Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи Советский патент 1991 года по МПК H05B7/148 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электрическим режимом большегрузных дуговых электропечей.

Цель изобретения - уменьшение числа поломок электродов вследствие электромеханических колебаний.

На чертеже представлено устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи для одной фазы, общий вид.

Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи состоит из датчика 1 тока фазы, датчика 2 напряжения дуги фазы и датчиков 3 первой производной тока других фаз по времени, блока 4 измерения управляющего напряжения дуги, блока 5 деления, блока 6 определения плотности шихты, выполненного аналогично блоку 5, ручных задатчиков 7 массы шихты и задатчика 8 полезного объема, занятого шихтой, выполненных в виде,

например, серийно выпускаемых ручных задатчиков, ручного задатчика 9 начальной длины электрода, блока 10 определения текущей длины электрода, блока 11 определения критической резонансной частоты колебания электрода, первого блока 12 сравнения, выполненного в виде 16-разряд- ногдо двоично-десятичного сумматора, блока 13 опорного напряжения, блока 14 определения частоты колебания сигнала рассогласования, выполненного в виде двоично-десятичного сумматора, второго блока 15 сравнения, блока 16 управления, исполнительного механизма 17 перемещения электрода 18.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, снимаемые с датчика 1 тока, датчика 2 напряжения и датчиков 3 первой производной тока по времени, поступают на вход блока 4 измерения фазного напряжения. Одновременно с датчика 1 сигнал поч

w

Ё

ступает в блок 5 деления, где определяется интенсивность подводимой к электроду электроэнергии по формуле

Р 1/5Э ,

где Р - интенсивность подводимой к электроду электроэнергии, А/мм ;

I - ток фазы, А;

5э - площадь поперечного сечения электрода, мм2.

В блок 6 определения насыпной плотности шихты с помощью ручных задатчиков 7 и 8 вводятся масса шихты М3, заваленной в печь, и объем УПол, занятый шихтой. Плотность шихты определяется по формуле

/Э МзЛ/пол.

Плотность шихты р подается на первый вход блока 10 определения текущей длины электрода, на второй вход подается интенсивность подводимой к электроду электроэнергии Р, на третий вход - начальная длина электрода to, которая вводится с помощью ручного задатчика 9 начальной длины электрода. В блоке 10 определяется текущая длина электрода Ј(т) в зависимости от скорости горения электрода-Уэ и начальной длины электрода Јо по выражению:

E(r) k-V3r,

где t( т ) - текущая длина электрода, м;

& - начальная длина электрода, м;

/э - скорость горения электрода, м/мин;

г- время горения, мин.

з -а0 -f-aip + 32 Р +

+ аз Гп + 2/ ai yi mi

i 1

где р- средняя насыпная плотность шихты, T/MJ;

Р - средняя интенсивность подвода электроэнергии к электроду, А/мм2;

гп - время простоев, мин;

ji - средняя насыпная плотность каждой фракции металлошихты, т/м3;

mi - средняя масса каждой фракции металлошихты, т;

a0ai 32 аз ai- коэффициенты модели процесса.

На величину скорости горения электрода основное воздействие оказывают параметры р и Р. Анализ показывает, что влияние остальных параметров мало, поэтому их влиянием можно пренебречь: погрешность не превышает (1,5-3)%. Таким образом, выражение для определения скорости горения электрода будет иметь вид:

V3 а0 + Э1/9+ ааР ,

Рассчитанная текущая длина электрода Ј(г) подается на вход блока 11 определе- ния критической резонансной частоты, т.е. частоты, при которой возможно вхождение системы в автоколебательный режим. Критическая рзонансная частота f0 определяется по формуле

1 уТГ 4Ј(г) рэ

fo

где f0 - критическая резонансная частота,

Гц;

#(г) - текущая длина электрода, м; Е - модуль упругости Юнга; рз - плотность электрода, кг/см Величина фазного напряжения с выхода блока 4 подается на первый вход 12, на второй вход которого поступает величина опорного напряжения V0n с выхода блока 13 опорного напряжения. На выходе блока 12 формируется сигнал разности фазного напряжения, как разность фазного и опорного напряжения дуги, который преобразуется в блоке 14 определения частоты колебания сигнала рассогласования в частоту .

В блоке 15 сравнения величина критической резонансной частоты f0 и частоты фазного f$ напряжения сравниваются по формуле:

Д f fo - Ц.

При совпадении f0 и на выходе блока 15 возникает сигнал Af 0 (момент возникновения электромеханических колебаний). Поэтому на блок 16 управления поступает сигнал равный нулю (отсутствие сигнала управления), опускание электродов 18 с помощью исполнительного механизма 17 перемещения электродов прекращается, что препятствует вводу системы в автоколебательный режим и, соответственно, поломкам электродов в результате электромеханических колебаний.

Формула изобретения Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее для каждой фазы блок измерения управляющего напряжения дуги, входы которого соединены сдатчиком

тока, датчиком фазного напряжения и датчиками первой производной тока по времени двух других фаз, а выход - с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, выход первого блока сравнения соединен с входом блока определения частоты колебания сигнала, второй блок сравнения и блок управления исполнительным механизмом перемещения элект- рода, от л и ч а ю щ еес я тем, что, с целью уменьшения числа поломок электродов вследствие электромеханических колебаний, в устройство введены дополнительно блок деления, блок определения текущей длины электрода, блок определения критической резонансной частоты колебания электрода, блок определения плотности шихты, задатчик начальной длины электрода, задатчик массы шихты и задатчик обье- ма, занятого шихтой, причем вход блока

деления соединен с выходом датчика тока, а его выход - с вторым входом блока определения текущей длины электрода, первый вход которого соединен с выходом блока определения плотности шихты, а третий вход - с выходом задатчика начальной длины электрода, первый блока определения плотности шихты соединен с задатчиком полезного объема, занятого шихтой, а второй вход-с задатчиком массы шихты, выход блока определения текущей длины электрода соединен с входом блока определения критической резонансной частоты колебания электрода, связанного выходом с вторым входом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока определения частоты колебания сигнала рассогласования, а выход второго блока сравнения соединен с входом блока управления исполнительным механизмом перемещения электрода.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - уменьшение поломок электрода. В устройстве определяется критическая резонансная частота, при которой возможно вхождение в автоколебательный режим и которая сравнивается с частотой сигнала рассогласования фазного напряжения. При совпадении этих частот на блок управления поступает сигнал, равный нулю. Перемещение электродов прекращается, что препятствует вводу системы в автоколебательный режим. 1 ил.

сэ

/4/

$Ф

УПОА

0

П

А

/5

4/

П

16