Устройство для управления электротермической установкой с расходуемым электродом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ С РАСХОДУЕМЬМ ЭЛЕКТРОДОМ, содержащее источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления, а другой - с выходом блока выделения скорости плавления, подключенного nepBbJM входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода связанного входом с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора, связанного первым входом с регулятором длины межэлектродного промежутка , а вторым входом - с выходом генератора осциллирующих перемещений , соединенного также с входом формирователя импульсов управления, подключенного первьм и вторым выходами к второму и третьему входам блока вьщеления скорости плавления, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности управления, формирователь импульсов управления снабжен третьим и четвертым выходами,а блок вьщеления скорости плавления содержит преобразователь напряжение-частота , вход которого является nepBtJM входом блока вьщеления скорости плавления, а выход через ключ, управляющий вход которого является вторым входом блока вьщеления скорости, соединен со счетным (Л входом счетчика, связанного разрядными выходами с разрядными входами первого регистра, вход записи которого является третьим входом блока вьщеления скорости, выходы первого регистра соединены с разрядными входами второго регистра, инверсные вьсходы которого подключены к первым входам цифрового сумматора, соединенного вторыми входами с выходами первого регистра, а выходами - с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом блока вьщеленияскорости , причем третий выход формирователя импульсов управления подключен к входу установки нуля счетчика , а четвертый выход формирователя - к входу записи второго рет гистра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,„,115 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

af351402C 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3669901/24-07 (22) 09.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. У 18 (72) Н.А. Лавринов, Т.Ю, Деревенко и Г.И. Дамрова (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.365.22 (088.8) (56) 1. Сидоренко М.Ф. и др. Автоматизация и механизация электросталеплавильного производства. М., "Металлургия", 1975, с. 208-209.

2. Рубцов В.П., Деревенко Т.Ю.

Измерение веса расходуемого электрода. Труды Московского энергетического ин-та, 1980, вып. 446, с. 169-174. (54)(») УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ С РАСХОДУЕМЬМ ЭЛЕКТРОДОМ, содержащее источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления, а другой — с выходом блока выделения скорости плавления, подключенного первым входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода связанного входом с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора, связанного первым входом с регулятором длины межэлектродного промежутка, а вторым входом — с выходом генератора осциллирующих перемещений, соединенного также с входом

4(> Н 05 В 7 148 Н 05 В 3 60 формирователя импульсов управления, подключенного первым и вторым выходами к второму и третьему входам блока выделения скорости плавления, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повыщения точности управления, формирователь импульсов управления снабжен третьим и четвертым выходами,а блок выделения скорости плавления содержит преобразователь напряжение-частота, вход которого является первым входом блока выделения скорости плавления, а выход через ключ, управляющий вход которого является вторым входом блока выделения скорости, соединен со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с разрядными входами первого регистра, вход записи которого является третьим входом блока выделения скорости, вь|ходы первого регистра соединены с разрядными входами второго регистра,.инверсные вьжоды которого подключены к первым входам цифрового сумматора, соединенного вторыми входами с выходами первого регистра, а выходами — с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом блока выделения ско. рости, причем третий выход формирователя импульсов управления подключен к входу установки нуля счетчика, а четвертый выход формирователя — к входу записи второго ре-. гистра.

1 11

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления электротермическими установками, и может быть использовано, в частности в электрических печах с расходуемым электродом, Известно устройство для управления электротермической установкой, в котором стабилизация скорости плавления обеспечивается введением в систему регулирования контура, изменяющего установку тока по сигналу отклонения весовой скорости сплавления электрода. Устройство содержит тензометрический датчик, установленный в цепи подвески электрода и соединенный с входом регулятора (1) .

Недостатками такого устройства являются необходимость применения высокочувствительного тенэометрического датчика, трудоемкость встраивания его в подвижную часть установки, а также трудность выделения сигнала.иэ-за влияния силового тока печи, протекающего по конструктивным элементам датчика, и динамических усилий, обусловленных работой привода перемещения электрода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления электротермической установкой с расходуемым электродом, содержащее источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления, а другой - с выходом блока выделения скорости плавления, подключенного первым входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода, связанного входом с выходом преобразователя, соединенного входои с выходом сумматора, связанного первым входом с результатом длины межэлектродного промежутка, а -вторым входом - с выходом генератора ос@иллирующих перемещений, соединенного также с входом формирователя импульсов управления, подключенного первым и вторым выходами к второму и третьему входам блока выделения скорости плавления Г23.

Недостатками этого устройства являются сложность схемной реализа56269 2

1О

50 цни, требующая большого числа аналоговых элементов, и низкая точность измерения веса нз-за многократного преобразования аналоговых сигналов.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления электротермической установкой с расходуемым электродом, содержащем источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с Bbt ходом блока задания скорости плавления, а другой — с выходом блока выделения скорости плавления, подключенного первым входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода, связанного входом с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора, связанного первым входом с регулятором длины межэлек-. тродного промежутка, а вторым входом — с выходом генератора осциллирующих перемещений, соединенного также с входом формирователя импульсов управления, подключенного первым и вторым выходами к второму и третьему входам блока выделения скорости плавления, формирователь импульсов управления снабжен третьим и четвертым выходами, а блок выделения скорости плавления содержит преобразователь напряжение-частота, вход которого является первым входом блока выделения скорости плавления, а выход через ключ, управляющий вход которого является вторым входом блока выделения скорости, соединен со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с разрядными. входами первого регистра, вход записи, которого является третьим входом блока выделения скорости, выходы первого регистра соединены с разрядными входами второго регистра, инверсные выходы которого подключены к первым входам цифрового сумматора, соединенного вторыми входами с выходами первого регистра, а выходами — с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом блока выделения скорости, причем третий выход формирователя импульсов управления под1156269 4

30 ключен к входу установки нуля счетчика, а четвертый выход формирователя — к входу записи второго регистра. Такое выполнение устройства обеспечивает упрощение схемы блока выделения скорости и сокращение числа операций с аналоговыми сигналами, что повышает точность измерения весовой скорости плавления электрода. .На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления электротермической установкой t c электродом 2, источником 3 питания, электродвигателем 4 перемещения электрода и преобразователем 5, снабженным датчиком 6 тока, содержит (фиг.1) генератор 7 осциллирующих перемещений, подключенный выходом к одному входу сумматора 8 и входу формирователя 9 импульсов управления . Выход датчика 6 тока соединен с входом преобразователя 10 напряжение-частота, выход которого через ключ 11 соединен со счетным входом счетчика 12. Разрядные выходы счетчика 12 соединены с разрядными входами первого регистра 13, связанного выходами с входами второго регистра 14. Первые входы цифрового сумматора 15 подключены к инверсным выходам второго регистра

14, а вторые входы сумматора — к прямым выходам первого регистра 13.

Выходы сумматора 15 через цифро-аналоговый преобразователь 16 связаны с одним входом блока 17 сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания скорости плавления (на чертеже условно показана выходная шина V блока задания), Выход блока 17 сравнения соединен с входом управляемого источника 3 питания. Выход сумматора 8 подключен к входу преобразователя. 5, а один из входов сумматора 8 связан с выходом регулятора 18 длины межэлектродного промежутка (на чертеже условно не показаны обратные связи регулятора 18).

Устройство работает следующим образом.

Регулятор 18 совместно с преобразователем 5 и электродвигате" лем 4 обеспечивает поддержание за10

55 данной величины межэлектродного промежутка электротермической уста" новки посредством перемещения электрода 2. Сигнал обратной связи,пропорциональный величине межэлектродного промежутка, поступает на вход регулятора 18, где сравнивается с уставкой. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 18 через сумматор 8 поступает на вход преобразователя 5, приводя в движение электродвигатель 4, что вызывает перемещение механически связанного с ним электрода.

Управляемый источник 3 питания обеспечивает поддержание заданного значения тока электрода 2.

Такая двухконтурная система регулирования режимом работы электрической печи 1 обеспечивает стабилизацию мощности, выделяемой в межэлектродном промежутке, только при неизменных параметрах электрода. По мере сплавления электрода 2 изменяются мощность, выделяемая в межэлектродном промежутке и связанная с ней скорость плавления, что приводит к ухудшению качества выполняемого слитка. Для обеспечения постоянства скорости плавления и улучшения

I структуры слитка в предлагаемом устройстве используется контур регулирования, изменяющий напряжение источника 3 питания.

Выделение сигнала, пропорцио нального скорости плавления, обеспечивается путем измерения тока электродвигателя 4 . Частота измерения тока электродвигателя 4, зависящая от массы переплавляемого электрода 2 и точности определения скорости его плавления, задается генератором 7 осциллирующих перемещений. Генератор 7 осциллирующих перемещений вырабатывает знакопеременный сигнал Ur (фиг.?), поступающий через сумматор 8 на вход преобразователя 5 и обеспечивающий измерительное реверсивное перемещение двигателя 4 и соответственно электрода 2. На фиг.2 причедены диаграммы тока двигателя iaaf н скорости двигателя u3$ при выполнении измерительного перемещения . Величину измерительного перемещения принимают много меньшей длины межэлектродного промежутка, чтобы не вносить возмущений в работу регулятора длины межэлектродного промежутка.

1156269 где I

М.р =constток якоря двигателя момент трения в механизме перемещения электрода, коэффициент, учитывающий параметры двигателя, момент нагрузки, обусловленный весом электрода 2.

К constСигнал с выхода генератора 1 поступает также на вход формирователя 9 импульсов управления, определяющего последовательность измерительных операций, осуществляе- 5 мых блоком выделения скорости плавления. Формирователь импульсов может быть выполнен на любых логических элементах и по различным схемам.

При поступлении сигнала U с генератора 7 на вход формирователя 9 на его выходе формируется первый управляющий сигнал Uz (фиг.2), сбрасывающий счетчик 12 на нуль. Сигнал U открывает ключ 11 с за- 15 держкой относительно переднего фронта импульса Ur генератора 7, большей времени разгона двигателя 4.

Необходимость этой задержки вызвана тем, что в процессе разгона элек- ур тродвигателя его так не зависит от нагрузки на валу (веса электрода), а определяется толька током отсечки преобразователя 5.

При открывании клоча К сигналом 25

U импульсы с частотой f = С поступают с выхода преобразователя 10 напряжение-частота на счетный вход счетчика 12. За время t< действия импульса U< в счетчике записывается число % Е t . При t> = const число N<, записанное в счетчике 12, пропорционально текущему значению тока якоря двигателя, т.е. весу электрода. Таким образом, на выходах

33 счетчика 12 после каждого измерения формируется число И = G.

Длительность tu импульса на выходе определяется необходимой точностью измерения и частоты f на выходе преобразователя 1А напряжениечастота подключенного к датчику тока электродвигателя 4. Частота f пропорциональна току электродвигателя 4 и, следовательно, весу электрода, поскольку

Для преобразования сигнала, текущего значения веса электрода в сигнал, пропорциональный скорости плавления электрода, используются регистры 13 и 14, цифровой сумматор

15 и цифро-аналоговый преобразователь 16. Перед поступлением сигнала Ug ыа сброс счетчика 12 формирователь 9 вырабатывает сигнал U, поступающий на вход записи регистра 14 и переписывающий в него чис— ло N< . Это число хранится в регистре 14 до очередного цикла измерения, задаваемого генератором 7.

По окончании записи числа Ni >< в счетчик 12 формирователь 9 вырабатывает сигнал Uq, записывающий это число в регистр 13, в котором до этого момента времени хранилось число М .

Таким образом, по окончании каждого цикла измерения в регистр

13 записывается число N(i1, соответствующее текущему значению веса электрода, а в регистре 14 — число

Nl, соответствующее весу, измеренному в предыдущем цикле, и цифровой сумматор 15 осуществляет операцию вычитания Ni -N « . Для этого на его первые входи подается число И4 с прямых выходов регистра

13, а на вторые входы — число (-М 4 ) с инверсных выходов регистра 14. На выходах цифрового сумматора 15 вырабатывается число

При неизменном периоде Т поступления импульсов с выхода генератора

7 число aN пропорционально скорости плавления еИ

Т

Цифро-аналоговый преобразователь

1 б прео бр аз ует число . а N в анало говый сигнал Vga который поступает на вход блока 17 сравнения, осуществляя изменение напряжения (тока) источника питания 3.

Предлагаемое устройство позволяет исключить из системы регулирования специальные датчики измерения веса и скорости электрода, что существенно упрощает конструкцию электрической печи.

В предлагаемом устройстве. сигнал, пропорциональный скорости плавления, учитывает как неоднородность сечеСоставитель Г. Тараканова

Техред Т.Дубинчак Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор Е. Копча

Заказ 3198/56

Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 ния переплавляемого электрода, так и его плотност . Повышению точности измерения способствует также приме1156269 8 нение дискретных элементов, обладающих более высокой помехоустойчивостью.