Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ , содержащее для каждой фазы печи привод перемещения электрода, пропорционально-интегральныйрегулятор соединенный первым входом с выходом блока выделения активной составляющей фазного напряжения, первый вход которого через первый фильтр подключен к датчику тока, второй вход через второй фильтр - к датчику напряжения и задатчик энергетического режима, отличающееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей электропечи путем оптимизации режима ее работы и улучшения динамических характеристик системы автоматического регулирования, оно снабжено для каждой фазы управляемым делител.ем фазного напряжения, регулятором тока дуги и блоком ограничения упора, управляемый делитель фазного напряжения подключен первы , входом к выходу датчика напряжения, VTtr,4jiM - к выходу задатчика энергетичеI режима, а выходом - к второму вхо-. .i.y пропорционально-интегрального регу (Л лятора, выход последнего соединен с первым входом регулятора тока дуги, второй вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход через блок ограничения упора к приводу перемещения электрода, при этом управляющий вход блока ограничения упора соединен с выходом датчика напряжения О5 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„8() „„1167763 д

Н 05 В 7/148

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3698145/24-07 (22) 31.01.84 (46) 15.07.85. Бюл. № 26 (72) В. К: Гарнов, В. М. Иткин, Л. Г. Левин, P. С. Лосев и В. Б. Рабинович (53) 621.365.22 (088.8) (56) Фарнасов Г. А., Рабинович В. Л., Егоров А. В. Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок. М.: «Металлургия», 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹;. Н 05 В 7/148, опублик. 05.03.77

Патент США № 4029888, кл. Н 05 В 7/152, опублик. 18.06.88. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС КОГО УПРАВЛЕНИЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЙ ЭЛЕК, ТРОПЕЧИ, содержащее для каждой фазы печи привод перемещения электрода, пропорционально-интегральный регулятор соединенный первым входом с выходом блока выделения активной составляющей фазного напряжения, первый вход которого через первый фильтр подключен к датчику тока, второй вход через второй фильтр к датчику напряжения и задатчик энергетического режима, отличающееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей электропечи путем оптимизации режима ее работы и улучшения динамических характеристик системы автоматического регулирования, оно снабжено для каждой фазы управляемым делителем фазного напряжения, регулятором тока дуги и блоком ограничения упора, управляемый делитель фазного напряжения подключен первь ., входом к выходу датчика напряжения, вго; ым — к выходу задатчика энергетического режима, а выходом — к второму вхо-. ,,у пропорционально-интегрального регу,:ятора, выход последнего соединен с первым входом регулятора тока дуги, второй вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход через блок ограничения упора к приводу перемещения электрода, при этом управляющий вход блока ограничения упора соединен с выходом датчика напряжения

1167763

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения активной составляюшей фазного напряжения содержит запоминаюший повторитель, соединенный управляюшим входом с выходом дифференциатора, причем вход дифференциатора является первым входом блока, выход повторителя — выходом блока, а его вход — вторым входом блока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок ограничения упора содержит ключевой и пороговый элементы, первый и второй диоды и размыкающий контакт конечного выключателя верхнего положения электрода, причем катод первого диода подключен к входу ключевого элемента, Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для автоматического управления энергетическим режимом дуговой электропечи путем перемешения электродов.

Цель изобретения — повышение техникоэкономических показателей электропечи путем оптимизации режима ее работы и улучшения динамических характеристик системы автоматического регулирования.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для автоматического управления энергетическим режимом дуговой электропечи; на фиг. 2 — схема блока выделения активной составляющей; на фиг. 3 — одна 15 из возможных схем блока ограничения упора электрода.

Устройство (фиг. 1) содержит дуговую электропечь 1 с питающим трансформатором 2 и переключателем ступеней напряжения (ПСН) 3. Электропечной агрегат ос- 20 нашен датчиками фазного напряжения 4 и тока 5. Выходы синалов переменного тока с этих датчиков через фильтры 6 и 7 подключены соответственно к первому и второму входам блока 8 выделения актив- ной составляющей фазного напряжения в виде произведения фазного напряжения на коэффициент мощности цепи дуги

V4 совУ.

К выходу выпрямленного сигнала датчика фазного напряжения подключен управ- ЗО ляемый делитель 9, который предназначен для выделения части фазного напряжения

n V@/ правляемый делитель 9 содержит множительное устройство на основе преобразователя код — аналог, первый (аналоговый) вход которого соединен с выходом датчика З5 анод второго через размыкающий контакт конечного выключателя — к выходу ключевого элемента, являющемуся выходом блока, анод первого диода и катод второго соединены между собой и точка их соединения является входом блока, управляющий вход ключевого элемента подключен к выходу порогового элемента, вход которого является управляющим входом блока.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляемый делитель фазного напряжения выполнен в виде цифроаналогового преобразователя; аналоговый вход которого является первым входом делителя, цифровой вход — вторым входом делителя, а выход преобразователя — выходом делителя.

4 напряжения (фиг. 1), а второй (цифровой) через переключатель 10 рода работ— с задатчиком 11 энергетического режима или с выходом управляюшего вычислительного комплекса (УВК) 26, который связан также с переключателем 3 ступеней напряжения. Выход управляемого делителя 9 подключен к первому входу регулятора 12 коэффициента мощности, второй вход которого соединен с выходом блока 8 выделения активной составляющей фазного напряжения. Регулятор 12 предназначен для сравнения сигналов, пропорциональных m Чр созУ и п ЧФ, и формирования задания на ток дуги. Для того, чтобы обеспечить регулирование по ошибке и ее интегралу (астатическое регулирование) регулятор выбирается пропорционально-интегральным.

Конденсатор 13 и резистор 14 являются элементами корректируюшей цепи и подбираются при настройке.

Выход регулятора 12 коэффициента мошности соединен с первым входом регулятора тока 15, который своим вторым входом связан с выходом выпрямленного сигнала датчика тока 5.

Регулятор тока 15, как подчиненный, может быть выбран пропорциональным. Регулятор 15 предназначен для сравнения сигналов задания и обратной связи по току дуги и формирования сигнала задания на скорость привода перемещения электрода.

Резистор 16 — элемент корректирующей цепи.

Выход регулятора 15 соединен через блок

17 ограничения упора электрода с входом привода 18 перемещения электрода. Управляюший вход блока 17 связан с выходом 1167763

3 выпрямителя датчика 4 фазного напряжения. Блок 8 (фиг. 2) содержит запоминающий повторитель 19 и дифференциатор 20.

Блок 17 ограничения упора электрода (фиг. 3) снабжен ключевым элементом 21, пороговым элементом 22 и двумя диодами

23 и 24. Вход ключевого элемента 21 связан с сигнальным входом блока через диод

23, включенный в прямом направлении, а выход — с выходом блока. Второй диод

24 включен в обратном направлении через размыкающий контакт конечного выключателя 25 верхнего положения элемент электродЯ. Пороговый элемент 22 соединен своим входом с управляющим входом блока

17, связанным с датчиком 4 фазного напряжения (фиг. 1), а выходом — с управляюl5 щим входом ключевого элемента 21. Блок вующим электродом и заземленной подиной печи, а нулевая точка питающего трансформатора 2 с подиной не соединяется.

Таким образом, цепь тока по-прежнему не замкнута и сигнал датчика тока отсутствует.

Пороговый элемент 22 (фиг. 3 ) в блоке

17 ограничения упора срабатывает и вызывает размыкание ключевого элемента 21. который размыкает цепь задания скорости привода 18 для направления «вниз» и тем

50 самым снимает давление электрода на шихту.

При достижении шихты вторым электродом замыкается цепь тока и на второй вход регулятора тока 15 подается сигнал с датчика тока 5. предназначен для устранения воздействия остаточного напряжения на выходе пропорционально-интегрального регулятора

12 коэффициента мощности на привод 18 2о при зажигании дуги.

Устройство работает следующим образом.

После включения питающего трансформатора 2 появляется сигнал напряжения на выходе датчика 4 фазного напряжения и с выхода управляемого делителя 9 подается 25 задающий сигнал на вход регулятора 12 коэффициента мощности. При этом сигнал с выхода блока 8 выделения активной составляющей отсутствует вследствие отсутствия фазного тока. Регуляторы коэффициента мощности 12 и тока 15 формируют сигнал управления приводом 18 перемещения электрода. Этот сигнал подается через ключевой элемент блока 17 ограничения упора электрода на вход привода 18 и отрабатывается путем перемещения электрода З5

«вниз» до соприкосновения с металлической шихтой электрода данной фазы. В результате сигнал на выходе датчика 4 фазного напряжения становится равным нулю благодаря тому, что вход датчика фазного напряжения каждой фазы включен между соответст- 4О

Сигнал с выхода регулятора тока 15 через диод 24, включенный в обратном направлении, размыкающий контакт конечного выключателя 25 (блок 17) подается на вход привода 18, который перемещает электрод «вверх» и, следовательно, зажигает дугу.

Одновременно появляется сигнал на выходе блока 8 выделения активной составляющей фазного напряжения, работа которого основана на фиксации мгновенных значений фазного напряжения в моменты, соответствующие максимумам фазного тока.

Сигнал, соответствующик, активной составляющей фазного напряжения, сравнивается на входе регулятора 12 коэффициента мощности с сигналом задания, соответствующим части фазного напряжения. Если это равенство нарушается в ту или другую сторону, то задание на ток дуги изменяется таким образом, чтобы восстановить заданный коэффициент мощности. Сигнал на выходе регулятора 12 коэффициента мощности представляет собой сумму разностного входного сигнала и его интеграла. При этом пропорциональная составляющая обеспечивает высокое быстродействие регулятора, а интегральная — его высокую точ ность.

Выходной сигнал регулятора 12 коэффициента мощности сравнивается на входе регулятора тока 15 с сигналом, пропорциональным текущему значению фазного тока.

Усиленное рассогласование между заданной и фактической величиной фазного тока через блок 17 ограничения упора отрабатывается приводом 18.

Устройство позволяет контролировать активную мощность, вводимую в печь, и поддерживать оптимальные энергетические режимы на различных стадиях плавки благодаря возможной оперативной перенастройки на заданный оптимум и может найти широкое применение при работе в особых технологических режимах, связанных с введением легирующих добавок, вследствие устранения влияния нестабильности питающеи сети, уменьшения взаимного влияния фазных токоподводов и повышения точности и быстродействия сократить количество необоснованных перемещений электродов и время отработки возмущения (нарушения режима), что приводит к уменьшению дисперсии тока дуги и повышению КПД печи; осуществить совместную работу с цифровыми управляющими устройствами — цифровыми задатчиками, локальными системами автоматизации и автоматизированными системами управления технологическими процесс а м и А СУТ П.

1167763 юг. 2

Редактор Т. Веселова

Заказ 4446I55

Составитель Е. Косарев

Техред И. Верес Корректор С. Черни

Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4