Устройство для управления процессом графитации Советский патент 1983 года по МПК G05B11/01 

и управляюпим входом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом компенсатора реактивной составляющей, а второй вход - с входом

печного трансформатора, пpнчe третий выход испол ттельного блока связан с управляющим входом дополнительного трансформатора ,

Изобретение относится к области автоматизации технологических процес сов и предназначено для .управления печами графитации в электродном производстве. Известно устройство для управлени технологическим процессом, содержащее последовательно соединенные пере ключатель, регулятор, исполнительный блок и объект регулирования, а также датчики, подключенные к выходу объек та, и задатчики соответственно регулируемого и лимитирующего параметров соединенные с входами соответственно первого и второго датчиков рассогласования, выходы которых подключены соответственно к первому и вто рому входам переключателя С } Недостатком известного устройства является низкая точность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для управления процессом графитации, содержащее печной трансформатор, выход которого подключен к объекту управления,.а вход - к сети питания, первый, второй и трефий датчики рассогласования, датчики, подсоединенные к входу печного транс форматора, и задатчики соответственно регулируемого, лимитирующего и контролируемого параметров, связанные с входами соответственно первого, второго и третьего датчиков рассогласования , последовательно соединенные переключатель, регулятор и ис полнительный механизм, первый выход которого соединен с управляющим входом печного трансформатора, а второй вход через первый элемент- ЗАПРЕТ с выходом второго датчика рассогласования, первый вход переключателя соеданен с выходом первого датчика рассогласования, а второй вход - с выходом третьего датчика рассогласовашш и через второй элемент ЗАПРЕТ с входом задатчика регулируемого параметра Г2. Недостатком известного устройства является то, что при управлении процессом графитации оно учитывает только активные нагрузки. А так как печь имеет и реактивное сопротивление. (которое зависит от геометрических размеров печи, конструкции короткой .сети и максимально допустимого тока печного трансформатора), то на изменение мощности печи влияет не только активное сопротивление (Р) печи, но и реактивное сопротивление (Х), определяющие и коэффициент мощности, и предельную активную мощность в функциях от R и X. Коэффициент активного сопротивления печи.отрицательный, поэтому при нагреве печи активное со.противление падает, снижается и активная мощность печи Р 1 R cos Ч. Реактивное же сопротивление - величина постоянная. По мере уменьшения активного сопротивления, реактивHoei сопротивление станет намного больше активного сопротивления, что ведет к резкому снижению коэффициенл g та мощности, так как COS v ., « что, в свою очередь, ведет к сниже нию активной мощности печи. Снижение активной мощности наступает в такой период технологического процесса, когда необходимо вводить в печь большое количество электроэнергии, чтобы увеличить скорость нагрева в печи материала. Поэтому снижение активной мощности приводит к удлинению технологического процесса, что снижает производительность печи, а также увеличивает удельный расход электроэнергии в связи с увеличением электрических и тепловых потерь. Цель изобретения заключается в повышении производитвпьности печи и снижении удельного расхода электроэнергии, а также растире1тии области применения. Поставленная цель достигается тем Что в устройство введены компенсатор реактивной составляющей, четвертый датчик рассогласования, датчик и задатчик лимитирующего параметра компенсатора реактивной составляющей, связанные с входами четвертого датчи ка рассогласования, выход которого соединен с третьим входом переключателя, а .также пятый датчик рассогласования, датчик и задатчик коэффициента мощности, связанные с входами пятого датчика рассогласования, выход которого соединен с четвертым ВХОДОМ переключателя, причем первый вход компенсатора реактивной составляющей подключен к выходу печного трансформатора, выход - к входу датi чика лимитирующего параметра компенсатора реактивной составляющей, а управляющий вход - к второму выходу исполнительного блока, вход датчика коэффициента мощности соединен с вхо дом печного трансформатора. В него введены последовательно соединенные коммутатор и дополнительный трансфор матор, выход которого подсоединен К выходу печного трансформатора, а также элемент И, блок задания номинального значения регулируемого параметра, выход которого соединен с входом элемента Н, другие входы кото рого соединены соответственно с выхо дами четвертого и пятого датчиков рассогласования, а выход - с третьим входом исполнительного блока и управляющим входом коммутатора, первый вход которого соединен с выходом ком пенсатора реактивной составляю1цей, а второй вход - с входом печного трансформатора, причем третий выход исполнительного блока связан с управ ляющим входом дополнительного трансформатора. В устройстве cosЧ поддерживается на определенном уровне благодаря его учету и возможности автоматического снижения реактивной составляющей с помощью компенсатора реактивной составляющей. При этом активная мощность повышается, чта сокращает технологический процесс нагрева. Сокращение времени нагрева снижает удельный расход электроэнергии и поз воляет повысить производительность печи. Наличие второго печного трансформатора расширяет возможности поддержания созЧ в заданном пределе при ограниченном значении номинального тока компенсатора реактивной составляющей. Компенсатор реактивной составляющей выполнен в виде регулирующего трансформатора, соединенного с блоком конденсаторов. На чертеже представлена блок-схема устройства для управления процессом графитации, которое содержит объект управления (печь) 1, датчик регулируемого параметра 2, датчик лимитирующего параметра 3, печной трансформатор 4, дополнительный трансформатор 5, компенсатор реактивной составляющей 6, датчик 7 лимитирующего параметра компенсатрра реактивной составляющей, датчик контролируемого параметра 8, датчик коэффициента мощности 9, бпок задания номинального значения регулируемого параметра 10, первый датчик рассогласования 11, задатчик регулируемого параметра 12, переключатель 13, регулятор 14, исполнительный блок 15, второй датчик рассогласования 16, эадатчик лимитирующего параметра 17, второй элемент ЗАПРЕТ 18, третий датчик рассогласования 19, задатчик контролируемого параметра 20, первый элемент ЗАПРЕТ 21, выключатель 22, четвертый датчик рассогласования 23, задатчик лимитирующего параметра компенсатора реактивной состанляющей 2А, элемент И 25, пятый датчик рассогласования 26, эадатчик коэффициента мощности 27, ком 1утатор 28, регулировочный трансформатор 29, батарею конденсаторов 30. Устройство работает следующим образом . После загруэки печи 1 обоженными электродами задатчиком регулируемого параметра 12 задается график скорости подъема мощности для термической обработки изделия. Задатчиком контролируемого параметра 20 задается оби(ий расход электроэнергии на весь процесс термической обработки изделия . Задатчиками 17 и 24 задаются номинальные токи, на которые рассчиташ печные трансформаторы и компенсатор реактивной составляющей. Задатчиком коэффициента мощности 27 эaдaюfcя пределы допустимых значений. После этого устройство включается в работу. $1 Так как выходной сигнал датчика контролируемого параметра 8 значительно меньше величины, заданной за датчиком контролщ)уемого параметра 20, то выходной сигнал третьего датчика рассогласонания контролируе мого параметра 19 устанавливает ячей ку ЗАПРЕТ 21 в нерабочее положение. В результате снимается запрет с исполнительного блока 1S и включается выключа ель 22. Вначале выходной сигнал датчика лимитирующего параметра 3 намного меньше заданного значения лимитирующего параметра, величина которого задается задатчиком 17, и выходной сигнал второго датчика рассогласования 16 устанавливает переключатель в положение I, при котором выход первого датчика рассогласования 1I . подключен к входу регулятора 1А, а выход второго датчика рассогласования параметра 16 отключен от регулятора. Переключатель 28 находится в положении I и промежуточный печной трансформатор 5 подключен параллельно печному трансформатору 4, Печь питается от трансформаторов А и 5. Сигнал от датчика 2 поступает на второй датчик рассогласования 11 и при отклонении действительной мощнос ти от заданной задатчиком 12 на выхо де датчика рассогласования регулируемого параметра 1I появляется сигйал, который поступает через переключатель 13 на вход регулятора 14, Регулятор 14 стремится компенсироват поступающий на его вход сигнал управ ления, в результате чего изменяется его выходной сигнал, поступающий на вход исполнительного блока 15, осуществляющего переключение ступеней печных трансформаторов 4 и 5 для изменения мощности, вводимой в печь. Печь постепенно нагревается, а по скольку температурный коэффициент сопротивления печи отрицательный, то падает активное сопротивление печи, реактивное сопротивление снижается незначительно, коэффициент мощности (cosЧ) (близкий к единице в на чале технологического процесса) начинает уменьшаться, Поддержание в заданных пределах козффициента cosf осуществляется еле дующим образом. При снижении до заданного задатчиком 27 значения пятый датчик рассогласования 26 выдает сигнал на третий вход п реключателя 13, с выхода которого сигнал подается на вход второго канала регулятора 14. Регулятор через второй вход исполнительного блока I5 осуществляет переключение ступеней напряжения трансформатора 29, увеличивая напряжение на конденсаторах 30 компенсатора, а значит увеличивая влияние емкостной реактивной составлякщей (Хр) на суммарную (Х-), которая снижается в соответсвйи; с выражениемXj. , где X. - индуктивная реактивная составляющая , Значение cos Чвозрастает до тех пор, пока не исчезнет выходной сигнал пятого датчика рассогласования-. При этом постоянно по мере повьппения напряжения на конденсаторах 30 компенсатора 6 увеличивается и ток трансформатора 29, При достижении тока трансформатора 29 номинального значения, заданного задатчиком 24, с четвертого датчика рассогласования 23 сигнал поступает на четвертый вход переключателя 13, последний переводится в состояние, когда управление вторым каналом регулятора осуществляется по лимитирующему параметру компенсатора реактивной составляющей 6, обеспечивая стабилизацию номинального тока трансформатора 29, Дальнейшее снижение cos Ч компенсатор реактивной составляющей 6 не компенсирует. Устройство следует за изменением значения но 1инальной мощности потребления электроэнергии печью и Стабилизирует номинальные токи трансформаторов 4, 5 и 29, Активное сопротивление печи продолжает снижаться, cos Ч падает, уменьшается активная мощность, потребляемая печью. Снижение мощности допустимо до значения равного номинальной мощности одного печного трансформатора 4, что контролируется блоком 1.0, Ло сигналу блока задания номинального значения регулируемого параметра 10 ранее подготовленная по двум входам ячейка И 25 (, ток трансформатора 29 равен заданному номинальному значению) включается по третьему входу и переводит переключатель 28 в положение II, Трансформатор 5 подключается параллельно трансформатору 29. Одновременно по третьему входу исполнительного