Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи



Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи
Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи
Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи
Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи

 


Владельцы патента RU 2507723:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к электротермии, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. Технический результат - снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки, повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии, а также подавление колебаний силового тока дуговой сталеплавильной печи. Устройство содержит блок 1 задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу первого сумматора 3, к отрицательному входу которого подключен первый выход датчика 2 силового тока. Выход сумматора 3 подключен к первому входу умножителя 5, выход которого подключен к входу регулятора 7, выход которого подключен к входу привода 11 перемещения электрода. Выход привода 11 перемещения электрода подключен к входу датчика 12 скорости перемещения электрода, выход которого подключен к входу звена 8 модели объекта управления. Выход звена 8 модели объекта управления подключен к отрицательному входу сумматора 3. Второй выход датчика 2 силового тока подключен к последовательно соединенным датчику 4 колебаний и фильтру 6, выход которого соединен с положительным входом второго сумматора 10, отрицательный вход которого соединен с блоком 9 задания допустимого значения амплитуды колебаний тока, выход второго сумматора 10 подключен к входу первого компаратора 13, выход которого подключен к последовательно соединенным первому формирователю 15 импульсов и первому счетчику 17 импульсов, также выход первого компаратора 13 подключен к последовательно соединенным элементу «НЕ» 14, элементу «И» 16, второму формирователю 18 импульсов и второму счетчику 19 импульсов. Выход первого счетчика 17 импульсов и второго счетчика 19 импульсов соединены соответственно с отрицательным и положительным входами третьего сумматора 20, третий вход которого соединен с выходом блока 22 задания коэффициента усиления, выход блока 22 задания коэффициента усиления соединен также с первым входом второго компаратора 21, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 20, выход второго компаратора 21 соединен с вторым входом элемента «И» 16. Выход третьего сумматора 20 соединен со вторым входом умножителя 5. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами.

Известно, что в процессе плавки металла в дуговой сталеплавильной печи изменяется сопротивление шихты Rx и другие параметры силовой цепи, что приводит к увеличению колебательности силового тока. Это приводит к увеличению времени плавки и снижению энергоэффективности печи. Одним из важнейших свойств, которым должна обладать система управления, является малая чувствительность к изменяющимся параметрам.

Известно устройство (см. заявка на изобретение РФ №95112317 - Опубл. 27.07.1996.), содержащее адаптивный блок изменения коэффициента усиления, один вход которого подсоединен к выходу блока сравнения, а второй вход соединен с выходом трехфазного выпрямителя адаптивного блока автоматического задания режима, а выход через силовой усилитель связан с исполнительным механизмом перемещения электродов.

Недостатком данного устройства является многокритериальность адаптации (к сигналу с блока сравнения и к сигналу с блока автоматического задания), что может привести к неоднозначности решения поставленной задачи.

Наиболее близким техническим решением является устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи (см. патент РФ №2436265 - Опубл. 10.12.2011.), содержащее блок задания силового тока, датчик силового тока, датчик скорости перемещения электрода, устройство суммирования, регулятор, привод перемещения электрода, звено модели.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности изменения контурного коэффициента усиления при параметрических изменениях в силовой цепи.

Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является наличие блока задания силового тока, датчика тока, датчика скорости перемещения электрода, устройства суммирования, регулятора, привода.

Техническим результатом предлагаемого устройства является подавление колебаний силового тока дуговой сталеплавильной печи за счет изменения контурного коэффициента усиления в контуре регулирования силового тока, а также снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки и, как следствие - повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, на фиг.2 приведены диаграммы функций чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменению RX, на фиг.3 и фиг.4 приведены диаграммы силового тока дуговой сталеплавильной печи при воздействии возмущающих сигналов для одноконтурной системы и системы с упреждающей коррекцией и схемой подавления колебаний соответственно.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи содержит блок 1 задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу первого сумматора 3, к отрицательному входу которого подключен первый выход датчика 2 силового тока. Выход сумматора 3 подключен к первому входу умножителя 5, выход которого подключен к входу регулятора 7, выход которого подключен к входу привода 11 перемещения электрода. Выход привода 11 перемещения электрода подключен к входу датчика 12 скорости перемещения электрода, выход которого подключен к входу звена 8 модели объекта управления. Выход звена 8 модели объекта управления подключен к отрицательному входу сумматора 3. Второй выход датчика 2 силового тока подключен к последовательно соединенным датчику 4 колебаний и фильтру 6, выход которого соединен с положительным входом второго сумматора 10, отрицательный вход которого соединен с блоком 9 задания допустимого значения амплитуды колебаний тока, выход второго сумматора 10 подключен к входу первого компаратора 13, выход которого подключен к последовательно соединенным первому формирователю 15 импульсов и первому счетчику 17 импульсов, также выход первого компаратора 13 подключен к последовательно соединенным элементу «НЕ» 14, элементу «И» 16, второму формирователю 18 импульсов и второму счетчику 19 импульсов. Выход первого счетчика 17 импульсов и второго счетчика 19 импульсов соединены соответственно с отрицательным и положительным входами третьего сумматора 20, третий вход которого соединен с выходом блока 22 задания коэффициента усиления, выход блока 22 задания коэффициента усиления соединен также с первым входом второго компаратора 21, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 20, выход второго компаратора 21 соединен с вторым входом элемента «И» 16. Выход третьего сумматора 20 соединен со вторым входом умножителя 5.

Устройство работает следующим образом. Сигналы с блока 1 задания силового тока и первого выхода датчика 2 силового тока поступают в первый сумматор 3, сигнал рассогласования на выходе первого сумматора 3, пройдя через умножитель 5, воздействует на регулятор 7, выходной сигнал регулятора 7, воздействуя на привод 11 перемещения электрода, приводит к перемещению lx электрода. Для снижения чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам в структуру системы управления введена обратная связь по скорости, содержащая датчик 12 скорости, выход которого подключен ко входу звена 8, характеризующего модель объекта управления, выход которого подключен к отрицательному входу первого сумматора 3. Кроме того, сигнал со второго выхода датчика 2 силового тока поступает на дифференцирующее звено - датчик 4 колебаний. Полученный сигнал пропускается через фильтр 6 и сравнивается с уровнем допустимого значения амплитуды колебаний тока (ΔI0) во втором сумматоре 10, если этот сигнал превышает ΔI0, то срабатывает первый компаратор 13, который запускает первый формирователь импульсов 15, сигнал с которого через первый счетчик 17 импульсов поступает в третий сумматор 20 и пошагово снижает значение заданного контурного коэффициента усиления K0 до момента, когда ΔI0>ΔI, либо до достижения максимально допустимого числа шагов снижения коэффициента усиления (nMAX). Если в результате этих действий уровень колебаний снизится до выполнения условия ΔI0>ΔI, то первый компаратор 13 изменит свое состояние и разрешающий сигнал через элемент «НЕ» 14 поступит на элемент «И» 16, на его второй вход поступает разрешающий сигнал по условию K<K0 со второго компаратора 21. Элемент «И» 16 срабатывает и запускает цепь «второй формирователь 18 импульсов-второй счетчик 19 импульсов», которая начинает увеличивать значение контурного коэффициента усиления K0, итоговое значение коэффициента K0 поступает на второй вход умножителя 5.

Передаточная функция звена 8, характеризующего модель объекта управления, имеет вид , где

β - градиент потенциала в столбе дуги;

KOCT - коэффициент обратной связи по току;

- постоянная времени контура силового тока дуговой сталеплавильной печи;

LX,RX - суммарные индуктивность и сопротивление контура силового тока дуговой сталеплавильной печи;

p - оператор Лапласа.

Известно [1], что при определении функции чувствительности значение изменяемого параметра принимается номинальным. При этом условии функции чувствительности к изменению RX для систем без обратной связи по скорости и с предлагаемой обратной связью по скорости имеют вид соответственно, где

SO - чувствительность системы к объекту управления;

- чувствительность объекта управления к параметру RX.

Сравнение различных систем по функциям чувствительности можно провести по виду переходных процессов этих функций или использовать квадратичную интегральную оценку [2].

По известной методике [2] квадратичные интегральные оценки функций SO и имеют вид

;

.

Отмечается [3], что значение TC составляет тысячные доли секунды, поэтому .

Результаты моделирования по выражениям функций чувствительности (1, 2) приведены на фиг.2, где пунктирная линия - график функции чувствительности для системы без обратной связи по скорости, сплошная линия - график функции чувствительности для системы с предлагаемой обратной связью по скорости и схемой подавления колебаний.

На фиг.3, 4 представлены результаты моделирования. На фиг.3 показан график тока в одноконтурной системе при воздействии случайного сигнала, на фиг.4 - график тока в системе с упреждающей коррекцией и схемой подавления колебаний при воздействии случайного сигнала. Применение упреждающей коррекции и схемы подавления колебаний существенно (до 10 раз) снижает частоту пульсаций тока и дисперсию выходного сигнала.

Достигаемый технико-экономический эффект обусловлен снижением чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменению параметра Rx за счет введения обратной связи по скорости, а также подавлением колебаний силового тока дуговой сталеплавильной печи за счет изменения контурного коэффициента усиления в контуре силового тока в зависимости от изменяющегося режима работы, что уменьшает уровень пульсаций силового тока, в результате чего снижаются потери электроэнергии и уменьшается время плавки.

Информационный материал, используемый при составлении описания

1. Дорф, Р. Современные системы управления. / Р. Дорф, Р. Бишоп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. - 832 с.

2. Бессекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования. / В.А. Бессекерский, Е.П. Попов. - М.: Наука, 1966. - 992 с.

3. Миронов, Ю.М. Передаточные функции электрической цепи электрометаллургической печи как элемента системы управления. / Ю.М. Миронов // Электричество. - 1978. - №8. - С.88-91.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, содержащее блок задания силового тока, датчик силового тока, датчик скорости перемещения электрода, устройство суммирования, регулятор, привод перемещения электрода, звено модели, отличающееся тем, что второй выход датчика тока соединен последовательно с датчиком колебаний и фильтром, выход фильтра соединен с первым входом второго сумматора, отрицательный вход которого соединен с выходом блока задания допустимого значения амплитуды колебаний тока, выход второго сумматора подключен к входу первого компаратора, выход которого подключен к последовательно соединенным первому формирователю импульсов и первому счетчику импульсов, также выход первого компаратора подключен к последовательно соединенным элементу «НЕ», элементу «И», второму формирователю импульсов и второму счетчику импульсов, выходы первого счетчика импульсов и второго счетчика импульсов соединены соответственно с отрицательным и положительным входами третьего сумматора, третий вход которого соединен с выходом блока задания коэффициента усиления, выход блока задания коэффициента усиления соединен также с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, выход второго компаратора соединен со вторым входом элемента «И», выход третьего сумматора соединен с входом умножителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству для обработки сигналов и носителю информации для выполнения способа определения меры излучения для исходящего от горящей между электродом и расплавляемым материалом электрической дуги, попадающего на ограничение электродуговой печи теплового излучения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности, потребляемой группой дуговых сталеплавильных печей (ДСП) переменного тока.

Изобретение относится к области электрометаллургии. .

Изобретение относится к области электротермии, а именно к контролю технологических параметров при производстве плавленых фосфатов, карбида кальция в рудно-термических печах, и может быть использовано в цветной металлургии.

Изобретение относится к металлургии, в частности к автоматическому регулированию мощности дуговых сталеплавильных печей. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока, и направлено на уменьшение удельного расхода электроэнергии, повышение их производительности, минимизацию негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых электропечах переменного тока и направлено на увеличение их производительности, снижение удельного расхода электроэнергии, уменьшение их негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Изобретение относится к способу контроля процесса плавки в электродуговой печи (11), а также к устройству (21) обработки сигналов для электродуговой печи (11), к программному коду и носителю для хранения данных для осуществления этого способа. В способе с помощью датчиков (22) корпусного звука определяются звуковые сигналы или колебания из внутренности корпуса (12) печи, из которых можно вывести параметры для распределения расплавляемого материала, расплава и шлака в заполнении печи. В первую очередь определяются параметр SM для термического излучения, возникающего на стенке корпуса печи, параметр М для кусковатости расплавляемого материала в объеме заполнения печи и параметр ММ для изменения находящейся у стенки печи доли расплавляемого материала. В соответствии с изобретением предусмотрено, что посредством системы (21) регулирования при оценке параметров преимущественно распределение энергии на электродах (13) изменяется таким образом, что термические пики нагрузки ослабляются или предотвращается их зарождение. Для этого модифицируются сохраненные в качестве заданных значений импедансы ветвей. Если этого регулирования не достаточно, то затем снижается термическая мощность электрических дуг. Тем самым можно реализовать быстро и надежно действующий режим работы для процессов в электродуговой печи (11). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Соединительный элемент для соединения графитовых электродов содержит по меньшей мере одну зону из графита и по меньшей мере одну зону из армированного углеродным волокном углерода, при этом графит содержит меньше 10 масс.% волокна и армированный углеродным волокном углерод содержит более 20 масс.% углеродного волокна. Соединительный элемент предпочтительно содержит графитовое тело в форме цилиндра или двойного конуса, при этом в графитовом теле предусмотрено несколько выемок, имеющих форму канавки, которые заполнены материалом из армированного углеродным волокном углерода с массовой долей углеродного волокна больше 20 масс.%. Изобретение обеспечивает создание соединительного элемента улучшенной механической прочности, в частности, даже когда соединительный элемент имеет меньший диаметр. 4 н. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству управления и/или регулирования и к способу эксплуатации электродуговой печи. С помощью по меньшей мере одного электрода формируется электрическая дуга для расплавления металла, причем электрическая дуга, ассоциированная с по меньшей мере одним электродом, имеет первую мощность излучения на основе первого установленного набора рабочих параметров. Электродуговую печь эксплуатируют согласно заданной программе функционирования, которая основывается на ожидаемом ходе процесса, причем контролируют, имеется ли нежелательное отклонение между фактическим ходом процесса и ожидаемым ходом процесса. При наличии отклонения задают измененную вторую мощность излучения и на основе измененной второй мощности излучения определяют измененный второй набор рабочих параметров, в частности по меньшей мере одно значение импеданса. Технический результат - снижение длительности расплавления при сбережении средств производства, в частности охлаждения электродуговой печи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению металлов и сплавов в руднотермических электрических печах. Способ управления в руднотермической электрической печи, включающей один или три печных трансформатора с вторичными обмотками, соединенными с электродами по схеме ′′треугольник на электродах′′, и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме ′′звезда с изолированной ′′нейтралью′′, при котором измеряют линейные токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, дополнительно измеряют фазные токи на стороне высокого напряжения, линейное и фазное напряжение с низкой стороны трансформатора, задают значения активной мощности печи, верхней и нижней границ положения электродов в ванне печи, наименьший и наибольший номер ступени переключения ступеней напряжения (ПСН) печного трансформатора, соответствующий максимальному для ведения процесса напряжению с низкой стороны трансформатора в соответствии с заданными по технологии параметрами, базовую длину электрода, энергетическую уставку угара электрода, величину разового перепуска и проскальзывания электрода, величину расхода активной электроэнергии печи на плавку, вычисляют активную, реактивную и полную мощность печи и последующие операции. Раскрыта система, с помощью которой реализуется способ. При использовании изобретения повышается производительность электропечи, снижается удельный расход электроэнергии. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Наверх