Способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи

Авторы патента:

F27D21/04 - индикаторные и сигнальные приборы

Владельцы патента RU 2320945:

Закрытое акционерное общество "Электроника силовая" (RU)

Использование: в индукционных плавильных комплексах для плавки черных и цветных металлов и сплавов. Технический результат заключается в повышении надежности работы индукционной плавильной печи. Способ контроля заключается в задании уровня характеристического параметра, измерении характеристического параметра, сравнении значения измеренного характеристического параметра с заданным уровнем, формировании сигнала отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня. В качестве характеристического параметра используется собственная частота контура, образованного индукционной плавильной печью и компенсирующей ее реактивную мощность конденсаторной батареей. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнологии и может быть использовано в индукционных плавильных комплексах для плавки черных и цветных металлов и сплавов.

Известен способ визуального контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи (Простяков А.А. Индукционные печи и миксеры для плавки чугуна. - М.: Энергия, 1977. - С.155).

Недостатком способа визуального контроля состояния футеровки является низкая надежность работы индукционной плавильной печи, что обусловлено недостаточной обеспечиваемой способом надежностью оценки состояния футеровки, зависящей от субъективного фактора.

Известен способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, заключающийся в задании уровня характеристического параметра, измерении характеристического параметра, сравнении значения измеренного характеристического параметра с заданным уровнем, формировании сигнала отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня, в качестве характеристического параметра используется ток утечки через сопротивление футеровки индукционной плавильной печи (Установки индукционные плавильные серии УИП. Электротехника. Отраслевой каталог 12.51.06-97. - М.: Информэлектро, 1997).

Недостатком способа контроля состояния футеровки является низкая надежность работы индукционной плавильной печи, что обусловлено недостаточной обеспечиваемой способом надежностью оценки состояния футеровки, технической сложностью реализации контактного способа и возможностью контроля состояния футеровки только в системах, использующих источники питания с изолированной нейтралью.

Известен способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, заключающийся в задании уровня характеристического параметра, измерении характеристического параметра, сравнении значения измеренного характеристического параметра с заданным уровнем, формировании сигнала отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня, в качестве характеристического параметра используется ток утечки через сопротивление футеровки индукционной плавильной печи (Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок. / Е.И.Беркович, Г.В.Ивенский, Ю.С.Иоффе и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - С.188).

Данный способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи является наиболее близким по технической сущности к изобретению и рассматривается в качестве прототипа.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы индукционной плавильной печи, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, заключающемся в задании уровня характеристического параметра, измерении характеристического параметра, сравнении значения измеренного характеристического параметра с заданным уровнем, формировании сигнала отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня, в качестве характеристического параметра используется собственная частота контура, образованного индукционной плавильной печью и компенсирующей ее реактивную мощность конденсаторной батареей.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы индукционной плавильной печи, что обусловлено более высокой обеспечиваемой надежностью контроля состояния футеровки, существенно меньшей технической сложностью реализации фактически бесконтактного способа, его интегральностью и универсальностью.

Повышение надежности работы индукционной плавильной печи является полученным техническим результатом, обусловленным заявляемым способом, примененным принципом контроля и используемым типом измеряемого характеристического параметра, то есть отличительными признаками изобретения. Поэтому отличительные признаки заявляемого способа контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи являются существенными.

На чертеже приведена функциональная схема узла контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, поясняющая принцип реализации заявляемого способа.

Способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи реализуется следующими действиями. Задают уровень характеристического параметра. Измеряют характеристический параметр. Сравнивают значение измеренного характеристического параметра с заданным уровнем. Формируют сигнал отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня. В качестве характеристического параметра используется собственная частота контура, образованного индукционной плавильной печью и компенсирующей ее реактивную мощность конденсаторной батареей.

Контроль состояния футеровки индукционной плавильной печи является необходимым для ее надежной и безопасной работы. При повреждениях или размывах футеровки тигля индукционной плавильной печи жидкий металл может проникнуть сквозь футеровку и коснуться индуктора. Даже незначительная порция расплавленного металла может закоротить соседние витки индуктора и вызвать электрическую дугу между ними. Прожог трубки индуктора индукционной плавильной печи и соприкосновение охлаждающей воды с жидким металлом могут привести к взрыву. Если при приближении металла к индуктору отключить установку, то выхода из строя индуктора и взрыва не произойдет. Для сигнализации состояния футеровки индукционные плавильные печи комплектуются специальным сигнализатором, принцип действия которого заключается в контроле электрического сопротивления между индуктором и расплавленным металлом по току утечки между индуктором и заземляющим электродом индукционной плавильной печи, который имеет контакт с расплавленным металлом. С уменьшением сопротивления футеровки ток утечки возрастает и при достижении опасного уровня токовое реле отключает индукционную плавильную печь от сети питания. При использовании в качестве характеристического параметра тока утечки через футеровку контроль возможен только в системах с сетями, имеющими изолированную нейтраль. В иных случаях (например, при питании от сетей с глухозаземленной нейтралью) контроль состояния футеровки не обеспечивается из-за шунтирования сигнализатора внутренним сопротивлением источника питания индукционной плавильной печи. При реализации известных способов технически сложно выполнить электрод, который имеет контакт с расплавленным металлом, обеспечить его установку, работоспособность и сохранение работоспособности во время кампании плавки. Сигнализатор в известных системах измеряет сопротивление фактически в локальной точке, что может не обеспечить надежности контроля во всем объеме тигля индукционной плавильной печи. Из-за технической сложности реализации и высокой стоимости известные сигнализаторы практически не применяются в индукционных плавильных печах малой емкости.

Функциональная схема узла контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, использующего в качестве характеристического параметра собственную частоту контура, образованного индукционной плавильной печью и компенсирующей ее реактивную мощность конденсаторной батареей, содержит последовательную цепь, включающую датчик мгновенного значения напряжения на нагрузочном контуре 1, нуль - орган 2, преобразователь частота-напряжение 3, компаратор 4, второй вывод которого соединен с источником задания уровня характеристического параметра 5, и узел сигнализации предаварийного состояния футеровки 6, сигнализирующий об износе футеровки и отключающий индукционную плавильную печь от питающей сети. Входной сигнал узла, пропорциональный мгновенному значению напряжения на контуре, на функциональной схеме обозначен u_Н, сигнал напряжения на выходе преобразователя частота-напряжения обозначен u_f, сигнал задания уровня характеристического параметра обозначен u_З, выходной сигнализирующий сигнал узла контроля состояния футеровки обозначен u_O. По ходу кампании плавки толщина футеровки индукционной плавильной печи уменьшается за счет размыва футеровки, что приводит к уменьшению эквивалентной индуктивности индуктора. Нормальный диапазон изменения индуктивности за кампанию плавки может составлять 40-50%, что эквивалентно увеличению собственной частоты контура индукционной плавильной печи на 6-7%. Таким образом, контур с вновь зафутерованной печью имеет существенно более низкую собственную частоту. Для обеспечения энергетически оптимального режима в индукционных плавильных печах обеспечивается подстройка выходной частоты источника питания к собственной частоте нагрузочного контура (печи средней частоты). То есть в системе управления источника питания уже имеется сигнал о собственной частоте нагрузочного контура, который может быть использован для контроля состояния футеровки. Наиболее распространены в индукционных плавильных комплексах системы питания с самовозбуждением как при использовании источников питания индукционных плавильных печей на основе инверторов тока, так и при использовании источников питания индукционных плавильных печей на основе резонансных инверторов, например инверторов со встречно-параллельными диодами. При питании индукционных плавильных печей от сети с нерегулируемой частотой, а также при отсутствии компенсирующей конденсаторной батареи контроль может осуществляться путем оценки эквивалентной индуктивности индуктора или потребляемой индукционной плавильной печью мощности. Потребляемая индукционной плавильной печью мощность, так же как и частота нагрузочного контура, по ходу кампании плавки при прочих равных условиях увеличивается.

По сравнению с прототипом при использовании заявляемого способа контроля состояния футеровки повышается надежность работы индукционной плавильной печи. Это обеспечивается изменением физического принципа в способе контроля, который можно отнести к бесконтактным, простотой технической реализации способа, его интегральностью и надежностью. Повышение надежности работы индукционной плавильной печи может быть оценено по времени наработки на отказ. Согласно экспертным оценкам и экспериментальному анализу при использовании заявляемого способа контроля состояния футеровки время наработки на отказ индукционной плавильной печи может быть увеличено (по сравнению с прототипом) в 2,5÷3,0 раза.

Способ контроля состояния футеровки индукционной плавильной печи, заключающийся в задании уровня характеристического параметра, измерении характеристического параметра, сравнении значения измеренного характеристического параметра с заданным уровнем, формировании сигнала отключения индукционной плавильной печи от сети питания при превышении значением измеренного характеристического параметра заданного уровня, отличающийся тем, что в качестве характеристического параметра используется собственная частота контура, образованного индукционной плавильной печью и компенсирующей ее реактивную мощность конденсаторной батареей.

Похожие патенты:

Управление износом огнеупора // 2286523

Изобретение относится к металлургии. .

Способ контроля вакуумной дуговой плавки // 2218433

Изобретение относится к цветной электрометаллургии и может быть использовано для контроля вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов и сплавов, например титана.

Способ контроля процесса вакуумной дуговой плавки // 2215959

Изобретение относится к специальной электротехнике и может быть использовано для контроля процесса вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов и сплавов, например титана.

Устройство для контроля полноты сжигания топлива и обезуглероживания // 2111429

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано, в частности, для контроля полноты сжигания топлива по соотношению СО/СО2 при производстве стали и термообработки.

Способ восстановления поврежденной огнеупорной футеровки печи и устройство для его осуществления (варианты) // 2090814

Изобретение относится к процессу восстановления поврежденной футеровки печи. .

Способ оперативного контроля количества заготовок между приемным рольгангом нагревательных печей и рольгангом клети стана // 2082997

Изобретение относится к средствам контроля, измерения и управления технологическими процессами в металлургии и может быть использовано для оперативного контроля и управления производством по линии горячего транзита в прокатных цехах.

Способ определения толщины футеровки теплового агрегата // 2003021

Способ контроля работы печи // 1838743

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам непрерывного контроля состояния футеровки печей. .

Устройство для обнаружения повреждения охлаждаемого элемента металлургического агрегата // 1770717

Изобретение относится к устройствам поиска и обнаружения повреждений охлаждаемых элементов, в частности фурм доменных и ферросплавных печей, и позволяет повысить эксплуатационную надежность, расширить функциональные возможности и быстродействие устройства.

Способ определения температуры газов внутри вращающейся печи // 1679164

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к способам контроля теплотехнических характеристик печей. .

Способ контроля процесса вакуумной дуговой плавки // 2375473

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков титановых сплавов из прессованных расходуемых электродов

Блок охлаждения инжектора для удерживания по меньшей мере одного инжектора // 2503902

Изобретение относится к области металлургии и касается блока охлаждения инжектора для удерживания по меньшей мере одного инжектора для ввода среды в металлургическую емкость, в частности в электродуговую печь. При этом блок охлаждения инжектора расположен в стенках или на стенках металлургической емкости, при этом блок охлаждения инжектора имеет по меньшей мере одну плиту, в которой расположен канал охлаждения, через который протекает охлаждающая среда, или отверстие для охлаждения, при этом канал охлаждения или, соответственно, отверстие для охлаждения отделяет горячую область от холодной области. Для улучшения возможности регистрации температур или, соответственно, напряжений в блоке охлаждения инжектора в горячей области расположен по меньшей мере один измерительный элемент для измерения температуры и/или механического расширения, при этом измерительный элемент включает в себя по меньшей мере один световод, который интегрирован в горячую область или закреплен на горячей области. Изобретение позволяет регистрировать термические и/или механические нагрузки блока охлаждения инжектора и более точно контролировать работу оборудования. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Продувочная фурма для кислородного конвертера // 2574927

Изобретение относится к области металлургии, в частности к продувочной фурме для кислородного конвертера, при этом датчик колебаний для обнаружения колебаний фурмы расположен внутри продувочной фурмы на ее нижнем конце. Продувочная фурма имеет участок для присоединения головки продувочной фурмы, а датчик колебаний предпочтительно расположен вблизи участка присоединения внутри продувочной фурмы. Изобретение позволяет осуществлять более точное измерение колебаний для достижения точного проведения конвертерного процесса. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и установка для измерения температуры расплавленного металла // 2576277

Изобретение относится к области измерения температуры. Технический результат - повышение точности измерения. Измерение температуры расплава осуществляется оптическим волокном, которое подается в расплав через одноразовую направляющую трубку. При этом оптическое волокно и погружной конец одноразовой направляющей трубки погружаются в расплав со скоростями подачи, независимыми друг от друга. Установка для измерения температуры расплава, в частности расплавленного металла, содержит оптическое волокно и одноразовую направляющую трубку, имеющую погружной конец. При этом оптическое волокно частично расположено в одноразовой направляющей трубке, причем внутренний диаметр одноразовой направляющей трубки больше, чем наружный диаметр оптического волокна. При этом упругая заглушка расположена на втором конце или внутри одноразовой направляющей трубки и оптическое волокно подается через упругую заглушку. При этом упругая заглушка уменьшает зазор между оптическим волокном и одноразовой направляющей трубкой. Установка содержит катушку волокна и механизм подачи для подачи оптического волокна и одноразовой направляющей трубки, при этом механизм подачи содержит по меньшей мере два независимых подающих двигателя, один - для подачи оптического волокна и один - для подачи одноразовой направляющей трубки. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Измерение уровня в металлургических резервуарах // 2604481

Настоящее изобретение относится к способам электромагнитного измерения вертикального уровня наполнения ванной с электропроводным материалом, содержащимся в металлургическом резервуаре. Система измерения по настоящему изобретению содержит: передающий проводник (5) для генерирования электромагнитного поля при присоединении к источнику питания переменного тока, принимающий проводник (6), который установлен для обнаружения электромагнитного поля для генерирования выходного сигнала в зависимости от вертикального уровня наполнения, при этом передающий и принимающий проводники (5, 6) расположены внутри металлического кожуха (2), отстоят друг от друга на разделяющем расстоянии (d) и образуют разделительную область (7), которая обращена в сторону вмещающей емкости (3) и проходит вдоль внутренней поверхности вмещающей емкости (3), в по существу, закрытом контуре, при этом разделяющее расстояние (d) выбрано так, чтобы на изменения в выходном сигнале влияли изменения электромагнитного поля, вызванные локальными изменениями в количестве проводящего материала, прилегающего к указанной разделительной области (7), и при этом часть разделительной области (7) определяет область измерения по вертикали, в которой разделительная область (7) наклонена по глубине вмещающей емкости (3), отклоняясь от горизонтального и вертикального направлений резервуара (1). Цель изобретения заключается в том, чтобы обеспечить установку датчика для измерения уровня, независимо от формы металлургического резервуара, а также предоставить датчик для измерения уровня, направленный на увеличение разрешения сигнала в вертикальном направлении и улучшение качества сигнала. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ регулирования длины электрической дуги в электродуговой печи, устройство для осуществления способа, а также электродуговая печь с таким устройством // 2605739

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для регулирования длины электрической дуги в электродуговой печи. В способе измеряют колебания в стенке металлоприемника печи, посредством которых определяют высоту (Hrel) шлака расплава, причем при отклонениях определенного фактического значения высоты (Hrel) шлака от заданного значения (S) выдают сигналы управления и/или регулирования, посредством которых настраивают длину электрической дуги по меньшей мере одного электрода посредством регулирования импеданса по меньшей мере одного электрода. Устройство содержит по меньшей мере один датчик корпусного шума для регистрации колебаний в стенке металлоприемника печи, вычислительный блок для вычисления фактического значения высоты (Hrel) шлака в металлоприемнике печи, и блок управления или регулирования для настройки длины электрической дуги по меньшей мере одного электрода посредством регулирования импеданса по меньшей мере одного электрода при отклонении фактического значения высоты (Hrel) шлака от заданного значения. Изобретение обеспечивает быстрое реагирование на изменение высоты шлака, при этом основанная на нечеткой логике система регулирования выдает корректирующие коэффициенты для отдельных длин электрической дуги за короткое время реакции порядка одной секунды. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ эксплуатации вакуумного плавильного агрегата и эксплуатируемый этим способом вакуумный плавильный агрегат // 2630111

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при металлургической обработке металла в ковше вакуумного плавильного агрегата. С помощью по меньшей мере одного датчика корпусного шума, опосредствованно или непосредственно акустически связанного с ковшом, в котором помещается стальной расплав, принимают создаваемые в ковше акустические сигналы и используют в устройстве управления и аналитической обработки, имеющем реализованный в нем алгоритм для определения высоты или толщины и/или дифференциального отношения к времени высоты или, соответственно, толщины вспененного шлака, находящегося в ковше над ванной стального расплава. В устройстве управления и аналитической обработки дополнительно реализован алгоритм, с помощью которого по акустическим сигналам обнаруживается наличие неплотности в вакуумном плавильном агрегате. Изобретение позволяет контролировать рабочее состояние вакуумного плавильного агрегата за счет использования акустических сигналов при вдувании технологических газов в ковш, при изменении верхнего уровня вспененного шлака и для обнаружения неплотностей в вакуумном плавильном агрегате. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.