Система управления "фоскар" электрическим режимом многофазной рудно-термической печи
1. Система управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по меньшей мере двух пороговых элементов с раз ..,., i- личной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем ускорения отработки возмущения, система снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляющими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов , к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонений токов пары электродов, связанных входами с выходами блоков сравнения токов электродов двух фаз, а второй вход блока И связан с выходом введенного блока сравнения давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давления гидросистемы блока перемещения электродов . 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенными с выходами задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через СП ГчЭ введенный блок задержки. J оо
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК з511 Н 05 В 7/148
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К А 6 7ОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3567091/24-07 (22) 21.03.83 (46) 23.09.84. Бюл. № 35 (72) М. И. Лифсон, В. А. Корнелаев, В. А. Севастьянов, Л. И. Смирнова и 1О. Ш. Бельчиков (?1) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности (53) 621.365.23 (088.8) (56) 1. Авторское свиде льство СССР № 777860, кл. Н 05 В 7/148, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР № 3!1428, кл. Н 05 В 7/148, 1970.
3. Сидоренко Н. Ф. и др. Автоматизация и механизация электросталеплавильного и ферросплавного производства. М., «Металлургия», 1975, с. 231-243. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ «ФОСКАР»
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ МНОГОФАЗНОЙ РУДНО-ТЕРМИ ЧЕСКОИ П ЕЧИ. (57) 1. Система управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по мень шей мере двух пороговых элементов с раз„„SU„„1115248 А личной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем ускорения отработки возмущения, система снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляющими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонений токов пары электродов, связанных входами с выходами блоков сравнения токов электродов двух фаз, а второй вход блока
И связан с выходом введенного блока сравнения давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давления гидросистемы блока перемещения электродов.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем. что, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенными с выходами задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через введенный блок задержки.
II )
Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для управления электрическим режимом рудно-термически ( печей, например фосфорных, карбидных и т. п.
Основными факторами, возмущающими электрический режим, являются непостоянство сопротивления подэлектродного пространства, определяемое различными условиями схода шихты и ее составом, а также колебание питающего напряжения.
Задача регулирования электр;.- еского режима состоит в компенсации этих возмущений, что в основном достигается за счет перемещения электродов.
Известна система управления (САУ) режимом рудно-термической печи, содержащая блок сравнения заданного и измеренного значений тока электрода, по разности которых происходит поддержание режима.
С целью повышения качества регули рования дополнительно введены суммируюгций и интегрирующий усилители и ограничитель амплитуды (1) .
Благодаря включению на выходе усилителя ограничителя амплитуды величины постоянной времени и периодической составляющей в направлении второй производной зависят от амплитуды входного сигнала усилителя.
При большой скорости изменения регулируемого параметра (а следовательно, и сигнала рассогласования) сигнал второй производной имеет малые амплитуды и фазовый сдвиг, рассогласование отрабатывается с высоким быстродействием при слабом демпфировании упругих колебаний.
По мере изменения скорости изменения регулируемого параметра сигнал второй производной оказывает все большее влияние и эффективно демпфирует упругие колебания, а переходные процессы имеют малое время и колебательность.
Электрический режим в каждой фазе многофазной электропечи зависит от электрических режимов в соседних фазах. С увеличением (уменьшением) тока в одной из фаз увеличивается (уменьшается) ток в других фазах, Это приводит к тому, что регуляторы многофазных электропечей для установления заданного электрического режима перемещают одновременно несколько электродов, тогда как нарушение электрического режима происходит по вине одного из них.
Известно также устройство, содержащее однотипные фазные регуляторы, включающие блоки сравнения, исполнительные органы и блоки компенсации, подключенные к разным фазам. Блоки компенсации позволяют при отработке возмущений одной фазы не нарушать электрический режим других фаз (Я.
Недостатком данного устройства является то, что блок компенсации выполнен на
15248 1
2 функциональных элементах, параметры которых не могут произвольно изменяться, поэтому трудно реализовать оптимальные
5 с
55 зависимости между задержкой, скоростью и рассогласованием регулируемого параметра.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система управления «Фоскар» электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задат чик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами двух пороговых элементов с различной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения.
В качестве пороговых элементов применены фазочувствительные усилители, количество которых может быть любым (оптимально три). Таким образом, вся область рассогласования регулируемого параметра разделена на несколько зон. Так в
САУ «Фоскар» первая зона, соответствующая минимальной зоне рассогласования, лежит в пределах 2-6 /р, и блок нечувствительности первого фазочувствительного усилителя соответственно настраивается дискретно на 2-4-6 /p от значения номинального тока электрода.
Средняя зона рассогласования соответственно с зоной нечувствительности — 8-1012 /p от величины номинального тока, и максимальная зона рассогласования с зоной нечувствительности — 14-16-18 /о от величины номинального тока электрода.
Каждый фазочувствительный усилитель имеет индивидуальную задержку на срабатывание и настройку на отпускание усилителя. Как правило, время задержки задается в пределах 2-4-6 с, но, кроме того, оно зависит от величины сигнала рассогласования, так как реализуется íà RC-цепочке и имеет экспоненциальную характеристику.
Отпускание усилителя настраивается на
70 /р от заданной зоны нечувствительности в минимальной зоне рассогласования и на
50 /p — в остальных зонах. Сигнал рассогласования в зависимости от величины его поступает на входы фазочувствительных усилителей, при этом в зависимости от знака рассогласования на выходе усилителей первой и второй зоны формируется сигнал на подъем или опускание электрода, а на выходе усилителя третьей зоны при превышении тока электрода заданного значения формируется соответствующий сигнал на сброс напряжения. Это объясняется тем, что гидравлика, посредством которой осуществляется перемещение электрода, имеет
1115248
5 о
20
30.3
55 большое транспортное. запаздывание и не успевает быстро отработать возмущение, в результате чего может произойти отключение печи со всеми вытекающими последствиями, сброс же напряжения осушествляется в течение 3 с. Кроме того, выход блока сравнения соединен с входом блока потери фазы, представляюшим собой усилитель, срабатывающий при резком падении тока электрода. Порог срабатывания его настраивается на сигнал, пропорциональный половине номинального значения тока электрода. При срабатывании этого усилителя на запрегцаюшем входе блока запрета, расположенного между выходами усилителей (пороговых элементов) и входом блока перемещения электродов, появляется сигнал, запрешаюший перемещение электрода вниз.
Таким образом, блок потери фазы осугцествляет функции зашиты, а именно, запрешает резкое опускание электрода вниз, предотврашая его поломку и уменьшает количество перемещений электрода в случае возмущения) обрушения шихты и т.и. ) (3) .
Однако средняя рабочая мощность печей составляет 50-80 /о номинальной мошности, т.е. по различным причинам (требования энергосистемы, неудовлетворительная работа оборудования, качество шихты) печь длительное время работает на пониженной мощности. При такой работе практически блок потери фазы не выполняет своих зашитных функций, так как порог срабатывания (зона нечувствительности) и фактическая величина тока электрода близки по значению.
Кроме того, из-за того, что перемешение электрода осуществляется гидравлической системой, единой для всех фаз, при неудовлетворительной работе ее или при одновременном возмущении двух или более фаз отработка возмущения происходит крайне медленно и возможны перегрузка по току и отключение печи.
Сброс напряжения третьей зоной рассогласования и затем возврат к заданному номеру ступени увеличивают количество срабатываний переключающего устройства на 30 /о, поэтому ввиду ограничения количества переключений это воздействие используется редко.
В рОзультате снижаются качество регулнронания н надежность работы электро=
ПОЧИ.
Цель изобретения — повышение качества регулирования путем ускорения отработки возмущения.
Поставленная цель достигается тем, что системы управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содаржашая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по меньшей мере двух пороговых элемсHTQB с различной зоной нечувствительности и задержгидравлического блока перемещения электро да через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляюшими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонении токов пары электродов, связанных входами с выходами блоков сравнения токов электродов двух фаз, а второй вход блока И связан с выходом введенного блока сравнения давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давления гид росистемы блока перемещения электродов.
Кроме того, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенные с выходом задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через введенный блок задержки.
На фиг. 1 показаны блок-схема снстемы управления электрическим режимом одной фазы и некоторые элементы регуляторов соседних фаз; на фиг. 2 — схема работы блока И.
Устройство состоит из объекта 1 управления — рудно-термической электропечи, регулирующего органа 2 — электрода, печного трансформатора 3, снабженного переключателем 4 ступеней напряжения под нагрузкой (ПСН), датчика 5 тока электрода — токовый трансформатор, задатчика
6 тока электрода; блока 7 сравнения фактического и заданного токов электрода, два выхода блока сравнения соединены с блоками 8а и 86 зоны нечувствительности, а третий выход — с входом зоны нечувствительности блока 9 потери фазы, выходы блоков нечувствительности соответственно соединены с входами пороговых элементов усилителей 10а и 106, причем усилители 10а и 106 имеют блоки l l а и 116 задержки на срабатывание, а усилитель 12 не имеет.
Выходы усилителей 10а и 106 через блок
13, запрета соединены с гидравлическим блоком 14 перемещения электрода, а выход усилителя 12 — с управляющим входом блока запрета. Устройство также содержит блока 13 и 13 запрета второй и третьей фаз датчик 15 и задатчик 16 давления в гидросистеме, являющейся исполнительным механизмом перемещения электрода, блок
17 сравнения давлений, блок 18 задержки с контактами 18 — 18, два блока 19 и 20
1115248 (равнения отклонений токов электродов (:<>< c;«f fix фаз, и блок 21 сравнения разност«й токов пар электродов, выходы блоков
l7 и 21 сравнения соединены с входами лоп<ческого элемента И 22, à его выходы соеди пс ны с управляющими входам и блоков !
3l -- 13 запрета.
Сигналы 1„, 1э и 1„(фиг. 1) — ток соответствующих электродов, где индексы ! --3 — номера фаз; àI,, л1, и а1„— сигналы рассогласования между заданным и фактическим значением токов электродов);
1,, f, 1,, 1,, !, fy — сигналы запрета;/(<(,<(„!<(,— возмущающие сигналы; F(, F, Р— регул и рук) щие сигналы.
Система работает следующим образом.
Электрический режим задается переключаталем 4 ступеней напряжения печного трансформатора 3 и задатчиком 6 тока электрода. Задание может изменяться плавно или дискретно, кроме того, оно может изменяться в зависимости от номера ступени трансформатора. Такая корректировка объясняется особенностями печных трансформаторов рудпо-термических печей, имеющих ступени постоянной мо<цности, на которых
>н>минальный ток трансформатора изменяется.
Сигнал, пропорциональный току электрод<1, с датчика 5 тока поступает в блок
7 сравнения, где сравнивается с сигналом, IIðoïoðöèoнальным току задания. В случае разбаланса на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, который в зависимости от ус гапки зоны нечувствительности (блоки
8;1 и 86) поступает на вход фазочувствительных усилителей 103 и 10б, представляющих из себя два последовательно соединенных пороговых элемента (нуль-органа). В слуи<. 1<ревышения сигнала разбалапса зоны
11(<увствительности усилителя и в зависимости от полярности сигнал 1 срабатывает о(и< из пороговых элементов, выдавая чер.з <>,н>к 13 запрета сигнал в блок 14 пере,>< шспия электродов. Если па управляк>(цем вход(блока запрета нет сигналов 4,1,, .ff f I<3; Е lip(>xoäHò и происходит спуск или <<одъем электрода. Сигнал fg на блоке
З,<ирст;1 ПОЯВЛЯЕТСЯ В тОМ СЛуЧаЕ, ЕСЛИ flpO
<;с>н>,<пт резкос падение тока электрода, и !.«1; и и рустся блоком потери фазы. !
),ioк 9 потери фазы представляет собой у .:13><т(ль, имею<ций дискретную зону нечув<"1 в<гг(лын;сти. Это достигается 33 счет того, : i <> узел зоны нечувствительности мехапи:. скп или электрически связан с задатчиком <ока электрода. Так, если задана ве. Ill 1H II3a1I>пом 3 1>чеIIHIo (100О/p), зона нсчувстви .слыюсти олока потери фазы составляет
50" /,> от номинального тока электрода.
Если заданный ток электрода составляет
80(>/<> от номинального, то зо>13 печувствигслын>сти блока потери фаза — - 40О/р от номинального, при 60-30 /о от номинального, т.е. в любом случае зона нечувствительности блока потери фазы равна 0,5 1эз, Давление в системе гидравлики должно поддерживаться не менее 60 ати и обеспечиваться насосно-аккумуляторной станцией или насосами. Как показали практика, при работе насосов достаточно двух — трех (обычно их пять — шесть) и давления хватает для подъема одного электрода, но, если рассогласование происходит на двух или более фазах, его явно недостаточно. С 7075 ати при подъеме одного электрода оно падает до 40-45 ати, и поэтому отработка возмущающего сигнала происходит Ilo схеме: вначале поднимается один электрод, потом другой и т.д. При этом нс HcfifoHaется колебательный процесс.
Для исключения этого измеряют давление в гидросистеме датчиком 15, и сигнал пропорциональный этому давлению, сравнивается в блоке 17 сравнения с àíàл<>гичным сигналом от задатчика 16 давления.
Сигнал рассогласования (только в случае. если оно меньше заданного) поступает на блок перемен(ения электродов для включения дополнительных насосов. Одновременно сигнал рассогласования давления через блок 18 задержки поступает на вход логического элемента И (совпадения) .
Время задержки выбирается исходя из следующих соображений. Необходимо убедиться, что дополнительные насосы включены и хватает давления п(дравлики, чтобы быстро отработать возмущение. О скорости перемещения электрода (т.е, скорости отработки возмущения) можно судить по приборам перемещения электрода. Если рассогласование по току — на двух и более фазах, а перемещается только один электрод или очень медленно два и более. это свидетельствует о том, что давления в гидросистеме недостаточно и необходимо включить дополнительное число насосов или осуществить программу перемещения.
Если давление не хватает или
Это осуществляется слсду<ошим образом.
В блоке 19 сравнения происк<>дит сравнение сигналов рассогласования первой и второй фаз (ь1, и д 1, 3 в блоке 20 сравнения — соответственно л1, и л!)з. Выходные сигналы блоков 19 и 20 сравнения сравнивак)тся в блоке 21 сравнения. В результате Н3 его выходе появляется сигнал отклонений той фазы, у которой он наибольший. Если на обоих входах блока 22 имеется сигнал, на выходе логического блока поЯВЛЯЮТСЯ ТРИ СИГНЗЛ3: .133 «! >> — СИГНЗЛЫ запрета и «0» — — разреш(ие 113 перемещение.!
Возможные случаи формирования выходных сигналов приведены в таолице.
В варианте в первую очередь отрабатывается сигнал отклонения путем перемещения электрода первой фазы, затем второй и третьей.
Во втором — соответственно вначале перемещается электрод второй фазы, затем третьей и т.д.
Блок И представляет собой сборку из трех элементов И.
Работа блока 22 осуществляется следующим образом.
Если время отработки возмущения превышает время выдержки блока 18 задержки, на его выходе появляются три сигнала запрета, поступающие на вход каждого элемента И. Сигнал запрета на перемещение электрода формируется на основе сочетания контактов 18-. — 18 блока 18 контактов
22! — 22 и выходного реле элементов 22 —
22 .
Так как на выходе блока 21 сформирован сигнал об электроде, имеющий наибольшее рассогласование, следовательно, на входах одного из элементов И блока 22— два сигнала и он срабатывает, размыкая
115248 свой контакт в линии запрета, тем самым снимая запрет на перемещение соответствующего электрода.
Таким ооразом. блок 22 работает по логике И, т е. !!ри наличии на его входах двух сигна,ц>в Oт блока 18 задержки и .î.н!ка 21 сравнения на выходе б.нгка 22 появляется один сигнал«Снятие запрета» на перемещение (подъех!) одного из треx элект-родов. ! г! Если время блока 18 задержки выбр;!но оптимальным и гидравлика справляегся с отработкой возмущения, на вя!де г!о! в(еского элемента отсутствует и перемещение электродов осуществляется известным способом, так же, как в системе «Ôîñê;!ð».
Таким образом, предлагаемая система управления позволяет существенно повысить надежность работы электропечи, так как путем улучшения качества управления и ключает возможность отклк!чення печи изза перегрузки по току, l! у мень!!!!!ть Вероятность ложных перемещений электрод< н и их поломки. При этом обеспечиваегся к;!чественное управление электрическим режимом при работе на пониженной мо!цности и ограниченных возможностями гидрав25 лики.
1!15248 е> . г
1115248
Составитель Ск Туриак
Редактор С. Саенко Tex ред И. Ве рес Корректор Г. Решетник
Заказ 6669/45 Тираж 782 l1одииеиое
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
