Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной электропечи Советский патент 1990 года по МПК F27D11/10 F27D19/00 H05B7/148 

Изобретение относится к электротермии, может быть использовано для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной электропечи и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1247640.

Целью изобретения является повыше- ние качества регулирования путем оптимизации режимов плавки при использовании коррекции заданной программы управления электрическим режимом в функции изменения передаточного коэффициента К электропечи и стабилизации качества регулирования мощности путем поддержания на заданном уровне передаточного коэффициента замкнутой системы регулирования.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной электропечи содержит в цепи

управления каждой фазы датчик 1 то ка дуги и датчик 2 напряжения дуги, блок 3 задания порогов, анализатор

4электрического режима, два ключи

5и 6, регулятор 7 мощности, блок 8 тиристоров, исполнительный механизм

9и общие для всех фаз формирователь

10запретов, блок 11 задания зоны нечувствительности и блок 12 эаданш тока мощности дуги, причем первый выход датчика 1 тока каждой фазы соединен с первым входом соответствующего анализатора 4 электрического режима, второй выхсд датчика 1 тока соединен с первым входом блока 3 задания порогов той же фазы, а третий выход датчика 1 тока соединен

с v формационным входом первого клю ча 5, первый выход блока 12 задания тока мощности соединен с вторыми входами блоков 3 задания порогов, второй выход блока 12 задания тока

ю

Јь N3 М к

К

мощности соединен с информационными входами вторых ключей 6 цепи управления каждой фазы, а третий выход блока 12 задания тока (мощности) соединен с входом переключателя 13 ступеней напряжения печного трансформатора, выход блока 11 задания зоны нечувствительности соединен с третьими входами блоков 3 задания порогов четыре выхода каждого блока 3 задания порогов соединены с четырьмя входами (вторым, третьим, четвертым и пятым) соответствующего данной фазе анализатора 4 электрических режимов, а шестой вход последнего соединен с выходом датчика напряжения дуги той же фазы, четыре выхода каждого анализатора 4 электрического режима соединены с соответствующими из двенадцати входов формирователя 10 запретов, первый выход последнего соединен с управляющим входом первого ключа 5 цепи управления .ачы А, а второй выход с управляющим зходом вто- рого ключа 6 цепи управления фазы А, выходы этих ключей соединены с первым и вторым входами регулятора 7 Мощности (тока) фазы А, выход последнего соединен с входом блока 8 тиристоров, а выход блока 8 тиристоров соединен с входом исполнительного механизма 9 электрода фазы А, третий и четвертый выходы формирователя 10 запретов соединены аналогично с аналогичными блоками цепи управления фазы В, а пятый и шестой выходы формирователя 10 запретов соединены аналогично с аналогичными блоками у цепи управления фазы С.

Кроме того, в устройство введены три сумматора 14 - 16, блок 17 моделирования объекта, четыре блока 18- 21 умножения, блок 22 интегрирования и запоминания, блок 23 коррекции программы, причем три входа первого дополнительного сумматора 14 соединены с третьими выходами датчиков 1 тока трех фаз, три входа второго дополнительного сумматора 15 соединены с первыми дополнительными выходами регуляторов 7 мощности грех фаз, а выход второго дополнительного сумматора 15 соединен с входом блока 17 моделирования, выход которого соединен с первым входом третьего дополнительного сумматора 16, второй вход последнего соединен с первым выходом первого дополнительного сумматора 14, выход третьего допол

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нительного сумматора 16 соединен с первым входом первого блока 18 умножения, второй вход последнего соединен с вторым выходом первого дополнительного сумматора 14, а выход первого блока 18 умножения соединен с входом блока 22 интегрирования и запоминания, первые три выхода которого соединены с первыми входами второго 19, третьего 20 и четвертого 21 блоков умножения (систем регулирования фаз А,В,С), вторые входы которых соединены с вторыми дополнительными выхода)™ регуляторов 7 мощности трех фаз А, В, С, а выходы второго, третьего и четвертого блоков 19-21 умножения соединены с дополнительными входами соответствующих регуляторов 7 мощности трех фаз А, В, С, четвертый выход блока 22 интегрирования и запоминания соединен с входом блока 23 коррекции, а выход последнего соединяется с первым входом блока 12 задания тока (мощности) дуги, на второй вход которого подается предварительное задание программы плавки, удельный расход электроэнергии, фактический расход электроэнергии, температура футеровки и прочая необходимая информация (не показаны), третий дополнительный выход блока 12 задания тока (мощности) соединен с входом переключателя 13 ступеней напряжения печного трасформатора.

Регулятор 7 мощности содержит последовательное соединенные сумматор 24, непосредственно блок 25 регулятора мощности, регулятор 26 скорости исполнительного электродвигателя, регулятор 27 тока исполнительного электродвигателя, выход которого является выходом регулятора 7 мощности, первый и второй входы сумматора 24 соединены с выходами соответственно первого 5 и второго 6 ключей и являются входами регулятора 7 мощности, выход сумматора 25 соединен с первым входом регуляторов 26 скорости, второй и третий выходы сумматора 24 каждой фазы соединены соответственно с вторыми входами второго, третьего и четвертого блоков 19 -21 умножения каждой фазы и входами второго дополнительного сумматора 1 5 и являются первым и вторым дополнительными выходами регулятора 7 мощности, второй вход регулятора 26 скорости исполнительного электродвигателя каждой фаты соединен г выходами соответственно второго, третьего и четвертого бтоков 19 - 21 VM- . и янлле.ся дополнительным входом регулятора 7 мощности.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока дуги фазы сигнал с второго выхода поступает на первый вход блока 3 задания порогов данной фазы, на вторые входы блоков 3 задания порогов каждой фазы (А, В, С) поступают сигналы с первого выхода блока 12 задания тока (мощности), а на третьи входы - сигнал с выхода блока 11 задания зоны нечувствительности. На четырех выходах каждого блока 3 задания порогов формируются сигналы, пропорциональные: на первом выходе - минимальному току дуги фазы I«MW на втором выходе - нижнему порогу зоны нечувствительности IMI на третьем выходе - верхнему порогу

5

запрет на движение атп при замыкании (КЗ) f фатах и ачрг- шение на двнжеьле этих электродов вверх при отсутствии тока в третьей фазе, где имеется разрешение; запрет на движение вниз при КЗ в данной фазе и разрешение на движение электрода вверх этой же фазы, а также при наличии тока и напряжения в других фазах - запрет на движение в -этих зах и вниз и вверх на время At, по истечении этого времени электроды поднимаются вверх под действием токового сигнала; запрет на движение вниз в той же фазе, где есть КЗ, и запрет на движение в той же фазе, где есть ток, и разрешение на движение в третьей фазе, где тока нет; при обрыве тока в одной из фаз и нали ии тока в других фазах запрет на движение электродов в тех фазах, где есть ток и разрешение на движение электродов фаз, в которых нет тока; при КЗ в

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение качества регулирования путем оптимизации режимов плавки. Путем поддержания на заданном уровне контурного передаточного коэффициента системы регулирования стабилизируются заданные параметры переходных процессов, а также корректируется заданная программа управления электрическим режимом. Это позволяет снизить расход электроэнергии. 1 ил.

зоны нечувствительности I

Ht.

на чет- 25 трех фазах запрет на движение вниз

30

вертом выходе - максимально допустимому току дуги фазы 1лакс.

Эти четыре сигнала каждого фазного блока 3 задания порогов поступают на второй, третий, четвертый и пятый входы соответствующего фазного анализатора 4 электрического режима, на перьый вход которого поступает сигнал г первого выхода датчика 1 тока дуги той же фазы, а на шестой вход - сигнал с выхода датчика 2 напряжения дуги этой же фазы.

В анализаторе 4 электрического режима сравнивается величина тока и напряжения дуги с заданными порога- .Q ми и на выходе формируются логические сигналы: первый выход - короткое за- мыканке (I э I мсскс) ; второй выход - касание шихты ( э оп)I третий вы35

и разрешение на движение вверх всех трех электродов; при наличии напряжения на электродах и отсутствии то во всех трех фазах все электроды оп каются; при равенстве ток дугч ток задания осуществляется запрет на ДР жение электрода с включением зоны нечувствительности.

Сигнал с первого выхода (запрет движения электрода ф-ззы А вверх) фо мирователя 10 запретов поступает на управляющий вход первого ключа 5 фа зы А, на информационный вход которо го поступает сигнал с третьего выхода датчика 1 тока дуги фазы А.

С второго входа формирователя за ретов поступает сигнап (запрет движения электрода фазы А вниз) на уп равляющий вход второго ключа 6 фазы А, на информационный вход которого поступает сигнал с второго выхода блока 12 задания тока (мощности) д ги.

ход - ток дуги находится в зоне нечувствительности (1Н( 1 д IH) четверть-й выход - обрыв дуги (I 5 .

L мин

Сигналы с выходов анализаторов 4 электрического режима (всех трех фаз поступают на двенадцать входов формирователя 10 запретов, который выполняет с тепующие функции: остановка электрода при касании им шихты (при отсутствии тока и уменьшении напряжения ниже заданного порога), т.е. остановка происходит за счет снятия напряжения задания, под действием которого данный электрод опускается;

0

Q

5

5

0

5

и разрешение на движение вверх всех трех электродов; при наличии напряжения на электродах и отсутствии тока во всех трех фазах все электроды опус каются; при равенстве ток дугч току задания осуществляется запрет на ДРН жение электрода с включением зоны нечувствительности.

Сигнал с первого выхода (запрет движения электрода ф-ззы А вверх) формирователя 10 запретов поступает на управляющий вход первого ключа 5 фазы А, на информационный вход которого поступает сигнал с третьего выхода датчика 1 тока дуги фазы А.

С второго входа формирователя запретов поступает сигнап (запрет движения электрода фазы А вниз) на управляющий вход второго ключа 6 фазы А, на информационный вход которого поступает сигнал с второго выхода блока 12 задания тока (мощности) д - ги.

При наличии управляющего сигнала на входе первого ключа 5 последний закрывается и сигнап с датчика тока дуги не поступает на вход регулятора 7 мощности фазы А, т.е. отсутствует обратная связь по току. Если при этом на управляющем входе второго ллюча 6 отсутствует запрещающий сигнал, то сигнал с блока 12 задания тока (мощности) дуги поступает на вход регулятора 7 мощности Фазы А,

па пьходе последите Формируется сигнал - команда на движение -лек г рода вниз. Ттот нг аг, поступает на вход блока 8 тиристоров, усиливается и подает я на вход исполнительного механизма Э, который осуществляет перемещение эпектрода фазы А.

При наличии запрещающего сигнала на управляющем входе второго ключа 6 и отсутствии такового на управпя- ющем входе первого ключа 5 на вход регулятора 7 мощности проходит сигна обратной связи по току (с датчика 1 тока дуги) и не проходит сигнал с блока 12 задания тока мощности) дуг В этом случае (при отсутствии задани и наличии гока дуги) регулятор 7 мщности видает сигнал на движение

«чеырода фа1Ы Л до исчезчове- ния гока ДУГИ или снятия запрещающего сигнала с упр ,вляющего входа второго ключа 6 цепи фазы Л.

С третьего и чет тго выходол формирователя 10 запрет в сигналы поступают на управляющие входы соот- ((-тствечно первого i jroporo ключей (S и М пени фа n,i В.

С гяiот о и те(того выходо фор- мнроттечя (П з t сиг из ты t на v4ip innqtoinn входы соогв ттвенно . вог о и и poi т кчючей (S и 6) цепи фазы Г.

На ягирс ч о/ irpBoro кчюча 5 це пи фтзп Р гк ( iyna i сиггал с дчтчи- i i I 11 к i , г и фа 311 Р, а на второй

од первого ключ ч Г1 цепи фчзн С - датчи1а 1 iока дуги фазы С.

На вiорые входи вторых ключей (6) цепей фазы В и фазы С подаются сиг- налы с второго вьгхода блока 12 задания IIKT м щно ги дуги. Дальнейшее прохождения си мы ion в цепях Фаз В и С 1 i Oi ично цепи Фазы А.

Да Т ЧИ1 ОЯ I I , К t ДУГИ ТрСХ

на i ри (ДЗ первого дополнитетьногс сумматора ТА noi tvnaror сигналы, npl nopuHOH.uibHbi.-- i OK JM дуги кажчой фазы. В оммпгчрс I-i сигналы тока дуги суммируются i Manilaабируются (коэйфи циент с м, гния Ч с 1/3). Прс мсштэ бированныи гнгнтт первого выхода первого доточ иггльного сумматора 14 поступает п i второй вход третьего дополнительного сумматора 1Ь, а с второго выводя первого догоните гьни го суммагорз 1А сигнал поступает на второй вход тнрвого блока 18 ния, сигнал г выхода которого

5

|Г) з

Q

-

п 1j;

4п

.,

SO

S1)

I I Гi

и -I . М I.

дополнительного ii н , пают гцгналы г гк рвых допопнигепьнпх

чгхолов регупятора 7 могцно н дути

Лаз (с третiих PI хг чгумма го

ров 2Д) , а с шгхо;м второ почниrr ljib п- Г м i op i IS сиг rniririyn-iет на P-I Pin к « 1/ моп л вания

обтекга, выхода кот ipciоИгнат

пос п н HI рчый -, цъ )

полнитет tuoi (маторг 16. пометь

б ток JB 1 « - 18 ( рии| гя KOJP- гек ирукшип гщ чап, пр н ipiu оналлныи

нсобхолимо гу н i т 1I- p даГОЧЧ01 (1 Н i ЭФФИ 1ИРН Г , f ЛИ Р.т МОЩ I Н t Г11 .

( мег 11 A t( f. -i i

hTei pitpoj (Hi t и i iи i i i i itnri. ti пают на n ii1HI r uj т

19, т p ГТ,Р с 1) i ii re i

r OB нож ни ч , ii ne v r i v i Г11 IX П )L Т v iИ I M.Ii v ,0

питчи reл H11 i ii4r OR

MOUlHvlCIH ТИPTv(l J OH Г /MИ Ч Т Op О В 4 , т Ч МДЫ П Г ф i i J ,

peTffMo С п чет нет г i ч 1 о i IK ,

MHOAi 1, ( IHHHfTit тНПО

Г Г IТ 1(1It1 I р

МО ( Г, Г И(Н

Ч MM i л a Ji

i М Г Чi I

НIi р| Ч

F1 i И1111 М

i I Н 1 р ь ШЧ.м (П

ь о гор г

ОЛСЖ1 .i i. i сь i i I i J i i, 11У- Г ll II i г ( (f ч) i O1 1i ПО ei О

ЧJH U i(i I i h 1 4,. i SOI

vM IMИ, Г Иr i.if-1

1 Ob t n UJ I()

Т И f И И H Ili

i f . НИ

I Г t I i t 1I I ,чvОД

т pt клю1 « ( i j 1 5 ii д Mf

ОII t iT

Д Я У vit 1Millj,К Г J D3MP

Ь п (j т jil j) ч Cl I MT 1).11L t, 1I

, i. п и j i i 1,1 л)1ж iч о

гл я t , « p f ( nuj i i i v ) зч тье ii ц г. t л i т i Д

T ОИ IJП ПОГ Ч I1 P -И ТД

HOC in) iи

Ч а ч /-л i -JIM ( , г, юц

ЧО( I , Т ч .liti ) , IK) Й cj

Ч ftII (

поступают на вход блока 25 регулятора мощности, на второй вход блока 19 умножения и на вход второго дополнительного сумматора 15. Сигнал с выхода регулятора 26 скорости поступает на вход регулятора 27 тока, а сигнал с выхода регулятора 27 тока поступает на вход блока 8 тиристоров.

Для стабилизации качества регули- рования системы необходимо поддерживать постоянным произведение коэффициентов, т.е.

К

где

,КЛ const,

р„ коэффициент усиления регулятора мощности; К - передаточный коэффициент объекта.

По мере разогрева печи величина К . падает.

По величине К .. можно судить о фазе и состоянии плавки.

Таким образом, поддерживая на заданном уровне контурный передаточный коэффициент системы регулирования стабилизируется заданное качество (параметры) переходных процессов, а также корректируется заданная (или расчетная) программа управления электрическим режимом, что позволит дополнительно сэкономить электроэнергию.

Формула изобретения

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной электропечи по авт.св. ft 1247640, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем оптимизации режимов плавки, в него дополнительно введены три

15

0

5

0

5

0

сумматора, блок моделирования, четыре блока умножения, блок интегрирования и запоминания, блок коррекции программы, причем три входа первого дополнительного сумматора соединены с третьими выходами датчиков тока трех фаз, три входа второго дополнительного сумматора соединены с первыми дополнительными выходами регуляторов мощности трех фаз, а выход второго дополнительного сумматора соединен с входом блока моделирования, выход которого соединен с первым входом третьего дополнительного сумматора, соединенного вторым входом с первым выходом первого дополнительного сумматора, выход же третьего дополнительного сумматора соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с вторым выходом первого дополнительного сумматора, а выход первого блока умножения соединен с входом блока интегрирования и запоминания, первые три выхода которого соединены с первыми входами второго, третьего и четвертого блоков умножения, вторые входы которых соединены с вторыми дополнительными выходами регуляторов мощности трех фаз, а выходы второго, третьего и четвертого блоков умножения соединены с дополнительными входами соответствующих регуляторов мощности трех фаз, четвертый выход блока интегрирования и запоминания соединен с входом блока коррекции программы, соединенного выходом с входом блока задания тока дуги, третий дополнительный выход которого соединен с входом переключателя ступеней напряжения печного трансформатора.

Со