Устройство для перемещения электрода электротермической установки

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ. УСТАНОВКИ, содержащее связанный валом с электродом через кинематическую передачу регулирующий двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого связана через реверсивный датчик тока с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом блока сравнения, первый вход которого связан с выходом регулятора, а второй - с выходом реверсивного датчика тока, и уравновешивающий двигатель постоянного тока независимого возбуждения, подключенный обмоткой якоря к выходу источника тока и связанный валом с ва6ЙЬ .,г лом регулирующего двигателя, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия регулирования режима установки, оно снабжено блоком вьщеления разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении, подключенным входом к выходу реверсивного датчика тока, а выходом, связанным с обмоткой возбуждения уравновешивающего двигателя. 2. Устройство по п. 1, о т личающееся тем, что блок вьщеления разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении снабжен детектором знака, двумя ключами, двумя пороговыми элемента (Л ми, двумя элементами задержки, формирователем сигнала управления, генератором тактовых импульсов с прямым и инверсным выходами, реверсивным счетчиком и преобразователем код ,аналог, выход которого является выходом блока, а входы подключены к выходам реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого через пороговые элементы и ключи соединены j с выходами детектора знака, вход которого является входом блока, причем : ел управляющие входы ключей связаны че- . рез элементы задержки с прямым и инверсным выходами генератора тактовых импульсов и входами формирователя сигналов управления, а выход формирователя сигналов управления слзпкит дополнительным выходом блока и связан с первым входом сумматора, включенного между выходом регулятора и первым входом блока сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

hei.».,; 1., s,, (21) 3525359/ 24-07 (22) 20.12.82 (46) 23.03.84. Бюп. N - 11 (72) М.М.Соколов, В.П.Рубцов,, Л.В.Еремеева, Д.Л.Купченко У и З.Н.Ройтенбурд (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт и Всесоюзный научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 62 1.365.22(088.8) (56) 1. Фаркасов Г.А. Автоматизация процессов электроплавки стали. И., "Металлургия", с. 57, 2. Соколов M.M. и др. Электропривод перемещения электродов дуговых электрических печей. — "Электротехническая промышленность", 1982, 9 5, с. 12-14 (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ, содержащее связанный валом с электродом через кинематиче скую передачу регулирующий двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого связана через реверсивный датчик тока с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом блока сравнения, первый вход которого связан с выходом регулятора, а второй — с выходом реверсивного датчика тока, и уравновешивающий двигатель постоянного тока независимого возбуждения, подключенный обмоткой якоря к выходу источника тока и связанный "валом с ваag> SU nq A (51) Н 05 В 7/148 Р 27 33" 11/10 лом регулирующего двигателя, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования режима установки, оно снабжено блоком выделения разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении, подключенным входом к выходу реверсивного датчика тока, а выходом, связанным с обмоткой возбуждения уравновешивающего двигателя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении снабжен детектором знака, двумя ключами, двумя пороговыми элементами, двумя элементами. задержки, формирователем сигнала управления, генератором тактовых импульсов с прямым. и инверсным выходами, реверсивным счетчиком и преобразователем коданалог, выход которого является выходом блока, а входы подключены к. выходам реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого через пороговые элементы и ключи соединены с выходами детектора знака, вход кото. рого является входом блока, причем управляющие входы ключей связаны через элементы задержки с прямым и инверсным выходами генератора тактовых импульсов и входами формирователя сигналов управления, а выход формирователя сигналов управления служит дополнительным выходом блока и связан с первым входом сумматора, включенного между выходом регулятора и первым входом блока сравнения.. 1 1081815 . 2

Изобретение относится к электро-, Родом через кинематическую передачу гермии,а,именно к механизмам перемещения Регулирующий двигатель постоянного электродов электротермических установок, тока, обмотка якоря которого связана и может быть использовано в других стале» через. Реверсивный датчик .тока с выплавильных печах, установках электро-,. ходом тиристорного преобразователя, шлакового переплава и т.д. соединенного входом с выходом блока

Известно устройство дпя перемещения сравнения первый вход которого связан электрода электротермической установ- с выходом Регулятора, а второй - с выки, содержащее двигатель, нодключен- ходом реверсивного датчика тока, и ный:якорной обмоткой к регулятору и 10 уравновещивающий двигатель постоянсвязанный валом с электрододержателем . ного тока независимого возбуждения, через кинематическую передачу, вклю« подключенный обмоткой якоря к .выходу .чающую в себя редуктор и реечную пе- источника тока и связанный валом с редачу. В указанном механизме для валом регулирующего двигателя, снабуменьшения мощности двигателя исполь-15 жено блоком выделения разности токов . зуют противовесы, связанные с электро якоря двигателя при прямом и обратдодержателем посредством троса, пере- ном движении, подключенным входом к кинутого через ролики (1) . . выходу Реверсивного датчика тока, -а

Недостатком данного устройства явля . выходомв связанным с обмоткой возбужется наличие люфтов в кинематической 20 дения уРавновешивающего двигателя. передаче и упругих элементов, что КРоме того, блок выделения разносприводит к запаздыванию в отработке ти токов якоРя двигателя при прямом возмущений, перерегулирования и коле- и обратном движении снабжен детектобаниям, препятствующим повышению ско- ром знакаэ двумя ключами, двумя норости перемещения электрода. 25 Роговыми элементами, двумя элементаНаиболее близким к изобретению по мн задержки» Формирователем сигнала технической сущности является устрой- . упРавления, генератором тактовых ство для перемещения электрода элек- импульсов C прямым и инверсным. выхотротермической установки, содержащее дом,реверсивным счетчиком и преобрасвязанный валом с электродом через З0 .зователем код-аналог, выход которого кинематическую передачу регулирующий является выходом блока, а. входы.поддвигатель постоянного тока, обмотка ключены к выходам реверсивного счет" якоря которого связана через реверсив. чика, входы сложения и вычитания ко ный датчик тока с выходом тиристорно- торого через пороговые элементы и го преобразователя, соединенного . ключи соединены с выходамн детеквхсдом с выходом блока срав- . тоРа знака, вход .которого является . кения, первый вход которого связан с входом блока, причем управляющие выходом регулятора а второй — с вы- входы ключей связаны через элементы ходом реверсивного датчика тока, и задержки с прямым и инверсным вы- . уравновешивающий двигатель поСтоян- 40 ходами генератора тактовых импульсов ного тока независимого возбуждения, и входами формирователя сигналов уп-, подключенный обмоткой якоря к выходу Равления, а выход формирователя источника тока и связанный валом с сигналов управления служит дополни-. валом регулируемого двигателя (2) . тельным выходом блока и связан с

Недостатком известного устройства . первым входом сумматора включенного

45:

1 является невозможность достижения пол между выходом регулятора и первьм ного уравновешивания вертикально пе- . входом блока сравнения. ремещающихся масс при изменении веса рас- На фиг. 1 приведена функциональходуемого электрода, что приводит к сни- ная схема устройства для перемещения жению быстродействиямеханизмаи повыше- электрода; на фиг. 2 — схема блока выделения разности токов якоря. нию мощности регулирующего двигателя.

Целью изобретения является повышение быстродействия Регулирования режима установки.

Поставленная цель достигается тем,55 что устройство для перемещения электрода электротермической установки, содержащее связанный валом с элект.Устройство (фиг. Ц содержит регулйрующий 1 и уравновешивающий 2 двигатели постоянного тока независимого возбуждения, валы. которых, связанные между собой (жестко или через промежуточную кинематическую передачу), соединены через кинемати3 10818 ческую передачу, включающую в себя редуктор 3 и реечную (или винтовую) передачу 4 с электродом 5, укрепленным на электрододержателе 6. Обмотка якоря регулирующего двигателя 1 подключена к выходу преобразователя 7 (например, тиристорного преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное) через реверсивный датчик 8 тока якоря (схема под- 1O ключения датчика тока якоря к преобразователю не является существенной для работы устройства). Регулятор 9, управляющий режимом работы электротермической установки, связан с входом преобразователя 7 через сумматор 10 и блок 11 сравнения. Обмотка 12 возбуждения регулирующего двигателя 1 подключена к источнику постоянного тока 08 . Обмотка якоря щ уравновешивающего двигателя 2 подключена к источнику 13 питания со свойствами источника тока (парамет. рический стабилизатор постоянного тока или тиристорный преобразователь по- 2S стоянного тока с отрицательной обратной связью по току). Обмотка 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2 подключена к основному выходу блока 15 выделения раз- зо ности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении.

Для повышения точности работы устройства блок 15 выделения разности токов целесообразно выполнять в виде (фиг. 2) генератора 16 тактовых импульсов с прямым и инверсным выходами, подключенными к входам формирова теля 17 сигнала управления и управляю40 щим входом ключей 18 и 19 через элементы 20 и 21 задержки. Сигнальные входы ключей 18 и l9 подключены к выходам детектора 22 знака, соединенного с выходом датчика 8 тока! Вы-4 ходы ключей 18 и 19 через пороговые элементы 23 и 24, соединенные с входами сложения СА и вычитания 8ч реверсивного счетчика 25, подключенного выходами всех Разрядов к входам >о преобразователя 26 код-аналог. Выходпреобразователя 26 код-аналог соединен с входом усилителя 27. Выход усилителя 27 является основным выходом блока 15 выделения разности токов 55 якоря. Выход формирователя 17 образует дополнительный выход блока 15, который подключается к входу преоб15 4 разователя 7 (показано штриховой линией на фиг 1)

Устройство работает следующим образом.

Перед началом автоматической работы системы активного уравновешивания электрода ойератором на выходе блока 15 устанавливается начальное напряжение U qoq, соответствующее ! начальному значению веса электрода 5, электрододержателя 6 и других вертйкально перемещающихся масс (фиг. 1).

Начальное значение напряжения 0 дЧ на выходе блока 15 выбирается, исходя из условия полного уравновешивания всех вертикально перемещающихся масс механизма, т.е.

Ц 8 Ч

irpe G — вес перемещающихся масс; коэффициент пропорциональности, приводящий развиваемый уравновешивающим двигателем 2 момент к весу перемещающихся масс;

i>- ток возбуждения уравновешивающего двигателя; Ч const — ток в обмотке якоря уравновешивающего двигателя 2, вырабатываемый источником 13 то ка.

При выполнении условия (1) сис-. тема оказывается полностью уравновешенной (эквивалентна системе с горизонтально перемещающимися массами) и регулирующий двигатель 1 нагружен только силами трения. Поскольку силы. трения в уравновешенной системе можно считать одинаковыми при подъеме и спуске электрода, то разность тока якоря Ip регулирующего двигателя 1 при подъеме I<< и при спуске равна рп с

В этом случае блок 15 выделения разности токов дополнительного сигна. ла не вырабатывает и усилитель 27 блока 15 обеспечивает протекание по обмотке 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2 тока 1 д соВ йач ответствуЬщего полному начальному уравновеШиванию.

Полное уравновешивание системы вертикально перемещающихся масс с помощью дополнительного уравновешивающего двигателя 2, развивающего

1081815 удерживающий (уравновешивающий) мо» мент при любой скорости перемещения электрода 5, позволяет существенно сократить установленную мощность регулирующего двигателя 1, а также мощ 5 ность преобразователя 7, повысив тем самым быстродействие системы автоматического .регулирования мощности или длины межэлектродного промежутка электротермической установки.

Особенностью электротермических установок с перемещающимися электродами является изменение. веса последних в процессе работы (сплавление расходуемого электрода)..Следователь-15 но, установленное в начале работы равновесие, определяемое условием (1), в процессе работы нарушается.

Разбаланс системы приводит к дополнительному нагружению регулирующего двигателя 1. Для исключения этого в устройстве обеспечивается автоматическое уравновешивание в процессе работы установки. Сигнал раэбаланса, появляющийся при нарушении .условия (1), выделяется блоком 15.

В общем случае поддержание мощ ности дуги или длины межэлектродного промежутка в печи сопровождается работой электропривода в реверсивном режиме. Блок 15 выделяет разность токов якоря регулирующего двигателя подъеме и спуске электрода, усиливает ее и подает в виде сигнала коррекции на обмотку 14 возбуждения З5 уравновешивающего двигателя 2. При этом для нормального функционирования системы автоматического уравновешивания вход блока 15 подключен к датчику 8 тока,.а основной выход — 40 к обмотке 14 возбуждения. Однако реверсивное движение регулирующего двигателя 1 в системе автоматического управления носит случайный характер. Для повышения точности уравнове-45 шивания целесообразно осуществлять .периодическую проверку равновесия системы. Для этого в блок 15 выделения разности токов введен генератор

16 тактовых импульсов (фиг. 2), sp а на вход преобразователя 7 подклю- чен выход формирователя 17 сигналов управления (связь показана штриховой линией на фиг. 1) .

Работа блока 15 в этом случае происходит следующим образом.

Генератор 16 тактовых импульсов периодически с низкой частотой (в

6 общем случае частота опроса измерительной системы определяется скоро"м стью изменения веса перемещающихся масс) подает через формирователь 17 сигнала управления на вход преобразователя 7 через сумматор 10 и блок

11 сравнения разнополярный сигнал, обеспечивающий кратковременное реверсивное перемещение электрода 5, например подъем-спуск. При этом на выходе датчика 8 тока вырабатывается также разнополярный сигнал, положительное значение которого соответст. вует,например, подъему электрода, а отрицательное — спуску. Детектор 22 знака преобразует этот разнополяр" ный сигнал в сигналы одного знака, поступающие на сигнальные входы ключей 18 и 19 . При подъеме электрода сигнал поступает, например, на сигнальный вход ключа 18, а при спускена 19. Одновременно сигналы с прямого и инверсного выходов генератора 16 поступают через элементы 20 и 21 задержки на управляющие входы ключей, 18 и 19. Задержка элементов отпирания ключей 18 и 19 относительно начала измерительного движения регулирующего двигателя I обусловлена тем, что процесс пуска и реверса двигателя сопровождается пусковыми токами, не отражающими процесса реального нагружения двигателя. После разгона двигателя 1 (окончания переходного процесса) ток якоря пропорционален моменту нагрузки. Таким образом, разрешающий сигнал на управляющие входы ключей 18 и 19 поступает с задержкой на время окончания переходных процессов пуска и реверса двигателя 1.

После поступления на управляющий вход ключа 18 разрешающего сигнала (с задержкой на время пуска двигателя) сигнал, пропорциональный току якоря при подъеме Зр, поступает с выхода ключа 18 на вход порогового элемента 23. Порог срабатывания пороговых элементов 23 и 24 должен превышать ток якоря, соответствущий моменту трения, т.е. полностью уравновешенной системе.,Если система уравновешена, т.е.3>< 0 q, где

0<> — порог срабатывания пороговых элементов 23 и. 24, то на выходе .порогового элемента сигнал не вырабатывается, как и в случае, если система переуравновешена, т.е. усилие, развиваемое уравновешивающим двига- l

7 1081 телем 2, больше веса перемещающихся масс. Пороговый элемент 23 срабатывает только при недостаточйой pssгрузке системы, когда 3 „> U яз

При этом на выходе, порогового эле- 5 мента 23 .:вырабать1вается сигнал логической единицы, который поступает на вход сложения Ср реверсивного счетчика 25. Число, соответствующее начальному уравновешиванию системы, 10 может устанавливаться либо вручную оператором, либо автоматически при переводе системы в режим автоматического слежения за изменяющимся весом электрода 5. 15

Сигнал с прямого выхода генератора 16 обеспечивает подачу на вход преобразователя 7 напряжения, соответствующего подъему. электрода 5, и отпирание ключа 18. Сигнал с ин- 20 версного выхода генератора 16 обеспечивает спуск электрода 5, и с задержкой на время переходного процес са, определяемой элементом 21, разрешает работу ключа 19. При этом на 25 вход порогового элемента 24 поступает сигнал Jp . Здесь так же, как и при подъеме электрода, возможны . три случая. Когда система уравновешена,Эр с 0я> и сигнал на. выходе 3р

) порогового элемента 24 не вырабатывается (присутствует сигнал логического нуля). При недоуравновешивании системы (когда усилие, развиваемое уравновешивающим двигателем 2, мень- З5 ше веса перемещающихся масс) J >z(<0» и на выходе элемента 24 также имеет место сигнал логического нуля.

Пороговый элемент 24 срабатывает, и на его выходе вырабатывается сиг- 40 нал логической единицы только в случае переуравновешивания системы.

При этом сигнал логической единицы поступает на вход вычитания Вц реверсивного счетчика 25, уменьшая на единицу записанное в нем число.

Таким образом, в работе блока 15 выделения разности тока якоря воз815 8 можны три режима; импульсы на входы реверсивного счетчика 25 не поступа ют, что соответствует полностью уравновешенной системе; импульсы поступают на вход сложения С ревер сивного счетчика 25, что соответствует недоуравновешенной системе; импульсы поступают на вход вычитания

Рг реверсивного счетчика 25, что соответствует переуравновешенной системе.

За один измерительный такт. генера. тора 16 число, записанное в счетчике 25, изменяется на единицу. Если . разбаланс системы превышает этот уровень, что может иметь место при начальном уравновешивании системы или скачкообразном изменении веса перемещающихся масс, то уравновешивание системы происходит за несколЬко измерительных тактов, поскольку импульсы на соответствующие входы реверсивного счетчика 25 поступают до тех пор, пока система не будет уравновешена.

Реверсивный счетчик 25 выполняет функции выделения разности тока якоря ДР при подъеме и спуске электрода и запоминания этой разности.

Преобразователь 26 код-аналог преобразует число, записанное в счетчике 25, в аналоговый сигнал, который управляет усилителем 27, питающим обмотку 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2.

Автоматическое слежение за изменяющимся весом вертикально перемеща. ющихся масс электротермической,установки существенно. облегчает режим работы регулирующего двигателя .I и преобразователя, позволяет снизить их мощность и тем самым повысить быстродействие и точность системы автоматического управления электротермической установкой, повысив в конечном итоге ее производительность, и улучшить качество выплавляемого металла.

1081815

Составитель Г. Тараканова .:Редактор И. Шулла Техред "С.Легьэа Корректор С. Шекмар

В б «е k

Заказ 1568/53 Тираж 783 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/-5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4