" = 0,28.
4.	Число Рейнольдса:
для расчетного расхода
Re = 0,0361 —1250 • 1.205 - 2,840	29 1 000;
100 • 2,811 • 1,89 • 10~6
для среднего расхода
Re™ = 291 000 •	= 151 000;
р	1250
для минимального расхода
7?emln = 291 000 •	=81500;
1250
граничное значение ReYX) = 82000.
346
5.	Заключение по числу Рейнольдса: расход во всем рабо-
чем диапазоне измеряют, не учитывая поправки на влияние
вязкости.
6.	Заключение по длине прямых участков: для установки
диафрагмы требуется прямой участок
— =14 и — = 6,5, т. е. l1 + L = 20,5D = 2,05 м,
D	D	1-г 2	>
что не превышает длины имеющегося участка.
7.	Окончательное значение предельного номинального пере-
пада дифманометра Арн — 16 кн/м2 (1600 кГ1м2).
8.	Максимальный перепад на диафрагме Ар = 16 кн/м2
<1600 кГ!м2).
9.
АРср  0,2704 • 16  q о17Q9.
р	253,3
предварительное значение множителя в'р = 0,9947.
in	г	7,208	n loin
Ю.	та ' =---------—7----= 0,1812;
0,9947 V1600
соответствующие значения модуля т' = 0,2833 и множите-
ля Вер = 0,9946.
11. Уточненное значение
та = 0,1812 . £1^ = 0,1812;
0,9946
Окончательные значения модуля (т = 0,2833) и поправоч-
ного множителя на расширение (еСр = 0,9946).
12. Потеря давления на диафрагме
рп = 16(1 — 0,2833) (-Ч^-)8 = 9,7 кн/м2 (970 кГ/м2).
3. Диаметр отверстия диафрагмы
1.	d = 1001/0,2833 = 53,22 мм.
2.	d20 = 53,22/1,00 = 53,22±0,053 мм.
4. Проверка расчета
1.
2.
Коэффициент расхода а = 0,6394.
Q„.n = 3,533 • 0,6394 • 0,9946 (53,22)2 • 0,008225 j/"
= 1249,6 м?/ч.
347
3.	Погрешность расчета
6 = 1250~1249'6.. 100 = 0,03% .
1250
Расчет измерительной схемы дифманометра ДМКК
Измерительная схема дифманометра изображена на
рис. 143.
Рис. 143. Измерительная схема дифманометра ДМКК (1ПФ4 —
преобразователь манометра; 2ПФЗ — то же, дифманометра;
ЗПФ4 — то же, компенсатора; 4ПФ — выходной преобразова-
тель; БЭП — блок электронного повторителя; ЭУ — электрон-
ный усилитель; РД — реверсивный двигатель)
Напряжение, снимаемое с рамки 1ПФ4 манометра и пода-
ваемое на вход повторителя электрических сигналов БЭП,
составляет
£	20^±^ = 2,0
р	40
Р
Ртах
где а — угол поворота рамки преобразователя;
р — рабочее давление;
Ртах — максимальное давление.
Обмотка возбуждения преобразователя дифманометра
2ПФЗ включена на выход повторителя электрических сигналов,
поэтому напряжение возбуждения этого преобразователя про-
порционально £р.
Так как угол поворота рамки преобразователя пропорцио-
нален перепаду Др, результирующее напряжение на рамке пре-
образователя дифманометра Ер^р составляет
р . — р	2 0 р
Др max	Ртах Дртах
где Др — перепад давления на диафрагме;
Артах — максимальный перепад давления.
При применении лекала поворот рамки преобразователя
компенсатора ЗПФ4 пропорционален квадрату расхода, по-
этому
348
На сопротивлении Ro создается падение напряжения
Ела = ЕрьР----------= 2,0	. Ар...•----.
Яо + ^д +г	Ртах ^Ртах	+ ^д + Г
На термометре сопротивления 7?т (включая сопротивление
линии связи А?л) создается падение напряжения
#Л______ 2 0 ( Q \2 _______~Т #л____
+ Г	\ Qmax / RT 4-	4~ Яд 4- г
где /?л = 5 ом, R^ = R'^ = 1000 ом; сопротивления рамок и
обмоток возбуждения ферродинамических преобразователей
г = 770 ом.
В комплекте с дифманометром используют медный термо-
метр сопротивления ТСМ гр. 23; при расчетной температуре
30° С сопротивление его А?т = 59,77 ом.
Так как в момент компенсации Erq — Е%Т и, кроме того,
при р = ррасч = 0,25 Мн)м2 (2,5 кГ!см2) nt — /расч = 30° С
Ар __ / Q у
Ар max \ Qmax /
ТО
Ррасч __________________
Ртах 7?0 + ^д + ^	/?т4- 7?л4- R'p+r
где ртах = 0,4 Мн/м2 (4,0 кГ1см2).
Из последнего выражения находим Ro = 102 ом.
Расчет измерительной схемы
потенциометра ЭПСМ
Так как характеристики термопар ТМСВ-340 м и ТПП
близки, измерительная схема потенциометра должна быть
такой, как показано на рис. 37. При этом Ro = 6000 ом, А?4 =
= 748 ом, R$ = 981 ом, R7 = 00 (отсутствует), /?к0 = 2,03 ом.
Расчетная схема изображена на рис. 144 (R— сопротивле-
ние частотомера):
n 1	1	5 • 107
К = ----- = ---7-------7-Х— =---— ОМ .
2Cf 2 • 104 • 10-12f f
Для начала шкалы
D 5 - 107	5 • 107	1
=---------=-------= 12 500 ом,
нач /н 4-103
для конца шкалы
р - - 5< 1°7
/Х>КОН	с
/кон
5 • 107 лОгл
-------= 6250 ом.
8 . 103
349
Выбрав шкалу потенциометра 0—1600° С, найдем т. э. д. с.
начала Ех,п = 0 и конца шкалы Ех.к = 10,5 мв. Тогда уравнения
(59) и (60) можно записать в виде
Чнач^1 Чнач (^?2 4“ ^ко)
Чкон^1 Чкон^Яко) Ю,5.
Рис. 144. Расчетная измерительная
схема потенциометра ЭПСМ
Сопротивления 7?! и R2 4-
противлениями R и /?3, поэтому
невелики по сравнению с со-
эквивалентное сопротивление
Рис. 145. Установка термопары в стенке нагревательного колодца:
1 — кожух рабочего пространства; 2 — изоляционный кирпич;
3 — керамические опорные кольца; 4 — подвод охлаждающей воды
схемы между точками 3 и 4 (рис. 144) в первом приближении
можно считать равным
7? 34
9817?
9814-7? ’
350
а между точками 2 и 4
~ 6000 (17297? +981 ♦ 748)
24 ~	7729/? +981 • 6748
Тогда
j _ _______6,757?247?з4____
Я(Яз4 + 748)(/?21 + 232)	’
8,757?24
I -==------------а
6000 (232+ т?24)
т. е.
Чнач = 0,339 ма, Чкон = 0,628 ма,
^*2нач	Мау ^2кон 1,23 MCI.
Решив систему уравнений
0,339^— 1,24 (Т?2 + 2,03) = 0;
0,6287?!— 1,23 (Т?2 + 2,03) = 10,5,
найдем 7?i = 35,8 ом и Т?2 = 7,8 ом.
Так как расчет должен уточняться экспериментально при
переградуировке прибора, ограничиваемся полученными при-
ближенными значениями 7?i и Т?2. При необходимости уточне-
ния этих величин сопротивления Т?34, Т?24 и силы токов fi, i2
нужно рассчитывать с учетом полученных первых приближений
7?i и Т?2:
р _ 981(7? + /?!) .
34	981 +Я + /?/
о =______________(6002,3 + /?2) [1729(7? + ^) + 981 • 748]____и т
24	1729 (1? + /?1) +981-748+981 (6002,3+/?2)+(1?+1?1) (6002,3+/?2)
Установка первичных датчиков расхода и температуры
Установка диафрагмы показана на рис. 25, термопары в-
кладке колодца — на рис. 145.	\
Глава VI
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО КУРСУ
«АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»
Курсовой проект состоит из следующих частей.
1.	Выбор регуляторов металлургического агрегата по за-
данным динамическим характеристикам (кривые разгона из
приложения или полученные экспериментальным путем во
время производственной практики).
2.	Расчет настроек регуляторов на выбранный характер
переходного процесса. Для одного регулятора настройки рас-
считывают графически по передаточной функции, полученной
методом М. П. Симою. Для остальных регуляторов настройки
рассчитывают по приближенным формулам.
3.	Построение переходного процесса в САР методом трапе-
ций и анализ полученных результатов.
4.	Графическая часть, необходимая для выбора и расчета
настроек регуляторов.
Задание
на курсовой проект по курсу
«Автоматизация металлургических процессов»
Группа ................................
Задание выдано.........................
Студент....................
I. Выбрать и рассчитать регуляторы, устанавливаемые на
рекуперативных нагревательных колодцах.
1.	Регулятор температуры в ячейке нагревательиого ко-
лодца.
2.	Регулятор давления в ячейке нагревательного колодца.
3.	Регулятор соотношения топливо — воздух.
II. Построить переходный процесс для системы регулирова-
ния температуры в ячейке нагревательного колодца.
Дата сдачи курсового проекта.............
Дата защиты курсового проекта ....
Руководитель проекта.....................
Заведующий кафедрой......................
352
Пример выполнения курсового проекта
Регулятор температуры в ячейке нагрева-
тельного колодца. По табл. VII приложения или по дан-
ным производственной практики выбирают допустимые пара-
метры переходного процесса Х\ = 35° С; хст = 10° С; /р =
— 900 сек. Максимальное скачкообразное возмущение
Л*вх.об = 20% хода регулирующего органа. Задаются переход-
ным процессом с 20%-ным перерегулированием (Л1 = 1,3).
Для выбора регулятора по мето-
дике, изложенной в главе 2, § 6, не-
обходимо знать параметры объекта
АОб, Л>б, Тоб, т. е. представить реаль-
ный объект в виде статического объ-
екта с запаздыванием в соответствии
с уравнением (74):
Рис. 146. Кривая разгона тем-
пературы в ячейке нагрева-
тельного колодца
 ^об в тобр
71 обР + 1

Расчет тоб и ТОб ведут по форму-
лам (75) и (76). По кривой разгона
(рис. 146), взятой из приложения,
определяют время, соответствующее
А-^вых (4) = 0,1 Лхвых (оо) = 0^2,4° С = 0,24° С,
равное Л = 82 сек, и время, соответствующее
Дхвых = 0,8Дх ых (ею) = 0,8 • 2,4° С = 1,92° С
равное /2 = 250 сек
X = *вых Хвых (0) __ 0 >24 __ q ।.
А-^вых (°°)	2,4
% ___ ^ВЫХ (^2) ^ВЫХ (0) _ 1 >92 q g
2—	Л.. /т	2,4 ” ’
А-^ВЫХ (6)
250 . Igfl —0,1)—82 lg(l—0,8)	7Q
lg (1 —0,1) —lg (1 —0,8)
82 — 70
2,303 lg (1 —0,1)
=113 сек\
об ~
Тоб/^об = 0,62; выбирают регулятор непрерывного действия.
Для выбора закона регулирования рассчитывают 7?д по фор-
муле (95):

35
2,4 • 20
0,73.
23 Заказ 969
353
По графику рис. 51, б определяют, что = 0,73 могут
обеспечить П, ПИ и ПИД-регуляторы.
Простейшим является П-регулятор. По рис. 68 для
Тоб/^об = 0,62 находят
к *ст---=0,48,
^об^вх.об
хст ^ОДв^Ахвх.об^ 0,48.2,4 град/% хода • 20% хода = 23° С»
Так как допустимое значение хст = 10° С, то П-регулятор
применен быть не может. По рис. 52 находят для ПИ-регуля-
тора =12 величину /р = 840 сек, что меньше допустимо-
го времени регулирования. Окончательно выбираем ПИ-регу-
лятор.
Для получения точной передаточной функции объекта по
кривой разгона используют метод М. П. Симою (см. гл. 2, § 6).
1.	Так как объект имеет чистое запаздывание т = 50 сек, то
разбивку оси времени начинают с момента времени, равного
50 сек (рис. 146). Принимают А/ = 25 сек, при этом на каждом
участке At кривая близка к прямой. Заносят значения АхВых.об
в конце каждого отрезка At во вторую графу табл. 76. Находят
безразмерное значение выходной величины o(tAt), разделив
А^вых.об в конце каждого интервала At на А%вых.об(°°) =
= 2,4 град, и заносят результат в третью графу табл. 76.
2.	Вычисляют 1—o' (iAt), вписывают в четвертую графу.
Таблица 76
Расчет по методу М. П. Симою кривой разгона температуры
в ячейке нагревательного колодца
Время, сек	А^ВЫХ.об, град	3 "о	1 — сг(г А/)	~-1 ь- 11 ф	ф 1	(9 ~ i)(d- I)	+ ф 04« | 1 ф 1 - +	1 —. Q) (1 _ п 02 \ — 29 — 2 )
0	0	0	1	0	1,0	1,0	1,0	1,0
25	0,15	0,0625	0,938	0,239	0,761	0,714	0,550	0,516
50	0,40	0,167	0,833	0,478	0,522	0,435	0,158	0,132
75	0,70	0,292	0,708	0,717	0,283	(к 200	—0,177	—0,125
100	1,05	0,438	0,562	0,956	0,044	0/025	—0,454	—0,255
125	1,30	0,542	0,458	1,195	—0,195	—0,089	—0,673	—0,308
150	1,52	0,634	0,366	1,434	—0,434	—0,158	—0,813	—0,297
175	1,72	0,718	0,282	1,673	—0,673	—0,190	—0,944	—0,266
200	1,90	0,792	0,208	1,912	—0,912	—0,190	—0,994	—0,206
225	2,05	0,855	0,145	2,151	—1,151	—0,167	—0,992	—0,143
250	2,17	0,905	0,095	2,390	— 1,390	—0,132	—0,920	—0,087
275	2,27	0,946	0,054	2,629	—1,629	—0,088	—0,788	—0,043
300	2,33	0,971	0,029	2,868	—1,868	—0,054	—0,606	—0,017
325	2,37	0,989	0,011	3,107	—2,107	—0,022	—0,374	—0,004
350	2,40	1,0	0,0	3,346	—2,346	0,0	—0,072	0,0
354
3.	Подсчитывают сумму чисел четвертой графы:
2 = [1—о (г А/)] = 4,689.
i=0
4.	По формуле (82) определяют площадь Fit
-25 {4,689 — 0,5 [1—0]}-25.4,189 = 104,725 сек.
5.	Находят время в новом масштабе и записывают в пятую
графу табл. 76:
6.	Подсчитывают цифры шестой графы как 1 — 0.
7.	Определяют (1—сг) (1 — 0).
8.	Находят сумму чисел седьмой графы:
У [1 — a(i’Af)][l — 0(iA/)] = 1,284.
i=0
9.	По формуле (83) определяют площадь К2:
Ка= 104,725 • 25{1,284—0,5(1—0)} = 2050 сек2.
10.	Рассчитывают и заносят в таблицу величину
02
1 — 20 + —.
2
И. Подсчитывают сумму чисел последней графы:
02 (t'AQ ~
2
— 0,103.
12. Определяют площадь F3 по формуле (84): F3 =
= (104,725)2 25 {—0,103—0,5 [1—0]} = —158000 сек3.
137. Определяют вид безразмерной передаточной функции
объекта (без учета запаздывания). В случае отрицательной F3
величину W*6(p) определяют по формуле (86)
^:б(Р)=—.
а2р2 + а1р+ 1
Коэффициенты b\y aiy а3 находят из системы уравнений (87):
104,725 + Ь1;
^ = 2050 + ^ • 104,725;
0 = — 158 000 + &х -2050;
Ь± = 77 сек; аг=\82 сек; аа=10 110 сек2;
W*o6 (р) =----------.
7	10 ПОрЗ + 182р + 1
23*
355
14. Размерная передаточная функция объекта с учетом
времени запаздывания т = 50 сек будет иметь вид
^об (Р) = ko6-------------е-5°-р ос/о/о хода.
°б ю 110р3+182р +1	1
Для расчета настроек регулятора графическим способом
необходимо найти АФХ объекта, которую получают подстанов-
кой р = /со в передаточную функцию И70б (р):
^об О) = k0& --------------------е~^ .
°би / Об 10 110(/сй)2+182 . /o+i
Проведя соответствующие преобразования, получают выра-
жение АФХ:
' х	х 182®
arctg’ 77®—arctg ------
1—10100®2
№o6	= feo6 /5930И2 +
/	y(1_ 10 1 lOco2)2 + 33 200co2
Придавая частоте co значения от 0 до 0,16 рад!сек (для
расчета настроек достаточно получить АФХ в пределах двух-
трех четвертей, но для построения переходного процесса пона-
добится АФХ в пределах 5—6 четвертей), находят соответ-
ствующие значения:
л / \	2,4/5930со2+1	о^/п/
лоб (<°) = —г~"~..-- — ==...-=^ % х°да;
00 V 7	К(1 —10 1 1 Осо2)2 + 33 200со2
Фоб (ю) = arctg 77®—arctg	50(0
и результаты расчетов сводят в табл. 77.
Расчет оптимальных настроек на заданное значение М =
= 1,3 при получении минимального (для данного Л1) значения
квадратичного интегрального критерия качества проводят по
методике, изложенной в § 6 гл. II.
Графический расчет (рис. 147) начинают с построения на
комплексной плоскости АФХ объекта (табл. 77). Затем строят
АФХ разомкнутой системы при = 1 и различных значениях
времени изодрома: ГИ1 = 75 сек, Ти2 = 100 сек, Ти3 = 125 сек
и ГИ4 = 150 сек. Для этого к каждому вектору АФХ объекта
прибавляют вектор с модулем АА = (табл. 78), поверну-
Т исо
тый на угол 90° по часовой стрелке.
Из начала координат проводят луч под углом [уравне-
ние (98)]
В = arcsin — = arcsin 0,77 = 50,5°
! м
к отрицательной вещественной полуоси, строят окружности с
центрами на отрицательной вещественной полуоси, касаю-
356
Рис. 147. Построение АФХ разомкнутой системы с ПИ-регулятором для различных зна-
чений времени изодрома
Рис. 148. Определение оптималь-
ных настроек регулятора в пло-
скости настроек ПИ-регулятора
Рис. 149. Определение устойчивости системы по
частотному критерию Найквиста — Михайлова
и получение 1 + lF(/o))
357
Таблица 77
Расчет АФХ объекта
(0, рад/сек	Лоб(“>, ° С/% хода	arctg 77(0, град.	arctg I 82со 1 — 1011 Осо2 град.	—50®, град.	Фоб <“>• град.
0	2,4	0	0	0	0
0,0025	2,33	10,9	—25,8	—7,2	—22,1
0,005	2,18	21,0	—50,4	—14,3	—43,7
0,0075	1,93	30,0	—72,5	—21,5	—64,0
0,01	1,66	37,6	—90,3	—28,7	—81,4
0,015	1,22	49,1	—115,8	—43,0	— 109,1
0,02	0,927	57,0	—129,9	—57,4	—129,4
0,025	0,745	62,5	—139,5	—71,7	—147,7
0,03	0,620	66,6	—146,0	—86,0	—165,4
0,035	0,528	69,6	—151,0	—100,0	—181,4
0,04	0,462	72,0	—154,5	—114,8	—197,3
0,05	0,368	75,5	—159,5	— 143,3	—227,3
0,06	0,305	77,7	—162,8	—172,0	—257,1
0,08	0,227	80,8	—167,2	—229,5	—315,9
0,10	0,183	82,6	—169,7	—287	—374,1
0,12	0,153	83,2	—171,5	—346	—434,3
0,14	0,13	84,7	—172,5	—401	—488,8	;
0,16	0,114	85,4	— 173,4	—458	—546
Таблица 78
Значения ДА для построения АФХ разомкнутой системы
Частота со, рад! сек.	ДЛ(со) при значении времени изодрома			
	Ги1 = 75 сек	7^=100^ |	1 тиз=125^/<	Ти4 =150 сек
0,01	2,21	1,66	1,33	1,11
0,015	1,08	0,82	0,65	0,54
0,020	0,62	0,46	0,37	0,31
0,025	0,40	0,30	0,24	0,20
0,030	0,28	0,21	0,17	0,14
0,035	0,20	0,15	0,12	0,10
щиеся одновременно луча и АФХ разомкнутой системы при
различных значениях времени изодрома. Измеряют в соответ-
ствующем масштабе радиусы полученных окружностей и по
формуле (97) рассчитывают /гр:
Tw сек	г, °C/% хода	^’р, % хода/° С
75	5,23	0,360
100	3,51	0,535
125	2,92	0,645
150	2,57	0,734
На плоскости настроек регулятора строят зависимость kp
от ТИ (рис. 148) и находят точку с наибольшим отношением
&Р/ГИ (точка касания прямой, выходящей из начала коорди-
нат). Настройки, соответствующие этой точке Ар.Опт = 0,535%
358
хода/°С и Ти.опт = ЮО сек, обеспечивают минимальное значе-
ние квадратичного интегрального критерия качества при
М = 1,3.
После расчета настроек регулятора обычно находят запас
устойчивости системы по модулю и по фазе, используя частот-
ный критерий Найквиста — Михайлова.
Для этого сначала рассчитывают АФХ регулятора
Wp (/®) = Ар (со) = kp (1 + -Г-) =
\	1 и/® /
F со /и
(pp(co)-arctg(o • Тй----р
При &р = 0,535% хода/град и Ти = ЮО сек величины Ар(со)
и фр (со) имеют значения, приведенные в табл. 79. АФХ ра-
зомкнутой системы регулирования получают как произведение
АФХ объекта и регулятора:
Г (/®) = №об (/®) Wp (/®) = А (®) е/ф(и) = Лоб (со) Ар (®)
А (со) = Лоб (со) Лр (®); <р (®) = сроб (со) + <рр (и).
Для рассматриваемого примера значения А (со) и ф(со) све-
дены в табл. 79.
АФХ разомкнутой системы строят на комплексной плоско-
сти (рис. 149) и определяют запас устойчивости по модулю
С = 0,64 и по фазе у = 47°. Система автоматического регули-
рования с ПИ-регулятором (kp = 0,535% хода/°С, Ти = 100 сек)
устойчива, так как АФХ разомкнутой системы не охватывает
на комплексной плоскости точку с координатами (—1; /0) и
имеет значительный запас устойчивости как по модулю, так и
по фазе.
Для окончательной оценки правильности выбора настроек
регулятора строят переходный процесс в системе при возму-
щении со стороны регулирующего органа (по нагрузке) или по
заданию [12, 27, 40].
При возмущении со стороны регулирующего органа АФХ
замкнутой системы равна
W2 (J®) = А3 (®) е/ч>з(и) =-- Об (/<?)-= Лоб(<0) е'*об^_
1+^об(/®)Гр(/со)	1+Д(<в)еМ«»
Знаменатель полученного выражения представляют в пока-
зательной форме (наиболее удобно это сделать графически на
359
Таблица 79
Амплитудно-фазовые характеристики объекта,
регулятора и разомкнутой системы регулирования
со, рад!сек	^об <'“>		Гр (/со)		W®) =<об(/ю)№р(/ю)	
	Лоб (“>, °C/% хода	<роб гРад'	лр (“>, % хода/°С	<Рр (®)> град.	Л(ю)	ср(со), град.
0	2,4	0	оо	—90	оо	—90
0,0025	2,33	—22,1	2,200	—76	5,12	—98,1
0,005	2,18	—43,7	1,115	—63,4	2,43	—107,1
0,0075	1,93	—64,0	0,894	—53,1	1,72	— 117,1
0,01	1,66	—81,5	0,756	—45,0	1,255	—126,5
0,015	1,22	—109,1	0,644	—33,7	0,786	—142,8
0,02	0,927	—129,4	0,598	—26,3	0,554	—155,7
0,025	0,745	—147,7	0,577	—21,8	0,430	—169,5
0,03	0,620	—165,4	0,564	— 18,5	0,350	—183,9
0,035	0,528	—181,4	0,558	—16,0	0,295	—197,4
0,04	0,462	—197,3	0,552	—14,0	0,255	—211,3
0,05	0,368	—227,3	0,546	—11,4	0,201	—238,7
0,06	0,305	—257,1	0,542	—9,4	0,165	—266,5
0,08	0,227	—315,9	0,539	—7,1	0,122	—323,0
0,10	0,183	—374,1	0,537	—5,7	0,098	—379,8
0,12	0,153	—424,3	0,535	—4,8	0,082	—429,1
0,14	0,130	—488,8	0,535	—4,1	0,070	—492,9
0,16	0,114	—576	0,535	—3,6	0,061	—579,6
рис. 149), для этого к каждому вектору АФХ разомкнутой
системы прибавляют 1, это означает сдвиг графика АФХ на
единицу вправо, или, что то же самое,— перенос начала коор-
динат на единицу влево (не меняя положение АФХ). При
этом вектором 1 + IF06(/co) 1^р(/со) будет являться вектор,
идущий из точки (—1, /0), как из центра в данную точку АФХ
разомкнутой системы.
По рис. 149 определяют модуль A3h(co) и фазовый угол
Фзн(со) знаменателя АФХ замкнутой системы, и полученные
значения заносят в табл. 80. После этого рассчитывают и зано-
сят в табл. 80 величины
=	<Рз(®) = Фоб(®) — фЗн (со).
Рассчитывают вещественную частотную характеристику
замкнутой системы Р(со) = Л3(й^со5 <р3(со):
<0, рад/сек	0	0,0025	0,005	0,0075	0,01	0,015	0,02	0,025
Р(со), °C/%
хода ...	0	0,196	0,720	1,39	1,595	1,10 —0,435 —0,965
со, рад/сек .	0,03	0,035	0,04	0,05	0,06	0,08	0,01
Р(®), °C/%
хода ..—0,932 —0,718 —0,515 —0,217 -0,02	0,156	0,162
со, рад/сек .	0,12	0,14	0,16
/’(со), °с/%
хода . . . 0,082 —0,073 —0,084
360
Таблица 80
Амплитудно-фазовые характеристики объекта и замкнутой
системы автоматического регулирования при возмущении
со стороны регулирующего органа (по нагрузке)
ю, рад;сек-			1 +^об(/ю)^р(/(о)		^об^>	
					1 +	
	° С/% хода	%б(®), град.	Лзн(сй)	СРЗН(®), гРад-	+j(®), °C/% хода	cp3(to), град.
0	2,4	0	оо	—90	0	+90
0,0025	2,33	—22,1	5,15	—87,1	0,452	+65,0
0,005	2,18	—43,7	2,35	—82,9	0,928	+39,2
0,0075	1,93	—64,0	1,35	—77,0	1,430	+ 13,0
0,01	1,66	—81,5	1,04	—76,5	1,595	+5,0
0,015	1,22	—109,1	0,60	—52,0	2,035	—57,1
0,020	0,927	—129,4	0,54	—33,7	1,720	—95,7
0,025	0,745	—147,7	0,59	—7,7	1,263	—140,0
0,03	0,620	—165,4	0,65	+2,3	0,954	—167,7
0,035	0,528	—181,4	0,73	+6,6	0,724	—188,0
0,04	0,462	—197,3	0,80	+9,7	0,578	—207,0
0,05	0,368	—227,3	0,92	+ 10,2	0,400	—237,2
0,06	0,305	—257,1	1,01	+9,1	0,302	—266,2
0,08	0,227	<—315,9	1,105	+3,5	0,205	—319,4
0,10	0,183	—374,1	1,10	—1,5	0,166	—372,6
0,12	0,153	—434,3	1,04	—4,6	0,159	—429,7
0,14	0,130	—488,8	0,96	—3,2	0,125	—485,6
0,16	0,114	—546	0,95	+ В7	0,108	—547,8
Строят вещественную частотную характеристику замкнутой
системы (рис. 150). Заменяют кривую ломаной линией и через
точки перегиба проводят горизонтальные линии. В результате
замены кривой получают восемь трапеций с соответствующими
значениями параметров r0, coj, соп, % (рис. 151). При разбивке
на трапеции пренебрегают значениями Р(со) < 5% Р (со)тах
при больших частотах. Параметры трапеций сведены в табл. 81.
Таблица 81
Параметры трапеций, заменяющих вещественную частотную характеристику
№ трапеций	rOt °с/ % хода	®dZ» Рад1сек	padjсек,	х 		
1	1,54	0,015	0,02	0,75
2	0,50	0,0115	0,015	0,77
3	—1,60	0,0026	0,008	0,325
4	0,54	0,02	0,024	0,835
5	—0,64	0,029	0,0435	0,670
6	—0,34	0,0435	0,06	0,725
7	—0,16	0,06	0,08	0,75
8	0,16	0,099	0,1335	0,74
361
При правильной замене трапециями в случае возмущения со
стороны регулирующего органа 2г0 = 0.
Для каждой трапеции выбирают интервал времени AZ, так
чтобы Ат = сопА^ был кратен 0,5 (для удобства пользования
ч таблицами h* -функций). По табл. /гх-функций
[12, 27, 40] находят значения /г%, умножают их
и получают hi. Если коэффициенты на-
о
2 г Р(со),
На Г0,г
клона трапеции отличаются от табличных,
то Лх определяют _	~	~
зультаты расчетов сводят в табл. 82—85.
интерполированием. Ре-
Q07 Q08 0.09 0,10 ОТ/ 0,12
се, рад/сек
Рис. 150. График вещественной частотной характери-
стики
Строят зависимости hi от времени (рис. 152) и, складывая
их, получают
п
^выхоб(0 = 2	°C/% хода.
1 = 1
362
Таблица 82
Расчет hi для трапеций № 1 и 2
Трапеция № 1				Трапеция № 2			
f, сек.	т	^х	hi = Г<А-	t, сек	1 х	|	^х	!	1 ftj = r<A
50	1	0,534	0,822	67	1	0,539	0,270
100	2	0,938	1,442	133	2	0,945	0,472
150	3	1,142	1,760	200	3	1,147	0,573
200	4	1,161	1,786	267	4	1,159	0,579
250	5	1,069	1,642	333	5	1,064	0,533
300	6	0,956	1,475	400	6	0,953	0,476
350	7	0,917	1,415	467	7	0,915	0,457
400	8	0,936	1,442	533	8	0,939	0,469
450	9	0,990	1,528	600	9	0,996	0,498
500	10	1,036	1,595	667	10	1,041	0,521
550	И	1,047	1,610	733	11	1,047	0,524
600	12	1,025	1,580	800	12	1,021	0,511
650	13	0,993	1,530	867	13	0,988	0,494
700	14	0,974	1,500	933	14	0,971	0,486
750	15	0,976	1,503	1000	15	0,977	0,489
800	16	0,993	1,530				
850	17	1,008	1,550				
800	18	1,014	1,568				
950	19	1,009	1,551				
1000	20	1,001	1,541				
Таблица 83
Расчет hi для трапеции № 3 и 4
Трапеция №* 3				Трапеция № 4			
t, сек		^х		f, сек	т	^х	hi" r0h*
59	0,5	0,211	—0,338	62,5	1,5	0,789	0,426
118	1,0	0,409	—0,655	125	3,0	1,161	0,627
176	1,5	0,598	—0,956	187,5	4,5	1,103	0,597
236	2,0	0,721	—1,154	250	6,0	0,939	0,506
294	2,5	0,865	—1,383	312,5	7,5	0,925	0,499
353	3,0	0,972	—1,555	375	9,0	1,018	0,549
412	3,5	1,037	—1,660	437,5	10,5	к 1,057	0,570
471	4,0	1,075	—1,720	500	12,0	1,005	0,542
530	4,5	1,090	— 1,742	562,5	13,5	0,961	0,519
589	5,0	1,095	— 1,750	625	15,0	0,984	0,531
548	5,5	1,088	—1,740	687,5	16,5	1,023	0,563
707	6,0	1,067	—1,706	750	18,0	1,019	0,562
756	6,5	1,050	—1,680	812,5	19,5	0;988	0,533
815	7,0	1,035	—1,655	875	21,0	0,977	0,527
874	7,5	1,022	—1,635	237,5	22,5	1,005	0,542
943	8,0	1,016	—1,623	1000	24,0	1,014	0,548
1002	8,5	1,012	—1,620				
363
Таблица 84
Расчет hi для трапеций № 5 и 6
Трапеция № 5				Трапеция № 6			
t, сек	т			Ц сек	X	^х	hi = roh*
46	2	0,907	—0,591	33	2	0,924	—0,314
92	4	1,159	—0,742	67	4	1,160	—0,395
138	6	0,996	—0,638	100	6	0,970	—0,330
184	8	0,934	—0,597	133	8	0,934	—0,318
230	10	1,012	—0,648	167	10	1,028	—0,360
276	12	1,026	—0,656	200	12	1,026	—0,359
322	14	0,994	—0,636	233	14	0,981	—0,334
368	16	0,992	—0,635	267	16	0,991	—0,337
414	18	1,000	—0,640	300	18	1,009	—0,343
460	20	0,998	—0,639	333	20	1,002	—0,341
506	22	0,997	—0,639	367	22	0,994	—0,338
552	24	1,001	—0,641	400	24	1,000	—0,340
598	26	1,001	—0,641	433	26	1,003	—0,341
Расчет hi для трапеций № 7 и 8
Таблица 85
Трапеция № 7				Трапеция № 8			
t, сек |	1	X	^х	|	/г; = г(А	t, сек |	X	^х	|	
25	2	0,938	—0,150	15	2	0,934	0,149
50	4	1,161	—0,186	30	4	1,161	0,186*
75	6	0,956	—0,153	45	6	0,962	0,154
100	8	0,936	—0,150	60	8	0,935	0,149;
125	10	1,036	—0,166	75	10	1,031	0,165
150	12	1,025	—0,164	90	12	1,025	0,164
175	14	0,974	—0,156	105	14	0,977	0,156
200	16	0,993	—0,159	120	16	0,992	0,159
225	18	1,014	—0,162	135	18	1,012	0,162
250	20	1,001	—0,160	150	20	1,001	0,160
300	22	0,991	—0,159	165	22	0,992	0,159
325	24	1 ,ооб\	—0,160	180	24	1,000	0,160
350	26	1,004	—0,161	195	26	1,004	0,161
Определяют параметры переходного процесса
= ХаДхвх.об = 0,96° С/% хода • 20 % хода = 19,2° С;
величина перерегулирования
п = А -100 = АН .Ю0= 18,8%;
1 X!	0,96
364
статическая ошибка хст = 0; время регулирования /р = 800 сек
(до момента, когда выходная величина становится отличной от
нулевого значения на 3—5% *i).
Все параметры переходного процесса находятся в заданных
пределах, выбор и расчет настроек регулятора проведены
правильно.
Регулятор давления
в ячейке нагревательного колодца
Выбирают допустимые параметры переходного процесса
(табл. VII приложения):
4 н/м2(0,4 кГ/м2); хст = 0,5 я/ж2(0,05 кГ/м2);
= 25 сек;
максимальное скачкообразное возмущение Дхвх.об = 10% хода
per. органа. Задаются переходным процессом с minj *вЫХеОб dt
Кривую разгона объекта находят по табл. IV приложения и
рассчитывают параметры объекта йОб, То§, тОб-
По формуле (75), выбрав t\ = 0,8 сек, соответствующее
ОДАхвых.об (°°), и /2 = 3,1 сек, соответствующее 0,8ДхВых.об(о°),
определяют
т _.3,iig7i-o,i)-o>8ig(i-o>8)__o6/1
06	lg (1—0,1) —1g (1 — 0,8)
По формуле (76)
7 — I 0,80—0,64
06 I 2,303 1g (1 — 0,1)
сек.
Из графика кривой разгона &Об = 0,6 hIm2!^ хода
(0,06 кГ1м21Уъ хода), так как к<^[Тоъ = 0,41, выбирают регулятор
непрерывного действия.
Для выбора закона регулирования рассчитывают динамиче-
ский коэффициент регулирования 7?д по формуле (95)
Д W*BX.O6 0,6 . 10
По графику рис. 51, в определяют, что 7?д = 0,67 могут обес-
печить все регуляторы. Выбираем простейший — И-регулятор.
По рис. 52, в проверяют время регулирования. Для И-регу-
лятор а при Тоб/Гоб = 0,41,	= 33, /р = 33-0,64 = 21 сек, что
меньше допустимого времени регулирования.
По формуле из табл. 53 определяют настройку И-регулятора
fepi =	---- = 17 ПК П М = 1 ’53 0/0 ХОДа	' СеК •
1,7£об-тоб 1,7-0,6-0,64
365
2
Рис. 152. Построение переходного процесса в системе автоматиче-
ского регулирования
Регулятор соотношения топливо — воздух
Система регулирования соотношения топливо — воздух
является следящей. Однако регулятор, управляющий расходом
воздуха, можно рассчитывать как регулятор в системе стабили-
зации параметра при возмущении по заданию.
Находят кривую разгона по табл. IV приложения и рассчиты-
вают параметры объекта &Об, ^об, тОб-
&об определяют по статической характеристике регулирую-
щего органа, если она отсутствует, то можно принимать &Об =
= 0,01 Qb max .м3/сек/о/о хода per. органа. Если в нагревательном
колодце QB max = 12 500 ж3Л, то ^об = 0,035 м?1сек1% хода.
По формуле (75), выбрав /1 = 0,14 сек, соответствующее
0,1 Лхвых.об (°°), и /2 = 0,84 сек, соответствующее О^Ахвых.обС00)»
определяют
тоб “
0,84 1g(l-0,l)-0,14 1g(l-0,8) _Q
1g (1 — 0,1) —lg (1—0,8)
366
По формуле (76)
^об =
0,14—0,092
2,303 lg(l—0,1)
= 0,46 сек.
Тоб/Тов = 0,2, выбирают регулятор непрерывного действия.
Выбирают допустимые параметры переходного процесса
(табл. VII приложения): Xi = 15&Об = 15-0,035 = 0,525 м3!сек\
хст = 2&Об = 0,07 м3!сек\ Zp = 5 сек\ максимальное скачкообраз-
ное возмущение составляет 30% хода per. органа.
Задаются типом переходного процесса, например minj *вЫХ.об^
(минимальное отклонение среднего расхода воздуха от задан-
ного).
Рассчитывают по формуле (95) динамический коэффициент
регулирования 7?д, необходимый для выбора закона регулиро-
вания:
п £1	0 >525 q g
Wxbx.o6 0,035-30	’
По графику рис. 51, в определяют, что при 7?д = 0,5 значение
Тоб/Т’об = 0,2 обеспечивают все регуляторы. Выбирают простей-
ший И-регулятор.
По рис. 52, в проверяют время регулирования /р/тОб = 39;
= 39-0,092 = 3,6 сек (меньше допустимого).
По формуле табл. 53 находят настройку И-регулятора:
k =-----!---=----------5------= 200 % хода/(м3/сек) • сек.
Р UW06 1,7-0,035-0,092	V '
Если к переходному процессу предъявляют более жесткие
требования, например задаются переходным процессом с
20%-ным перерегулированием (уменьшают отклонение расхода
воздуха от требуемого количества в сторону уменьшения, чтобы
не допустить недожога топлива), то при том же 7?д = 0,5 задан-
ное качество переходного процесса обеспечивают П, ПИ, ПИД-
регуляторы (см. рис. 51, б).
По рис. 68 проверяют возможность применения П-регулято-
ра. Для
%б/^об = ^ %ст/&обД^вх.об — 0,22;
хст = 0,22/?обАхвх.об = 0,22 • 0,035 • 30 = 0,23 м31сек,
что больше допустимой статической ошибки. Окончательно вы-
бирают ПИ-регулятор; его настройки по табл. 53:
0,7
а =------21Z-----------------= ЮО % хорд/м3/сек;
Р W06/T06	0,035-0,2	7
а Ти = 0,7Тоб = 0,7 - 0,46 = 0,32 сек.
Глава VII
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО КУРСУ
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СИСТЕМ АВТОМАТИКИ»
Задание на проектирование
Разработать принципиальную схему контроля и автоматиче-
ского регулирования теплового режима четырехзонной секцион-
ной печи для термической обработки труб.
Печь отапливают природным газом, давление газа 20 кн)м2
(2000 кГ1м2), максимальный расход на печь 1600 м3/ч, макси-
мальный расход на зону 400 м3/ч.
Воздух на горение подают под давлением 15 кн/м2 (1500 кГ!м2),
максимальный расход на зону 4000 м3!ч.
Для эвакуации продуктов сгорания используют эксгаустер,
разрежение перед эксгаустером 2,8 кн/м2 (280 кГ1м2). Давление
в рабочем пространстве печи 30 н/ж2 (3 кГ/ж2).
Температура в системе печи, °C:
В зонах...............................1400
Перед рекуператором...................1100
После рекуператора.....................750
Первой секции рекуператора .... 800
Горячего воздуха.......................300
Перед эксгаустером.....................400
При проектировании предусмотреть:
1)	автоматическую отсечку газа при падении давления газа
или воздуха в трубопроводах;
2)	автоматическую отсечку газа и воздуха к группе горелок
зоны при снижении расхода газа в зоне ниже заданного;
3)	автоматический подсос атмосферного воздуха в дымовой
боров перед эксгаустером для снижения температуры продук-
тов сгорания.
Рассчитать:
1) регулирующий орган на газопроводе зоны;
2) штат на участке цеха КИП и автоматики для обслужива-
ния систем контроля и регулирования четырех печей.
368
I f
Составить спецификацию основной аппаратуры контроля и
регулирования.
Начертить:
1) принципиальную схему контроля и регулирования одной
зоны, включив в схему общие для всей печи приборы и регу-
ляторы;
2) принципиальную (элементную) схему регулирования
температуры для одной зоны.
П ринципиальная схема контроля
и автоматического регулирования
Система контроля и регулирования четвертой зоны печи изо-
бражена на рис. 153. В схеме использована бесконтактная элек-
трическая аппаратура для передачи контрольной и командной
информации, контакты сохранены только в цепях сигнализации
для включения звонка и переключения сигнальных ламп, а так-
же в цепях отсечки и двухпозиционного регулирования. Основ-
ные узлы контроля и регулирования теплового режима зоны:
регулирование температуры рабочего пространства изменением
расхода газа на зону (рис. 154), регулирование соотношения
газ — воздух изменением расхода воздуха и регулирование дав-
ления в рабочем пространстве изменением положения поворот-
ных шиберов в дымовых боровах зоны.
Аппаратура размещена в шкафах (первичные датчики и мест-
ные показывающие приборы), на стене за тепловым щитом
(магнитные усилители и звонок) и на щите термиста (вторичные
приборы, регуляторы, задатчики, органы управления, сигналь-
ные лампы, указатели положения и др.).
Расчет поворотной регулирующей заслонки
на газопроводе зоны
Лист исходных данных
А. Общие данные
1.	Завод — металлургический.
2.	Цех — трубопрокатный, термическое отделение.
3.	Агрегат — секционная термическая печь.
4.	Рабочая характеристика заслонки — близкая к линейной.
Б. Трубопровод
1. Материал — Ст. 3.
2. Диаметр [см. выражение (36)] D — 100 мм.
В. Регулируемая среда
1. Наименование — природный газ.
2. Максимальный расход в нормальных условиях Qmax =
= 400 ж3/ч.
24 Заказ 969	369
co
©

Рис. 153. Принципиальная схема контроля и автоматического регулирования теплового режима секционной печи
371
Природный
газ I
Поз. 8 а
Поз 7ж
Поз. 88	Поз 7 г
Поз 7S
Рис. 154. Схема автоматического регулирования
печи
температуры в зоне
секционной
372
3.	Температура t = 20° С.
4.	Избыточное давление
= 20 кн/м2 (2000 кГ1м2).
5.	Избыточное давление
Ри.КОН ~ 0.
6.	Средний химический
1,5% N2.
в цеховом коллекторе ри.нач =
в рабочем пространстве печи
состав: 98% СН4; 0,5% С2Нб;
Расчетный лист
Данные для расчета
1.	Расчетный максимальный расход в нормальных условиях
(?нтах= 1Д5 -0,111 -3600 — 460 мР/ч.
2.	Абсолютное давление в начале участка
рнач= 101,325 + 20= 121,325 кн/м? (1,233 кГ/см2).
3.	Абсолютная температура газа
Т-20 + 273 - 2930 К.
2. Перепад давления на заслонке
при максимальном расходе
Принимаем, что на заслонке при максимальном расходе те-
ряется 30% напора:
Дрр = 0,3(20—0) = 6 кн/м2 (6000 кГ/м2).
3. Выбор диаметра поворотной заслонки
1.	Максимальный расход в рабочих условиях
Qmax = 0,128 • 101,325 . 3600 = 410 №/«.
та	114,325
2.	Плотность газа в нормальных условиях
рн = 0,98 • 0,6679 + 0,005 • 1,263 + 0,015 • 1,166 = 0,6788 кг/м3.
3.	Плотность газа в рабочих условиях
р = 0,6788 114,325 = 0,765 кг/м3.
г	101,325
4.	Коэффициент расширения 8—1.
5.	Эффективное проходное сечение, соответствующее макси-
мальному расходу:	______
aF = —41£_ .1 /Л!3! = 0,00091 м\
5095 . 1 у 6000
373
6.	Принимаем, что максимальному расходу соответствует
угол открытия заслонки фр.о = 65°.
7.	Углу открытия 65° соответствует aF/Fy = 0,6.
8.	Площадь проходного сечения
7?; = -0.’..009£1.. = 0,00152 м\
У 0,6
9.	Dy = /1,27 • 0,00152 =0,044 м = 44 мм.
10.	Принимаем Dy = 40 мм (литая регулирующая заслонка
ЗМС).
11.	Максимальная площадь проходного сечения
fy==?L^= 1260 мм*.
4. Рабочая характеристика заслонки
1. Расчет рабочей характеристики заслонки представлен в
табл. 86.
Таблица 86
Рабочая характеристика регулирующей заслонки на газопроводе
Расход газа в нормальных условиях <?н /	Перепад дав- ления на заслонке* кн/м2 (кГ/м2)	Расход газа в рабочих условиях Q-, м3/сек	Q; aF- =	l— х 1	5095е X \ f — м2 У	aFi Fy	ф, град.
0,02	19,7(1970)	0,0167	0,76-КГ*	0,06	20
0,04	18,6(1860)	0,033	1,54-10-4	0,12	30
0,06	16,9(1690)	0,051	2,5-10-4	0,20	39
0,08	14,5(1450)	0,067	3,52-10-4	0,28	48
0,10	11,6(1160)	0,086	5,0-10-4	0,40	56
0,12	7,7(770)	0,105	7,42-10-4	0,59	64
0,128	6(600)	0,114	9,1-10-4	0,72	70
*	~~ Ри.нач ~~ (Ри.нач дРр) (
\ С?н max
2. Расход газа, проходящего через неплотности закрытой за-
слонки:
QH.o = 3n . 0,002 •
(0,040)21/ 2 ' 20°-°- =
v 1 I/ 0,812
0,0067 м3/сек.
Спецификация основной аппаратуры контроля
и автоматического регулирования
Спецификация приведена в табл. 87.
374
Таблица
Спецификация аппаратуры контроля и автоматического регулирования теплового режима секционной печи
Позиция по прин- ципиальной схе- ме (рис. 153)	Измеряе- мая вели- чина	Измеряемая среда	Характери- стика среды	Место установки	Наименование и характеристика аппаратуры	Тип	Число		Завод-изгото- витель
							на зону	на печь	
1	2	3	4	1 5	1	6	7		8	9
1а	Расход	Природный газ	1600 м3/ч	Газопровод	Диафрагма	камерная, ру = = 0,25 Мн/м2 (2,5 кГ/см2), D? = = 200 мм	ДН-2,5	—	1	«Теплокон- трольв, Казань
16	в	То же	1600 м3/ч	Шкаф датчиков	Дифманометр мембранный компен- сационный,	перепад	2,5 кн/м (250 кГ/м2)	ДМК-Р100-0	—	1	КИП, Харьков
1в	в	в	1600 м3/ч	Щит термиста	Вторичный прибор с ферродинами- ческим компенсатором, миниатюрный самопишущий, пределы показаний 0—2000 м3/ч	ВФСМ-1С-0		1	кип, Харьков
1г	в	в	1600 м3/ч	Щит термиста	Сумматор частотный	СЧ	—	1	КИП, Харьков
2а	Давление	Воздух	15 кн/м2 (1500 кГ/м2)	Шкаф	Напоромер мембранный профиль- ный, пределы измерений 0—16 кн!м2 (0—1600 кГ/м2)	НМ-Ш (модель 2007)	—-	1	«Энергопри- бор», Москва
26	в	в	15 кн/м2 (1500 кГ/м2)	По месту	Клапан пневматический трехходо- вой, исполнение ТЗ (ток закрывает)	ЭПК-'/4"	—	1	Бакинский приборостро- ительный з-д
2в	в	Газ, воздух	Давление га- за 20 кн/ж2 (2000 кГ/м2), воздуха 15 кн!м2 (1500 кГ/м2)	Газопровод	Малогабаритный предохранитель- ный клапан, 2)у = 200 мм	ПКН-200		1	Завод газо- вого обору- дования, Москва
376
1	2	3	4	5
За	Темпера- тура -	Воздух	300°С	По месту
36	То же	»	300° с	Щит термиста
Зв	» »	»	300°С	То же
4а	Разреже- ние	Продукты сгорания	2,8 khIm? (280 кГ/м2)	Шкаф
5а, Па	Темпера- тура	В первой секции реку- ператора	800°С	По месту
56, 116	То же	То же	800°С	Щит термиста
6а, 9а	» »	В предреку- перативном пространстве	1100°С	По месту
66, 96	» »	То же	1100°С	Щит термиста
Продолжение табл. 87
6	1	7	8		9
Термопара хромель-копелевая; за- щитный чехол из стали 20; вывод из головки — карболитовым штуцером; монтажная длина 500 мм	тхк-хш	2	8	Приборо- строитель- ный, Луцк
Переключатель 8-точечный с пря- мым штепсельным разъемом	ПМТ-8		1	Электричес- ких прибо- ров, Житомир
Милливольтметр	показывающий профильный, пределы показаний 0—400° С, гр. ХК, внешнее сопротив- ление 25 ом	МПЩПр-54м		1	Приборо- строитель- ный, Ереван
Тягомер мембранный профильный, пределы измерений 4 кн)м2 — 0 (—400—0 кГ/м2)	ТМ-П1	—	1	«Энергопри- бор», Москва
Термопара хромель-алюмелевая; за- щитный чехол из стали 1Х18Н9Т; вы- вод из головки — карболитовым шту- цером; монтажная длина 1000 мм	ТХА-ХШ	2	8	Приборо- строитель- ный, Луцк
Электронный потенциометр показы- вающий с регулирующим устройст- вом; гр. ХА, пределы измерений 0— 1100° С	ЭППМ-0-Р	2	8	КИП, Харьков
Термопара платинородий-платино- вая; монтажная длина 1000 мм\ вы- вод из головки — карболитовым шту- цером	ТПП-II	2	8	Приборо- строитель- ный, Луцк
Электронный потенциометр самопи- шущий; гр. ПП-1, пределы измерений 0—1300° С /	ЭПСМ-0-0	2	8	кип, Харьков
Продолжение табл. 87
377
1	2		3	*	5	6	1	7 1	1 8		9
7а	»	»	Рабочее Пространство	1400°С	По месту	Телескоп радиационного пирометра с узкоугольной оптикой; пределы из- мерения 400—1500° С; гр. РК-15; мон- таж в защитной арматуре 3APT-53	ТЕРА-50	4	16	«Калуга — прибор»
76	»	»	То же	1400°С	Щит термиста	Электронный потенциометр самопи- шущий; гр. РК-15; пределы измерений 700—1500° С	ЭПСМ-4-0	1	4	КИП, Харьков
7в	Темпера - тура		Рабочее про- странство	1400°С	Щит термиста	Регулятор электронный бесконтакт- ный импульсный	РП1-ПФ	1	4	ЗЭИМ, Чебоксары
7г	То же		То же	1400°С	Щит термиста	Задатчик малогабаритный ферроди- намический, шкала 700—1500° С	ДЗФМ-4	1	4	КИП, Харьков
7д	» »		» »	1400°С	По месту	Усилитель магнитный	МУ-2Э	1	4	ЗЭИМ, Чебоксары
7е	»	»	» »	1400°С	То же	Исполнительный механизм электри- ческий бесконтактный	МЭК-10Б	1	4	То же
7ж	» »		» »	1400°С	Газопровод	Заслонка регулирующая литая, Dy = 40 мм	ЗМС-40	1	4	«Теплоавто- матика», Улан-Удэ
7з	»	»	» »	1400°С	Щит термиста	Потенциометр самопишущий на 12 точек измерения; пределы показаний 700—1500° С; гр. РК-15	ЭПП-09МЗ	—	2	«Лентепло- прибор», Ленинград
8а	Расход		Природный газ	400 м3/ч	Газопровод зоны	Диафрагма	камерная,	ру = = 2,5 кГ/см2 (0,25 Мн/м2), Dy = = 100 мм	ДН-2,5	1	4	«Теплокон- троль», Казань
86	»		То же	400 мР/ч	Шкаф датчиков	Дифманометр мембранный компен- сационный,	перепад	2,5 кн/м2 (250 кГ/м2)	ДМК-Р-140-0	1	4	КИП, Харьков
8в	»		» »	400 м3/ч	Щит термиста	Вторичный прибор с ферродинами- ческим компенсатором, миниатюрный самопишущий с регулирующим устрой- ством; пределы показаний 0— 500 мР/ч	ВФСМ-Ю-Р	1	4	кип, Харьков
378
Продолжение табл. 8?
1	2	3	4	5	6	7 1		8	1 9
8г	Расход	Воздух (отсечка)	4000 м3/ч	По месту	Механизм исполнительный электри- ческий	ИМТ-4/2,5	2	8	Завод испол- нительных механизмов, Севан
8д	»	То же	4000 мР/ч	Воздухо- провод	Заслонка поворотная литая, Dy = = 150 мм	ПРЗ-150	4	16	«Теплоавто- матика», Улан-Удэ
8е	»	Газ (отсечка)	400 м3/ч	Газопровод	Электромагнитный вентиль, Dy = = 70 мм	15кч877, брСВВ	2	8	Предприятия треста «Глав- гидромаш»
10а	Давление	В рабочем пространстве	30 н/м? (3 Г/ж2)	Шкаф датчиков	Дифманометр мембранный, компен- сационный тягонапоромер; пределы измерений ±50 н/м2 (±5 кГ/м2)	ДМКФ-То14-О	1	4	кип, Харьков
106	То же	То же	30 н/ж2 (3 кГ/м2)	Щит термиста	Вторичный прибор с ферродинами- ческим компенсатором миниатюрный самопишущий; пределы показаний ±50 кн/м2 (±5 Г/м2)	ВФСМ-10-0	1	4	кип, Харьков
10в	» »	» »	30 н/ж2 (3 кГ/ж2)	То же	Регулятор электронный бесконтакт- ный импульсный	РП1-ПФ	1	4	ЗЭИМ Чебоксары
Юг	» »	» »	30 н/м2 (3 кГ/ж2)	» »	Задатчик малогабаритный ферроди- намический,	шкала	±50 н/м (±5 кГ/м2)	ДЗФМ-4	1	4	кип, Харьков
10д	» »	» »	30 «/ж2 (3 кГ/ж2)	По месту	Усилитель магнитный	МУ-2Э	1	4	ЗЭИМ, Чебоксары
10е	Давление	» »	30 н/м2 (3 кГ/м2)	То же	Исполнительный механизм электри- ческий бесконтактный	МЭК-10Б	1	4	То же
Юж	То же	» »	30 н/м2 (3 кТ/ж2)	Дымовой канал	Шибер поворотный /		2	8	Машино- строитель- ный, по осо- бому наряду
379
1	2		3 1	4	5 1
Юз	Положе- ние регу- лирующе- го органа		—-	0—100% хода	Щит термиста
12а	Расход		Воздух	4000 м3/ч	Воздухо- провод
126	Расход		Воздух	4000 м3/ч	Шкаф датчиков
12в	»		»	4000 м3/ч	Щит термиста
12г	»		»	4000 м3/ч	То же
12д	»		»	4000 м3/ч	» »
12е	То же		То же	4000 м3/ч	По месту
12ж	»	»	» »	4000 м3/ч	То же
12з	»	»	» »	4000 м3/ч	» »
12и	»	»	Воздух	4000 м3/ч	Воздухо- провод
13а	Темпера- тура		В трубе	800°С	По месту
136 13в	То же		То же	800° С	Щит термиста и пост управ- ления выдачей металла
*
Продолжение табл. 87
6	7	8		1 9
Указатель положения дистанцион- ный бесконтактный, шкала 0—100%	ДУП-Б	1	4	зэим, Чебоксары
Диафрагма	камерная;	ру == = 0,25 Мн/м2 (2,5 кГ1см2); Пу - = 400 мм	ДН-2,5	1	4	«Теплоконт^ роль», Казань
Дифманометр мембранный компен- сационный,	перепад	1,6 кн[м2 (160 кГ1м2)	ДМК-Р140-0	1	4	кип Харьков
Вторичный прибор с ферродинами- ческим компенсатором, миниатюрный самопишущий, пределы показаний 0—5000 мР/ч,	ВФСМ-Ю-0	1	4	То же
Регулятор электронный бесконтакт- ный импульсный	РШ-ПФ	1	4	ЗЭИМ, Чебоксары
Задатчик малогабаритный ферроди- намический, шкала 1—3	ДЗФМ-5	1	4	КИП, Харьков
Преобразователь электрический фер- родинамический	ПЭФ	1	4	То же
Усилитель магнитный	МУ-2Э	1	4	ЗЭИМ, Чебоксары
Исполнительный механизм электри- ческий бесконтактный	МЭК-ЮБ	1	4	То же
Заслонка поворотная литая, Dv = = 175 мм	ПРЗ-175	1	4	«Теплоавто- матика», Улан-Удэ
Телескоп радиационного пирометра с узкоугольной оптикой; пределы из- 1 мерений 400—1500° С; гр. РК-15; мон- : таж в защитной арматуре 3APT-53	ТЕРА-50		1	«Калуга — прибор»
Электронный потенциометр самопи- шущий; гр. РК-15; пределы показаний 1 400—1000° С	ЭПСМ-0-0		2	КИП, Харьков
380
1	2		3	1	4	1	5
14а	Темпера- тура		Продукты сгорания	750°С	По месту
146	» »		То же	750°С	Щит термиста
14в	» »		» »	750°С	То же
15а	»	»	» »	400°С	По месту
156	»	»	» »	400° С	Щит термиста
15в	Положе- ние смеси- тельного клапана		» »	0—100% хода	То же
15г	Темпе- ратура		» »	400°С	По месту
15д	То же		» »	400°С	Смеситель- ный патрубок Щит
16а	Разреже- ние		» »	2,8 кн/м2 (280 кГ/м2)	термиста
17а	Положе- ние пово- ротного шибера			0—100% хода	То же
176	Разреже- ние		Продукты сгорания	2,8 кн/м2 (280 кГ/м2)	Дымоход
6	1	7	8		9
Термопара	хромель-алюмелевая; защитный чехол из стали 1Х18Н9Т; вывод из головки — карболитовым штуцером; монтажная длина 1000 мм	ТХА-ХШ	2	8	Приборо- строитель- ный, Луцк
Переключатель 8-точечный с пря- мым штепсельным разъемом	ПМТ-8	—	2	Электриче- ские прибо- ры, Житомир
Милливольтметр	показывающий профильный; пределы показаний 0— 1100° С; гр. ХА, внешнее сопротивле- ние 25 ом.	МПЩПр-54м		2	Приборо- строитель- ный, Ереван
Термопара хромель-копелевая; за- щитный чехол из стали 20; вывод из головки — карболитовым штуцером; монтажная длина 1000 мм	ТХК-ХШ	—	1	Приборо- строитель- ный, Луцк
Электронный потенциометр самопи- шущий с регулирующим устройством; гр. ХК, пределы измерений 0—600° С	ЭПСМ-0-Р	—	1	КИП, Харьков
Указатель положения дистанцион- ный контактный, шкала 0—100%	ДУП-К	—	1	ЗЭИМ, Чебоксары
Исполнительный механизм электри- ческий контактный	мэк-юк	—	1	То же
Заслонка поворотная литая, D? = = 500 мм	ПРЗ-500	—	1	«Теплоавто- матика», Улан-Удэ
Тягомер мембранный профильный, пределы измерений 4 кн/м2 (—400—0 кГ/м2) Указатель положения дистанцион- ный контактный, шкала 0—100%	ТМ-П1	—	1	«Энергопри- бор», Москва
	ДУП-К	—	1	ЗЭИМ, Чебоксары
Исполнительный механизм электри- ческий контактный	МЭК-25К	—	1	То же
Расчет штата обслуживающего персонала
В табл. 88 приведены годовые затраты времени на обслужи-
вание систем контроля и автоматического регулирования четырех
секционных печей.
Таблица 88
Затраты времени на обслуживание контрольно-измерительной
и регулирующей аппаратуры
(на основании данных табл. 15)
Число
Затраты времени на 4 печи, чел.-ч/год
Тип аппаратуры	на 1 печь	на 4 печи	разряд работы				
			4	5	6	7	8
Термопары		25	100	1030	75	.—,	20			
ТЕРА-50		17	68	34	830	—•	1450	54
МПЩПр-54м		3	12	156	—	169	6	—.
ЭПП-09МЗ, ЭПСМ-0-0 ....	16	64	32	1325	—.	2160	1240
ЭППМ-0-Р		8	32	16	760		855	403
ЭПСМ-О-Р		1	4	2	93	—	134	80
НМ-П1. ТМ-П1 		3	12	90	144	4		—
ДМК (по аналогии с ДПР) . . ВФСМ без дополнительных ус-	13	52	26	893	—.	1365	520
тройствами (по аналогии с ДС)		8	32	16	509		800	358
ВФСМ с дополнительными ус-							
тройствами (по аналогии с ДСР) . 			5	20	ю	402			528	272
РП1-ПФ в комплекте (по ана- логии с ЭР-II1-59)	 Исполнительные механизмы и	12	48	29	879	—	—	2180
клапаны		32	128	243	3430	1020	—	—
Итого . . .			1684	9340	1193	7318	5107
людей
1684 _
1790 ~ 1
9340 ~
1790 ~ 5
1193
1790 ~ 1
7318
----4
1790
5107
Штат обслуживающего персонала составляет:
Квалификационный разряд
4......................
5......................
6 .....................
7......................
8......................
Примечание. Числитель — итог табл.
88; знаменатель — эффективный годовой фонд
рабочего времени.
381
Глава VIII
ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
«АВТОМАТИЗАЦИЯ И КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА»
§ 1.	Задание на дипломное проектирование
Содержание и объем дипломного проекта определяет задание
на проектирование, образец которого приведен ниже. Задание
носит достаточно общий характер, поэтому необходимые исход-
ные данные для проектирования студент выбирает самостоятель-
но в период преддипломной производственной практики.
Задание на дипломное проектирование по специальности
«Автоматизация и комплексная механизация металлургического
производства» (квалификация инженер-электромеханик): ,
1.	Ф. и. о. студента _______________________________
2.	Предприятие для прохождения преддипломной практики
3.	Руководитель дипломного проектирования 
4.	Тема: «Система автоматизации теплового и технологиче-
ского режима 900-т мартеновской печи и комплексной механиза-
ции трудоемких работ по уходу за печью».
5.	Содержание проекта:
а)	общая часть: описание конструкции, технологического и
теплового режима агрегата; перечень операций по уходу за
печью и пути их механизации; статические и динамические ха-
рактеристики регулируемого объекта; описание системы контро-
ля и автоматического регулирования; спецификация на приборы
и регуляторы системы автоматизации; организация обслужива-
ния и ремонта аппаратуры; технические решения по механиза-
ции трудоемких работ; технико-экономическая эффективность
автоматизации и механизации; меры по охране труда; библио-
графия литературного обзора;
б)	специальная часть: разработка вычислительной системы
контроля теплопо/'лощения ванны и термического к. п. д. печи на
базе серийной измерительной аппаратуры с бесконтактными дат-
чиками-преобразователями информации;
в)	расчетная часть:
1)	расчеты сужающих устройств для измерения расхода и ре-
гулирующих органов;
382
2)	выбор закона регулирования и расчет настроек регуля-
торов;
3)	тепловые, технологические и электрические расчеты по»
специальной части;
4)	расчеты устройств механизации;
г)	графическая часть:
1.	Общий вид агрегата — 1—2 листа.
2.	Принципиальная схема контроля и автоматического регу-
лирования мартеновской печи — 1 лист.
3.	Принципиально-монтажные схемы узлов автоматического»
контроля и регулирования — 1—2 листа.
4.	Принципиальная схема вычислительной системы контроле
теплопоглощения и к. п. д.— 1—2 листа.
5.	Общий вид (фасад) теплового щита — 1 лист.
6.	Монтажно-коммутационная схема щита — 1 лист.
7.	Установка первичных датчиков, регулирующих органов №
исполнительных механизмов — 1—2 листа.
8.	Устройство для механизации заправки печи— 1—2 листа..
9.	Электрические схемы управления устройствами для меха-
низации — 1 лист.
Итого графическая часть: 10—11 листов.
Знакомство с особенностями теплового и технологического-
режима автоматизируемого агрегата начинают с изучения соот-
ветствующих теплотехнических и технологических инструкций.
При изучении инструкций и знакомстве с агрегатом в производ-
ственных условиях необходимо выявить основные параметры
процесса, определяющие его производительность и экономич-
ность, сохранность и долговечность агрегата, безопасность труда*
обслуживающего персонала. Контролю и автоматическому регу-
лированию этих параметров должно быть уделено основное вни-
мание в дипломном проекте.
Порядок работы с инструкцией на примере «Технологической?
инструкции по ведению доменных печей» рассмотрен в табл. 89.
Инструкция содержит большой объем сведений, необходимых^,
при составлении технического задания на проектирование систе-
мы контроля, сигнализации и автоматического регулирования
доменной печи.
Как показано во второй главе, расчету сужающих устройств
для измерения расхода и регулирующих органов предшествует
заполнение листов исходных данных. Эти исходные данные могуг
быть получены частично из соответствующих инструкций, ча-
стично — путем наблюдений и измерений на агрегате (длины,
диаметры, местные сопротивления и конфигурация трубопрово-
дов; максимальные, средние и минимальные расходы; параметры
измеряемой и регулируемой среды; допустимые потери давле-
ния и др.).
383:
Таблица 89
Порядок изучения и обработки «Технологической инструкции
по ведению доменных печей»
Положения инструкции
Выводы
1. Контроль качества поступающих
шихтовых материалов необходим для
обеспечения ровного хода доменных
печей
В рудах нормируют: содержание
железа (не менее), нерастворимого
остатка (не более), кремнезема (не
более), фосфора (не более), содержа-
ние кусков размером выше 10 мм
(не менее), предельную крупность
куска
В агломерате нормируют: содержа-
ние железа (не менее), допустимые
отклонения от базисной основности
( + ), содержание FeO (не менее),
прочность — барабанное число (не
более), содержание мелочи (не более)
В известняке нормируют: содержа-
ние СаО + MgO (не менее), фосфора
(не более), нерастворимого остатка
(не более), кусковатость
Браковочными признаками для кок-
са являются: установленные в стан-
дарте предельные нормы зольности
(Ас); серы (S), мелочи; низкая меха-
ническая прочность
Для контроля качества сырья ра-
ботники ОТК отбирают пробы из зат-
воров сырьевых бункеров
Усреднение шихтовых материалов
по составу и качеству осуществляют
послойным формированием штабелей
и отбором сырья уступами по ширине
рудного двора
Шихтовые бункера должны быть
заполнены не менее чем на !/2 их ем-
кости
1.	Механизации подлежат:
а)	отбор и усреднение проб шихто-
вых материалов из затворов бун-
керов;
б)	разгрузка шихты, формирование
штабелей, отбор материалов с
рудного двора, загрузка в бун-
кера шихты.
Желателен автоматический кон-
троль:
а)	содержание железа в руде и аг-
ломерате;
б)	зольности и влажности кокса;
в)	уровня шихты в бункерах (с
сигнализацией);
г)	фракционного состава шихтовых
материалов и др.
(В п. 1 выводов перечислены эле-
менты механизации и автоматического
контроля, освоенные на данном или
родственном предприятиях или опи-
санные в технической литературе в
качестве опытных образцов)
2.	За правильностью набора и взве-
шивания кокса наблюдают машинист
вагон-весов, мастер печи и мастер за-
грузки.
Шихту в скипах поливают водой в
течение 3—8 сек.
Кокс поливают при повышении тем-
пературы колошникового газа до
500° С
2. Необходимы: контроль и автома-
тическое управление набором и взве-
шиванием кокса, ' контроль времени
поливки и расхода воды; автомати-
зация поливки кокса по сигналу
«температура колошника выше задан-
ной»
384
Продолжение табл. 89
Положения инструкции
Выводы
3. Разность давлений под большим
конусом и в межконусном простран-
стве перед открытием большого кону-
са должна быть не более 20 кн1м2
(0,2 кГ]см2). Перед открытием малого
конуса давление в межконусном про-
странстве должно быть не более
20 кн/м2 (0,2 кГ1см2~).
Для выравнивания давления приме-
няют получистый газ и пар
3. Необходим контроль разности
давлений на большом и малом кону-
сах.
Желательно контролировать подачу
газа и пара в межконусное простран-
ство (как минимум — давление и рас-
ход пара)
4. Регулирование теплового состоя-
ния печи осуществляют, как правило,
изменением количества кокса в пода-
че.
При уменьшении температуры дутья
на 100 град увеличивают количество
кокса в подаче на 4%.
Расход природного газа составляет
0—6% от расхода дутья. На каждый
процент уменьшения расхода природ-
ного газа добавляют 1,5—3,0% кокса
в подаче
4.	Необходима гибкая система ди-
станционного управления количеством
кокса в подаче.
Систему управления можно автома-
тизировать, если в качестве команд-
ных сигналов использовать температу-
ру горячего дутья и соотношение ду-
тье— природный газ (% содержания
природного газа в дутье)
5.	При увеличении содержания кис-
лорода в дутье на 1000 ж3/ч кислоро-
да расход природного газа увеличи-
вают на 500 ж3/ч. Количество дутья
уменьшают на 1,5% на каждый про-
цент обогащения дутья кислородом
5.	Контроль содержания кислорода
в дутье (и добавочного расхода кис-
лорода с обогащенным дутьем) мо-
жет быть использован для автомати-
ческой корректировки расходов дутья
и природного газа
6.	Давление газа на колошнике
0,1—0,15 Мн/м2 (1,0—1,5 кГ/см2). Тем-
пература колошникового газа 300—
450° С (^500° С). Перепад давления
между фурмами и колошником 0,12—
0,14 Мн/м2 (1,2—1,4 кГ/см2).
Верхний перепад давлений (шах-
та — колошник) составляет 30—35%
от общего перепада (фурмы — колош-
ник). Температура чугуна 1400—
1520°С.
6.	Эти указания используют при
проектировании соответствующих схем
контроля для выбора приборов, сигна-
лизаторов и другой аппаратуры, пре-
делов измерения и шкал приборов
7.	Наиболее экономичной является
система загрузки ААКК, но вследст-
вие недостаточной газопроницаемости
столба шихты эту систему применяют
7.	Указаны входные воздействия и
результаты их действия на ход печи.
Эти указания могут быть использо-
ваны при разработке системы автома-
25 Заказ 969
385
Продолжение табл. 89
Положения инструкции
Выводы
в цикле с системой КААК (А — агло-
мерат, К — кокс).
Для ликвидации канального хода,
перекоса поверхности засипи, нерав-
номерности распределения газа по ок-
ружности печи изменяют порядок ра-
боты вращающегося распределителя
тизации загрузки материалов (управ
ление ходом печи «сверху»)
8.	Давление горячего дутья может
изменяться не более чем на ±2-4-
-4- 5 кн/м2 (0,02 -4- 0,05 кГ/см2).
Температура дутья может откло-
няться от заданной не более чем на
±15 град при замене воздухонагре-
вателей.
Колебания давления колошникового
газа не должны превышать 5 кн/м2
(0,05 кГ/см2).
Температуры колошникового газа
по газоотводам могут отличаться на
30—60 град.
Температура кладки шихты долж-
на быть в пределах 700—900° С.
Состав колошникового газа из пыле-
уловителя: 11-4-15% СО2, ^6% Н2;
по радиусу колошника— 6—16% СО2
Температура дутья 1050—1200° С.
Влажность дутья на 2—3 г/м3 выше
естественной
8.	Величина параметров и их допус-
тимые отклонения следует использо-
вать при выборе аппаратуры и расче-
те настроек регуляторов
9.	Повышение степени нагрева печи
сопровождается повышением давле-
ния дутья, более ярким свечением
фурм, увеличением физического (/)
нагрева чугуна и др.
Понижение степени нагрева сопро-
вождается обратными явлениями.
При развитии периферийного пото-
ка газов (нежелательного) в газе у
стен содержится 2—3% СО2 против
6—8%; при нежелательной перегрузке
периферии печи рудой 10—12% СО2.
Канальный ход печи характеризу-
ется неравномерным распределением
температуры и содержания СО2 в га-
зе в различных точках сечения колош-
ника, неравномерным распределением
дутья по фурмам и др.
9.	Описаны признаки, по которым
обслуживающий персонал судит о хо-
де печи и принимает меры в случае
необходимости.
Все эти признаки должны являться
объектами автоматического контроля
(температура фурм и чугуна, темпера-
тура и состав газа и др.).
Обзор действий персонала по лик-
видации нарушений хода печи может
явиться основой при проектировании
системы автоматического управления
ходом печи (изменение количества
кокса в подаче, распределение дутья
и природного газа по фурмам и др.)
386
Продолжение табл. 89
Положения инструкции	Выводы
10. Техническая характеристика пе- чей и оборудования: Объем, лс3 	 1200—1700 Высота, лс 	 30—31 Число фурм	 16—18 Объем цилиндра электропуш- ки, лс3 . .	 0,3—0,5 Сила прижима поршня элек- тропушки, Мн(Г)	у	1,6—2,4 (160—240) Число воздухонагревателей .	3—4 Производительность горелок воздухонагревателей по до- менному газу, тыс. м3/ч . .	36—48 Максимальное давление воз- духодувных машин, М.н[м.2 (кГ/см2)	 q^~Q,4: .	(3-4) Расход дутья от воздуходув- ных машин, м?1мин .... 2600—4250	10. Эти данные следует использо- вать при проектировании элементов механизации, контроля и автоматиче- ского регулирования на доменной пе- чи и на обслуживающих печь участ- ках — паровоздуходувной станции и воздухонагревателях.
§ 2.	Сбор материалов для дипломного проекта
Ниже дан примерный перечень производственных материалов,
которые необходимо собрать во время преддипломной практики:
а) описание конструкции и чертежи общего вида агрегата;
б) описание технологии, для которой предназначен агрегат
(технологические инструкции);
в)	описание тепловой работы агрегата (теплотехнические
инструкции);
г)	статические и динамические характеристики агрегата (же-
лательно получить экспериментальным путем), необходимые для
выбора и расчета регуляторов;
д)	данные о расходе, давлении, температуре, составе жидких
и газообразных сред, подводимых к агрегату;
е)	параметры трубопроводов (размеры, местные сопротивле-
ния и др.), необходимые для расчета сужающих устройств и ре-
гулирующих органов;
ж)	описание системы автоматического контроля и регулиро-
вания агрегата;
з)	принципиальную схему контроля и регулирования агре-
гата, принципиальные схемы узлов регулирования, чертежи уста-
новки датчиков, регулирующих органов и другие чертежи, необ-
ходимые для выполнения графической части проекта;
и)	описание устройств механизации агрегата и их чертежи;
к)	материалы по специальной части дипломного проекта;
л)	технико-экономические показатели работы агрегата, необ-
ходимые для расчета экономической эффективности системы
автоматического регулирования;
25* Заказ 969	3 87
м) структуру участка цеха КИП и автоматики; организацию
обслуживания и ремонта контрольно-измерительной и регули-
рующей аппаратуры;
н) данные по охране труда, связанные с безопасным обслу-
живанием системы контроля и регулирования.
§ 3.	Экспериментальное определение
динамических характеристик объектов
Особое внимание уделяют экспериментальному определению
статических и динамических характеристик агрегата. Экспери-
ментальные методы определения делят на активные и пассив-
ные. При использовании активных методов на вход исследуемого
объекта подают возмущения определенной формы и изучают
изменения выходных величин. Пассивные методы основаны на
использовании информации, полученной от действующего объек-
та в процессе его нормальной эксплуатации, при этом не приме-
няют специальных возмущающих воздействий.
При активном определении динамических характеристик на-
носят обычно возмущения трех видов: 1) однократное ступенчатое
изменение входной величины при определении кривых разгона;
2) импульсное возмущение при определении импульсной кривой
разгона; 3) периодические возмущения разного знака в случае
снятия частотных характеристик.
Подготовка опыта состоит из: а) выбора входной и выходной
величин; б) выбора и подключения прибора для записи выходной
величины. Прибор должен быть снабжен ленточной диаграммой^
скорость ее должна позволять различать малые интервалы вре-
мени. Постоянная времени прибора должна быть, по крайней ме-
ре, в 10 раз меньше постоянной времени объекта. При отсутствии
прибора с достаточной скоростью движения диаграммы показа-
ния отсчитывают по стрелке прибора, определяя интервал вре-
мени по секундомеру.
При измерении быстроменяющихся величин (температуры
пламени, давления, расхода) рекомендуется использовать без-
ынерционные методы измерения, а в качестве регистрирующего
прибора — шлейфовый осциллограф. Температуру пламени сле-
дует измерять оптическими приборами, расходы и давления ре-
комендуется измерять приборами с датчиками электрических сиг-
налов на выходе.
Экспериментальное определение кривой разгона заключается
в мгновенном ступенчатом изменении хВх.об на величину
А-^вх.об, достаточную для получения ощутимого изменения Хвых.об-
Если изменить хвх.об мгновенно невозможно, то осуществляют
это изменение с максимально возможной скоростью, управляя
регулирующим органом при помощи исполнительного механизма
вручную. При инерционных объектах, распространенных в метал-
лургии, такое изменение хвх.Об практически не сказывается на
388
кривой разгона. Перед началом изменения хвх.Об объект должен
находиться в установившемся состоянии. Величина возмущения
должна составлять 5—15% максимального значения входной
величины. Большие возмущения нецелесообразны, так как при-
водят к увеличению влияния возможной нелинейности объекта.
При снятии кривой разгона может оказаться, что регулируе-
мая величина уходит за допустимые по условиям эксплуатации
пределы. В этом случае следует при приближении выходной ве-
личины Хвых.об к границе допустимых значений снять возмуще-
ние, т. е. вернуть величину хвх.об к первоначальному значению,
а регистрацию значения выходной величины хВых.об продолжать
до ее стабилизации.
Полученную при этом импульсную кривую разгона можно
легко перестроить в обычную кривую разгона. Для этого
импульсную кривую разгона (рис. 155) разбивают на участки А/,
равные продолжительности импульса /и. На участке А6 ход
импульсной кривой совпадает с ходом обычной кривой разгона.
На участке Д/2 ординаты импульсной кривой представляют собой
разность ординат обычной кривой разгона и соответствующих
им по времени ординат импульсной кривой на участке А^. Сум-
мируя соответствующие ординаты первого и второго участков,
получают искомые ординаты обычной кривой разгона для участ-
ка AZ2, затем их прибавляют к соответствующим ординатам
25**	389
третьего участка Д/3 и так до тех пор, пока не будет достигнуто
установившееся состояние.
Для экспериментального определения частотных характери-
стик нужно обеспечить гармоническое изменение входной вели-
чины; это можно выполнить, используя специальную аппаратуру.
Однако нахождение частотных характеристик инерционных ме-
таллургических и теплотехнических объектов, как правило, мож-
но проводить без специальной аппаратуры. На вход объекта
ния; в
треугольные возму-
Рис. 157. Гармонический анализ выходной
щения
величины методом 12 ординат
путем перестановки регулирующего органа подаются периоди-
ческие колебания типа прямоугольной волны, трапецеидальной
или треугольной формы (рис. 156). После появления установив-
шихся колебаний выходной величины (через два-три периода)
определяют изменение хВых.об по показаниям стрелки прибора
или с диаграммной ленты.
Чтобы получить АФХ объекта, следует провести эксперимен-
ты для 8—10 значений периода колебаний входной величины
так, чтобы сдвиг по фазе находился в пределах угла от 0 до
3
-----л.
2
Для каждого эксперимента выделяют первые гармоники раз-
ложения в ряд Фурье хвх.об(0 и *вых.об(0 и угол сдвига по фазе
390
выходных колебаний относительно входных ф1вых(оЪ’):
^вх.об(г‘) = ABXsin^-/;
* i
Л’вых.об (0 — ^1вых sift ~Ь Ф1ВЫХ *	(190)
Для прямоугольных колебаний (рис. 156, а)
Авх-^.	(191)
л
Для трапецеидальных колебаний (рис. 156, б)
Л1вх^-^-ыпа,	(192)
ла
где ос = 2лА^/7.
Для треугольных колебаний (рис. 156, в)
АВх = 0,8Лвх.	(193)
Амплитуду первой гармоники выходных колебаний А1Вых и
сдвиг по фазе этой амплитуды относительно первой амплитуды
входных колебаний <pi ВЫх находят по формулам
+	(194)
Фхвых = arctg,	(195)
Ь1
и Ь\ определяют по методу «двенадцати ординат», измеряя
значения xlf х^ х3, ..., Х12 на графике изменения выходной вели-
чины (рис. 157):
1
1	6
(*1 ~ *5 ~ *7 + *11) +
+ -у (*2 — *4— Л'8 + *ю)	;
Уз , ,	. . 1 , .	ч
— (х2 + х4—х8—хх0) 4- —- (Хх + ХВ—X, — х1Х)

(196)
^1	6	-^3	-^9 Ч
(197)
2 л
АФХ объекта на частоте <х>1 = — имеет модуль
711
Д(й>х)=-Л1вы-Х-.
^1ВХ
и фазовый сдвиг
<р(<01) = <Р1ВЫХ.
После обработки опытных данных экспериментальную АФХ
строят по точкам W(ja)i), 1^(/о2) и т. д.
391
Пример 1. При экспериментальном определении динамиче-
ских характеристик рекуперативного нагревательного колодца
изменяли расход газа прямоугольными импульсами на величи-
ну 71вх = ±0,375 м?1сек (Л1ВХ = 4-0,375/л = 0,477 м31сек) с пе-
риодами Ti = 1200 сек и Т2 = 600 сек. Выходная величина —
температура рабочего пространства колодца — изменялась по
периодическим кривым, ординаты которых, отсчитанные от сред-
него значения температуры, приведены ниже:
Ордината	0
град (Т± — 1200 сек) . . 4-46
хп, град (74 = 600 сек) . . —25
Ордината
хп, град (74 = 1200 сек)............
хп, град (74 = 600 сек)............
1	2	3	4	5	6
+29	+4	—13	—27	—40	—47
—23	—14	—2	+10	+23	+28
7	8	9	10	11	12
—32	—6	+14	+29	+40	+47
+24	+13	+1	—9	—20	—25
По выражениям (194) — (197) находим:
для Ti = 1200 сек (coi = 0,00523 рад!сек)
а1 = 41,4° С; = —12,8° С; Л1вЫХ = 43,5° С;
Ф1ВЫХ = — 1,27 рад-, A (®r) = 91,2° СЦм^сек)-,
¥(/®1) = 91,2е~1’27/;
для Т2 — 600 сек (®2 = 0,01046 рад!сек)
(7,= —25,7° С; £>!=—2,0°С; Двых = 25,8° С;
Ф1вых = —1,65 рад-, А (<о2) = 54,1° С/(м3/секу,
№(/®2) = 54,1е~'’65'.
Теория стационарных случайных процессов дает возможность
определить динамические характеристики регулируемого объек-
та, анализируя кривые изменения во времени входной и выход-
ной величин в обычных производственных условиях [30]. Однако
расчет статистических динамических характеристик—корреля-
ционной и взаимной корреляционной функций — практически
может быть выполнен только при помощи вычислительных ма-
шин, поэтому пассивные статистические методы исследования
динамических характеристик не нашли еще щирокого примене-
ния при дипломном проектировании. Исключение составляют
объекты, в которых производственные возмущения носят опреде-
ленно выраженный периодический характер. Для таких объектов
динамические характеристики можно определить по данным
обычной эксплуатации так же, как в примере 1.
§ 4. Настройки промышленных регуляторов
Важным этапом преддипломной практики является изучение
работы установленных на объекте автоматических регуляторов.
Анализ производственной работы регуляторов и их настроек поз-
392
воляет оценить точность расчетных методов определения на-
строек, желательный характер переходных процессов, допусти-
мые показатели качества регулирования и т. п. Часто такое изу-
чение дает возможность наметить пути совершенствования суще-
ствующих систем контроля и автоматического регулирования^
устанавливая приборы и регуляторы с необходимыми динами-
ческими характеристиками, с более широким диапазоном на-
строек и т. д.
В результате расчета регуляторов для получения заданного
качества переходного процесса (см. гл. II) настройки регулято-
ров йР1, йр, Ти, Тпр получаются в общем виде.
Выбор регулятора конкретного типа и определение положе-
ния настроечных приспособлений, обеспечивающих расчетное
значение £pi, kp, ГПр, осуществляют по формулам и градуи-
ровочным статическим характеристикам, приводимым в инструк-
циях по монтажу и эксплуатации регуляторов и в справочной
литературе.
Если диапазон настроек (см. табл. 52) не позволяет реали-
зовать расчетные значения, то необходимо заменить регулятор.
Характер расчетов при определении положений настроечных
приспособлений показан на примерах для основных регулято-
ров, применяемых в металлургической промышленности.
Регуляторы РЭГ и ПЭГ
Настройкой регуляторов является зона пропорциональности
скорости исполнительного механизма отклонению регулируемой
величины от заданного значения (рассогласованию). Изменение
настройки достигается перепайкой контактов на специальной на-
строечной колодке.
Пример 2. Коэффициент передачи регулятора &pi =
= 0,055 %хо?ашкала прибора 0—1600 м?!ч. Найти зону про-
(ж3/ч) сек
порциональной скорости, соответствующую расчетному значе-
нию &Р1, если регулятор ПЭГ работает с исполнительным меха-
низмом СПГК-2, рабочий объем 1 л.
Известно, что при максимальном рассогласовании время пе-
ремещения исполнительного механизма из одного крайнего по-
ложения в другое составляет 9 сек на 1 л рабочего объема.
Максимальная скорость исполнительного механизма при 100%
рассогласования:
100% хода 	% хода .
9 сек	сек
р _ 0 055 % хода — 0,055 ‘ 1600 — 0 8	% хода
р1 ’	(ж3/ч) сек	100	% шкалы • сек
При ферродинамических датчиках 100% рассогласования со-
ответствуют шкале прибора. Процент рассогласования, вызываю-
39а
щий максимальную скорость исполнительного механизма: — =
= 13,8%. На колодке переключения выбираются клеммы, соот-
ветствующие зоне пропорциональной скорости 15%.
Регуляторы БРМ-11 и БРМ-21
Настройкой регуляторов при реализации И-закона регулиро-
вания служит положение рукоятки «стабилизация скорости»,
а при реализации П-закона регулирования коэффициент пере-
Рис. 158. Статические характеристики И-регуляторов БРМ:
а— БРМ-11; б — БРМ-21. Цифры на кривых—установка настройки по шкале стаби-
лизации скорости, %
дачи йр/% хода/жв. Статические характеристики регуляторов
БРМ показаны на рис. 158 и 159.
Пример 3. Найти настройку И-регулятора БРМ-11, если
£pi = 0,055	у-?-- , шкала прибора 0—16 000 м3/ч, прибор снаб-
жен 100%-йым датчиком-преобразователем (максимальное на-
пряжение 12 в):
<	0,055 • 16 000 о % хода	8	% хода
р ~--------------- — б------------=--------------—
100	% шкалы • сек 0,12 в • сек
= 67 • 10~3 % хода
мв • сек
При рассогласовании, например, в 20 мв скорость исполни-
тельного механизма составит
67 • 10“3 • 20 • 60 = 80% хода/жда.
По рис. 158, а определяют, что такая скорость получается
при установке рукоятки «стабилизация скорости» в положение
100%.
394
Пример 4. Найти положение рукоятки настройки П-регу-
лятора БРМ-21, если по расчету kp = 0,03	шкала при-
бора 0—16 000 м3/ч, прибор снабжен 20%-ным датчиком-пре-
образователем.
1	0,03 • 16 000 л q % хода
!г D ------------ 4,о---------.
р	Ю0	% шкалы
При 20%-ном датчике-пре-
образователе рассогласование
в 20% шкалы прибора соответ-
ствует выходному напряжению
датчика 12 в, т. е. на каждый
% шкалы 0,6 в
— 4,8 % хода ___
р~ 0,6 в ~
_ 8	% хода g QQg % хода
в	’	мв
Рис. 159. Статические характеристики
П-регуляторов БРМ:
а — БРМ-11; б — БРМ-21
По рис. 159, б данному зна-
чению соответствует примерно
80% шкалы настройки.
Регулятор ИРМ-240
Статические характеристики настроечных
ИРМ-240 приведены на рис. 160.
приспособлений
Рис. 160. Регулятор ИРМ-240:
а — зависимость степени неравномерности от положения ру-
коятки настройки (10%-ный датчик); б — зависимость време-
ни удвоения (Ти) от положения рукоятки настройки при сте-
пени неравномерности 50%;	1 — при 27 об/мин-, 2 — при
81 об/мин двигателя интегральной части рфгудятора
Пример 5. Найти положение рукояток настройки регуля-
тора ИРМ-240, если по расчету kv = 0,2	, 7% = 100 сек,
395
шкала прибора 0—1000° С, прибор снабжен 10%-ным датчиком-
преобразователем.
k —Q 2 % хода — 0,2 * 1000 % хода — 2 % хода
р	°C	100	% шкалы % шкалы
Степень неравномерности
__L .iooo/0 = -^0-=50%.
»	/<ф	2
По рис. 160, а этому значению соответствует 80 делений шка-
лы настройки. Времени изодрома Ги = 100 сек соответствует
20 делений шкалы настройки (рис. 160, б).
Регулятор РУ4-16А
Статическая характеристика регулятора показана на рис. 161.
Настроечное сопротивление = 0,034Ги Мом, /?5 = 0,52ТПр Мом.
Положениерукоятки „Статизм ”
Рис. 161. Градуировка руко-
ятки «Статизм» регулятора
РУ4-16А для 100%-ного реос-
татного датчика-преобразова-
теля
Фактический коэффициент передачи
fep = fe; (1,33+ 0,33/?^),
где kp— коэффициент по кривой
градуировки рис. 161.
Пр и м е р 6. Определить поло-
жение рукоятки «Статизм» регулято-
ра РУ4-16А, если по расчету полу-
чены следующие значения настроек:
= 2% хода/°С; Ги = 100 сек;
Тпр = 15 сек; шкала прибора 0—
1600° С. Прибор со 1ОО°/о-ным рео-
статным датчиком-преобразовате-
лем.
Настроечные сопротивления рав-
ны:
= 0,034 . 100 = 3,4 Мом;
7?5 = 0,52 • 15 = 7,8 Мом.
На градуировочной кривой размерность k? дана в % хо-
да/% шкалы прибора, поэтому переходят к такой размерности fep:
fep = 2% хода/°С • 16° С/% шкалы = 32% хода/% шкалы;
feD = ———= 33 - = 15,5 % хода/% шкалы.
р	1,33 + 0,33^5/Z?!	2,09	7
Из графика рис. 161 видно, что такая настройка не может
быть получена.
396
Прибор с 10%-ным реостатным датчиком: рабочий диапазон
шкалы прибора: 1600- — = 160° С, т. е. 160° С соответствует
100% хода датчика или 1,6°С/% хода датчика. Лр = 2% хо-
да/°С-1,6° С/% хода датчика = 3,2% хода/% хода датчика, это
равноценно Ар = 3,2% хода/% шкалы, если бы прибор был со
100%-ным датчиком:
,	3 2
&р = - ’ - - =1,55% хода/ % шкалы;]
по рис. 161 находим, что положение рукоятки «Статизм» соот-
ветствует 4,5 делениям.
Прибор с 20%-ным реостатным датчиком: рабочий диапазон
шкалы прибора 320° С; /гр = 6,4% хода/% шкалы:
,	6 4
/гр = 2 ’ - = 3,1% хода/ % шкалы;
по рис. 161 положение рукоятки «Статизм» соответствует 3 де-
лениям.
Регулятор РПИБ-62
Коэффициент передачи регулятора kv устанавливают при помо-
щи сменного сопротивления Ru (рис. 162, а) на передней панели
регулятора.
Пересчет % хода/ед. регулируемой величины в kv % хо-
да/e проводят аналогично тому, как это сделано в примере 4,
в зависимости от типа применяемых датчиков-преобразователей.
Рис. 162. Статические характеристики регулято-
ра РПИБ-62:
а — коэффициент передачи; б — время изо-
дрома ти
Рис. 163. Зависимость времени
повторения импульсов Т от поло-
жения рукоятки настроечного
сопротивления Т?2 регулятора
РЭП-IM (интервал значений Т
от 0 до 40 и от 40 до 200 сек
определяется положением вы-
ключателя ВК-2)
26 Заказ 969
397
Время изодрома Ти устанавливают при помощи сменного со-
противления Rg (рис. 162, б) в зависимости от сопротивления Ru.
Импульсный регулятор РЭП-1М
Статические характеристики регулятора РЭП-IM показаны
на рис. 163 и 164.
Пр им ер 7. Определить положение рукояток настроечных
сопротивлений Т?2, 7?6, Rs, Rw импульсного регулятора РЭП-1М,
если параметры объекта регулирования: йОб = 940 ----—------.
% влажности9
ТОб — 55 сек; Тоб = 130 сек (выходная величина — разряжение
5
4
3
2
1
RSAir*
№
R6-5.5
Mr6
Н8^3,5
R6-2,5
R6-1
О 10	20	30	40	50	60	70	80	90 ЮО
Процент выходной вели ионы датчика
Рис. 164. Статические характеристики регулятора РЭП-1М
в первой камере агломерационной машины, шкала вторичного
прибора с 10%-ным датчиком-преобразователем 0—6300 н/л42;
входная величина — влажность шихты, максимальное значение
влажности при полном открытии регулирующего органа 8%);
желательно получить переходный процесс с перерегулированием
П = —= 0,4 и -^- = 0,1.
Xi	хг
По графику рис. 61 находят
а = 102Мд tg6=l,45.
* и.м
Тогда крутизна статической характеристики
МЛ 1>45Ги-“
tg О =-------.
ЮОЙоб^Д
Задаемся ТИМ = 40 сек. Для 10% датчика-преобразователя
ka = ю% выходной величины датчика/% шкалы. 'Пересчиты-
вают ko5 в нужную размерность ko5 = 940 («/№)/% влажности =
398
= 940— =1,2% шкалы прибор а/% хода регулирующего
органа. Вычисляют крутизну статической характеристики
tg S =---— = 0,048 сек)%
&	100-1,2.10
выходной величины датчика.
По рис. 164 определяют, что данный угол наклона соответ-
ствует примерно верхней кривой, т. е. положениям рукояток на-
строечных сопротивлений As = 8 дел., 7?ц = 8 дел., Rq = 7 дел.
Вспомогательный параметр
ф = ^Тоб/Гоб— 1 — Ю.
По рис. 62 находят отношение р = 4,1. Время повторения
импульсов
Т = рТоб = 4,1 - 55 = 225 сек.
По рис. 163 находят положение рукоятки сопротивления
Rz = 9,7 дел.
§ 5. Экономическая эффективность
систем автоматизации
Важной составной частью дипломного проекта является рас-
чет экономической эффективности системы автоматизации. Воз-
можную методику такого расчета покажем на примере.
Пример 8. Рассчитать экономическую эффективность авто-
матизации дозирования шихты в шихтовом отделении агломера-
ционной фабрики. Стоимость аппаратуры системы автоматиза-
ции Ао = 30 000 руб.; обслуживанием системы заняты 2 человека
(7-го и 6-го разрядов).
Исходные данные для расчета.
Уменьшение погрешности дозирования материалов с 10% до
±2% приводит к улучшению условий работы агломерационных
машин и повышению качества агломерата, вследствие чего про-
изводительность агломерационных машин увеличивается на
Д%1 = 3%, расход топлива на агломерацию сокращается на
Дх2 = 2%, производительность доменных печей увеличивается на
Дх3 = 0,1% и расход кокса в доменном цехе уменьшается на
Дх4 = 0,1 %.
Относительно постоянные расходы на аглофабрике Ра =
= 0,35 руб 1т:, годовое производство агломерата до автоматиза-
ции Pai = 2 млн. т!год\ расход топлива на агломерацию mai =
= 0,070 т/т; цена топлива на агломерацию Дт = 7,75 руб/т\
удельная капиталоемкость производства 1 т агломерата в год
kai =2,15 руб)т\ относительно постоянные расходы в доменном
цехе Рд = 2,05 руб/т\ годовое производство чугуна до автомати-
26*	399
зации P4i = 1 млн. т!год\ расход кокса на производство чугуна
m4i = 0,68 т/т; цена кокса Цк = 20,9 руб!т\ удельная капитало-
емкость производства 1 т чугуна в год КЧ1 = 2,5 руб/т.
Решение. Капитальные затраты на создание системы авто-
матизации
^автНИ-Мб) -30 000 + 0,04. 30000 = 65 700 руб.
Заработная плата обслуживающего персонала
3 = (0,85 + 0,73) • 1790 = 2828 руб/год.
Эксплуатационные расходы по системе автоматизации
Эс = 1,02(1+0,5 + 0,85) • 2828 + 0,12 • 65700 =
= 6800 + 7900 = 14 700 руб/год.
Уменьшение себестоимости агломерата
АСа = (FaAxx + тл\х2Цт) —----=-< =
а х d. Al dJL 4 * 1 /	j 00
= (0,35 • 3 + 0,07 • 2 • 7,75)2'108(^+0,03) = 44 000 руб/год.
Уменьшение себестоимости чугуна
/ Дх3 \
(1++Н
АСЧ = (FaAx3 + тч! Ах4Дк)----—------— =
= (2,05 • 0,1 + 0,68 • 0,1 • 20,9)- 1 • 108^ + 0-001) = 16 300 руб/год.
Экономия на капитальных затратах для производства агло-
мерата
Л^а = Аа1-^-Ра1 = 2,15 • 0,03 • 2 • 106= 129 000 руб.
Экономия на капитальных затратах для производства чугуна
А/(ч = Кч1 • -^-Рч1 =2,5 • 0,001 • 1 • 106 = 2500 руб.
Годовой экономический эффект
ЛЭ = 44 000 + 16 300 —14 700 + 0,15 (129 000 + 2500—65 700) =
= 55 500 руб/год.
Объем исходных данных в примере 8 является характерным
для подобных расчетов. Все исходные данные могут быть полу-
чены на предприятии, где проходит преддипломная практика,
или заимствованы (в части технического эффекта автоматизации
и механизации) из технической литературы.
400
ПРИЛОЖЕНИЯ
402
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АГЛОМЕРАЦИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА
ТАБЛИЦА 1
Схема весоизме- рительного устройства	Передаточная функция QBbIX W (р) =	—- QBX <Р)	Выходная величина	Входная величина	Кривая разгона							
У Рис. 91, а	1— е~Тр е~Хр-—^	 Тр	Активная длина /а, м (термопары в металли- ческих чехлах в по- следних камерах раз- режения)	Высота слоя /2, мм	Л Z?//r 0.0в- 0.0k-	—			—			-
											
											
				ООО	ш 600 воо то 1200 Время, сек						
Рис. 91, б	^_тп 2[1- Й-ГР(1 + Тр)] Г2р2	Температура в об- щем коллекторе (тер- мопара в металличе- ском чехле), град	Скорость движения аглоленты, у/, мм/сек	Iй t	7 7			——			§		
											
				L	? ЮО 200 300 500 500 время.сек						
Рис. 91, в	2(Тр —1+е~ ур) Т2р2	Разрежение в первой камере разрежения, н/м2 (кГ/м2) (кольце- вой дифманометр)	Влажность шихты <р, %	ГПП							'>0^ § 0
				ьии л					11,	 * В-		
											
											
				0	100 200 300 40L Время,сек						1
Продолжение табл. I
Схема весоизме- рительного устройства	Передаточная функция W (р) = -ВЬ1Х (р). ОВХ(Р)	Выходная величина	Входная величина	Кривая разгона											
Рис. 91, г	(1 _|_ е-1/ЗГр_ е-тр9А£1^	 472р2 ~5е-2^Р + Зе~тР) 4Т*р*	Температура зоны спекания (радиацион- ный пирометр), град	Содержание углеро- да в шихте (возмуще- ние в шихтовом отде- лении) С, %												
				Температура, °1									_ -		
														II - 1	
															
				L	1	200 400 600 800 1000 1200 Время, сек										
Рис. 91, д	_Хп 4 (1—2е~' Wp^e-Tp)	Температура горна (термопара в металли- ческом чехле), град	Положение заслонки в газопроводе, % хода исполнительного меха- низма (ИМ)												
				г Г								§			
															
	е	Т*р*														
				0		Ю 20 30 60 50 60 бремя,се к									
Примечания: I. T^l/v (см. рис. 91). 2. т = L/v (см. рис. 92).
о. Передаточная функция относится к весоизмерительному устройству.
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
ТАБЛИЦА II
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Давление газа в
газопроводе доменного
цеха, н/м2 (кГ/м2)
Расход газа в свечу,
м?]сек,
время,сек
Давление газа на
колошнике (сильфон-
ный манометр), н)м2
(кГ/м2)
Положение регули-
рующей заслонки дрос-
сельной группы, %
хода ИМ
Расход дутья через
ФУРМУ (малоинерцион-
ный датчик расхода),
м*/сек
Положение регули-
рующей заслонки фур-
мы, % хода ИМ
время,сен
Температура горяче-
го дутья (термопара в
металлическом чехле),
°C
Положение смеси-
тельного клапана, %
хода ИМ
Температура купола
в оз д ухонагр евате л я
(термопара в металли-
ческом чехле), °C
Положение жалюзи
на нагнетательном па-
трубке вентилятора, %
хода ИМ
404
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
ТАБЛИЦА Ш
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ
Температура свода
Положение регу-
лирующего органа
на газопроводе, %
хода
Температура продук-
тов сгорания в общем
борове 500-/72 печи в
период плавления
Расход коксового
газа, м?/сек
Температура продук-
тов сгорания в общем
борове 600-/72 печи в
период доводки
Расход вентиля-
торного воздуха,'
м?/сек
Давление в рабочем
пространстве (коло-
кольный дифмано-
метр), н/м2(мм вод. ст.)
Давление в рабочем
пространстве 250-ш
печи, н/м2 (мм вод.ст.)
Положение ды-
мового шибера, %
хода
Положение пово-
ротного шибера, %
хода
405
Продолжение табл. Ill
Выходная величина	Входная величина	Кривая разгона
Давление в рабочем пространстве 250-т пе- чи, н/м2 (мм вод. ст.)	Тепловая нагруз- ка, Мет
Содержание кисло- рода в продуктах сго- рания в вертикальном канале, %:	1 — про- грев, 2—плавление, 3—доводка	Коэффициент из- бытка воздуха, %
Расход газа или воз- духа, м^/сек,	Положение регу- лирующего органа, % хода
ТАБЛИЦА IV
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКУПЕРАТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО
КОЛОДЦА
Выходная величина	Входная величина	Кривая разгона						
Температура в ячей- ке (термопары в фар- форовом и карборун- довом чехлах), t, °C	Расход топлива (по- ложение регулирующе- го органа, % хода)	Температура, °C						
							"Ж	
								
								
			ЮО 200 300 МО 500 время, сек					
406
Продолжение табл. IV
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
Давление под крыш-
кой ячейки (колоколь-
ный дифманометр) р,
«/.м2 (мм вод. ст.)
Положение дымово-
го шибера, % хода
Расход газа или воз-
духа (мембранный ком-
пенсационный дифма-
нометр) Q, м?/сек
Положение регули-
рующей заслонки, %
хода
К—по статической характе-
ристике регулирующего органа
ТАБЛИЦА V
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТОДИЧЕСКОЙ ПЕЧИ
(производительность печи 125 т/ч)
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
Температура поверх-
ности металла в конце
методической зоны (ра-
диационный пирометр),
Расход смешанного
газа (теплота сгорания
8400 кдж/м3 или
2000 ккал/м3)
То же
Пр оизвод ите л ьн ость
печи Qn, кг/сек
407
Продолжение табл. V
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
Температура в то-
мильной зоне (термо-
пара в фарфоровом
чехле)» °C
Расход топлива, %
хода исполнительного
механизма
Температура в то-
мильной зоне (радиа-
ционный пирометр, ви-
зированный на стакан),
°C
То же
время,сек
Температура в сва-
рочной зоне (термопа-
ра в фарфоровом и
карборундовом чех-
лах), °C
Времярек
ТАБЛИЦА VI
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕКЦИОННОЙ ПЕЧИ
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
Температура секции
(радиационный пиро-
метр, визированный на
стакан), °C
Расход топлива,
% хода ИМ
408
Продолжение табл. VI
Выходная величина
Входная величина
Кривая разгона
Давление в зоне (ко-
локольный напоромер),
*н/м2 (мм вод. ст.)
То же
Положение об-
щего дымового ши-
бера, % хода ИМ
Расход топлива
или воздуха, % хо-
да ИМ
ТАБЛИЦА VII
ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
Регулируемая величина	Максималь- ное воз- мущение, %	Требуемые показатели качества (не более)		
		динамическое отклонение, Xi, ед. изм.	статическая ошибка, * , ед. изм.	время регулиро- вания i , сек
Доменная печь и воздухонагреватели
Температура горячего дутья	30	15° С	5° С	180
Давление газа на колошнике	15	5 кн/м2	1 кн/м2	25
Температура купола воздухо-		(0,05 кГ/см2)	(0,01 кГ/см2)	
нагревателя 		40	20° С	10° С	200
Мартеновская печь
Давление в рабочем простран- стве 			10	5 н/м2 (0,5 кГ/м2) 15 k^Mp/ceK (&об — счита- ют безраз- мерным)	0,5 н/м2 (0,05 кГ/м2)	25
Расход газа 		30		2£об	5
409
Продолжение табл. VII
Регулируемая величина	Максималь- ное воз- мущение, %	Требуемые показатели качества (не более>		
		динамическое отклонение, xt, ед. изм.	статическая ошибка, хст, ед. изм.	время регулиро- вания /р, сек
Нагрев Температура в томильной зо-	ательные <	устройства		
не методической печи		15	25° С	10° С	250
То же, в сварочной зоне . . Температура рабочего прост- ранства нагревательного колодца (термопара в кварцевом и карбо-	25	40° С	10° с	300
рундовом чехле)	 Давление в ячейке нагрева- тельного колодца (колокольный	20	35° С	10° с	900
дифманометр)	 Расход воздуха г или газа (мембранный компенсационный	10	4 н/м2 (0,4 кГ/м?)	0,5 н/м? (0,05 кГ/м*)	25
дифманометр) 		30	15£Об мр/сек, (ko6 — без- размерный)	2^об	5
ЛИТЕРАТУРА
1.	Автоматические приборы и регуляторы. Справочные материалы. Под ред.
Б. Д. Кошарского. Изд-во «Машиностроение», 1964.
2.	Автоматические регуляторы и сигнализаторы для контроля и регулирования
теплотехнических процессов. Номенклатурный справочник, ОНТИПРИБОР,
Москва, 1966.
3.	Б анный Н. П., Б энный Д. Н. Технико-экономические расчеты в черной
металлургии. Изд-во «Металлургия», 1968.
4.	Б е н е р м а н В. И., Л о в ц к и й Н. Н. Проектирование силового электро-
оборудования промышленных предприятий. Изд-во «Энергия», 1967.
5.	Виденеев Ю. Д. Автоматическое непрерывное дозирование материалов.
Изд-во «Энергия», 1965.
6.	Вторичные приборы. Номенклатурный справочник ОНТИПРИБОР, Москва,
1965.
7.	Галкин М. Ф. Автоматизация электроплавки стали. Изд-во «Металлур-
гия», 1967.
8.	Диденко К. И., Гусева В. А. Новая аппаратура контроля и регули-
рования. Машгиз, 1961.
9.	Добкин В. М., Д у л е е в Е. М., Фельдман Е. П. Автоматическое ре-
гулирование тепловых процессов на электростанциях. Госэнергоиздат, 1959.
10.	Дудников Е. Г. Основы автоматического регулирования тепловых про-
цессов. Госэнергоиздат, 1956.
11.	Емельянов А. И., К а пн и к О. В. Проектирование установок контроля
и автоматизация тепловых процессов. Изд-во «Энергия», 1966.
12.	Иващенко Н. Н. Автоматическое регулирование. Машгиз, 1962.
13.	Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Гос-
эпергоиздат, 1960.
14.	Казанцев Е. И. Промышленные печи. Изд-во «Металлургия», 1964.
15.	Карлик В. А. Автоматизация производства стали в кислородных кон-
вертерах. Изд-во «Металлургия», 1967.
16.	Кит а ев Б. И. и др. Теплообмен в доменной печи. Изд-во «Металлургия»,
1966,
17.	Климовицкий М. Д. Оптимизация работы нагревательных печей. Изд-
во «Металлургия», 1965.
18.	Климовицкий М. Д., Копелович А. П. Автоматический контроль
и регулирование в черной металлургии. Изд-во «Металлургия», 1967.
19.	Копелович А. П. Инженерные методы расчета при выборе автоматиче-
ских регуляторов. Металлургиздат, 1960.
20.	Копелович А. П. Автоматическое регулирование в черной металлургии.
Металлургиздат, 1963.
411
21.	Комплексная автоматизация производства стали, Киевское книжное изд-во,
1963.
22.	К о ч о В. С. и др. Балансовые методы в исследовании и автоматизации
мартеновских печей. Изд-во «Техника», Киев, 1966.
23.	Кремлевский П. П. Расходомеры. Машгиз, 1963.
24.	Круг Е. К., Минина О. М. Электрические регуляторы промышленной
автоматики. Госэнергоиздат, 1962.
25.	Кузьмин П. И. Выбор и расчет дроссельных регулирующих органов.
Госэнергоиздат, 1960.
26.	Л и б е р з о н Л. М., Родов А. Б. Системы экстремального регулирования.
Изд-во «Энергия», 1965.
27.	Маковский В. А. Контроль и автоматическое регулирование в черной
металлургии. Изд-во «Металлургия», 1965.
28.	М а л и к о в И. М. и др. Основы теории расчета надежности. Судпромгиз,
1960.
29.	Малый С. А. Автоматизация методических печей. Металлургиздат, 1962.
30.	Ордынцев В. М. Математическое описание объектов автоматизации.
Изд-во «Машиностроение», 1965.
31.	Полтев В. К., Смольников Л. П. Электрооборудование металлурги-
ческих цехов. Металлургиздат, 1954.
32.	Правила 28—64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными
диафрагмами и соплами. Стандартиздат, 1964.
33.	Приборы для измерения температуры. Номенклатурный справочник,
ОНТИПРИБОР, Москва, 1965.
34.	Приборы для измерения давления, разрежения, количества, расхода и
уровня. Номенклатурный справочник, ОНТИПРИБОР, Москва, 1966.
35.	Приборы для определения состава, состояния и свойства вещества. Номен-
клатурный справочник, ОНТИПРИБОР, Москва, 1966.
36.	Р о т а ч В. Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования.
Госэнергоиздат, 1961.
37.	Ротач В. Я. Импульсные системы автоматического регулирования. Изд-
во «Энергия», 1964.
38.	Свиридов Ю. А. Автоматизация нагревательных печей. Изд-во «Метал-
лургия», 1965.
39.	Сталеплавильное производство. Справочник, т, II. Изд-во «Металлургия»,
1964.
40.	Стефани Е. П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетиче-
ских процессов. Госэнергоиздат, 1960.
41.	Термопары и термометры сопротивления. Сводный каталог, ОНТИПРИ-
БОР, Москва, 1965.
42.	Техника проектирования систем автоматизации. Справочные материалы,
под ред. Л. И. Шипетина. Изд-во «Машиностроение», 1966.
43.	Ткаченко П. Г. и др. Организация и планирование работ службы КИП
и автоматики. Металлургиздат, 1963.
44.	Т о п е р в е р х Н. И., III е р м а н М. Я. Теплотехнические и регулирующие
приборы. Изд-во «Металлургия», 1966.
45.	Туркенич Д. И. Автоматизация процесса плавки в кислородном конвер-
тере. Изд-во «Металлургия», 1966.
46.	Чистяков С. Ф. Монтаж теплотехнических приборов и аппаратуры ав-
томатики на электростанциях. Изд-во «Энергия», 1966.
УДК 669.02/.09(075.8)
Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических
процессов (пособие по курсовому и дипломному проектированию). Глинков Г. М.,
Маковский В. А., Лотман С. Л. Изд-во «Металлургия», 1970, с. 412.
Пособие включает методику типовых технических и экономических расчетов
систем технологического контроля и регулирования, правила разработки и офор-
мления графической части проектов, задания на курсовые проекты. Приложение к
пособию содержит некоторые справочные материалы, необходимые при курсовом и
дипломном проектировании.
Книга предназначена для студентов высших учебных заведений в качестве
учебного пособия по курсовому проектированию по курсам «Технологические из-
мерения и приборы», «Автоматизация производственных процессов» и «Проектиро-
вание, монтаж и эксплуатация систем автоматики». Значительная часть материала
может быть использована студентами специальности «Автоматизация и комплекс-
ная механизация металлургического производства» при дипломном проектировании,
а также может представлять интерес для работников металлургических заводов,
проектных и монтажных организаций, занятых проектированием, монтажом и
эксплуатацией систем автоматизации. Табл. 89. Илл. 164. Библ. 46 назв.
ГЛИНКОВ ГЕРМАН МАРКОВИЧ
МАКОВСКИЙ ВИТАЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ
ЛОТМАН СЕМЕН ЛЬВОВИЧ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ
И АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Редактор А. А. Рогайлина
Редактор издательства Л. В. Швыркова. Технический редактор Н. А. Коровина
Переплет художника С. А. Киреева
Сдано в производство 20/Х 1969 г. Подписано в печать 9/IV 1970 г.
Бумага 60 X 90l/ie типографская № 2—12,88 бум. л. 25,75 печ. л.
Уч.-изд. л. 24,72 Изд. № 5001
Т-05852	Тираж 9000 экз.	Заказ 969	Цена 1 р. 05 к.
Издательство «Металлургия»
Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., 14
Экспериментальная типография ВНИИ полиграфии
Комитета по печати при Совете Министров СССР
Москва К-51, Цветной бульвар, д. 30
3-10-1
153-69