Способ управления процессом графитации в печи

 

Союз Советских

Социалистических республик

Х АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 24. 10. 80 (21) 2996659/23-26 (513M. Кл. с присоединением заявки №(23) Приоритет

С 01 В 31/04

G 05 D 27/ОО

3ЪеударстеапаН квинтет

СССР ао делам кзебретехк!! и вткрытий (53) УДК 66 012.-.

-52!088.8) Опубликовано 23.05.82. Ьюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 23 . 05 .82 (72) Авторы изобретения

ЙР. !.-;.. -., - ».

Ф» ьскЪго!

0.М.Поповкин и Н.И, Рогалева

Запорожский филиал Всесоюзного научно-и (7! ) Заявитель и конструкторского института "Цветметавтоматика" (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАФИТАЦИИ

В ПЕЧИ

Изобретение относится к области ввтоматического управления и может быть использовано в цветной метал-. лургии.

Известен способ управления инерционными обьектами,в котором выбира- ют зону нечувствительности, равную

3ах (где bх - отклонение регулируемой величины), при этом если регулируемая величина находится в пределах зоны нечувствительности, то регулирующее воздействие отсутствует. При достижении границ зоны нечувствительности регулирующее воздействие направлено на уменьшение или увеличение регулируемой величины, при этом при

Формировании регулирующего воздействия учитывают величину производной отклонения в момент перемены знака производной (1 .

Известен способ управления инерционными обьектами, согласно которому управление ведут с зоной нечувствительности равной g (дх о -d.x), где! ьх - величина допустимого отклонения, ! х - производная от регулируемой величины. При выходе регулирующей величины за пределы зоны- нечувствительности выдают непрерывное регулирующее воздействие. При изменении регулируемой величины в пределах зоны нечувствительности формируют импульсное регулирующее воздействие .в зависимости от знака производнои отклонения 121.

Недостатки этих способов состоят в том, что они обеспечивают статическую и динамическую точность с узкой зоной нечувствительности при pa3j боте использования механизма в непрерывном динамическом режиме выработки команд.

Однако в случае грубоквантованного

20 исполнительного механизма при малой зоне нечувствительности будет постоянное перерегулирование, т.е. "раскачка" режима. Подобные исполнительные механизмы в таком непрерывно пе929552

3 реключающем режиме быстро выйдут из строя.

Кроме того, oGa эти способа не обеспечивают достаточной точности в случае, если регулируемой величиной является не мгновенная величина (ток, мощность), а величина, интегрируемая по времени, например количество израсходованной электроэнергии при процессе графитации. to

Известен способ управления процессом графитации в печи, в котором измеряют периодически через интерва" лы времени, равные времени переходного процесса в печи, количество из- 1% расходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнивают измеренное количество электроэнергии с заданным и в зависимости от разности сравниваемых величин корректируют заданное ко- > личество электроэнергии для последующв го интервала, а в зависимости от этого скорректированного значения количества электроэнергии и заданной соответственно графику мощности в момент измерения и в конце последующего временного интервала, измеряют напряжение, подводимое к пЕчи 3).

Известным способом можно управлять величиной, интегрируемой по вре- 3О мени, однако он пригоден только в тех случаях, когда исполнительный меха.низм, изменяющий подаваемое на печь напряжение, имеет аналоговую выходную величину, т.е ° может подавать на

35 печь напряжение любой величины.

Известный способ не обеспечивает необходимой точности управления процессом, так как определяемая величина напряжения, подводимого к печи,не может быть реализована (подведена к печи) из-за специфических свойств исполнительного механизма, каждая ступень которого изменяет напряжение на определенную величину.

Это уменьшает точность управления процессом, что приводит к. увеличению расхода электроэнергии, так как при неточном управлении процессом может увеличиться время графитации, что

50 ведет к дополнительным потерям электроэнергии. В случае уменьшения времени графитации (быстром нагреве)ухудшается качество продукции.

Цель изобретения - уменьшение рас- Ss хода электроэнергии за счет повышения точности управления, а также повышение качества продукции.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулируют мощность, подводимую к печи, с зоной нечувствительности, соответствующей шагу исполнительного механизма, а в конце каждого временного интервала корректируют значения границ зоны нечувствительности в зависимости от разности между скорректированным значением заданного количества электроэнергии за прошедший временной интерJ вал и текущим °

Наличие при ступенчатом регулировании зоны нечувствительности, соот.ветствует шагу исполнительного механизма, во-первых, исключает работу исполнительного механизма в непрерывно переключающем режиме,при котором будет постоянное перерегулирование,т.е.

"расточка" режима, что снижает точность управления, а также приводит к быстрому выходу из строя исполнительного механизма.

Во-вторых, снижает вероятность повышения управляющего воздействия при изменении мощности, вызванном не реальным ходом процесса, а какими-либо посторонними факторами, например изменением общей нагрузки, кратковременными флюктуационными процессами в печи, также способствуя таким образам повышению точности управления.

А корректировка границ зоны нечу,вствительности в конце каждого временного интервала, равного времени переходного процесса, позволяет в последующий интервал компенсировать избыток или недостаток количества электроэнергии, израсходованной за предыдущий интервал, что препятствует накоплению одновременного перерегулирования по количеству израсходованной электроэнергии, и таким образом, ошибка по расходу электроэнергии будет не больше ошибки за один временный интервал.

Устанавливают экспериментально временной график подводимой к печи мощности, в основе которого лежит получение изделий высокого качества, большой выход годной продукции при относительно невысоких расходах электроэнергии.

Границы зоны нечувствительности по мощности устанавливают в соответст. вии с напряжением, соответствующем одной ступени исполнительного механизма.

92955

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления процесса графитации на печь при помощи исполнительнаго механизма 11 подается напряжение, обеспечивающее подвод мощности, знаДалее, измеряют текущее значенче мощности и сравнивают с значениями верхней и нижней границ зоны нечувст.вительности. Если текущее значение мощности больше значения верхней гра- S ницы, подводимое к печи напряжения уменьшают на величину, соответствующую одной ступени исполнительного механизма, Если текущее значение мощности меньше значения нижней гра10 ницы зоны нечувствительности, то напряжение увеличивают на величину,соответствующую одной ступени исполнительного механизма.

Если текущее значение мощности находится в границах зоны нечувствительности, напряжение, подаваемое на печь, не изменяют.

Кроме того, периодически через интервалы времени, равные времени пере- 20. ходного процесса печи Т,измеряют количество израсходованной за предыдущий интервал электроэнергии (У сравнивают с заданным Q зад., которое рассчитывают для каждого вре- 25 менного интервала по Формуле

q = РЬ вЂ” -- ". т, (ц

C ýà где Т - продолжительность временного интервала; 30

P - значение заданной мощности в

С0 начале временного интеовапа;

P - значение заданной мощности

1к в конце временного интервала.

Далее находят скорректированную величину Q 1 для последующего (<+4 Зод.ск интервала

-.(а+ 1ъад к -Иi- )ъсщ (Qtzey 1зсiддк w

И корректируют значения границ* зоны нечувствительности на величину

gp -— Я" Р - — - - ) (3)

Т

На фиг. 1 изображен заданный график моцности и реальный ход процесса; на фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления процессом графитации на электрических печах сопротивления прямого нагрева с нерегу лируемым сопротивлением керна.

S0

На фиг. 1, поясняющей вывод формул (1), (2), (3);

Р®- заданный график мощности;

Р Ct) — заданная верхняя граница зоВ ны нечувствительности;

S5

Р (t)- заданная нижняя граница зоны

H нечувствительности;

Штриховой линией показано реальное изменение подводимой к печи мощности

2 6 (вертикальнре линии показывают изменение мощности при переключении исполнительного механизма);

Ь S4 S"Ф SФ - площади характеризующие перерасход количества электроэнергии;

S S $„", 5. - площади, характеризующие недобор количества электроэнер".; гии.

В интервале времени(1-1)-t недобор электроэнергии равен

- S - S = а + Ь + c + d, т.е. недобора количества израсходоа 4 ванной электроэнергии не было, если площади $ и 8 были бы меньше на величины а и с соответственно, а площади S и S< были бы больше на величины Ь и Й соответственно.

Если в момент времени t, в который происходит измерение количества израсходованной за прошедший интервал времени электроэнергии и сравнение его с заданным, изменим (увеличим) заданные значения границ зоны нечувствительности на величину аГ +т + " то площадь

Sg и S (ссответствующие площадям

S и S g ) уменьшатся соответственно на величины а и с, а площади S и Я (соответствующие площадям Sg и Бд5 увеличатся на величины Ь и d, и таким образом, недобор количества израсходованной электроэнергии за прошедший интервал времени, будет ликвидирован.

Устройство (фиг. 2) состоит из датчика 1 количества электроэнергии, датчика 2 подводимой моцности, задат чика 3 количества электроэнергии, блок

4 сравнения, вычислительного блока

5, блока 6 управления задатчиком количества электроэнергии, задатчика

7 границ зоны нечувствительности, блока 8 управления задатчиком 7, трех. позиционного элемента 9 и блока 10 управления исполнительным механизмом, изменяющим подаваемое на печь напряжение, а следовательно, и подводимую мощность.

929552 чение которой соответСтвует начальной точке заданного графика мощности.

Исполнительным механизмом 11 через блок 10 управления управляет трехпозиционный элемент 9 с зоной нечувст-% вительности, соответствующей шагу меж" ду двумя соседними значениями вь ход" ной величины исполнительного механизма ступенчатого трансформатора.

Значения щраниц зоны нечувстви- 10 тельности задаются задатчиком 7.

Пока регулируемая величина (мошность), измеряемая датчиком 2, находится в пределах зоны нечувствительности, трехпозиционный элемент 9 не 15 быдает команд исполнительному механизму 11. При достижении регулируе-. мой величиной границ зоны нечувствительности трехпозиционный элемент 9 выдает команду исполнительному меха- 20 низму 11 на уменьшение (если достигается верхняя граница) или увеличение (если нижняя) величины подводимого напряжения на одну ступень исполнительного механизма. 25

Датчик 1 регистрирует количество израсходованной электроэнергии. Сигнал с датчика 1, собтветствующий текущему значению количества электроэнергии, поступает на блок 4 сравне- зр ния.

В моменты времени, соответствую" щие временным интервалам, равным времени переходного процесса в печи, сигнал с датчика 3 количества электроэнергии для данного момента времени поступает также на блок 4 сравнения, которое выдает сигнал пропорциональный разности сравниваемых величин, поступающий на вычислительный блок 5.

Причем перед началом работы в вы" числительный блок 5 вводится программа,. содержащая заданный график мощ* ности и алгоритм. необходимых:вычйслений.

Вычислительный блок 5 определяет величину по Формуле (1), а величину изменения значений границ зоны нечувствительности трехпозиционного элемента расчитывает по формуле ® .

Сигнал с BbwNcllMTeflbHol 0 блока

5, пропорциональный величине изиене ния значений границ зоны нечувствительности, поступает на блок 8 уп" равления задатчиком 7, по сигналу которого соответствующим образой изменяются значения задатчика 7, а следовательно, значения границ эоны нечувствительности трехпозиционного элемента 9, управляющего исполнительным механизмом 11, подводящим к печи напряжение а значит и иощность.

Вычислительный блок 5 вырабатывает также сигнал, пропорциональный скорректированному значению количества электроэнергии в конце последующего временного интервала, который поступает на блок 6 управления, устанавли вающее задатчик 3 количества электроэнергии в соответствующее положение.

В последующие интервалы времени работа устройства аналогична вышеописанному.

Использование системы реализующей предлагаемый:способ, позволит повысить качество графитируемой продукции и снизить расход электроэнергии за счет повышения точности управления процессом графитации.

Формула изобретения

Способ управления процессом графитации в печи, включающий измерение количества электроэнергии, израсходованной за каждый интервал времени, равный времени переходного процесса в печи, сравнение измеренного количества электроэнергии с заданным, коррекцию заданного количества электроэнергии для последующего интервала в зависимости от разности сравниваемых величин и изменение величины подводимого напряжения, о т л и ч а ашийся тем, что, с целью уиеньшения расхода электроэнергии, регулируют мощность, подводимую к печи, с зоной нечувствительности, соответствующей шагу исполнительного механизма, а в конце каждого временного интервала корректируют значения границ зоны нечувствительности в зависимости от разности между скорректирован" ныи значениеи заданного количества электроэнергии за прошедший временной интервал и текущим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 612204, кл. С 01 В 31/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

1 277906, кл. С 01 В 31/04, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2764146/26, кл; С 01 В 31/04, 1979.

929552

Составитель Г.Клейман

Редактор Г.Волкова Техред Т. Маточка

Корректор Г. Решетник

Г филиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 3396/27 Тираж $14 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5