Система управления электрическим режимом трехфазной дуговой электропечи

 

Изобретение относится к устрой-; ствам для управления электрическим режимом дуговых электропечей. Целью изобретения является снижение-расхода электроэнергии . за счет лучшего использова.ния печного трансформатора . Для этого система управления дополнительно снабжается блоком вычисления квадратичных токов фаз, блоком вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением , тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления пере- , грева обмоток печного трансформатора , блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора , блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блокбм задания температуры металла. Контроль нагрузки трансформатора по квадратичным токам наилучшим образом определяет его режим при резких изменениях нагрузки. При этом непосредственно контролируется и температура обмоток . Величина управляемого рабочего тока является суммой среднеквадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток трансформатора , и определяется автоматически программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущее NP значение отношения мощностей сравни-, D Э вается с автоматически программируемым , зависящим не только от первоначального задания, но и от величины эо ел ступени напряжения трансформатора и перегрева футеровки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11), Н 05 В 7/148

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3640553/24-07. (22) 13.05.83 (46) 30.12.85. Бюл. Ф 48 (71) Ковровский филиал Владимирского,политехнического института и Узбекский металлургический завод (72) В.А.Сычев, Н.Т.Никокошев, 10.А.Зайцев, B.Ô.Ðóöêèé и В.В.Краса-. вин (53) 621.365.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 612425, кл. Н 05 В 7/148, 1976.

Патент США Ф 4096344, кл. Н 05 В 7/148, 1978. .(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к устройствам для управления электрическим режимом дуговых электропечей. Целью изобретения является снижение-расхода электроэнергии за счет лучшего использования печного трансформатора. Для этого система управления дополнительно снабжается блоком вычисления квадратичных токов фаз, блоком вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления пере-, грева обмоток печного трансформатора, блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блокбм задания температуры металла. Контроль нагрузки трансформатора по квадратичным токам наилучшим образом определяет его режим при резких изменениях нагрузки. При этом непосредственно контролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочего тока является суммой среднеквадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток трансформатора, и определяется автоматически программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущее значение отношения мощностей сравни-, вается с автоматически программируемым, зависящим не только от первоначального задания, но и от величины ступени напряжения трансформатора и перегрева футеровки. 1 ил.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для управления электрическим режимом дуговых электропечей.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии за счет лучшего использования печного трансформатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления дуговой электропечи.

Иежду системой 1 питания и высоковольтной стороной печного трансформатора 2, оснащенного переключа- телем 3 ступеней напряжения, — датчики 4 и 5 напряжения и тока. Дуговая электропечь 6 оснащена механизмом перемещения электродов 7 и бло.ком 8 сравнения сигнала управления.

Во вторичные цепи датчиков 4 и 5 тока и напряжения включены счетчики

9 и 10 активной энергии и реактивной энергии (например, счетчики индукционного типа, снабженные датчикамиформирователями импульсов). Выходы формирователей импульсов счетчиков

9 и 10 включены на вход блока 11 вычисления отношения реактивной и активной энергии (мощностей). Кроме того, .выход счетчика 9 включен на вход блока 12 управления вычислением, выход которого включен на. один из входов блока 11. На вход блока 13 вычисления квадратичных токов фаз включен выход датчиков 5 тока, другой вход блока 13 соединен с выходом блока 12. Вычисление квадратичных токов фаз в блоке 13 могут выполнить, например, индукционные . счетчики квадратичного тока, снабженные датчиками-формирователями импульсов. Выход блока 13 соединен с входом блока .14 вычисления квадратичного тока фаз и одним из входов блока 15 сравнения квадратичных токов фаз и среднеквадратичного тока и их допускаемого отношения.

В сумматор 16 подаются сигналы с выхода блока 14 и блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора 2. На входы блока 18 сравнения отношения мощности подаются аналоговые сигналы с выхода блока 11, выхода блока 19 вычисления перегрева футеровки, выхода блока 20 автоматического программирования отношения энергий (мощностей) . . Выход блока 18 соединен с входом

1202085 2 сумматора 21, другой вход которого соединен с выходом блока 16, а его выход соединен с одним из входов блока 8, втЬрой вход которого соединен через согласующий трансформатор

22 с вторичными обмотками печного трансформатора 2, а третий вход— с выходом блока 23 сравнения температуры металла, входы которого

5 соединены с блоком 27 задания темпе10 ратуры металла и датчиком 25 текущего значения температуры металла.

Выход блока 8 связан с входом блока электродов 7. Входы элемента И-ИЛИ 26.соединены с выходами блоков 17 и

19, а его выход — с переключателем

3 ступеней напряжения.

Входы блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора

20 соединены с датчиком 27 температуры обмоток и блоком 28 задания температуры.

Входы блока вычисления перегрева

25 футеровки соединены с датчиком 29 .температуры футеровки и блоком 30 задания температуры футеровки. Третий вход элемента И-HJIH соединен с выходом блока 31 задания ступени напряжения.

Входы блока 20 соединены с блоком :

32 первоначального задания отношения; энергии, а дополнительный вход бло; ка 15 сравнения — с блоком 33 задания допустимого отношения квадратичных и среднеквадратичных токов, Система управления дуговой электропечи работает следующим образом.

Перед включением электропечи задают начальные параметры режима, в блок 26 — ступень напряжения, в блок 20 — первоначальное отношение энергий (>pA, в блок 23 — темпера45 туру металла Т„ „,„ . Вводят необходимые.ограничения:: в блок 28 — допускаемую температуру обмоток печеного трансформатора Трр лап, блок 30 — допускаемую температуру

50 футеровки Т „, в блок 33 — допускаемое отношение квадратичных токов фаз и среднеквадратичного тока. После включения электропечи счетчики 9 и 10 измеряют активную

55 и реактивную энергии и формируют импульсы, число которых и р и п пропорционально соответственно активной

Р и реактивной Qc энергиям

1 пр = k)Pt

= k Qt, причем коэффициенты пропорциональности k (и k 2 ОдинакОВЫ (k < kz)

Блок 11 вычисляет отношение реактивной и активной энергий (мощностей) я е

n> Pt P за интервал времени t = t„, причем

,t„- обратно пропорционально активной мощности

"к.— р ) где k — коэффициент пропорциональности °

Блок 11 выдает значение у на выходе в аналоговой форме. Время вычисляется блоком 12 при прохож-. дении, например, 100 импульсов.

Блок 13 вычисляет квадратичные токи фаз в виде последовательности импульсов и, = k

Через интервалы времени t блок

12 одновременно подает команду на выдачу результатов на выходах блоков 11 и .13. Блок 14 вычисляет среднеквадратичный ток фаз пск ki, 1, I, и вьдает на выходе аналоговый. сигнал с»» 5 ск где k Z кОэффициент прОпОрциональ»

НОСТИ.

В блоке 15 текущие квадратичные токи фаз в виде последовательности импульсов и>. сравниваются с и, 1 СК и допускаемым отношением (I„ „: II,„) и аналоговый сигнал рассогласования

Аоп (через пороговый элемент) поступает на один из,входов блока 11, вызывая запрет выдачи результата вычисления при этом на выходе блока 11 остается результат предьдущего вычис-. вр ср текущее отношение энергйй, программируемое отношение энергий, выходной сигнал блока 20, где

Ц

= 1с

30, сигнал, пропорциональный перегреву футеровки электропечи, коэффициент пропорциональности, k

7 ат, 3S Т =(Т + — — Tq

Т вЂ” температура футеровки по датчикам, Т,р А,„ — допускаемый уровень темпе40 ратуры футеровки.

Сигналы, /„и йТТ поступают на входы блока 18 с выходов блоков

11, 20 и 19, причем блок 18 реаги45 рует только на положительные сигналы. На выходе сумматора 21 формируется сигнал управления, равный сумме сигналов выхода блоков 18 и 16

I +a) = I«+ aT„+ У

$q»

С выхода сумматора 21 суммарный. сигнал управления поступает на первый вход блока 8, на второй вход которого поступает сигнал V„„, неизменный по величине на любой ступени, напряжения, так что на выходе блока 8 формируется сигнал рассогласования

202085 4 ления. В сумматоре 16 сигнал I „ суммируется с сигналом а?, пропорциональным перегреву обмоток печного трансформатора, и на выходе. сумматора 16 формируется сигнал управляемого тока I ск aIã

Где е Т = иск ь Т

10 Š— коэффициент пропорциональности, T0s — температура обмоток, T„ „. — допускаемая температура

06 *ОЙ обмоток.

Сумматор 16 реагирует только на положительный сигнал А Т . Сигнал

I поступает на один из входов сум1 матора 21 на другой вход этого блока поступает с выхода блока 18

20 сигнал рассогласования отношения энергий где U„ ст1

" ст(,i ) (ьТч "3 + П а*

5 ьу = U„„- (I +ьу }, поступающий на вход блока 7, осуществляющего перемещение электродов

d1 - с ьу, где — коэффициент. пропорциональности. . В начале плавки при отсутствии перегревов обмоток трансформатора и футеровки печи сигнал управления

Iq + 43 = Т ск + У 1с

dÓ = Пни (Тьк + п )

U„„(Iñê

d1 = k8Г„"- (I„ у)3. . Блок 8 настраивается таким образом, что при отсутствии рассогласования dg

О„„-Т,к =О.

При этом, если ток увеличивается, появляется отрицательное рассогла,сование ь у, механизм перемещения

1 поднимает электроды вверх, если тскк уменьшится, электроды опускаются. „

При увеличении I .„ увеличивается, усиливается положительное рассогласование Ь, появляется огрицательное рассогласование ьу, электроды поднимаются. С уменьшением I ск у уменьшается, появляется отрицательное рассогласование 4, Ь у увели-,: чивается, электроды опускаются. При достаточно продолжительном плавлении может .появиться сигнал dI < (как следствие увеличения Т, так и при быстром ее изменении), увеличивается I увеличивается сигнал управления I > + d (, появляется отрицатЕльное рассогласование 4 у, механизм перемещения поднимает электроды, токи электродов уменьшаются, дуги становятся длинее. При достаточном проплавлении шихты датчики температуры футеровки отмечают по.вышение Т, (блок 19 может вычислить и повышенйую скорость изменения Т ), появится положительный сигнал Ь т отрицательное рассогласование ь уменьшится сигнал I + hf, появится положительное рассогласование

dy электроды начнут опускаться, ток электродов увеличится, дуги становятся короче, Т уменьшается.

Если не произойдет сйижения Т, то.при наличии сигнала ФТ в элемент 26 одновременно поступят сиг.налы 4?т и dgт, блок 3 выдаст „ сигнал..

1202085 ., б

:переключения на пониженную ступень напряжения в режим более коротких

jgyr. На одном из выходов блока 3 формируется сигнал

5 ст ст (1+ )

Оч ст i

â€, исходная ступень напряжения, соседняя пониженная ступень.!

Сигнал 25 > вводится в блок 20, на другой вход которого .ранее введен сигнал задания,„ так, что на выходе блока 20 формируется сигнал автоматического программирования ь пр — 3 А (1 У 4

2п Выход блока, 3 и вход блока 20 пред- . усматривают возможность формирования сигнала ч и по другому принципу.

При достижении температуры металла заданного значения на выходе блока

25 23 появляется сигнал Ь Т,ч,> О, на один из входов. блока 8 поступает сигнал подъема электродов.

По сравнению с прототипом в

3p . предлагаемой системе управления дуговой электропечи печной трансформатор используется лучше, так как его нагрузка контролируется по квадратичным токам, наилучшим образом опреде35 ляющим его режим при имеющих место резких (от тока холостого хода до тока эксплуатационного короткого замыкания) изменениях нагрузки. КроЪ ме того, непосредственно контролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочего тока яв ляется суммой среднеквадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток печного трансформатора, и определяется автоматически

45 программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущее значение отношения мощностей сравнивается с автоматически

:Ъ;

50 программируемым, зависящим не только от первоначального задания, но и от величины ступени напряжения . трансформатора и перегрева футеровки лечи.

55 .

Формула изобретения

Система управления электрическим режимом трехфазной дуговой электро.ка сравнения соединен с третьим входом блока вычисления отношения активной и реактивной энергий, четвертый вход которого и четвертый вход блока вычисления квадратичных токов фаз соединены с выходом блока управления вычислением, соединенно м го входом с выходом счетчика активной энергии, выход блока вычисле»

1р ния среднеквадратичного тока соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора, 15 а выход — с вторым входом первого сумматора, соединенного выходом с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого через согласующий трансформатор соединен

2р с выводами вторичных обмоток печного трансформатора, третий вход — с выходом четвертого блока сравнения, а выход — с входом блока управления приводом перемещения электрода, 25 первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом датчика температуры металла, его второй вход — с выходом блока задания температуры металла, третий вход nepgp вого блока сравнения соединен с выходом блока вычисления перегрева футеровки, первый вход которого соединен с датчиком температуры футеровки, его второй вход — с блоком задания температуры футеровки, первый вход блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора соединен с датчиком температуры обмоток трансформатора, его вто-.

4р рОН ВХОД С ВЫХОДОМ блОка заДания допускаемой температуры обмоток, выход — с первым входом элемента

И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока вычисленйя пе4> регрева футеровки, третий вход — с блоком задания ступени напряжения, а выход — с входом переключателя ступеней напряжения печного трансформатора.

7 1202085

;печи, содержащая переключательступеней напряжения печного трансформатора, датчики тока и напряжения по числу фаз, соединенные с входами счетчика активной и счетчика реактивной энергий, снабженных формирователями импульсов, выходы обоих счетчиков соединены с первым и вторь входами блока вычисления отношения активной,и реактивной энергий, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом блока задания отношения энергий .а выходом — с первым входом первого сумматора, блок управления приводом перемещения электрода и блок зада" ния ступени напряжения, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, она снабжена блоком вычисления квадратич ных токов фаз, блоков вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока .к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления перегрева обмоток печного трансформатора, блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом

И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блоком задания температуры металла, выходы

;датчиков тока фаз соединены с тремя входами блока вычисления квадратичных токов фаз, выходы которого соединены с тремя входами блока вычисления среднеквадратичного тока и с тремя входами второго блока сравнения, четвертый вход которого соединен с выходом блока вычисления среднеквадратичного тока, а пятый вход — с выходом блока задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, выход второго бло 1202085

Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8108/62

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

Составитель Г.Тараканова

Редактор М.Келемеш Техред А.Кикемезей Корректор,M.Äåì÷èê !