СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬЮ Российский патент 1997 года по МПК H05B7/148 F27D19/00 

Изобретение относится к электротермии и может использоваться для управления трехфазными дуговыми электропечами, оснащенными автоматическими пропорциональными регуляторами перемещений электродов.

Известно, что трехфазные дуговые электропечи характеризуются существенным влиянием фаз друг на друга. Поэтому важным является вопрос обеспечивания симметричного режима по фазам. Для этого можно использовать регулирование с поддержанием заданных значений фазных токов /Д.А. Гитгарц. Автоматизация плавильных электропечей с применением микроЭВМ. М. Энергоатомиздат, 1994, с. 41/.

Недостатком этого способа регулирования является неравномерный износ футеровки и различные скорости расплавления шихты.

Более оптимальным является режим строгого симметрирования напряжений дуг на протяжении плавки, выполняемого автоматическими пропорциональными регуляторами, настроенными каждый на поддержание напряжения на своей дуге с помощью трехфазных регуляторов /Там же, с. 42/.

Первым недостатком выполнения этого режима является неучет взаимного влияния фаз и несимметрии шинного моста, что приводит к слабому взаимному влиянию крайних фаз по сравнению со средней фазой, находящейся между ними.

Вторым недостатком этого способа реализации режима является падение токов при поддержании заданного напряжения на дуге в конце плавки, когда расплавленный металл покрыт слоем шлака, что заставляет постоянно следить за током и корректировать задание уставок регуляторов.

В основу настоящего изобретения положена задача создания оптимального режима управления, учитывающего несимметричное взаимовлияние фаз печи.

Задача решается в изобретении тем, что на двух крайних электродах поддерживаются заданные значения напряжений на дугах, а на среднем электроде, находящемся между крайними, заданное значение тока.

Для пояснения путей реализации этого способа рассмотрим уравнение в комплексной форме, связывающее параметры электрической трехфазной сети и электропечи /А.Д. Свенчанский и др. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева. М. Энергоиздат, 1981, с. 100, 101/.

где токи через электроды печи;
напряжения печного трансформатора;
полное сопротивление трансформатора и короткой сети для собственного тока фазы;
напряжения на дугах;
реактивные сопротивления взаимоиндукции.

Учитывая, что средняя фаза симметрично расположена между двумя крайними 1 и 3, можно принять:
.

Поскольку режим характеризуется поддержанием одинаковых напряжений дуг, перепишем систему уравнений 2 относительно напряжений дуг.

Теперь, если регулятор средней фазы 2 будет поддерживать величину I₂ постоянной, систему уравнений 2 можно преобразовать к виду:

где const 1, 2, 3 постоянные величины в силу настройки регулятора фазы 2 на поддержание стабильного тока фазы 2.

Из формулы /3/ вытекает, что при поддержании на крайних фазах заданных напряжений на дуге, а на средней фазе заданного значения тока напряжение на дуге средней фазы не зависит от токов крайних фаз.

Напряжение на дуге крайней фазы зависит от тока только другой крайней фазы, и эту зависимость можно считать слабой вследствие в два раза большего расстояния между крайними фазами по сравнению с расстоянием до средней фазы.

С использованием вышеуказанного способа регулирования было проведено несколько плавок по выплавке чугуна на дуговой сталеплавильной печи завода "Сибсельмаш" в г. Новосибирске емкостью 3 тонны с трансформатором мощностью 2000 кВА.

Контрольная плавка.

26.05.93 г. Способ регулирования поддержание напряжений на дугах регуляторами трех фаз.

Условия: залита 1 тонна жидкого чугуна в горячую печь /2 плавка/, 5 ступень печного трансформатора.

2. Опытная плавка.

02.06.93 г. Способ регулирования согласно заявке.

Условия: холодная печь, загружено 1,5 чугунных чушек и залита 1 тонна жидкого чугуна. 5 ступень печного трансформатора.

Данные приведены в таблице.

Как видно из приведенной таблицы, предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в более стабильной работе электропечи, повышении средней вводимой мощности и среднего тока. Исключается также и уменьшение токов в конце плавки при горении дуги в шлаке, так как токовый регулятор средней фазы поддерживает заданный ток, связанный с токами крайних фаз.

Сущность изобретения: поддерживаются одинаковые напряжения на дугах всех электродов, с учетом несимметричных взаимовлияний фаз печи, за счет поддержания заданных значений напряжений дуг регуляторами крайних фаз и заданного значения тока регулятором средней фазы, находящейся между ними. Технический результат выражается в более стабильной работе печи, повышении средней вводимой мощности и среднего тока. 1 табл.

Способ реализации оптимального режима управления электропечи, при котором поддерживают заданные значения напряжений на дугах обеих крайних фаз, отличающийся тем, что регулятор средней фазы, находящийся между крайними фазами, поддерживает заданное значение тока средней фазы.