Система управления электрическим режимом трехфазной дуговой электропечи Советский патент 1985 года по МПК H05B7/148 

I

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано -для управления электрическим режимом дуговых электропечей.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии за счет лучшего использования печного трансформатора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления дуговой электропечи. I .. . ..

Между системой 1 питания и высоковольтной стороной печного трансформатора 2, оснащенного переключателем 3 ступеней напряжения, - датчики 4 и 5 напряжения и тока. Дуговая электропечь 6 оснащена механизмом перемещения электродов 7 и бло.ком 8 сравнения сигнала управления. Во вторичные цепи датчиков 4 и 5 тока и напряжения включены счетчики 9 и 10 активной энергии и реактивно энергии (например, счетчики индукционного типа, снабженные датчикамиформирователями импульсов). Выходы формирователей импульсов счетчиков 9 и 10 включены на вход блока 11 вычисления отношения реактивной и активной энергии (мощностей). Кроме того, .выход счетчика 9 включен на вход блока 12 управления вычислением, выход которого включен на. один из вводов блока 11. На вход блока 13 вычисления квадратичных токов фаз включен выход датчиков 5 тока, другой вход блока 13 соединен с выходом блока 12. Вычисление квадратичных токов фаз в блоке 13 могут выполнить, например, индукционные счетчики квадратичного тока, снабженные датчиками-формирователями импульсов. Выход блока 13 соединен с входом блока 14 вычисления квадратичного тока фаз и одним из входов блока 15 сравнения квадратичных токов фаз и среднеквадратичного тока и их допускаемого отношения. В сумматор 16 подаются сигналы с выхода блока 14 и блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора 2. На входы блока 18 сравнения отношения мощности подаются аналоговые сигналы с выхода блока 11, вькода блока 19 вычисления перегрева футеровки, выхода блока 20 автоматического программирования, отношения энергий (мощностей) . Выход блока 18 соединен с входом

2020852

сумматора 21, другой вход которого соединен с выходом блока 16, а его выход соединен с одним из входов блока 8, втброй вход которого соединен через согласующий трансформато р .-22 с вторичными обмотками печного ,. трансформатора 2, а третий вход . с выходом блока 23 сравнения температуры металла, входы которого fO соединены с блоком 27 задания температуры металла и датчиком 25 текущего значения температуры металла. Выход блока 8 связан с входом блока электродов 7. Входы элемента И-ИЛИ26 15 .соединены с выходами блоков 17 и 19, а его выход - с переключателем 3 ступеней напряжения.

Входы блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора соединены с датчиком 27 температуры обмоток и блоком 28 задания температуры.

Входы блока вычисления перегрева 25 футеровки соединены с датчиком 29 .температуры футеровки и блоком 30 задания температуры футеровки. Третий вход элемента И-ИЛИ соединен с выходом блока 31 задания ступени 3Q напряжения.

Входы блока 20 соединены с блоком 32 первоначального задания отношения, энергии, а дополнительный вход бло.- ка 15 сравнения - с блоком 33 зада- : ния допустимого отношения квадратичных и сд)еднеквадратичных токов.

Система управления дуговой электропечи работает следующим : образом.

Перед включением электропечи задают начальные параметры режима, в блок 26 - ступень напряжения, в блок 20 - первоначальное отношение энергий у.дд , в блок 23 - температуру металла Т„.дд„ . Вводят необходимые ограничения.: в блок 28 допускаемую температуру обмоток печного трансформатора Т , в блок 30 - допускаемую температуру

футеровки Т ,до„ , в блок 33 - допускаемое отношение квадратичных токов фаз и среднеквадратичного

токи. После включения электропечи счетчики 9 и 10 измеряют активную

и реактивную энергии и формируют импульсы, число которых пр и Пд пропорционально соответственно активной Р.. и реактивной Qt энергиям

Пр k,Pt.

Mt.

причем коэффициенты пропорциональности k , и k 2 одинаковы (k , kg).

Блок 11 вычисляет отношение реактивной и активной энергий (мощностей)

V о Q I 11 Г Tза интервал времени t t, причем tк обратно пропорционально активной мощности - - . .

kV

ъ

)

где k - коэффициент пропорциональности-.

Блок 11 выдает значение у на выходе в Аналоговой форме. Время tn вычисляется блоком 12 при прохождении, например, 100 импульсов. Блок 13 вычисляет квадратичные токи фаз

л t

ii

Л

в виде последовательности импульсов П-. .... :

i-, . ц KBil где k, - коэффициент пропорциональности.

Через интервалы времени t блок 12 одновременно подает команду на вьщачу результатов на выходах блоков 11;и 13. Блок 14 вычисляет среднеквадратичный ток фаз - ;

п 4п. + п + п

ск. I;. 1 Xj

И вьщает на выходе аналоговый сигнал

т -; 1,

ск 5 ск

где kg - коэффициент пропорциональности.

В блоке 15 текущие квадратичные токи фаз в виде последовательности импульсов П|. сравниваются с п. и допускаемым отношением (1,в, и аналоговый сигнал рассогласования

Г2 - (I . /I ) 1

Ы L хв.; ск АОП

Кб

(через пороговый элемент) поступает на один из. входов блока 11, вызывая запрет вьщачй результата вычисления у, при этом на выходе блока 11 остается результат предыдущего вычис-.

ления. В сумматоре 1Ь сигнал I суммируется с сигналим лХ пропорциональным перегреву обмоток печного трансформатора, и на выходе сумматора 16 формируется сигнал управляемого тока I,.

Ii} I OK + il.r. где MT k ,

B коэффициент пропорциональности,

Tgg - температура обмоток, 06 A rt допускаемая температура

обмоток.

Сумматор 16 реагирует только на положительньй сигнал ДТ.Сигнал Iq поступает на один из входов сумматора 21, на другой вход этого блока поступает с выхода блока 18 сигнал рассогласования отношения энергий

.ГУпр-Чт/ :

где у - текущее отношение энергий, УД.- программируемое отношение

энергий, выходной сигнал блока 20,

У

f

сигнал, пропорциональный перегреву футеровки электропечи,k - коэффициент пропорциональности,

J m ..

f (Tf-Ьтгу перегрев футеровки f

Т - температура футеровки по

датчикам,

.доп. допускаемый уровень температуры футеровки.

Сигналы jf , УПВ и аТф поступают на входы блока 18 с выходов блоков 11, 20 и 19, причем блок 18 реагирует только на положительные сигналы. На выходе сумматора 21 формируется сигнал управления, равный сумме сигналов выхода блоков 18 и 1б

. lu - ujf

i« + T, + у -iy.

p

с выхода сумматора 21 суммарный сигнал управления поступает на первый вход блока В, на второй вход йоторо55 го поступает сигнал U, неизменный по величине на любой ступени,напряжения, так что на выходе блока 8 формируется сигнал рассогласования

нн- Iy

):

Ay

поступающий на вход блока 7, осуществляющего перемещение электродов

, -ЛУ где

8 А1

коэффициент.

пропорциональности.

. В начале плавки при отсутствии перегревов обмоток трансформатора и футеровки печи сигнал управления

СИ +7 - fnp)

I

+ &у

Ч

- (it.

у -Глр)

и„н

ду

ни - (I

ьу), ИЧ

ск

а - kjun,-- (I,, +A2f), вС.

. Блок 8 настраивается таким образом что при отсутствии рассогласования

Ч

.нн- 1с. ОПри этом, если ток увеличивается, появляется отрицательное рассогла,сование Ь у, механизм перемещения поднимает электроды вверх, если уменьшится, электроды опускаются.( При увеличении I,., увеличивается У ,усиливается положительное рассогласование А у , появляется отрицательное рассогласование Ду, электроды поднимаются. С уменьшением IctУ уменьшается, появляется отрицателькое рассогласование лу , Л у увеличивается, электроды опускаются. При достаточно продолжительном плавлении может .появиться сигнал (как следствие увеличения , так и При быстром ее изменении), увеличива.ется I, увеличивается сигнал управления I ,. + 4 jj, появляется отрицательное рассогласование и у, механизм перемещения поднимает электроды, токи электродов уменьшаются, дуги становятся длинее. При достаточном проплавлении шихты датчики температуры футеровки отмечают повышение Тл (блок 19 может вычислить и повышенную скорость изменения Т,) появится положительный сигнал .А у л отрицательное рассогласование &у , уменьшится сигнал I ц , появится положительное рассогласование 4У, электроды начнут опускаться, ток электродов увеличится, дуги становятся короче, T« уменьшается. Если тле. произойдет снижения Тф, то при наличии сигнала .А1 в элемент 26 одновремен21о постзтят сиг.налы д1 и ьуда , блок 3 выдаст сигнал .аи alt ьуф + i ioA1202085,6

(

-переключения на пониженную ступень напряжения в режим более коротких 1Дуг. На одном из выходов блока 3 формируется -сигнал

Сигнал- у у вводится в блок 20, на

другой вход которого ранее введен сигнал задания у ,ад так, что на выходе блока 20 формируется сигнал автоматического программирования

Упр ,. :

Выход блока. 3 и вход блока 20 пред- , усматривают возможность формирования сигнала у и по другому принципу. При достижении температуры металла заданного значения на выходе блока 23 появляется сигнал Л Тд, О, на один из входов блока 8 поступает сигнал подъема электродов.

ч

По сравнению с прототипом в

(предлагаемой системе управления дугрвой электропечи печной трансформатор

используется лучше, так как его нагрузка контролируется по квадратичным токам,наилучшим образом опреде- ляющим его режим при имеющихместо резких (от тока холостого хода до тока эксплуатационного короткого замыкания) изменениях нагрузки. Кроме ToVo, непосредствен.но контролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочего тока яв ляется суммой средне.квадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток печного трансформатора, и определяет.ся автодатическ

5 программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущее значение отношения мощностей у сравнивается с автоматически программируемым, зависящим не только от первоначального задания, но

и от величины ступени напряжения . трансформатора и перегрева футеровки печи.

Формула изобретения

1 Система управления электрическим режимом трехфазной дуговой электро:печи, содержащая переключатель;. ступеней напряжения печного трансформатора, датчики тока и напряжени по числу фаз, соединенные с входами счетчика активной и счетчика реактивной энергий, снабженных формирователями импульсов, выходы обоих счетчиков соединены.с первым и втор входами блока вычисления отношения активной.и реактивной энергий, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, сое дине-нного вторым входом с выходом блока задания отношения энергий . а выходом - с первым входом первого сумматора, блок управления приводом перемещения электрода и блок задания ступени напряжения, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, он снабжена блоком вычисления квадрати ных токов фаз, блоков вычисления среднеквадратичного тока, блоком уп равления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления перегрева обмоток печног трансформатора, блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блоком задания темпер атуры металла, выходы (Датчиков тока фаз соединены с тремя входами блока вычисления квадратичных токов фаз, выходы которого соединены с тремя входами блока вычисления среднеквадратичйого тока и с тремя входами второго блока сравнения, четвертый вход которого соединен с выходом блока вычисления среднеквадратичного тока, а пятый вход - с выходом блока задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, выход второго блока сравнения соединен с третьим входом блока вычисления отношения активной и реактивной энергий, четвертьй вход которого и четвертый вход блока вычисления квадратичных токов фаз соединены с выходом блока управления вычислением, соединенного входом с выходом счетчика активной энергии, выход блока вычисления среднеквадратичного тока соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора, а выход - с вторым входом первого сумматора, соединенного выходом с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого через согласующий трансформатор соединен с выводами вторичных обмоток печного трансформатора, третий вход - с выходом четвертого блока сравнения, а выход - с входом блока управления приводом перемещения электрода, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом датчика температуры металла, его второй вход - с выходом блока задания температуры металла, третий вход первого блока сравнения соединен с выходом блока вычисления перегрева футеровки, первьй вход которого соединен с датчиком температуры футеровки, его второй вход - с блоком задания температуры футеровки, первый вход блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора соединен с датчиком температуры обмоток трансформатора, его второй вход - с выходом блока задания допускаемой температуры обмоток, выход - с первым входом элемента И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления перегрева футеровки, третий вход - с блоком задания ступени напряжения, а выход - с входом переключателя ступеней напряжения печного трансформатора.

Изобретение относится к устрой-; ствам для управления электрическим режимом дуговых электропечей. Целью изобретения является снижение-расхода электроэнергии . за счет лучшего использова.ния печного трансформатора. Для этого система управления дополнительно снабжается блоком вычисления квадратичных токов фаз, блоком вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления пере- , грева обмоток печного трансформатора, блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блокбм задания температуры металла. Контроль нагрузки трансформатора по квадратичным токам наилучшим образом определяет его режим при резких изменениях нагрузки. При этом непосредственно контролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочего тока является суммой среднеквадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток трансформатора, и определяется автоматически программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущее NP значение отношения мощностей сравни-, D Э вается с автоматически программируемым, зависящим не только от первоначального задания, но и от величины эо ел ступени напряжения трансформатора и перегрева футеровки. 1 ил.