Способ определения растекания тока в ванне трехфазной руднотермической печи Советский патент 1982 года по МПК H05B7/148 F27D21/00 G05F1/66 

ними источниками, между электродами и подиной. Далее находят сопротивления звезды делением упомянутых напря жений на соответствующие упомянутые токи. По модулям фазных напряжений и указанным сопротивлениям звезды на ходят токи звезды, ведут определение растекания тока 2j. Однако данный способ недостаточно точен, так как точки зоезды получен ные с его помощью, не соответствуют реальным. Более того, этот способ до статочно точного и полного представления о растекании тока не дает, так |как определяемый ток звезды протекае h-- О большим объемам и неизвестно, ка кая его доля протекает под электродо а какая в верхней части ванны. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения растекания тока в ванне трехфазной руднотермической печи, при котором вводят в ванну печи пару измерительных электродов, наприл1ер, цилиндрической формы,измеряют комплекс напряжений между, этими электродами, обуслов ленный рабочими токами печи, и расстояние между центрами этих электродов, затем подключают к ним дополнительный источник напряжения и измеря с его помощью сопротивление шихты между электродами, вводят измерительные электроды в геометрически по добную однородную ванну, измеряют аналогичные параметры на них, выводят их из однородной ванны и дополнительно измеряют комплекс напряженности электрического поля в середине отрезка, соединяющего центры изме рительных электродов ванны и удельно электрическое сопротивление среды ванны и по измеренным параметрам определяют частичные токи в печи. Известный способ дает более точну и полную информацию о растекании тока, так как он позволяет определять растекание линейных т,оков в многоэлектродных или токов треугольника в трехэлектродных печах по частичным токам 3 . Однако способ имеет и существенные недостатки, так как определение растекания токов треугольника или ли нейных токов между электродами печи не дает полного представления о растекании тока по объему ванны. других местах о растекании тока можно судить только косвенно по отношениям частичных токов и общего тока электрода печи или по разности общего тока и упомянутых частичных токов. Перемещение материалов также приводит к некоторым изменениям измеряемых величин. Определение частичных токов в-других местах рассмотренным способом приводит к ошибкам вследствие неточности определения усиления напряженности электрического поля при внесении измерительных Электродов с помощью однородной ван- ны. Находить усиление напряженности электрического поля можно только в плоскости симметрии. Цель изобретения - повышение точllf nu ы QriRnoTOUbi ci - noaLiti ности определения частичных токов путем исключения влияния искажения поля в печи, вызванного наличием измерительных электродов. Для достижения указанной цели дополнительно измеряют комплекс напряжения между измерительными электродами ванны, а частичные токи определяют по формуле . - Rb Ь Un F-b .0 Ръ комплекс частичного тока; сопротивление между измерительными электрода однородной ванны и печи; расстояние между центрами измерительных электродов однородной ванны и печи; комплекс напряжения между измерительными электродами однородной ванны и печи; комплекс напряженности электрического поля; удельное электрическое сопротивление среды однородной ванны; площадь, через которую протекает частичный ток, причем измерительные электроды в печи перемещают вертикально вниз со скоростью схода шихты, а упомянутые измерения на печи производят в точках, расположенных на расстоянии 0,025 м друг от друга. I- Кроме того, для исключения влияния колебаний состава шихты, напряжений и токов печи вертикальные перемещения проводят раз для каждого режима и определенные частичные токи усредня1от за все количество измерений. На фиг. 1 представлено расположение измерительных электродов в круглой печи; на фиг. 2 - то же, в прямо угольной печи. При включении источников к соответствующим измерительным электрода печи и однородной ванны электрически поля, обусловленные этими источника ми в небольших соответственных объемах, внутри которых находятся эти измерительные электроды, где протек ет основная .часть тока дополняй тел ь но го источника, будут приблизительно подобны. Кроме того, искажение поле тока печи и ванны между и около изм рительных электродов, размещенных в тех же соответственных точках печи и однородной ванны, после их внесени jB указанные точки будут приблизител но одинаковы. Одинаковость указанно усиления объясняется приблизительным подо&1ем электрических полей, обусловленных токами печи и ванны в упомянутых небольших соотственных объемах. Чем меньше упомянутые объемы, где рассматриваются указанные поля, по сравнению соответственно с объемом печи и ванны, тем больше проявляются упомянутые подобия. Ток от дополнительного источника напряжения между измерительными элек .родами печи можно выразить следующим образом: у, . (О где I - ток между измерительными электродами печи, обусловленный дополнительным источником;С - коэффициент, зависящий от распределения тока этого ис точника; j - плотность тока источника в середине между центрами измерительных электродов печи, направленная по линии, соединяющей эти центры; : Р - расстояние между центрами измерительных электродов пе чи. Аналогично выражается ток дополнительного источника между соответст венными измерительными электродами однородной ванны , (2) где 1 - ток между измерительными электродами однородной ванны от этого источника; Cj - коэффициент, .зависящий от распределения этого тока; L - плотность тока источника в середине между центрами измерительных электродов ван-j ны, направленная по линии, соединяющей эти центры; ;- расстояние между центрами измерительных электродов ванны. оэффициенты С. и Сх приблизительавны вследствие упомянутого приительного подобия полей токов исиков. апряжение между измерительными тродами печи, обусловленное -исиком, выразится следующим обраUH ЕЙ- «и, Uy, - напряжение между измерительными электродами печи, обусловленное источником; К: - коэффициент, зависящий от распределения тока источника;Е - напряженность электрического поля от источника в середине между центрами измерительных электродов печи, направленная по линии, их соединяющей; t - расстояние между упомянуты ми центрами. налогична выражается напряжение у измерительными электродами ванобусловленное дополнительным исиком. () и - напряжение между измерительными электродами ванны, обусловленное источником; Кд- коэффициент, зависящий от распределения тока источника в ванне; Е. - напряженность электрического поля от источника в середине между центрами измерительных электродов ванны, направленная по линии,их соединяющей J . - расстояние между упомянутыh«/i центрами. оэффициенты Ку и К приблизительавны вследствие упомянутого приительного подобия. аходим сопротивление R между изтельными электродами печи путем ния Uj из (3) на ly, из (1), учия, что напряженность середиежду центрами измерительных электв равна произведению удельного сопротивления р на плотность тока ju 8 этой точке р КиРи . Аналогично, используя (k) и (2) и зная удельное сопротивление среды ванны, находим сопротивление R, межд измерительными электродами однородной ванны К Ъ Учитывая, что К t Kiy по л /чаем Ри-tto откуда находим выражение удельного сопротивления в середине между центрами измерительных электродов печи pH- ;-f;-pt,. (5) Определение комплекса напряженнос ти как отношение комплекса напряжения между измерительными электродами на расстояние между их- центрами приводит к неточностям вследствие упомя нутого искажения поля. Значение этой напряженйости находим из условия, вы текающего из упомянутого приблизи|тельного подобия полей, обусловленy«j)x токами печи и однородной ванны в окрестности соответственных измерительйых электродов Ёи Et) ii« .j.i. -- . и . ДЙЖ - %/ч где Ej,E|3 - комплексы напряженности электрического поля в се редине между точками, гд расположены центры измерительных электродов соответственно печи и одно родной ванны, направлен. ные по линии, соединяюще соответствующие точки и обусловленные токами печ и ванны; комплексы напряжений меж и.. } ду измерительными электродами , обусловленные со ответственно токами печи и ванны; Ь Расстояние между центрами измерительных электро дов печи и ванны. Из этого приближенного соотношения находим упомянутый комплекс напряженности электрического поля в пе чи с /Ь г t) Теперь можно получить формулу для одсчета приближенного значения комлекса частичного тока, протекающео через площадку S, расположенную ерпендикулярно линии, соединяющей Ъчки, где были расположены центры змерительных электродов. Центр плоадки совпадает с серединой между казанными точками. Эту формулу полуаем, учитываем) из (5) и Е. из (6) - Ци- fe-Rt) k оъ- Р частичный ток, протекающий де I через площадку, расположенную между точками, где были расположены центры измерительных электродов; Uy, комплексы напряжения между и зме ри тель н ыми элект родами пары соответственно печи и ванны, обусловленные токами печи и ванны; расстояние между центрами измерительных электродов пары соответственно ванны и пеRyi Rij- сопротивление между измерительными электродами пары соответственно ванны и печи;, комплекс напряженности электрического поля в середине между точками, где были рас поломаны центры измерительных электродов пары ванны,нйправленной по линии, соединяющей эти точки; РХ - удельное сопротивление среды однородной ванны; 8 - площадка, через которую протекает частичный ток в печи, . расположенная в середине между точками, где находятся центры измерительных электродов, и перпендикулярно линии, соединяющей эти точки. Частичный ток, подсчитанный по этой формуле, соответствует обычному состоянию ванны,, когда измерительных электродов в ней нет.Это объясняется упомянутым уточнением поля с помощью однородной ванны, Одной парой измерительных электродов определяют целый ряд частичных токов, протекающих через площадки, центры которых располагаются на одной вертикали, находящейся в середине между вертикалями, через которые проходят центры измерительных электродов этой пары. Малое 99 расстояние по вертикали между упомянутыми центрами, например 25 мм, спо собствует получению более достоверной и точной картины растекания тока В предлагаемом способе измеритель ные электроды перемещают не только около упомянутых плоскостей симметрии , но и около электродов печи, меж ду электродами печи и ее стенками. В этих местах измеряемое поле не будет равномерным даже на малом участке между измерительными электродами пло кой формы при их размещении в заданной точке. Поэтому операция измерения комплекса напряженности электрического поля между измерительными электродами зондом.приводит к неточностям. Следует добавить, что плоские измерительные электроды недостаточно прочны, сложны в изготовлении. Поэтому целесообразнее применять цилиндрические , более прочные и более простые в изготовлении. В условиях применения измерительных электродов цилиндрической формы измеряемое поле между измерительными электродами тем более не будет однородным и применение упомянутой операции измерения напряженности неискажающим зондом приводит к еще большим неточностям. Используя результаты измерений и полученную формулу, подсчитывают комплексы частичных токов, соответст вующие различным моментам времени. Причем, для повышение точности верти кальные перемещения проводят раз для каждого режима и определеннь е ча тичные токи усредняют за все время измег/ений. Для упомянутых измерений и подсче тов можно применить быстродействующую автоматическую информационную систему контроля и переработки инфор мации, которая измеряет все необходимые величины, ведет необходимые подсчеты и выдает результаты в виде |таблицы не только частичных токов, но и других необходимых измеренных и подсчитанных величин в зависимости от времени. Пример. Растекание тока определяется Е ванне круглой трехфазной трехэлектродной печи РКО-10,5 мощностью 10500 кВ А, предназначенной для зыплавки ферросилиция.Диаметры электродов этой печи 100б мм, диаметр 5200 мм, диаметр распа 010 Да электродов 2500 мм, глубина ванны 2100 мм. На фиг. 1 и 2 показаны электроды 1, 2 и 3 данной печи. Для определения растекания тока используют измерительные электроды 4 цилиндрической |1юрмы диаметром 100 мм. Измерительные электроды располагают парами и по одному. Расстояние между центрами измерительных электродов пары равно 150 мм, высота каждого измерительного электрода равна 100 мм. Их располагают не только около упомянутых плоскостей симметрии расположения электродов печи, но.и около электродов, между электродами печи и ее стенками. Измерительные электроды каждой пары перемещают так, чтобы /«ния, соединяющая их центры, была направлена приблизительно по нагч авлению наибольшей горизонтальной составляющей плотности тока в середине указанными центрами. Для этого мент(Л1 измерительных электродов пары устанавливают на одинаковом уровне, а сами электроды между собой жестко сэязывают с помощью изолированных стержней, на которых они крепятся. Пары измерительных электродов, перемещаемые симметрично плоскости симметрии, проходящей через ось и ось электрода 1, позволяют найти частичные токи треугольника, протекающие через плсяцадки упомянутой плоскоети. Симметрия растекания тока позволит найти приближенные значения частичных токов треугольника, протекакяцих через аналогичные симметричные площадки двух плоскостей симметрии , проходяи х через ось электрода 2 и ось электрода 3- №дуяи частичных токов, гчх текающих через площадки упомянутых плоскостей, будут приблизительно рагны модулям частич-.ных токов, протекао1ф4Х через анало1гичные площадки плоскости симметрии, проходящей чеоез ось эпектоода 1. Па ры измерительных электродов, расположенные около электрода 1, позволяют найти приближенные значения частич- ; ных токов, протекающих через площадки, расположенные между каждой из указанных, пар. Учитывая симметрию растекания тока, определяют приближенные . значения частичных токов, протекающих через аналогичные площадки, расположенные симметрично плоскости симметрии, проходящей через ось электрода 1, ас другой стороны также находят частичные токи, протекающие чере аналогичные площадки, расположенные около двух других электродов, электродов 2 и 3« Одинарные измерительные электроды,, перемещаемые около электрода 3, позволяют найти частичные токи, стекающие с площадок поверхности этого электрода. Вторым парным измерительным электродом каждому из упомянутых одинарных является сам электрод 3- Учитывая симметрию расте кания тока, определяют приближенные значения частичных токов, стекающих с аналоги.чных участков поверхности с другой стороны этого электрода. Также определяют частичные токи, сте кающие с аналогичных участков двух других электродов печи. Определение растекания тока ведут в определенном режиме работы печи, когда выплавляют материал определенного качества, в данном случае ферросилиций. При этом поддерживают состав шихты, глубину погружения элект родов и глубину ванны, а также комплексы линейных напряжений приблизительно такими, какими они бывают во время упомянутого режима. Контроль осуществляют с помощью фазного напря жения и комплекса тока соответствующего электрода при соответствующем линейном напряжении. Приблизительное постоянство этих величин говорит о н изменной глубине погружения этого электрода. Это объясняется тем, что ток и фазное напряжение электрода за висит главным образом от глубины его погружения, если линейные напряжения и состав шихты практически не меняются. Затем перемещают измерительные электроды сверху вниз вместе с перемещением материалов ванны раз в течение соответственного количеств плавок так, чтобы центр измерительного электр5ода каждой пары двигался по одной из выбранных вертикалей. Сопротивление между измерительными лектродами каждой пары и комплекс (напряжения между ними измеряют, как только центр измерительного электрода достигает одной из очередных выбранных точек, расположенных на расстоянии 25 мм друг от друга на указанной вертикали. Причем, сопротивле ние измеряют непосредственно сразу же до или после измерения комплекса напряжения между ними. Измеряют комплексы линейных и фазных напряжений и комплексы токов электродов печи через каждые 2 мин. Во время перемещения измерительных электродов в. печи состав ее шихты, г)чубину ванны поддерживают такими же, какими они были при предварительном определении параметров, следя за тем, чтобы комплексы линейных и фазных напряжений и комплексы токов электродов были бы близкими к упомянутым средним значениям величин, определенных предварительно. Подсчитывают средние значения комплексов линейных и фазных напряжений, средние значения комплексов токов электродов за период времени перемещения измерительных электродов. Затем в соответствующие точки однородной ванны, геометрически подобной ванне печи, поочередно устанавливают подобные измерительные электроды и измеряют сопротивление между измерительными электродами каждой пары, измеряют удельное сопротивление среды однородной ванны. Включают однородную ванну на линейные напряжения, комплексы которых пpoпopциoнaльнb средним значениям комплексов линейных напряжений печи, определенных за время перемещения измерительных электродов в ней, и измеряют комплекс напряжений между измерительными электродами каждой пары однородной ванны и комплекс напряженности электрического поля в середине между точками, где находились центры измерительных электродов пары, направленной по линии, соединяю1цей эти точки. Также измеряют комплексы фазных напряжений однородной ванны. Далее подсчитывают частичные токи для отдельных моментов времени и средние значения этих величин в выбранных точках. При этом при подсчете средних значений частичных токов не учитывают частичных токов, которые получены во время, когда или линейные, или фазные напряжения или токи электродов отклоняются более чем на i20 от соответствующих средних значений величин, определенных предварительно. Подсчитывают отношения средних значеНий частичных токов и средних значейий токов соответствующих электродов печи за период времени нахождения иЗ мерительных электродов в печи. Подсчитывают отношения соответствующих средних значений комплексов линейных напряжений за время нахождения измерительных электродов в пеми и линейных напряжений однородной ванны, подсчитывают отношения соответствующих сред .них значений комплексов фазных напряжений печи за указанный период и соответствующих фазных напряжений однородной ванны. Далее сравнивают между собой средние значения комплексов частичных токов и отношения этих токов и средних значений токов электродов по всему объему ванны печи. Это дает общую, полную, цельную и точную информацию . о растекании тока. Сравнивают между собой упомянутые отношения линейных . напряжений с упомянутыми отношениями фазных напряжений. Получают представ ление о том, как осуществлено уточнение частичного тока с помощью однородной ванны. Кроме того, сравнивают величины, полученные предварительно до перемещения измерительных электродов, с соответственными величинами, полученными во время их перемещения. Это показывает-, в какой мере происходит повторение режима работы-печи во время перемещения измерительных элект родов, а также подтверждает достоверность полученных результатов при срав нительно небольшом количестве измереНИИ, необходимых для подсчета средних значений частичных токов. Предлагаемый способ определения растекания тока дает более точную, цельную и полную информацию о растекании тока, необходимую для выбора ра бочих режимов действующих и конструктивных параметров проектируемых печей что позволит улучшить качество продукции, повысить производительность печи, а также снизить себестоимость продукции. Формула изобретения 1. Способ определения растекания тока в ванне трехфазной руднотермической печи, при котором вводят в ван ну печи пару измерительных электродов, например, цилиндрической формы, измеряют комплекс напряжений между этими электродами, обусловленный рабочими токами печи, и расстояние между центрами этих электродов, -затем подключают к ним дополнительный ис.точник напряжения и измеряют с его |помощью сопротивление шихты между 90 электродами, вводят измерительные электроды в геометрически подобную однородную ванну, измеряют аналогичные параметры на них, выводят их из однородной ванны и дополнительно измеряют комплекс напряженности электрического поля в середине отрезка, соединяющего центры измерительных электродов ванны и удельное электрическое сопротивление среды ванны, и по измеренным параметрам определяют частичные токи в печи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения частичных токов путем исключения влияния искажения поля в печи, вызванного наличием измерительных электродов, дополнительно измеряют комплекс напряжения между измерительными электродами ванны, а частичные токи определяют по формуле | Rt)gt.0yibto - Rv,e, где I - комплекс частичного тока; ,- сопротивление между измерительными электродами однородной ванны и печи; расстояние между центрами измерительных электродов однородной ванны и печи; iJfc.UHкомплекс напряжения между измерительными электродами однородной ванны и печи;. комплекс напряженности электрического поля;. удельное электрическое сопротивление среды однородной ванны; площадь, через которую протекает частичный ток, причем измерительные электроды в печи перемещают вертикально вниз со скоростью схода шихты, а упомянутые измерения на печи производят в точках, расположенных на расстоянии 0,025 м друг от друга. 2. Способ по п. 1,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения частичных токов путем исключения влияния колебаний состава шихты, напряжений и токов печи, указанные вертикальные перемещения проводят 5-7 раз для каждого режима и определенные частичные токи усредняют за все количество из.мерений.