Способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи Советский патент 1992 года по МПК H05B7/148 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электропечах черной и цветной металлургий , химической промышленности, а также в дуговых, сталеплавильных электропечахУ : Основным электрическим параметром, определяющим.работу электропечи, являет- ся активная Мощность, вводимая в ее ван йу: При регулировании электрического режйШг

требуется поддерживать на заданном уровне активную мощность под каждым электродом в от дел ь н ости,.; С это и ц е л ью контролируют мощность ггод каждым электродом и в случае ее отклонения от заданной величины (или при необходимости ее изменения в связи с корректировкой заданной величины по технологическим причинам)

поддерживают заданные значения мощности с помощью регулирующих воздействий.

Известен способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором мощность под данным электродом поддерживают на заданном уровне путем перемещения этого электрода, причем для увеличения мощности электрод опускают, а для уменьшения мощности - поднимают.

Недостаток такого способа заключается в том, что при перемещении эл ектрода, под которым требуется выполнить регулирование мощности, мощность изменяется не только под перемещаемым электродом, но и под двумя другими, неподвижными электродами, что объясняется явлением взаимоиндукции между электродами.

Более подробное изучение явления взаимоиндукции между электродами в ванне круглой трехэлектродной электропечи показало, что перемещение данного электрода приводит к тому, что изменение мощности под электродом, опережающим данный электрод по фазе, превосходит изменение мощности под данным электродом (т.е. под перемещаемым электродом). В связи с этим ранее был предложен (является известным) способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором для регулирования мощности под данным электродом необходимо переместить электрод, отстающий от него по фазе, в направлении ликвидации отклонения, при этом для увеличения активной мощности под заданным электродом необходимо заглубить электрод, отстающий по фазе, и наоборот. Но и в этом случае не достигается раздельное регулирование мощности по электродам, так как наряду с преимущественным изменением мощности под заданным электродом (опережающим по фазе перемещаемый электрод) мощность изменяется, хотя и в меньшей степени, и под перемещаемым, и под третьим электродом. Поэтому регулирование мощности под заданным электродом без изменения мощности под остальными электродами остается недостигнутым.

Для работы печи с высоким тепловым КПД электроды следует перемещать в ограниченных пределах, обеспечивающих ввод полезной мощности в заданную зону плавильного пространства.

Известен способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором измеряют заглубления электродов и напряжения в фазах, контролируют мощность, выделяющуюся под каждым электродом, сравнивают ее с

заданной, определяют рассогласование, перемещают электроды и изменяют напряжение в фазах в сторону устранения рассогласования, заключающийся в том, что

при каждом отклонении мощности от заданной величины регулирование мощности осу- ществляется путем совместного применения перемещения электродов и изменения напряжения в фазах, причем сна0 чала мощность регулируют путем перемещения электродов, а затем по достижении электродами заданных границ продолжают регулирование изменением напряжения в фазах.

5 Однако при этом не удается осуществить регулирование таким образом, чтобы мощность изменялась только под тем электродом, где это требуется, и оставалась без изменения под двумя другими электродами,

0 а также не учитывается ситуация на печи в части несимметрии заглубления электродов и напряжения по фазам.

Общим недостатком изложенных способов является то, что использование толь5 ко одного из видов регулирующих воздействий (или перемещения электродов, или изменения напряжений в фазах) может в некоторых ситуациях на печи привести к недопустимо большой несимметрии (пере0 косам) заглубления электродов или ступеней напряжения по фазам.

Известен способ регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором измеряют заглуб5 ления электродов и напряжения в фазах, контролируют мощность, выделяющуюся под каждым электродом, сравнивают ее с заданной, определяют рассогласование, перемещают электроды и изменяют напряже0 ния в фазах в сторону устранения рассогласования, отличающийся тем, что дополнительно определяют коэффициенты несимметрии заглубления электродов и несимметрии напряжения в фазах, сравнивают их между собой и указанное

5 рассогласование устраняют, перемещая электроды, если коэффициент несимметрии заглубления электродов меньше, чем коэффициент несимметрии напряжений в фазах, и изменяя напряжения в фазах, если коэф0 фициент несимметрии заглубления электродов больше, чем коэффициент несимметрии напряжений в фазах.

Недостаток такого способа регулирования заключается в том, что выбор регулиру5 ющих воздействий (перемещение электродов или переключение ступеней напряжения) делается, исходя из той несимметрии заглубления электродов и напряжения в фазах, которая имеется на

печи до выполнения регулирования мощности При этом не учитывается, что в результате выполнения регулирования мощности (перемещением электродов или переключением ступеней напряжения) картина несимметрии о оанне печи изменяется; и тложет оказаться, что требуемое регулирование мощности достигается ценой увеличения несимметрии е печи, что ухудшает ее технико-экономические показатели

Цель изобретения - увеличение точности регулирования, при котором осуществ - ляемое регулирование мощности заданным электродом не вызывает изменения мощности под остальными электродами, а несимметрия заглубления электродов и ступеней напряжения по фазам поддерживается минимальной

Цель достигается тем, что в способе регулирования мощности в ванне трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором контролируют мощность, выделяющуюся под каждым электродом, -сравнивают его с заданной, определяют рассогласование, измеряют заглубление электродов и напряже- ния в фазах печи, определяют коэффициенты несимметрии заглубления электродов НСэ и несимметрии напряжений НСн в фазах, определяют параметр Кэ характеризующий несимметрию заглубления

электродов, и параметр Кн, характеризую- 30 заглубления электродов НСЭ , который полтррбуется выполнить регулирование мощности не изменяя мощности на двух других электродах Принтом измерены величины заглубления электродов и вычислен коэффициент несимметрии заглубления зяектродов НСэ, измерены напряжения электродов в фазах и вычислен коэффициент кесиммзт рии напряжений НСн. Возможны два варианта выполнения задачи: перемещением -электродов и переключением ступеней на0 пряжения. Если действовать по известному способу, то надо сравнить величины НСэ и НСн, и если НСэ НСн, то регулирование мощности осуществляют перемещением электродов (Э), а если НСэ S: НСн, то регу5 лирование мощности осуществляют переключением ступеней напряжения (Н), но при этом не учитывается, какова будет несимметрия заглубления электродов и напряжений после осуществления регулирования

0 (она может оказаться и меньше и больше несимметрии до регулирования). Предлагаемый способ позволяет это учесть следующим образом. После определения коэффициентов несимметрии НСЭ и НСМ оба

5 возможных варианта просчитываются (на ЭВМ, если на печи есть АСУ, или иными средствами), но не приводятся IB исполнение Для 1-го варианта вычисляется ожидаемый коэффициент несимметрии

Использование: электропечи черной и цветной металлургии. Сущность изобретения; измеряют заглубление электродов и на- пряжения в фазах, определяют коэффициенты несимметрии заглубления эле ктродов НСэ и несимметрии напряже- ний НСн в фазах , контролируют мощность, выделяющуюся под каждым электродом; сравнивают ее с заданной, определяют рассогласование, перемещают электроды и изменяют напряжения в фазах в сторону устранений рассогласования, дополнительно рассчитывают ожидаемый после регулирования коэффициент несимметрии заглуб- ления электродов НСЭ для случая регулирования мощности электродами, рассчитывают ожидаемый после регулирования коэффициент несимметрми напряжения НСм для случая регулирования мощности ступенями напряжения печного трансформатора, вычисляют ожидаемый после регулирования суммарный коэффициент несимметрии , включающий в себя ожидаемый коэффициент несимметрии заглубления электродов НСэ и коэффициент несимметрии напряжений НСн, вычисляют ожидаемый после регулирования суммарный коэффициент йесимметрии SHC2, включающий в себя коэффициент несимметрии заглублени$г электродов НСэ и ожи- даемый коэффициент несимметрии напряжений НСн . сравнивают ожидаемые суммарные коэффициенты несимметрии 2HCi и ЕНС2 между собой, регулируют мощности электродами, если 2HCi 2HC2. а при HCi HC2 регулируют мощности ступенями напряжения печного трансформатора. 1 ил. XI сл СО ю

щии несимметрию напряжении, сравнивают их между собой и устраняют указанное рассогласование мощности путем перемещения электродов, если Кэ Кн, и изменяя

учится после регулирования путем перемещения электродов, и складывается с коэффициентом несимметрии напряжения НСн, который в данном случае не изменяетнапряжение в фазах, если К3 2: Кц, дополни- 35 ся. Получается ожидаемый по 1-му варианту

тельно рассчитывают ожидаемый после регулирования коэффициент несимметрии заглубления электродов НСЭ для случая регулирования мощности перемещением электродов, рассчитывают ожидаемый по- еле регулирования коэффициент несимметрии напряжений НСн для случая регулирования мощности изменением напряжений в фазах, параметр, характеризующий несимметрию электродов Кэ, определяют как сумму ожидаемого коэффициента несимметрии заглубления электродов НСэ и коэффициента несимметрии напряжений НСн. з параметр, характеризующий несимметрию напряжений Кц, опре- деляют как сумму ожидаемого коэффициента несимметрии напряжений НСн и коэффициента несимметрии электродов НСэ.

На чертеже приведена блок-схема, по- ясняющая сущность предлагаемого технического решения.

Предположим, что в ванне печи возникла ситуация, когда на одном из электродов

учится после регулирования путем перемещения электродов, и складывается с коэффициентом несимметрии напряжения НСн, который в данном случае не изменяетпараметр Кэ, Для 2-го варианта вычисляется ожидаемый коэффициент несимметрии напряжения НСн , который получится после регулирования путем переключения стугте- ней напряжения, и складывается с коэффициентом несимметриМ НСэ, который в этом варианте не изменяется. Получается параметр Кн, ожидаемый по второму варианту, В блоке сравнения БС оба ожидаемых параметра сравниваются . и если , то регу- лировзние осуществляется по t-му варианту, т.е. путем перемещения электродов, а если Кэ Кн, то регулирование осуществляется по 2-му варианту, т.е. путем изменения напряжения в фазах.

Таким образом, преимущество предлагаемого решения по сравнению с прототипом заключается в том, что если действовать по прототипу, то картина несимметрии на печи в результате выполне- ния ряди действий по регулированию мощности становится неуправляемой (случайной), а если действовать по предлагаемоMY способу, то несимметрия на печи по электродам и по напряжению поддерживается на минимальном уровне, что благоприятно для технико-экономических показателей работы печи

Задача регулирования мощности не должна сводиться только к поддержанию заданной мощности на каждом электроде, но должна быть также связана с вопросом поддержания минимальной несимметрии. Коэффициент несимметрии вычисляется одним из известных способов.

Новизна предлагаемого технического решения заключается в том, что выбор одного из двух регулирующих воздействий (пе- ремещение электродов и переключение ступеней напряжения) осуществляется, исходя из условия получения на печи минимальной несимметрии (суммарной - по заглублению электродов и по напряжениям в фазах) после выполнения регулирования мощности, причем ожидаемая несимметрия просчитывается наперед до применения регулирующих воздействий. Такое техническое решение, связанное с тем, чтобы определять не только фактическую несимметрию к началу очередного регулирования мощности, но и ожидаемую несимметрию, которая возникает по окончании очередного регулирования, является более гибким, чем в прототипе, Возможностьопредбления ожидаемой несимметрии заложена в способе регулирования мощности на данном электроде, при котором заранее известно, в каком направлении надо перемещать каж- дый электрод и изменять напряжение в каждой фазе.

Сравнение предлагаемого способа регулирования мощности с прототипом показывает, что осуществление регулирования мощности электродами, если параметр Кэ, включающий в себя ожидаемый коэффициент несимметрии заглубления электродов НСэ и коэффициент несимметрии напряжений НСн, меньше, чем параметр Кн, включа- ющий в себя коэффициент несимметрии заглубления электродов ИСэ и ожидаемый коэффициент несимметрии напряжений НСн1, и осуществление регулирования мощности ступенями напряжения печного трансформатора, если параметр Кэ больше или равен параметру Кн, не является их общим признаком и составляет существенное отличие предлагаемого способа.

Предлагаемый способ регулирования мощности может быть использован как для одного, так и для нескольких электродов. В случае нескольких электродов способ регулирования мощности под одним электродом применяют в отдельности к каждому

электроду, под которым требуется регулирование мощности, а необходимые для этого перемещения электродов и изменения напряжения в фазах определяют как суперпо- зицию отдельных перемещений и изменений напряжения, т.е осущестпляют наложение картин перемещения электродов и изменения напряжения, вызванных необходимостью корректировк1 мощности под каждым электродом.

Пример осуществления предлагаемого способа дан применительно к почи РКЗ- 631/11 для производства 45%-ного ферросилиция. На всех тргех электродах печи была задана мощность Vio 18 МВт, которая некоторое время остан алась на заданном уровне. Затем произошло уменьшение мощности под первым электродом до 16 МВт из-за изменения в составе шихты, по-, даваемой в зону этого электрода.

Возникшее рассогласование между заданной и фактической мощностью можно было устранить nvbo перемещением электродов, либо измек

ением напряжения в фазах. К этому моменту заглубление электродов составляло 2,2; 2,3; 2,1 м, а напряжения в фазах 265; 275; 280 В. Несимметрия заглубления электродов составила НСэ 0,09. Несимметрия напряжений в фазах составила НСн - 0,05.

Возможны двг варианта.

1-й вариант: перемещение электродов.

Тогда после регулирования (восстановления в данном случае) мощности под первым электродом заглубления электродов станут равными

7,0 ДР 100

1

100

- 2,06м;

2,44 мм;

з 1з + otf3 2,24м.

Ожидаемый коэффициент несимметрии заглубления электродов составит НСЭ 0,17.,

Параметр Кэ составит Кэ НСЭ + НСи 0,22.

2-й вариант: изменение напряжения в фазах.

Тогда после регулирования мощности под первым электродом напряжения станут равными

Ui Ui + 6,0 AP 277B; U2 U2 + 6,O.AP 287B;

Уз-Уз -6,0 ДР 268В,

Ожидаемый коэффициент несимметрии напряжений НСн 0,07.

Параметр Кн составит Кн НСэ + НСн 0,16.

Так как Кэ 0,22 Кн 0,16, то был выбран 2-й вэриа нт регулирования, т.е. изменением напряжения в фазах. В результате регулирования мощности по предлагаемому способу поддерживатся заданное значе- ние мощности на данном электроде без изменения мощности на других электродах, т.е. осуществляется точное регулирование мощности, несимметрия заглубления электродов и напряжения по фазам поддерживается минимальной, благодаря чему повышается производительность электропечи.

Фо р мул а и з об рете н и я

Способ регулирования мощности в ван- не трехфазной трехэлектродной электропечи, при котором контролируют мощность, выделяющуюся под каждым электродом, сравнивают ее с заданной, определяют рас- согласование, измеряют заглубления элект- родов и напряжения в фазах печи, определяют коэффициенты несимметрий заглубления электродов НСэ и несимметрии

К. н

т

напряжений НСн в фазах, определяют метр Кэ, характеризующий несимметрию за глубления электродов, и параметр Кн характеризующий несимметрию напряжений, сравнивают их между собой, и устраняют указанное рассогласование мощности путем перемещения электродов, если Кэ Кн, и изменяя напряжения в фазах, если Кэ Кн, о т л и ю щ и и с я тем, что. с целью увеличения точности регулировки, дополнительно рассчитывают ожидаемый после регулирования коэффициент несимметрии заглубления электродов НСЭ для случая регулирования мощности перемещением электродов, рассчитывают ожидаемый коэффициент несиммм етрии напряжения НСн для случая регулирования мощности изменением напряжений в фазах, параметр, характеризующий несимметрию электродов Кэ, определяют как сумму ожидаемого коэффициента несимметрии заглубления электродов1 НСэ и коэффициента несимметрии напряжений НСн, а параметр, характеризующий несимметрию напряжений Кн, определяют как сумму ожидаемого коэффициента несимметрии напряжений НСн и коэффициента несимметрии электродов НСз.

{ U UD U ОН/77 .