Устройство для управления электротермической установкой с расходуемым электродом Советский патент 1985 года по МПК H05B7/148 H05B3/60 

1 Изобретение откосится к электро технике, а имегно к устройствам, дл управления электротермическими уст новками, и может быть использовано в частности в электрических печах с расходуемым электродом. Известно устройство для управления электротермической установкой, в котором стабилизация скорос ти плавления обеспечивается введением в систему регулирования контура, изменяющего установку тока п сигналу отклонения весовой скорости сплавления электрода. Устройство содержит тензометрический датчик, установленньй в цепи подвески электрода и соединенный с вх дом регулятора 11 . Недостатками такого устройства являются необходимость применения высокочувствительного тензометрического датчика, трудоемкость встраивания его в подвижную часть установки, а также трудность выделения сигнала из-за влияния силового тока печи, протекающего по конструктивным элементам датчика, и динамических усилий, обусловленных работой привода перемещения электрода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления электротермической установкой с расходуемым электродом, содержащее источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, о,п:ин вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления, а другой - с выходом блока вьщеления скорости плавления, подключенного первым входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода, связанного входом с выходом преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора связанного первым входом с результатом длины межэлектродного промежутка, а -вторьм входом - с выходом генератора ос1щллируюд9 $их перемещений, соединенного также с входом формирователя датульсов управления подключенного nepsiw и вторым выхо дами к второму и третьему входам блока вьщелёния скорости плавления 12. Недостатками этого устройства являются сложность схемной реализа 92 дни, требующая большого числа аналоговых элементов, и низкая точность измерения веса из-за многократного преобразования аналоговых сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности управления. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления электротермической установкой с расходуемым электродом, содержащем источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления , а другой - с выходом блока вьделения скорости плавления, подключенного первым входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода, связанного входом с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора, связанного первым входом с регулятором длины межэлектродного промежутка, а вторьм входом - с выходом генератора осциллирующих перемещений,соединенного также с входом формирователя импульсов управления, подключенного первьм и вторым выходами к второму и третьему входам блока вьщеления скорости плавления, формирователь импульсов управления снабжен третьим и четвертым выходами, а блок вьщеления скорости плавления содержит преобразователь напряжение-частота, вход которого является первым входом блока вьщеления скорости плавления, а выход через ключ, управляющий вход которого является вторым входом блока выделения скорости, соединен со счетным входом счетчика, связанного разрядными выходами с разрядными- входами первого регистра, вход записи, которого является третьим входом блока выделения скорости, выходы первого регистра соединены с разрядными входами второго регистра, инверсные выходы которого подключены к первым входам цифрового сумматора, соединенного вторыми входами с выходами первого регистра, а выходами - с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом блока вьщеления скорости, причем третий выход формирователя импульсов управления под3

ключей к входу установки нуля счетчика, а четвертый выход формирователя - к входу записи второго регистра. Такое выполнение устройства обеспечивает упрощение схемы блока вьвделения скорости и сокращение числа операций с аналоговыми сигналами, что повьшает точность измерения весовой скорости плавления электрода.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления электротермической установкой 1 с электродом 2, источником 3 питания, электродвигателем 4 перемещения электрода и преобразователем 5 снабженным датчиком 6 тока, содержи (фиг,1) генератор 7 осциллирующих перемещений, подключенный выходом к одному входу сумматора 8 и входу формирователя 9 импульсов управления . Выход датчика 6 тока соединен с входом преобразователя 10 напряжение-частота, выход которого через ключ 11 соединен со счетным входом счетчика 12. Разрядные выходы счетчика 12 соединены с разрядными входами первого регистра 13 связанного выходами с входами второго регистра 14, Первые входы цифрового сумматора 15 подключены к инверсным выходам второго регистра 14, а вторые входы сумматора - к прямым выходам первого регистра 13 Выходы сумматора 15 через цифро-аналоговый преобразователь 16 связаны с одним входом блока 17 сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания скорости плавления (на чертеже условно показана выходная шина Vj блока задания). Выход блока 17 сравнения соединен с входом управляемого источника 3 питания. Выход сумматора 8 подключен к входу преобразователя 5, а один из входов сумматора 8 связан с выходом регулятора 18 длины межэлектродного промежутка (на чертеже условно не показаны обратные связи регулятора 18),

Устройство работает следующ№1 образом.

Регулятор 18 совместно с преобразователем 5 и электродвигателем 4 обеспечивает поддержание за62694

данной величины межэлектродного промежутка электротермической установки посредством перемещения электрода 2. Сигнал обратной связи,пропорциональный величине межэлектродного промежутка, поступает на вход регулятора 18, где сравнивается с

уставкой. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 18 через сумматор 8 поступает на вход преобразователя 5, приводя в движение электродвигатель 4, что вызывает перемещение механически связанного с ним электрода.

Управляемый источник 3 питания обеспечивает поддержание заданного значения тока электрода 2. Такая двухконтурная система регулирования режимом работы электрической печи 1 обеспечивает стабилизацию мощности, вьщеляемой в межэлектродном промежутке, только при неизменных параметрах электрода. По мере сплавления электрода 2 изменяются мощность, выделяемая в межэлектродном промежутке и связанная с ней скорость плавления, что приводит к ухудшению качества выполняемого слитка. Для обеспечения постоянства скорости плавления и улучшения структуры слитка в предлагаемом устройстве используется контур регулирования, изменяющий напряжение источника 3 питания.

Выделение сигнала, пропорцио5 нального скорости плавления, обеспечивается путем измерения тока электродвигателя 4 . Частота измерения тока электродвигателя 4, зависящая от массы переплавляемого

0 электрода 2 и точности определения скорости его плавления, задается генератором 7 осциллирующих перемещений. Генератор 7 осциллирующих перемещений вырабатывает знакопеременный сигнал Ur (фиг.Я), поступающий через сумматор 8 на вход преобразователя 5 и обеспечивающий измерительное реверсивное перемещение двигателя 4 и соответственно электрода 2. На фиг.2 причедены диаграммы тока двигателя irf и скорости двигателя ix)(f при выполнении измерительного перемещения. Величину измерительного перемещения принижают

5 много меньщей длины межэдектродного промежутка, чтобы не вносить возмущений в работу регулятора длины межэлектродного промежутка. Сигнал с выхода генератора 7 поступает также на вход формирователя 9 импульсов управления, определяющего последовательность измерительных операций, осуществляе мых блоком выделения скорости плавления . Формирователь импульсов може быть выполнен на любых логических элементах и по различньм схемам. При поступлении сигнала Ur с генератора 7 на вход формирователя 9 на его выходе формируется первый управляю Щ1й сигнал U (фиг. 2), сбра сывающий счетчик 12 на нуль. Сигнал Uj открывает ключ 11 с задержкой относительно переднего фронта импульса Ur генератора 7, большей времени разгона двигателя 4 Необходимость этой задержки вызвана тем, что в процессе разгона электродвигателя его ток не зависит от нагрузки на валу (веса электро да), а определяется только Током отсечки преобразователя 5. При открывании кточа К сигнало и L импульсы с частотой f - G пост пают с выхода преобразователя 10 напряжение-частота на счетный вход счетчика 12. За время tu действия кмпульса UT. в счетчике записываетс число N( f- tvi. При t), const число N), записанное в счетчике 12 гфопорционально текущему значение тока якоря двигателя, т.е. весу электрода. Таким образом, на выход счетчика 12 после каждого измерени формируется чксло N - G. Дгштельность tn импульса на выходе определяется необходимой точностью измерения и частоты f на выходе преобразователя 1.0 напряжен частота подключенного к датчику тока электродвигателя 4. Частота f пропорциональна току электродвигат ля 4 я следовательно, весу электр да, поскольку где 1 - ток якоря двигател МТР const - мсжент трения в м ханизме перемещения электрода; К « const - коэффициент, учитываюп й парам ры двигателя; Mfe.- момент нагрузки, обусловленный вес электрода 2. Для преобразования сигнала, текущего значения веса электрода в сигнал, пропорциональный скорости плавления электрода, используются регистры 13 и 14, цифровой сумматор 15 и цифро-аналоговьпи: преобразователь 16. Перед поступлением сигнала U; на сброс счетчика 12 формирователь 9 вьфабатывает сигнал U.j, поступающий на вход записи регистра 1 4 и переписывающий в него число N . Это число хранится в регистре 14 до очередного цикла измерения, задаваемого генератором 7. По окончании записи числа N/f -1 в счетчик 12 формирователь 9 вьфабатывает сигнал и, записывающий это число в регистр 13, в котором до этого момента времени хранилось число . Таким образом, по окончании каждого цикла измерения в регистр 13 записывается число М/И , соответствующее текущему значению веса электрода, а в регистре 14 - число Ni, соответствующее весу, измеренному в предыдущем цикле, и цифровой сумматор 15 осуществляет операцию вычитания N -N -1 . Для этого на его первые входы подается число NJ с прямых выходов регистра 13, а на вторые входы - число (-Nn-f ) с инверсных выходов регистра 14. На выходах цифрового сумматора 15 вырабатывается число Altf-Nf-W Vl . При неизменном периоде Т поступления импульсов с выхода генератора 7 число дМ пропорционально скорости плавления V, |й . Цифро-аналоговый преобразователь 16 преобразует число .AN в аналоговый сигнал Vn/ который поступает на вход блока 17 сравнения, осуществляя изменение напряжения (тока) источника питания 3. Предлагаемое устройство позволяет исключить из системы регулирования специальные датчики измерения веса и скорости электрода, что существенно упрощает конструкцию электрической печи. В предлагаемом устройстве- сигнал, пропорциональный скорости плавления, учитывает как неоднородность сечения переплавляемого электрода, так и его плотность. Повышению точности измерения способствует также применение дискретных элементов, обладающих более высокой помехоустойчивостью .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ С РАСХОДУЕМЬМ ЭЛЕКТРОДОМ, содержащее источник питания, соединенный входом с выходом блока сравнения, один вход которого соединен с выходом блока задания скорости плавления, а другой - с выходом блока выделения скорости плавления, подключенного nepBbJM входом к датчику тока электродвигателя перемещения электрода связанного входом с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом сумматора, связанного первым входом с регулятором длины межэлектродного промежутка, а вторым входом - с выходом генератора осциллирующих перемещений, соединенного также с входом формирователя импульсов управления, подключенного первьм и вторым выходами к второму и третьему входам блока вьщеления скорости плавления, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности управления, формирователь импульсов управления снабжен третьим и четвертым выходами,а блок вьщеления скорости плавления содержит преобразователь напряжение-частота, вход которого является nepBtJM входом блока вьщеления скорости плавления, а выход через ключ, управляющий вход которого является вторым входом блока вьщеления скорости, соединен со счетным (Л входом счетчика, связанного разрядными выходами с разрядными входами первого регистра, вход записи которого является третьим входом блока вьщеления скорости, выходы первого регистра соединены с разрядными входами второго регистра, инверсные вьсходы которого подключены к первым входам цифрового сумматора, соединенного вторыми входами с выходами первого регистра, а выходами - с входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом блока вьщеления- скорости, причем третий выход формирователя импульсов управления подключен к входу установки нуля счетчика, а четвертый выход формирователя - к входу записи второго рет гистра.