Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфазной электропечи Советский патент 1986 года по МПК H05B7/144 

1ЦИМ блоком 6. Элемент 7 задержки ьыходом подключен к управлякяцим входам дифференциатора 8 каждого БОВСП 4, кроме последнего. Каждый БОВСП 4 содержит элемент 9 вычисления априорной вероятности, соединенный с входом дифференциатора 8 это го блока. Второй и последующие БОВСП снабжены элементами 10 вычита

1

Изобретение относится к электрометаллургии и предназначено, в частности, для контроля работы дуговых- электропечей.

Цель изобретения - повышение точности определения стадии плавления.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - график изменения комплексной информативной координаты U tt) до момента подвалки; на фиг.З - график изменения вероятностей пяти стадий до момента подвалки5 на фиг,4 - график плотности распределения f комплексной информативной координаты и , иллюстрирующий вычисление приращения вероятности J -и стадии &Pj(ftt) в предлагаемом устройстве.

Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфазной электропечи содержит датчик времени, а в каждой фазе датчик 2 тока дуги, выход которого соединен с входом датчика 3 комплексной информативной координаты. Входы блоков 4 , ..., 4, определения вероятности стадии плавления, число которых равно числу стадий, соединены с выходом датчика 3 комплексной ин - формативной координаты. Выходы блоков 4 подключены к соответствующим входам блока 5 выделения максимального значения, который выходом соединен с входом регистрирующего блока 6. Элемент 7 задержки входом соединен с выходом датчика 1 времени, а выходом подключен к управляющим входам дифференциатора 8 каждого блока ,4,..., определения вероятности стадии плавления, кроме последнего. Выход датчика 1 време16836

ния. Б данном устройстве в качестве комплексной информативной коорг- динаты принята сумма относительных значений гармоник тока дуги, что ,, позволяет точнее определять моменты начала и окончания стадий плавления, уменьшить количество датчиков коь.. лексной информативной координаты и упростить конструкцию БОВСП. 4 ил.

ни также подключен к управляющему входу датчика 3 комплексной информативной координаты, к управляющему входу каждого блока 4 определения

вероятности стадии плавления и к дополнительному входу регистрирующего блока 6.

К 1ждый блок 4 определения вероятности стадии ппавления содержит элемент вычисления априорной вероятности 91, вход и управляющий вход которого являются соответственно входом и управляющим входом блока 4 определения вероятности стадии плавле-

ния . Выход элемента 9, блока 4i соединен с первым входом блока 5 и с входом.дифференциатора 8, выход которого подключен к первому входу элемента ЮР вычитания блока 4г. Блоки 4г 4 содержат элемент 10

вычитания, первый вход которого соединен с выходом дифференциатора 8 предыдущего блока 4, а второй вход подключен к выходу элемента 9 и вхо-

ду дифференциатора 8, выход которого соединен с первым входом элемента 10 следующего блока 4. Выходы каждого элемента 10 блоков 47,..., 4 , соединены соответственно с вто-

рым и последующими входами блока 5. В блоке 4„ первый вход элемента 10 соединен с выходом дифференциатора 8.1 блока 4п-1 3 второй вход - с выходом элемента 9и

Л,атчик 3 комплексной информативной координаты содержит анализатор 11 гармоник, вход которого является входом датчика 3, an выходов соединены с соответствующими ц входами сумматора 12. Выход сумма- о- ра 12 подключен к входу блока 13 интегрирования, выход которого явля-

3

ется вьрсодом датчика 3 комплексной информативной координаты. Управляющий вход блока 13 является управляющим входом датчика 3.

Система уравнений для определения вероятностей технологических стадий- имеет вид: P,(t + ut) P,(t)uP,(ut);

Р, (t + utJ.P(t)+APi(ut)-AP, (t); Р- Ct|At) P.(t)uP,(&i)AP,-i(ut P(tUt) PhCt)-UP., (ut); P (t + 4tj+ P-i()...(t-t-Лt)+...

+ Pn(t+At)- 1 , (1)- вероятность j-и стадии

в момент времени i: ; Pj()- вероятность j -и стадии в момент времени t + ut ; uPjCutj- приращение вероятности

j-й стадии за период At.

Определяя значения вероятностей на каждом шаге дис кретиза:дии Л t , получают картину эволюции технологических стадий.

Для управления электрическим режимом в процессе выплавки стали в большинстве дуговых электропечей необходимо определять такие стадии (фиг.2): 1 - прорезка колодцев; П - образование луткк Жидкого металла; 111 - обвалы шихты; 1 - формирование ванны жидкого металла; У - доплавление.

Каждой из этих технологических стадий соответствуют определенные значения комплексной информативной координаты, характер изменения которой случайный. Изменение значений комплексной информативной координаты тесно связано с изменением характера технологических процес сов, происходящих в дуговой электропечи, при переходе с одной стадии ппавления на другую.

Режимы горения дуги в период плавления на стадиях Т и 111, а также ГТ и 1 идентичны, что обуславливает одинаковый характер изменения комплексной информативной коодинаты (фиг.2, следовательно, параметры кривых плотности распределения на этих стадиях одинаковы. В предлагаемом устройстве задействовано пять блоков определения вероятности стадии плавления.

Устройство работает следукщим образом.

168364

В процессе плавления датчик 2 тока дуги вырабатьшает сигнал, пропорциональный мгновенному значению тока дуги ( J , который поступает 5 на вход датчика 3 комплексной информативной координаты, т.е. на вход анализатора 11 гармоник.

AHajni3aTop 11 гармоник из этого сигнала вьщеляет напряжения U-j,-U, 10 пропорциональные мгновенным значениям (2-7)-й гармоник, нормированных к первой, которые суммируются в блоке 12.

Выходное напряжение блока ) 15 поступает на вход блока 13 интегрирования, на выходе I которого формируется сигнал в конце каждого временного интервала At ( при ut const), пропорциональный среднему 20 значению сигнала U (t)

, t + ut

V-Tri t.)dt. t

25 Через одинаковый интервал времени А i. датчик 1 времени формирует управляющий сигнал L y на считывание информации с блока 13, и на входы блоков 4-f , .. ., 4s определения ве-

3Q роятности стадии плавления посту- , пает напряженней , представляющее собой комплексную информативную координату. По управляющему сигналуUy включаются блоки 4,..., Дд, каждый из которых вырабатывает напряжение, пропорциональное вероятностям пяти стадий Up . ..; Upy (фиг. 3) . По мере изменения значения кр мплексной информативной координатыУ -Су фиг.2)

изменяются выходные напряжения

блоков 4i, ..., 45(фиг,3), из которых блок 5 выделяет максимальное напряжение, соответствующее наличию конкретной стадии в данный момент времени, регистрируемое блоком 6.

С целью прогнозирования моментов начала и окончан11Я стадий управляющий сигнал датчик.а 1 времени фиксируется регистрирующим блоком 6,

Блок 4 определения вероятности стадии плавления работает следующим образом. В момент времени ,bt с помощью управляющего сигналаUу датчика 1 времени информация считы- i

вается с датчика 3 и поступает в виде сигнала U на входы элементов 9,... 9,, которые являются входами блоков 4,... 4h. В элементе 9

по управляющему сигналу tly происходит ;вычисление априорной вероятности J-и стадии по известной зависимости

aj+56j Си -ai) 1 г т J/ 1,

.

где а: и соответственно мате- ,матическое ожидание и среднеквадра- тическое отклонение комплексной информативной, координаты для j-и стадии.

Значения

И(г; определяются J

заранее на основании анализа их изменения на протяжении серии плавок для конкретной печи и хранятся в памяти элемента 9.

Выходной сигнал элемента 9 соответствует вероятности Р-, 1-й стадии и является выходным сигналом блока 4, согласно первому уравнению системы уравнений. Так как комплекс- ная информативная координата изменяется во времени, T.e.) , то справедливо тождество , Pj (t) - PjШj). Управляющий сигнал Uy датчика 1 времени поступает также на элемент 7 задержки, время запаздывания которого определяется временем вычисления Р; в элементе 9. По выходному

J.,.

задержанному сигналу Uy включается дифференциатор 8 и запоминает значение ир (tfnl

В момент времени +й1 датчик 1 времени опять дает команду на считывание информации с датчика 3. Элемент 9 по управляющему сиг

налу и у вычисляет следукнцее зна чение Pj (). По сигналу с элемента 7 включается дифференциатор 8, который запоминает напряжение, пропорциональное Pj() Pj( 4l) И

одновременно вычисляет приращение вероятности j-и стадии за период Л(фиг.4)

APj(&t)uP(uU) P.( 50

гдеди и j., - приращение комплексной информативной координаты за период Д t;

. P( площадь под кривой распре- деления, равная вероятности того, - что значение принадлежит j -и стадии;

10

15

20

- ). 7

40

45

Р j С вероятность того, что значение si + i принадлежит j -и стещии. Величина лРа(й1)представляет . соеюй площадь под кривой распределения Iфиг.4И

При появлении напряжения на выходе дифференциатора 9 происходит , вычитание двух сигналов в элементе 10 по выражению

Pj()Pj(t)APj(Atj - (ut).

Таким образом, через равные промежутки времени Л t на выходе блоков 4, ,...,.4s получают напряжения, пропорциональные вероятностям пяти стадий (фиг.З).

В предлагаемом устройстве используется одна суммарная комплексная информативная координата как функция многих параметров. В качестве такой координаты принято сумму относитель- ных (нормированных к первой) значений гармоник тока дуги. Использование комплексной информативной координаты позволяет точнее определять моменты начала и окончания стадий плавления.

Использование элемента вычисления априорной вероятности позволяет включать предлагаемое устройство в любой момент времени без определения начальных условий, так как . по значению комплексной информативной координаты и (t) в элементах 9-1 , ..,, 9б за период вычисляется вероятность каждой стадии, а за следумдеи период ut дифференциаторы S ,..., 1 вычисляют приращения вероятности каждой стадии,по которым определяются вероятности наличия .каждой стадии. Благодаря этому расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства и упрощается его эксплуатация в процессе работы.

Использование комплексной информативной координаты позволяет также упростить конструкцию предлагаемого устройства и .повысить надежность его работы по сравнению с известным за счет уменьшения количества датчиков информативных координат и упрощения конструкции блоков определения вероятности стадий плавления.

7

Формула изобретени

Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфазной электропечи, содержащее датчик времени и в каждой фазе датчик тока выход которого соединен с входом датчика комплексной информативной координаты, h блоков определения вероятности стадии плавления,чи ло которых равно числу стадий и которые своими входами связаны с выходом датчика комплексной информативной координаты, а выходами соединены с соответствующими входами блока выделения максимального значения, который выходом .подключен к входу регистрирующего блока, причем каждый из(и-1) блоков определения вероятности стадии плавления содержит дифференциатор, о т л и - чающеес я тем, что, с целью повышения точности определения стадии плавления, оно снабжено элементом задержки, вход которого соединен с выходом датчика времени, а выход соединен с управляющими входами дифференциаторов (и -1) блоков определения вероятности стадии плавления, выход датчика времени также соединен с управлякщим входом датчика комплексной информативной коор динаты с управляющим входом каждого из п блоков определения вероятности стадии плавления и с допол-

6836«

нительным входом регистрирующего блока, а каждый из блоков определения вероятности стадии плавления дополнительно содержит элемент вычис- ; ления априорной вероятности, вход и управляющий вход которого являются соответственно входом и управляющим входом каждого из И блоков определения вероятности стадии О плавления, а выход каждого элемента вычисления априорной вероятности (ь -1) блоков определения вероятности стадии плавления соединен с входом дифференциатора данного бло-

15 ка, второй и последукнцие блоки

определения вероятности стадий плав- ления снабжены элементами вычитания, при этом выход элемента вычисления априорной вероятности первого бло-

20 ка определения вероятности стадии плавления является его выходом, первый вход каждого элемента вычитания второго и последующего блоков определения вероятности стадии

25 соединен с выходом дифференциатора предыдущего блока определения вероятности стадии плавления, второй вход каждого элемента вычитания подключен к выходу элемента вычисления

30 априорной вероятности данного блока определения вероятности стадии плавления, выход каждого элемента вычитания является выходом данного блока определения вероятности стадии плавления.

Изобретение позволяет повысить точность определения стадий плавления стали в дуговой электропечи. Уст ройство содержит датчик 1 времени, соединенный с элементом 7 задержки, с датчиком комплексной информативной координаты (ДКИК) 3 и с регист- рирующим блоком 6. Входы блоКов опре- .деления вероятности стадии плавления (БОВСП) 4i., ... ,4rt соединены с . выходом ДКИК 3. Входы БОВСП 4 подключены к соответствующим входам блока 5 выделения максимального значения, соединенного с регистрирую- 8 to Oi 00 со о

фиг.2

5 0 25 ЪО 35 0 Рие. 3

AU

)fj

Редактор В.Петраш

Составитель Е.Долбилин Техред И.Дубичнак

Заказ 1005/61 Тираж 767Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д.4/5

Филиаи П1Ш Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор А.Зимокосов