Регулятор электрического режима руднотермической печи

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - увеличение производительности печи путем повышения качества управления. Введение логического контура регулирования по напряжению в зависимости от сигналов Д иД обеспечи- . вает более высокое быстродействие регуля; тора по сравнению с известными регуляюоами 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 1-, 05 Б 7/148

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709147/07 (22) 26,06.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Тульский политехнический институт (72) А. М. Шварев, Р, В. Минеев и А. А.

Фомичев (53) 621.365.22(088.8) (56) Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок, Сборник научных трудов, Куйбышев, 1976, вып. 7, с. 149-155.

Авторское свидетельство СССР

М 954770, кл. Н 05 В 7/148, l981, Изобретение относится к электротермии, конкретнее — к автоматическим регуляторам электрического режима руднотермических электропечей.

Цель изобретения — увеличение производительности печи путем повышения качества управления.

На чертеже представлена блок-схема регулятора электрического режима руднотермической печи.

В блок-схеме к руднотерми- еской печи

1 подключены датчик 2 тока и датчик 3 напряжения, выход датчика 2 тока соединен с входом первого порогового блока 4 сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока 5 задания, а первый выход — с первым входом первого операционного усилителя 6. Выход усилителя 6 через регулятор 7 тока соединен с входом исполнительного механизма 8 перемещения электрода; выход датчика 3 напряжения соединен с первым входом первого блока 9 сравнения, второй вход которого соединен

„„Я3„„1690231 All (54) РЕГУЛЯТОР ЗЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения — увеличение производительности печи путем повышения качества управления. Введение логического контура регулирования по напряжению в зависимости от сигналов Л! ИЛ обеспечи-., II

3 } вает более высокое быстродействие регулятора по сравнению с известными регулятооами. 1 ил, с выходом второго блока 10 задания, а выход -через первый фильтр 11 — с первым входом первого сумматора 12. Второй вход сумматора 12, соединен с первым выходом блока операционных усилителей 13 коррекции. Вход блока 13 соединен с выходом блока 14 вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом первого порогового блока 4 сравнения. Первый выход первого сумматора 12 через второй фильтр

15 соединен с первым входом второго сумматора 16, второй выход — с первым входом второго порогового блока 17 сравнения, а третий выход — с первым входом второго операционного усилителя 18. Второй вход второго сумматора 16 соединен с вторым выходом блока операционных усилителей

13 коррекции. Первый выход второго сумматора 16 через третий фильтр 19 соединен с вторым входом блока 14 вычитания, второй выход — с первым входом третьего порогового блока 20, а третий выход — c вторым входом второго операционного усилителя

1690231

18. Выход второго операционного усилителя 18 соединен с первым входом второго блока 21 сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом первого порогового блока 4 сравнения, а выход — с вторым входом первого операционного усилителя 6. Второй вход второго порогового блока 17 сравнения соединен с выходом третьего. блока 22 задания, а выход — с первым входом третьего сумматора 23. Второй вход третьего порогового блока 20 соединен с выходом четвертого блока 24 задания, а выход — с вторым входом третьего сумматора 23, выход которого соединен с входом регулятора 25 переключения ступеней напряжения.

Руднотермическая печь является дина-. мическим обьектом, Ее передаточная функция представляет собой инерционное апериодическое звено третьего порядка, Инерционность приводов, схем измерения и короткой сети можно не учитывать вследствие малости соответствующих постоянных времени электропечи. Тогда передаточную функцию печи можно представить следующим образом;

W 3Р -1)тТ2Р 4-1 ТЭ9+1 (1) где К вЂ” коэффициент усиления по току, кА/В;

Т>, Т, Тз — постоянные времени печи, с, Управление электрическим режимом руднотермической печи только лишь по выходной переменной (по току электрода) не обеспечивает требуемого качества уп равления, вследствие отсутствия информации о динамике печи, т.е. о сигналах, пропорциональных первой и второй производным по отношению тока электрода от заданного (опорного) значения. Эти сигналы можно выделить, не прибегая к дифференцированию по времени отклонения тока электрода, что является труднореализуемой задачей.

Для этого достаточно реализовать передаточную функцию (1) в виде трех апериодических звеньев первого порядка; например, в виде последовательного соединения трех

RC- или В=фильтров с постоянными времени, равными постоянным времени печи Т>, Т, Тз. Выбором соответствующих номинальных значений пассивных элементов каждого из фильтров можно точно реализовать передаточную функцию печи (1). Вход- ным сигналом для фильтров является электрический управляющий сигнал по переключению ступеней напряжения печного трансформатора. Выходным сигналом фильтров является прогноэируемое значение отклонения тока электрода Л !р, Чтобы

30 сигналы, пропорциональные первой и второй производным по отклонению тока электрода от заданного значения, полученные с выходов фильтров, соответствовали реальным параметрам печи при действии возмущений, устройство определяет разность между измеренным отклонением тока электрода Л I и прогнозируемым с помощью блока фильтров отклонением Ь Inp, т.е. е

Сигнал, пропорциональный разности е, содержит информацию о возмущениях в печи. Этот сигнал складывается в сумматорах. В результате такой операции выходные сигналы с сумматоров оказываются пропорциональными сигналам первой и второй производных по отклонению тока Л т,е.Л ! иЛ!.

Регулятор электрического режима работает следующим образом. Если ток электрода !э находится в заданном диапазоне номинальных значений, система управления отрабатывает возмущения аналогично регуляторам типа APP-1. В этом случае сигнал рассогласования по току hl - !э — !зад. поступает на вход операционного усилителя

6, где усиливается по мощности, и далее подается в регулятор тока 7. Этот регулятор перемещает электрод печи в ту или иную сторону в зависимости от знака !. Перемещение электрода осуществляется с целью компенсации Л путем воздействия на электрод исполнительного механизма перемещения электрода 8.

При этом, если отклонение тока Л имеет высшие производные Л I иЛ I,,не выходящие за пределы N1, N2, на выходе третьего сумматора 23 управляющий сигнал коррекции по напряжению отсутствует.

40 Электрические сигналы, пропорциональные Л 1 и hl».,,формируются на выхЬдах первого 12 и второго 16 сумматоров. Так как отклонения Л незначительны, то на выходе фильтров, в частности фильтра 19, прогно-.

45 зируемый сигнал отклонения тока A Inp. отличается от измеренного значения Л! незначительно.

Разность отклонений

Е= hl Л lnp.

50 с блока 14 вычитания поступает на первый и второй сумматоры 12 и 16; Масштабирование сигналов е по каждому из каналов выбирают, исходя иэ требования обеспечения устойчивости контура коррекции по напря55 жению. С блока 14 вычитания поступает электрический сигнал низкого уровня. Соответственно с сумматоров 12 и 16 также снимается сигнал низкого уровня, второй и третий пороговые блоки 17 и 20 сравнения

1690231

Формула изобретения

5 Регулятор электрического режима руднотермической печи, содержащий датчик тока, выход которого соединен с первым входом первого порогового блока сравнения, второй вход которого соединен с выхо-.

10 дом первого блока задания, а первый выход: — с первым входом первого операционного усилителя, выход которого через регулятор тока соединен с входом исполнительного механизма перемещения электрода, датчик

15 напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока эаданил, и регулятор переключения ступеней напряжения, о т л и ч а20 ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности печи путем повышения качества управления, он дополнительно содержит третий и четвертый блоки задания, три фильтра, три сумматора, второй опера25 ционный усилитель. второй блок сравнения, второй и третий пороговые блоки сравнения, блок операционных усилителей коррек-. ции и блок вычитания, первый вход которого соединен с вторым выходом первого поро30 гового блока сравнения, а выход — с входом блока операционных усилителей коррекции, выход первого блока сравнения через первый фильтр соединен а первым входом первого сумматора, второй вход которого

35 соединен с первым выходом блока операци онных усилителей коррекции, первый выход первого сумматора через второй фильтр соединен с первым входом второго сумматора, второй выход- с первым входом второго

40 порогового блока сравнения, а третий выход — с первым входом второго операционного усилителя, второй вход второго сумматора соединен с вторым выходом блока операционных усилителей коррекции, первый выход

45 второго сумматора через третий фильтр, соединен с вторым входом блока вычитания, второй выход — с первым входом третьего порогового блока сравнения, а третий выход — с вторым входом второго операционного

50 усилителя, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим. не срабатывают, и инициативный сигнал на регулятор 25 переключения ступеней напряжения не поступает. Аналогичные сигна- лы не поступают также на регулятор 6 тока, так как на блок 21 совпадения поступает сигнал запрета с первого порогового блока .4 сравнения, Если возмущение имеет значительную величину, или значительна его интенсивность, то в обычном регуляторе требуется значительное время, чтобы его компенсировать. Данный регулятор в данном случае работает следующим образом:

При Ь > Л !зад, срабатывает первый пороговый блок 4 сравнения, который своим выходным сигналом инициирует блок 21 совпадения. В этом случае на регулятор тока уже поступает регулируемый сигналв!о, пропорциональный сумме: !о = К1 Ь + К2 + КЗ !, где К1, Кг, Кз — масштабные коэффициенты операционных усилителей 6 и 18 по соответствующим токовым каналам;

Л !, Л вЂ” электрические сигналы, пропорциональные первой и второй производным по отклонению тока электрода.

/ Сигнал Л I ôoðìèðóåòñÿ на выходе сумматора 16, а сигнал Л . на выходе сумматора 12.

Таким образом, при действии возмущений высокого уровня регулируемым параметром является сигнал Ь 4, Следовательно, регулятор 7 тока и соответственно исполнительный механизм перемещения электрода 8 реагируют на сигнал более высокого уровня, нежели сигнал K>h, I., Одновременно с компенсацией возмущений по току осуществляется компенсация по напряжению. Если сигналы Ьр и b

I превышают допустимые уровни, срабатывают второй и третий пороговые блоки 17, 20 сравнения (или один из них в зависимости от уровня Л и b, Q. На выходе сумматора 23 формируется управляющий сигнал на сброс или повышение питающего напряжения с помощью регулятора 25 переключения ступеней напряжения печного трансформатора, причем количество ступеней напряжения или величину + b, !! выбирают в зависимости от уровня инициативного сигнала с третьего сумматора 23 с целью компенсации h, I<.

Таким образом, включение логического контура регулирования по напряжению в зависимости от сигналов Ы и А I обеспе/ 1 И чивает более высокое быстродействие регулятора по сравнению с известными, а регулирование по обобщенному параметру

Л! обеспечивает более высокое качество (минимум ошибки регулирования). выходом первого порогового блока сравнения, а выход — с вторым входом первого

55 операционного усилителя, второй вход второго порогового блока сравнения соединен с выходом третьего блока задания, а его выход — с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока сравнения. а

1690231

Составитель Е. Косарев

Редактор Т.Федотов Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец

Заказ 382S Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитега по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 выход — с входом регулятора переключения ступенеи напряжения, второй входтретьего порогового блока сравнения соединен с выходом четвертого блока задания,