УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 1995 года по МПК H05B7/148 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электропечах черной и цветной металлургии.

Известно устройство [1] обеспечивающее уменьшение количества ненужных перемещений электродов за счет поддержания минимальной несимметрии. Недостаток этого устройства в том, что при изменении режима с коэффициентом несимметрии незначительным оно приводит к перемещению электрода.

Известно устройство [2] в котором регулятор имеет зону нечувствительности. Недостаток его в том, что, сведя к минимуму ненужные перемещения электрода при изменениях режима, оно не устраняет с достаточным быстродействием максимальные возмущения.

Известен регулятор мощности дуговой электропечи [3] который имеет достаточное быстродействие отработки возмущающих воздействий при их чрезмерном возрастании. Недостаток этого устройства в том, что при несимметричных возмущениях электрического режима трехфазной электродуговой печи регулятор будет производить ненужные перемещения электродов.

Цель изобретения снижение до минимума перемещения электродов при несимметричных изменениях режима и сохранение быстродействия регулятора на желаемом уровне при значительных возмущениях симметричных, т.е. повышение быстродействия при минимальном количестве перемещения электродов.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее в каждой фазе блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком тока, второй вход с датчиком тока дуги, а выход через регулятор зоны нечувствительности соединен с регулятором привода электрода, введены дополнительно сумматор и три дифференциатора, входы которых соединены с выходами датчиков тока трех фаз, а выходы с входами сумматора, выход которого соединен с управляющими входами регуляторов зоны нечувствительности трех фаз.

Введенные элементы позволяют складывать текущие значения производных регулируемого параметра трех фаз, и при их взаимокомпенсации, обусловленной взаимодействием трех фаз, регулятор зоны нечувствительности переводится в режим с большей зоной нечувствительности. В тех случаях, когда изменения регулируемого параметра в каналах трех фаз между собой не компенсируются, выходной сигнал сумматора отличен от нуля. Значение рассогласования с выхода сумматора поступает на входы регуляторов зон нечувствительности, уменьшая их значение, тем самым создается возможность быстрого устранения возмущающих воздействий.

Выполняются взаимно противоречивые требования к работе регулятора: уменьшаются ненужные перемещения электродов при сохранении высокого быстродействия регулирующей системы. Уменьшается ошибка регулирования тока электрической дуги, а следовательно, и время, необходимое для плавки металла.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

На положительные входы вычитателей 1.1-1.3 поступают соответствующие сигналы задания регулируемой величины, на отрицательные сигналы обратной связи с соответствующих выходов объектов регулирования 4.1-4.3. Выходы вычитателей подключены на соответствующие каждой фазе регуляторы 2.1-2.3 зон нечувствительности, выходы которых подключены к входам регуляторов 3.1-3.3, воздействующих на перемещение электрода. Выходы объектов 4.1-4.3 регулирования (выходы датчиков тока электрической дуги) подключены к входам соответствующих дифференциаторов 5.1-5.3, выходы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему входам сумматора 6. Выход сумматора 6 подключен на регулирующие входы элементов зон нечувствительности канала каждой фазы 2.1-2.3.

Вычитатели 1.1-1.3 обеспечивают вычисление величины ошибки регулирования.

Регуляторы 2.1-2.3 зоны нечувствительности создают зону нечувствительности сигнала ошибки регулирования, внутри которой заключен сигнал задания. С выхода регулятора зоны нечувствительности на вход регулятора объекта поступает сигнал, величина которого превышает или равна границам зоны нечувствительности (при положительной или отрицательной ошибке). Если на управляющем входе регулятора зоны нечувствительности сигнал, отличный от нуля, то зона нечувствительности уменьшается. Регулирование зоны нечувствительности может быть двухпозиционное, либо плавно регулируемое по пропорциональному закону.

Регуляторы 3.1-3.3 осуществляют перемещение электрода в сторону уменьшения ошибки регулирования выходного параметра объекта.

Объект 4.1-4.3 регулирования рассматривается как совокупность воздействия привода на электрод в электродуговой печи.

Дифференциаторы 5.1-5.3 определяют производную от входного сигнала.

Сумматор 6 складывает входные сигналы с учетом знака, тем самым несимметричные изменения регулируемого параметра взаимно компенсируются. Нулевой сигнал с выхода сумматора повышает зону нечувствительности регулятора до максимального значения. Если выходные сигналы дифференциаторов не компенсируются, то сигнал с выхода сумматора отличен от нуля и уменьшает зону нечувствительности.

Устройство работает следующим образом. На вход вычитателя подается сигнал задания. С выхода вычитателя поступает сигнал ошибки. В начальный момент зона нечувствительности регулятора будет большой, так как сигналы с выходов дифференциаторов равны нулевому значению, на регулирующих входах элементов зон нечувствительности 2.2-2.3 сигнал имеет нулевое значение.

Первоначальная ошибка регулирования, как правило, больше, чем зона нечувствительности каналов регулирования. Регуляторы 3.1-3.3 создают управляющие воздействия, перемещающие электроды в направлении уменьшения ошибки регулирования. Производные регулируемого параметра будут отличны от нуля. Выходные сигналы дифференциаторов не будут взаимно компенсироваться. Сигнал с выхода сумматора 6, отличный от нуля, уменьшит зону нечувствительности регулирующих каналов.

Во второй части периода расплавления металла и в период окисления металла расплавленная поверхность ванны отражает значительную энергию. Вследствие интенсивного кипения ванны имеют место изменения уровня металла, дающие небольшие, но частые колебания тока. Кроме того, происходит флуктуация дуг под действием динамических усилий. При этом на выходе дифференциаторов будут сигналы, отличные от нуля, но, попадая в сумматор 6, они практически взаимокомпенсируются. Если параллельно им отсутствуют невзаимокомпенсирующие сигналы, то нулевой сигнал сумматора 6 делает регулятор менее чувствительным с большей зоной нечувствительности.

При возникновении невзаимокомпенсирующих возмущений регулятор переходит к режиму работы с меньшей зоной нечувствительности, что обеспечивает быстрое и точное регулирование.

Система сохраняет свою чувствительность и быстродействие отработки невзаимокомпенсирующих возмущений, в то же время при взаимокомпенсирующих возмущениях выходной сигнал сумматора 6 уменьшает зону нечувствительности. Устройство позволяет уменьшить ненужные перемещения электродов при возмущениях в печи, которая является трехфазным агрегатом без нулевого провода. Повышается точность регулирования, уменьшается время, необходимое для плавки металла, экономится электроэнергия, что приносит экономический эффект.

Сущность изобретения: в устройство, включающее три вычитателя, три регулятора, три привода и три электрода, дополнительно введены три дифференциатора, сумматор и три регулятора зоны нечувствительности. При этом выходы датчиков тока подключены через соответствующие электроды на входы сумматора, выход которого подключен на управляющие входы регуляторов зоны нечувствительности. Выход вычитателя подключен на вход регулятора зоны нечувствительности соответствующих фаз. Выходы регулятора зоны нечувствительности подключены к соответствующим входам регуляторов привода. Введенные элементы позволяют складывать текущие значения производных регулируемого параметра трех фаз и при их взаимокомпенсации, обусловленной взаимодействием трех фаз. В тех случаях, когда изменения регулируемого выходного параметра между собой не компенсируются, выходной сигнал сумматора, отличающийся тем, что от нуля, уменьшает зону нечувствительности регулятора. Экономический эффект достигается повышением точности регулирования. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ, содержащее в каждой фазе блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком тока, второй вход с датчиком тока дуги, а выход через регулятор зоны нечувствительности с регулятором привода электрода, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено сумматором и тремя дифференциаторами, входы которых соединены с выходами датчиков тока трех фаз, а выходы с входами сумматора, выход которого соединен с управляющими входами регуляторов зоны нечувствительности трех фаз.