Регулятор мощности дуговой электропечи Советский патент 1983 года по МПК H05B7/148 F27D11/10 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для автоматического регулирования электрической мощности дуговых сталеплавильных печей. Известна система регулирования электрической мощности дуговых электропечей, содержащая в печи управления каждым электродом механизм перемещения электрода, муфту трения, блок измерения нагрузки печи, блок усиления с отрицательной обратной связью и блок («опередитель) с магнитным усилителем 1. Недостатком этого регулятора является пропорционально-импульсный закон регулирования и, как следствие, большое время отработки возмущения. Известно устройство регулирования электрической мощности дуговых электропечей, содержащее в цепи управления каждым электродрм измерительный каскад, блок сравнения, логический блок, релейный элемент, сервомеханизм перемещения электрода и блок формирования апериодического переходного процесса 2. Недостатком данного устройства является то, что при изменении величины уставки мощности регулятора и ступени напряжения печного трансформатора данный регулятор не обеспечивает оптимального закона регулирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор мощности дуговой электропечи , содержащий в цепи управления каждым электроД0М датчики тока и напряжения дуги, соединенные с входами первого блока сравнения, выход которого подключен к входу блока формирования сигнала управления, связанного выходом с первым входом регулятора скорости двигателя, второй вход которого соединен с выходом датчика скороети двигателя, третий вход через дифференциатор соединен с датчиком скорости электрода, а выход подключен к первому входу регулятора тока двигателя, соединенного вторым входом с датчиком тока двигателя, а выходом - с входом реверсивного тиристорного преобразователя, к выходу которого подключен двигатель перемещения электрода, переключатель ступеней напряжения печного трансформатора и переключатель уставок мощности регулятора 3. Недостатком регулятора является колебательный процесс обработки возмущений электрического режима и, как следствие, большая дисперсия тока дуги. Цель изобретения - повышение качества регулирования путем уменьшения дисперсии тока печи и увеличения быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что регулятор снабжен датчиком отклонения длины дуги от установленного значения и датчиком пути торможения электрода, вторым блоком сравнения, диодом, исполнительным реле, блоком коррекции и датчиком коэффициента усиления печи по напряжению, первый вход датчика отклонения длины дуги от установленного значения соединен с выходом первого блока сравнения, его второй вход связан с выходом блока коррекции, а выход - с первым входом второго блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом датчика пути торможения электрод|а, вход которого связан с выходом датчика скорости двигателя, а к выходу блока сравнения через диод подключена обмотка исполнительного реле, размыкающий контакт которого включен между выходом блока формирования управляющего сигнала и входом регулятора скорости двигателя, входы блока коррекции соединены с переключателями ступеней напряжения и уставки мощности и датчиком коэффициента усиления печи по напряжению, На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предлагаемого регулятора мощности дуги на фиг. 2 - кривые зависимости отклонения длины дуги от установленного значения от напряжения рассогласования импедансного регулятора мощности ДУ при различных значениях параметров электрического режима. Регулятор содержит датчик тока дуги 1, датчик напряжения дуги 2, подключенные к входам блока сравнения 3, сигнал, с выхода которого поступает на вход блока формирования сигнал управления 4. Выход блока 4 через размыкающий контакт 5 соединен с первым входом регулятора скорости двигателя 6, а его второй вход соединен с выходом датчика скорости двигателя 7. Выход блока 6 соединен с первым входом регулятора тока двигателя 8, второй вход регулятора тока соединен с выходом датчика тока двигателя 9, вход последнего соединен с выходом шунта 10. Выход регулятора тока двигателя 8 соединен со входом реверсивного .тиристорного преобразователя 11, к выходу которого подключен двигатель перемещения электрода 12, напряжение с якоря которого поступает на первый вход датчика скорости двигателя 7, а второй вход последнего соединен с. выходом блока 9. Вход датчика скорости электрода 13 соединен с выходом блока 7, а его выход подподключен .к входу дифференциатора 14, с выхода которого сигнал поступает на третий вход регулятора скорости двигателя 6. Датчик отклонения длины дуги от установленного значения 15, входы которого соединены соответственно с выходом блока коррекции 16 и с выходом блока сравнения- 3, соединен с первым входом релейного блока сравнения 17, к выходу которого через диод 18 подключено исполнительное реле 19 с размыкающими контактами 5. На второй вход блока 17 поступает сигнал с выхода датчика пути торможения электрода 20, вход которого соединен с выходом датчика скорости двигателя 7. Входы блока коррекции 16 соответственно соединены с выходами устройства переключения уставки мощности регулятора 21, устройства переключения ступеней напряжения печного трансформатора 22 и датчика коэффициента усиления печи по напряжению 23. Электропривод механизма перемещения электрода, построенный по принципу последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат и с демпфированием механических колебанит электрода, обеспечивает постоянное и одинаковое при спуске и подъеме ускорение электрода. Это определяет возможность вычисления величины пути торможения электрода от данной скорости до нуля по формуле: V cj Т 2-С- гдеУ- линейная скорость электрода; ч - линейное ускорение электрода; tJ - угловая скорость двигателя; - угловое ускорение двигателя; С -постоянный коэффициент приведения соответственно линейных скорости и ускорения электрода к угловым скорости и ускорению двигателя). Так как величины С и . постоянные, то выражение (1) можно записать в виде: .w2,(2) Это выражение реализовано в блоке 20, напряжение с выхода которого, пропорциональное величине пути- торможения электрода, поступает на второй вход релейного блока сравнения 17. На первый вход блока 17 поступает напряжение, пропорциональное величине отклонения длины дуги от установленного значения, снимаемое с блока 15, который представляет собой нелинейный элемент, который реализует зависимость (Upac)/,(3) где Д 5-величина отклонения длины дуги от установленного значения; j;:-величина напряжения рассо :гласования на выходе блока сравнения 3; и м) -действующие значения соответственно напряжения и тока дуги; а и b постоянные коэффициенты, определяющие уставку мощности регулятора. Зависимость (3) можно снять экспериментально или рассчитать аналитически при определенных значениях параметров электрического режима, влияющих на вид этой зависимости. Величина отклонения длины дуги от установленного значения 4Еэ при постоянном напряжении рассогласования Upac (вид зависимости f(Upac) зависит от таких параметров электрического режима: величины уставки мощности регулятора (которая определяется значениями коэффициентов о и Ь), ступени напряжения печного трансформатора (определяющей вид статической вольт-амперной характеристики электропечной установки 3 F{U) и значения коэффициента усиления печи по напряжению ; (градиента напряжения на дуге). Примерный вид семейства зависимостей 4fa f(Upao) при различных значениях перечисленных выше параметров электричёского режима приведен на фиг. 2. Каждая из кривых этого семейства соответствует определенным фиксированным значениям параметров электрического режима печи ДСП-40: кривая 1 рассчитана для первой ступени напряжения печного трансформатора U2, 280 В, номинальной установке мощности регулятора ,248, Ь 1,56id - и кривая 2 рассчитана при „.д .„„ В, а 0,347, .72-10 и U2, I96 кривая 3 рассчитана при Ltn 196 В, а 0,347, Ь 1,72-10-|- и f 1,5. Поэтому при определении величины отклонения длины дуги от установленного значения Л Eg по выражению (3) необходимо оперативно по ходу плавки контролировать перечисленные параметры электрического режима и в функции от их значений корректировать зависимость (3). Блок 16 предназначен для коррекции зависимости (3), реализованной в блоке 15, по значениям уставки мощности регулятора, ступени напряжения печного трансформатора и коэффициента усиле ния печи по напряжению /, информация о значениях которых поступает из блоков 21, 22 и 2i3. Блок коррекции 16 может быть реализован, например, на микропроцессорном управляющем вычислительном комплексе, построен: ном на основе микропроцессора К580ИК80. Алгоритм функционирования процесса коррекции зависимости, реализованной в блоке 15, следующий. Сигнал на выходе блока 15, пропорциональный величине отклонения длины дуги от установленного значения, равный b K-/f6(Vp)l, где К - постоянный, независимый от величины Upac, коэффициент коррекции, вычисляемый блоком коррекции 16 в зависимости от значения уставки мощности регулятора, ступени напряжения печного трансформатора и коэффициента усиления печи по напряжению;/f CUpac) --базовая функция, рассчитанная или экспериментально снятая при определенных значениях перечисленных выще параметров (например при номинальной . уставке мощности регулятора на первой ступени напряжения печного трансформатора и определенном, принятом за базовое, значении коэффициента усиления печи по напряжению й) и реализованная на стандартном нелинейном функциональном преобразователе в блоке 15. Коэффициент коррекции К вычисляется в блоке 16 согласно выражению: К КнКн(-Кр, где K - коэффициент коррекции по ступени напряжения печного трансформатора;К -коэффициент коррекции по уставке мощности регулятора; Кр-коэффициент коррекции ко коэффициенту усиления печи по напряжению. Значение коэффициента коррекции К реализуется на стандартном усилителе в блоке 15 (блок 15 содержит последовательно соединенные стандартные нелинейный функциональный преобразователь и операционный усилитель). Значения коэффициентов KH и KM определяются заблаговременно по зависимости А э К 1КмИб(ирас)/ при определенных, отличных от базовых, значениях ступени напряжения печного трансформатора, уставке мощности регулятора и при значении коэффициента усиления печи по напряжению, равному базовому, и заносятся в память блока 16. Коэффициент коррекции по коэффициенту усиления печи по напряжению Кя определяется по выражению (4) При базовых значениях режимных параметров плавки значения коэффициентов коррекции KH Кц, К {)авны единице, т. е. (Upac)/.При работе печи в режимах, отличных от базовог.0, из памяти микропроцессорного управляющего устройства (блок 16) выбираются соответствующие выданным блоками 21 и 22 сигналам коэффициенты коррекции KH и KM, блоком 16 вычисляются значение коэффициента выражению (4) в соответствии с текущим значением коэффициента усиления печи по напряжению (выданным блоком 23) и значение коэффициента коррекции К К;,К,;,К;з. 15ычисленное значение коэффициента К вводится в блок 15 и реализуется его операционным усилителем. Блоки 15, 17 и 20 могут быть реализованы, например, на соответствующих элементах унифицированной блочной системы регулирования (УБСР). Блоки 21, 22 и 23 служат для определения по ходу плавки информации о значениях параметров установленного режима плавки: 21 - для определения величины уставки мощности регулятора; 22 - для определения величины ступени напряжения печного трансформатора, а блок 23 - для определения значения коэффициента JB (коэф фициента усиления печи по напряжению). Сигналы на выходе блоков 21 н 22 соответствуют выбранной величине уставки и мощности регулятора и ступени напряжения печного трансформатора, которые выставляются, например, вручную оператором и определяют собой заданные значения параметров электрического режима. Сигнал на выходе блока 23 определяет собой величину коэффициента усиления печи цо напряжению который задается, например, вручную оператором по периодам плавки; эти блоки могут быть, например, реализованы на галетных переключателях, снимающих с пог тенциометров напряжения пропорциональные ступени напряжения печного трансформатора, уставке мощности регулятора и коэффициенту усиления печи по напряжению (градиенту напряжения на дуге). Регулятор работает следующим образом. На вход датчиков 15 и 20 непрерывно подаются соответственно напряжение рассогласования Upac и напряжение, пропорциональное скорости двигателя. С выходов этих датчиков напряжения, пропорциональные величине отклонения длины дуги от установленного значения и длине пути торможения электрода, поступают на входы релейного блока сравнения. Если абсолютное значение ЛЕд больще величины пути торможения электрода, то напряжение на выходе блока сравнения 17 отрицательное, диод 18 закрыт и на исполнительном реле 19 напряжение равно нулю, размыкающий контакт 5 замкнут и двигатель электрода работает в направлении ликвидации рассогласования электрического режима. Когда оба напряжения на входе блока 17 (а они всегда имеют постоянные и противополож знаки) сравниваются или напряжение на выходе блока 20 станет больше величины напряжения на выходе блока 15, то напряжение на выходе релейного блока сравнения 17 изменит свой знак, исполнительное реле 19 сработает, разомкнет свой контакт 5 и двигатель начнет тормозиться за счет отрицательной связи по -скорости двигателя. Когда скорость двигателя уменьшится до нуля, то и рассогласование ликвидируется до нуля без изменения знака в процессе отработки возмущения (т. е. без перерегулирования). Таким образом, предлагаемый регулятор мощности дуговой электропечи в отличие от прототипа обеспечивает апериодический процесс отработки возмущений электрического режима, что положительно влияет на уменьшение дисперсии тока дуги. . Кроме этого, в предлагаемом устройстве сохраняется рациональный (апериодический) закон движения электропривода механизма перемещения электрода при увеличенном быстродействии регулятора (т. е. при увеличении максимальной скорости перемещения электрода) . Это возможно за счет того, что момент начала торможения определяется ра

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащий в цепи управления каждым электродом датчики тока и напряжения дуги, соединенные с входами первого блока сравнения, выход которого подключен к входу блока формирования сигнала управления, связанного выходом с первым входом регулятора скорости двигателя, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости двигателя, третий вход через дифференциатор соединен с датчиком скорости электрода, а ВЫХОД подключен к первому входу регулятора тока двигателя, соединенного вторым входом с датчиком тока двигателя, а выходом - с входом реверсивного тиристорного преобразователя, к выходу которого подключен двигатель перемещения электрода, переключатель ступеней напряжения печного трансформатора и переключатель уставок мощности регулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем уменьшения дисперсии тока печи и увеличения быстродействия, он снабжен датчиком отклонения длины дуги от установленного значения и датчиком пути торможения электрода, вторым блоком сравнения, диодом, исполнительным реле, блоком коррекции и датчиком коэффициента усиления печи по напряжению, I первый вход датчика отклонения длины дуги от установленного значения соединен с (Л выходом первого блока сравнения, его второй вход связан с выходом блока коррекции, а выход - с первым входом второго блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом датчика пути торможения электрода, вход которого связан с выходом датчика скорости двигателя, а к Выходу блока сравнения через диод подключена обмотка исполнительного реле, размыкающий контакт которого включен между выходом блока формирования управляющего сигнаЮ ла и входом регулятора скорости двигатесо ля, входы блока коррекции соединены с пе4 СО Ю реключателями ступеней напряжения и уставки мощности и датчиком коэффициента усиления печи по напряжению.