УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2013 года по МПК G05B19/05 H05B7/148 

Изобретение относится к устройству для управления установкой электродуговой печи.

Электродуговые печи часто применяются в сталелитейной промышленности, например, для плавления скрапа или губчатого железа, причем в электродуговой печи также могут расплавляться другие металлы. Электродуговая печь основывается на преобразовании электрической энергии в тепловую энергию, причем используется принцип электрической дуги. При этом вырабатываются мощности до 200 МВт.

Электродуговая печь может быть выполнена как печь постоянного тока (как правило, с одним электродом) или как печь трехфазного тока (как правило, с тремя электродами).

Установки обработки стали могут также включать в себя несколько таких электродуговых печей. Например, часто за собственно электродуговой печью, в которой осуществляется плавка, следует печь с встроенным чреном (разливочным ковшом), которая также выполнена как электродуговая печь. Разливочный ковш является транспортным резервуаром, в который наполняется жидкий металл из электродуговой печи. В печи с разливочным ковшом вводятся, например, добавки, улучшающие качество, или проводится дополнительная обработка.

Автоматизация установки электродуговой печи требует учета многих функций. Например, здесь можно назвать управление печью для управления основными функциями печи, регулирование электродов, посредством которого устанавливается окончательная длина и мощность электрической дуги, и управление плавкой. Для всех этих функций должно быть предусмотрено соответствующее устройство автоматизации. Эти устройства автоматизации должны при реализации установки электродуговой печи каждый раз с большими затратами тестироваться на сопряжение и безупречное взаимодействие и согласовываться друг с другом. Связанные с этим затраты аппаратных средств относительно высоки, и возникают высокие затраты на монтаж и пуск в эксплуатацию, так как необходимо установить несколько устройств автоматизации с собственными распределительными шкафами.

Поэтому задачей изобретения является создание устройства для управления установкой электродуговой печи, которое усовершенствовано ввиду вышеизложенного.

Для решения этой задачи в устройстве вышеназванного типа в соответствии с изобретением предусмотрено, что функциональный блок для управления печью, функциональный блок для регулирования электродов и функциональный блок для управления плавкой интегрированы в управляющее устройство.

Это означает, что для управления печью, управления электродами и управления плавкой, ввиду предпочтительной интеграции, теперь требуется только одно управляющее устройство, которое централизованным образом реализует управление. Требующие больших затрат согласования сопряжений и сложные настройки различным образом действующих программных средств теперь больше не требуются. Затраты на аппаратные средства снижаются, и сокращаются затраты на монтаж и пуск в эксплуатацию.

Регулирование электродов выполняется при этом для управления формой и положением электрической дуги. Сюда относится, например, регулирование, по меньшей мере, одного гидравлически перемещаемого электрода, а также настройка расстояния до расплавляемого металла.

Посредством управления печью осуществляется управление общими функциями электродуговой печи. Они охватывают, например, гидравлически перемещаемый свод печи, разгрузку печи, например, при пробивании возникающего шлака или при выпуске расплавленного металла, а также охлаждение печи. Сюда также включаются измерительные устройства, а также проведение управляющих воздействий через пульт управления, с которого обслуживающий персонал может оказывать влияние на режим работы печи.

Управление плавкой представляет собой, в конечном счете, управление процессом. Здесь, например, осуществляется управление тем, сколько энергии требуется в тот или иной момент времени, чтобы расплавить имеющееся в данный момент количество материала. При этом также определяется, когда, например, должна вводиться добавка.

В другом предпочтительном варианте выполнения в управляющее устройство может быть интегрирован, по меньшей мере, один дополнительный функциональный блок. Такие дополнительные функциональные блоки могут, например, представлять собой функциональный блок для оптимизации энергии, и/или функциональный блок для распознавания пенистого шлака и регулирования, и/или функциональный блок для оптимизации процесса, и/или функциональный блок для регулирования подвода энергии в отношении определений поставщика энергии, и/или функциональный блок для индивидуального для потребителя управления. В идеальном случае все эти компоненты интегрируются в одно-единственное автоматическое управляющее устройство, так что требуется только это одно управляющее устройство. Тогда отпадает необходимость во всех других управляющих устройствах.

Функциональный блок для оптимизации энергии может, в частности, управлять оптимизацией энергии посредством нейронной сети. Посредством такого искусственного интеллекта можно оптимизировать энергию в отношении потребления, качества и иных производственных параметров.

Пенистый шлак означает слой шлака, который плавает на расплавленном металле и целенаправленно формируется, чтобы тепло не достигало стенки печи, а поглощалось в пене. Для формирования пенистого шлака может, например, подаваться углерод. Одновременно высота пенистого шлака определяется, например, детекторами корпусного шума в металлоприемнике печи. Эти компоненты соответствуют функциональному блоку распознавания пенистого шлака и регулирования пенистого шлака.

Функциональный блок для оптимизации процесса может, например, включать в себя вычислитель модели, который обеспечивает возможность оптимизации процесса также в смысле более высокого уровня. Например, жидкий металл может направляться непосредственно на установку непрерывной разливки, которая указывает данные относительно количества перерабатываемого материала.

Регулирование подачи энергии в отношении определения поставщика энергии может быть необходимым, если, например, предусмотрены максимальные количества съема в определенное время. Посредством соответствующего функционального блока регулируется, где, например, энергия может быть сэкономлена, какой агрегат в данный момент может отключаться и т.п.

Кроме того, в управляющее устройство может быть интегрирован функциональный блок для индивидуального для потребителя регулирования. Один подобный функциональный блок включает в себя параметры, предусмотренные индивидуально для потребителя, которые индивидуализируют систему в целом. Но также возможно, что другие функциональные блоки таким образом сформированы, что они без проблем могут быть согласованы с потребностями потребителя, так что индивидуализация уже может иметь место на других интегрированных функциональных блоках.

Предпочтительно устройство может содержать монтажный блок, в котором размещены функциональные блоки, в частности в гнездах. Подобный монтажный блок может представлять собой, например, распределительный шкаф, в котором размещено управляющее устройство, которое обычно включает в себя вычислительное устройство.

В другом предпочтительном выполнении функциональные блоки, выполненные модульными, могут быть выполнены сменными или съемными. Тем самым описывается модульная структура, которая может быть согласована произвольным образом. В соответствии с этим отдельные функциональные блоки могут быть добавлены или удалены, чтобы объем функций устройства согласовать в соответствии с индивидуальными потребностями. Также простым способом может быть реализована замена дефектных функциональных блоков. К тому же без проблем можно заменять устаревшие функциональные блоки, например, вновь разработанными функциональными блоками, так что устройство для управления установкой электродуговой печи всегда находится на новейшем уровне.

При таком модульном выполнении функциональных блоков могут быть реализованы, наконец, две возможности, каким образом осуществлять конфигурирование, и следует ли его осуществлять. Прежде всего, может быть предусмотрено, что управляющее устройство выполнено с возможностью автоматического распознавания и конфигурирования функционального блока. Вновь введенный функциональный блок в соответствии с этим осуществляет информационный обмен с управляющим устройством, благодаря чему осуществляется автоматическое конфигурирование. При этом функциональному блоку ставятся в соответствие соответствующие диапазоны производительности, например процессоры, область памяти и т.п.

Однако в качестве альтернативы также возможно, что предусмотрены гнезда для функциональных блоков, причем каждому гнезду поставлен в соответствие постоянный диапазон производительности содержащегося в управляющем устройстве вычислительного устройства. При этом больше не возможно никакое особое конфигурирование, так как с каждым гнездом и, тем самым, с вставленным в него функциональным блоком уже соотнесены диапазоны производительности, то есть, например, мощность процессора, область памяти, средства программирования и т.п. Подобная система является менее сложной, однако менее гибкой.

Предпочтительным образом функциональные блоки могут конфигурироваться индивидуально. Тогда возможно превосходное согласование с потребностями заказчика.

Для информационного обмена с управляющим устройством или содержащимся в нем вычислительным устройством функциональные блоки могут быть подключены к системе шины. Для этого пригодны любые типы известных систем шин, которые удовлетворяют заданным критериям по производительности.

В предпочтительном выполнении может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, два функциональных блока интегрируются в один функциональный блок. Так, например, для регулирования электродов и оптимизации энергии предусматривается единственный функциональный блок. Это всегда возможно в таком случае, когда критерии производительности функционального блока допускают применение нескольких таких функциональностей. При этом экономятся гнезда, и реализуется еще более компактная структура.

Другие преимущества и детали предложенного изобретения следуют из описываемого далее примера выполнения и чертежа.

При этом на чертеже представлено соответствующее изобретению устройство 1 для управления установкой электродуговой печи.

Оно включает в себя монтажный блок в форме распределительного шкафа 2, в котором размещено автоматическое управляющее устройство 3. Автоматическое управляющее устройство 3 содержит вычислительное устройство 4, которое может содержать одно или более запоминающих устройств. Кроме того, предусмотрено множество гнезд 5, из которых некоторые заняты функциональными блоками 6-13 модульного типа. Функциональные блоки 6-13 являются съемными, в частности сменными. Через гнезда 5 они связаны с системой 14 шины, которая связывает их с вычислительным устройством 4. Функциональные блоки 6-13 являются индивидуально конфигурируемыми, так что они могут согласовываться в соответствии с конкретными потребностями потребителя.

При этом в данном примере с каждым гнездом 5 соотнесен соответствующий диапазон производительности, так что никакое последующее конфигурирование после вставления функционального блока не требуется. В качестве альтернативы также возможно, что управляющее устройство 3 может быть выполнено с возможностью автоматического распознавания и конфигурирования функциональных блоков.

В частности, предусмотрены функциональный блок 6 для управления печью, функциональный блок 7 для регулирования электродов, функциональный блок 8 для управления плавкой, функциональный блок 9 для оптимизации энергии, функциональный блок 10 для распознавания пенистого шлака и регулирования пенистого шлака, функциональный блок 11 для оптимизации процесса, функциональный блок 12 для регулирования подвода энергии в отношении определения поставщика энергии и функциональный блок 13 для индивидуального для потребителя управления. За исключением необходимых функциональных блоков 6-8 для управления печью, регулирования электродов и управления плавкой, другие функциональные блоки 9-13 являются факультативными, что означает, что они не обязательно должны иметься для работоспособного устройства для управления установкой электродуговой печи, или могут иметься в распоряжении, при определенных обстоятельствах, в форме других автоматических функциональных блоков. На основе модульного характера может без проблем осуществляться последующее оснащение дополнительными функциональными блоками, а также другие функциональные блоки 9-13 могут удаляться. Также необходимые интегрированные функциональные блоки 6-8 могут, например, при дефекте или замене новой моделью, заменяться без каких-либо проблем.

В частности, также возможно, что два функциональных блока интегрированы в один функциональный блок. Например, было бы возможно функциональный блок 7 для регулирования электродов и функциональный блок 9 для оптимизации энергии объединить в один функциональный блок. Функциональные блоки 7 и 9 могли бы тогда быть удалены и заменены новым функциональным блоком. За счет этого требуется меньше функциональных блоков.

В целом, с помощью устройства для управления установкой электродуговой печи обеспечивается интегрированное решение, которое выполнено с возможностью управления установкой электродуговой печи при обеспечении простоты конструкции и обслуживания. За счет встраивания в только один распределительный шкаф сокращаются затраты на изготовление, монтаж и пуск в эксплуатацию.

В частности, в установке по обработке металла, наряду с собственно электродуговой печью, для плавки может также предусматриваться, например, печь с разливочным ковшом в качестве другой электродуговой печи. Подобная другая установка электродуговой печи может управляться тем же устройством 1, причем необходимо применять соответственно модифицированную параметризацию.

Изобретение относится к области электрометаллургии. Устройство для управления установкой электродуговой печи включает в себя автоматическое управляющее устройство (3), причем функциональный блок (6) для управления печью, функциональный блок (7) для регулирования электродов и функциональный блок (8) для управления плавкой интегрированы в управляющее устройство (3). Технический результат - упрощение устройства управления и его обслуживания. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для управления установкой электродуговой печи, включающее в себя автоматическое управляющее устройство (3),
отличающееся тем, что
функциональный блок (6) для управления печью, функциональный блок (7) для регулирования электродов и функциональный блок (8) для управления плавкой интегрированы в управляющее устройство (3).

2. Устройство по п.1,
отличающееся тем, что
в управляющее устройство (3) интегрирован, по меньшей мере, один дополнительный функциональный блок (9, 10, 11, 12, 13), в частности, функциональный блок (9) для оптимизации энергии, и/или функциональный блок (10) для распознавания пенистого шлака и регулирования пенистого шлака, и/или функциональный блок (11) для оптимизации процесса, и/или функциональный блок (12) для регулирования подвода энергии в отношении определений поставщика энергии, и/или функциональный блок (13) для индивидуального для потребителя управления.

3. Устройство по п.1 или 2,
отличающееся тем, что оно содержит монтажный блок (2), в котором размещены функциональные блоки (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13), в частности, в гнездах (5).

4. Устройство по п.3,
отличающееся тем, что выполненные модульными функциональные блоки (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) выполнены сменными или съемными.

5. Устройство по п.4,
отличающееся тем, что управляющее устройство (3) выполнено с возможностью автоматического распознавания и конфигурирования функционального блока (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13).

6. Устройство по п.4,
отличающееся тем, что предусмотрены гнезда (5) для функциональных блоков (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13), причем каждому гнезду (5) поставлен в соответствие постоянный диапазон производительности содержащегося в управляющем устройстве (3) вычислительного устройства (4).

7. Устройство по п.1,
отличающееся тем, что функциональные блоки (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) являются индивидуально конфигурируемыми.

8. Устройство по п.1,
отличающееся тем, что функциональные блоки (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) подключены к системе шины (14).

9. Устройство по п.1,
отличающееся тем, что, по меньшей мере, два функциональных блока (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) интегрированы в один функциональный блок (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13).