Розробка системи захисту від пропалювання тигля індукційної печі

Abstract

Мета роботи: Підвищення рівня промислової безпеки та запобігання аварійним ситуаціям під час індукційного плавлення металів шляхом розробки та вдосконалення високонадійної мікропроцесорної системи безперервного контролю стану футерівки тигля (захисту від пропалювання), а також створення надійного, завадостійкого та швидкодіючого апаратно-програмного комплексу для безперервного діагностичного моніторингу стану вогнетривкої футеровки індукційної тигельної печі з метою своєчасного виявлення критичного зносу та запобігання аварійному прориву рідкого металу до водоохолоджуваного індуктора. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Провести аналіз фізико-хімічних та термодинамічних процесів, що призводять до деградації, ерозії та розтріскування вогнетривкої футерівки індукційних тигельних печей (ІТП). Провести комплексний аналіз фізико-хімічних та термомеханічних факторів, що спричиняють локальний або рівномірний знос (ерозію) вогнетривкого тигля під час плавки різних типів металів. Дослідити існуючі методи контролю зносу тигля (електричні, теплові, оптичні, електромагнітні) та обґрунтувати вибір оптимального методу для конкретних умов плавки. Дослідити недоліки традиційних систем контролю зносу (сигнальних сіток-антен) та виявити причини їхніх хибних спрацьовувань або відмов у критичних ситуаціях. Розробити математичну модель електричного кола "індуктор – футерівка – розплав – подовий електрод" для точного розрахунку струмів витоку в нормальних та аварійних режимах. Розробити модернізовану просторову структуру сигнальної системи, розділивши контрольні електроди на ізольовані зони для точної локалізації місця стоншення футеровки (наприклад, по висоті та периметру тигля). Спроектувати апаратну частину системи захисту (генератор контрольної напруги, вимірювальні шунти, фільтри перешкод від тиристорного перетворювача) та розробити алгоритм фільтрації хибних спрацьовувань. Створити алгоритм безперервного вимірювання комплексного електричного опору (імпедансу) між розплавом та сигнальною сіткою, який здатен відфільтровувати наведені електромагнітні завади від потужного змінного поля індуктора. Запропонувати критерії дворівневої сигналізації: "Попередження" (стоншення футерівки) та "Аварія" (критичне наближення розплаву до індуктора). Розробити логіку автоматичного аварійного захисту, яка забезпечить миттєве зняття напруги з індуктора та подачу світлозвукової сигналізації персоналу в разі фіксації критичного падіння опору ізоляційного шару. Сформулювати рекомендації щодо інтеграції розробленої системи в загальну автоматизовану систему управління технологічним процесом (АСУ ТП) ливарного цеху.