Этот способ не требует построен картин поля, однако он тоже не обе печивает достаточной точности всле ствие несоблюдения граничных условий и пропорциональности удельных сопротивлений ,в соответственньох то ках ,печи и однородной ванны. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ настройки модели руднотерми ческой печи, выполненной в виде яче истой трехмерной сетки из переменны резисторов, при котором разбивают ванну печи на элементарные объемы, измеряют сопротивления части объемов, доступных для непосредственных измерений ив ячейках сетки, со ответствующих измеренным объемам, сопротивления резисторов устанавлйвают пропорциональными измеренным сопротивлениям объемов ванны 2j. Токи, протекающие через подэлекч троднуюзону, непосредственно опред лить затруднительно, В подэлектродн зонах могут гореть дуги и протекать процессы, слабо изученные. Процессы и токи, протекающие через подэлектродную зону, в значительной мере влияют на растекание тока в других частях объема. Причем, чем ближе точка к подэлектродной зоне, тем сильнее упомянутое влияние на плотность тска в ней. Кроме того, еслипод электродом протекают проце сы, сильно не отличающиеся от процессов в других элементах объема печи, и нет дуг, токи подэлектродно зоны промоделировать затруднительно, так как практически невозможно определить удельное сопротивлени в этих зонах. Это, в свою очередь,, повлияет на точность определения ча тичных токов в других элементах объема ванны печи. Цель изобретения - повышение точ нести настройки модели для последующего более, точного определения .. растекания токов в ванне руднотерми ческой печи. Псзставленная цель достигается тем, что подают на модель линейные напряжения, пропорциональные линейным напряжениям печи, измеряют на печи и модели комплексы фазных напр жений, токов электродов и частич- . ных токов треугольника, протекающих через каждую плоскость симметрии расположения электродов в печи, сра нивают измеренные паракктры печи и кюдели и регулируют величину сопротивлений резисторов в ячейках модели, соответствующих объемам ванны, недоступным дпя непосредственных из мерений, до достижения пропорциональности между измереннь41и парамет рами Лечи и модели. Все элементы объема ванны печи моделируют резисторат р. Элементы объема печи получают путем деления: объема ванны совокупностью поверхностей. Во-первых, все пространство делят плоскостями сиг4глетрии расположения электродов на три сектора так, чтобы в середине каждого сектора находился соответствуквдий электрод печи. Затем все пространство делят горизонтальными поверхностями на слои так, чтобы каждый слой имел примерно одинаковую.глубину, а погруженная часть электрода делилась ими на равные участки длины (4-5 участков). Кроме того, проводят еще два вида поверхностей: поверхности, проходящие через ось каждого электрода-, и поверхности, охват лвающие электроды. В результате такого проведения указанных поверхностей весь объем ванны делят на элементы, представляющие собой усеченные приз.мы. Каждый Элемент (моделируют резис- тором. Дпя этого определяют сопротивления между каждой гранью элемента и соответствующей поверхностью, проходящей через его центр. Поверхность, проходящая через центр, проходит приблизительно параллельно упомянутой грани элемента и делит его другие грани, которые она пересекает, приблизительно пополам. Для каждого элемента определяют столько сопротивлений, сколько он имеет граней. Центру каждого элемента печи соответствует узел устройства. От каждого узла отходят резисторы. Для уменьшения количества резисторов резисторы, соответствующие частям прилегающих друг к другу соседних элементов, моделируют одним, его сопротивление /1ропордионально сумме сопротивлений указанных частей элементов. В результате такого моделирования получают ряд резистивных сеток, каждая из которых соответствует слою объема ванны. Сетки связаны между собой резисторами, соответствующими суммам сопротивлений прилегшбщих друг к другу частей элементов,расположенных друг над другом. Часть элемента, прилегающая к электроду, мoдeлиpiyeтся одним резистором, который включает между узлом устройства, соответствующего центру этого элемента, и фазным проводом устройства, потенциал которого соответствует потенциал5{ поверхности электрода печи. Также часть элемента, прилегающего к поверхности расплавленного Металла или угольной подины, моделирук)т одним резистором, включая его между узлом, соответствующим центру этого элемента, и нулевым проводом устройства, потенциал которого соответствует потенциалу расплавленного металла и угольной подины.
Концы резисторов, соответствующих сопротивлениям элементов, прилегающих к поверхности электрода,, поверхности угольной подины, поверхности расплавленного металла, объединяются в группы и присоединяются к соответствующим проводникам устройства через шунты, которые позволяют измерить токи, соответстёующие частичным токам печи.
Подключенные к фазному проводу шунты, к которым подсоединяются группы упомянутых резисторов, позволяют измерить токи, соответствующие частичным токам, стекающим с участков поверхности электрода. Подключенные к нулевому проводу uiyHTii, к которым присоединяются группы ре-г зисторов, позволяют измeiэить токи, соответствующие частичным токам звезды.
Модель позволяет измерить токи, . соответствующие частичным токам треугольника, и токи, соответствующие частичным токам, протекающим через отдельные участки сечений ванны. Упомянутые токи определяют путем деления комплекса напряжения на соответствующем сопротивлении на это сопротивление. Все резисторы регулируемые. Это позволит получать нieoбxoди «e значения сопротивлений, соответствую- . щих сопротивлениям элементов объема ванны. Последовательно с каждым включают ваключателл, которые позволяют отключать резистор.
На фиг. 1 показано расположение электродов в плане круглой печи; на фиг. 2 - схематически элементы объема ванны в плане половины сектора, прилегающего к электроду; на фиг. 3 - сечение Л-А на фиг.2, элементы объема ванны.
Пример настройки модели и определения частичных токов приведен для круглой трехэлектродной руднотермической печи РКО-10,5 мощностью 10500 кВА, предназначенной для выплавки ферросилиция. Диаметры электродов этой печи равны 1000 мм, диаметр ванны равен 5200 мм, диаметр распада электродов 2500 мм, глубина ванны 2100 мм. Электроды 1, 2 и 3 печи расположены в ванне печи с боковыми непроводящими стенками 4 и угольной подиной 5. На дне ванны имеется жидкий расапав 6. Элементы объема ванны, на которые она разбита, имеют ширину 7, длину 8 и высоту 9.
Модель состоит из резисторов 10, образующих ячейки сетки.
Для определения сопротивлений резисторов определяют сопротивления частей элементов объема между одной из граней и поверхностью, проходящей через его центр. Для каждого элемента необходимо определить столько сопротивлений, сколько он имеет граней. На фиг. 2 и 3 кружками показаны центры элементов, а прямоугольниками резисторы, згшещакядие упомянутые сопротивления частей элементов объема. Причем каждьй центр элемента объема совмещается
0 с соответствующим узлом, к которому подключаются резисторы. Сопротивления частей, прилегающих друг к другу элементов/ заг-ющаются одним резистором. Сопротивления частей элементов, прилегающих к электродам 1,
5 2 и 3 расплавленному металлу б и угольной подине 5, замещаются одним резистором.
На фиг. 2 и 3 показаны кружки на поверхности электрода 1, уголь0ной подины 5 и металлического расплава 6 для подсоединения этих резисторов. В устройстве электроды печи заменяются соответственными фазными проводами. Потенциалы этих
5 проводов соответствуют потенциалам электродов. Подина и расплавленный металл заменяются в устройстве нулевым проводом, потенциал которого соответствует потенцигшу подины и
0 расплавленного металла.
В рассматриваемом варианте для определения частичных токов и печи достаточна модель, содержащая шесть слоев сеток, расположенных один над
5 другим. Нижняя сетка соответствует нижнему слою, расположенному между расплавленным металлом и концами электродов. Остальные сетки соответствуют слою глу.биной, равной 1/5 глу0бины тпогружения электрода.
Для измерения тока, соответствующаго частичному току, стекающему с участка поверхности электрода, концы сопротивлений каждой сетки, по|тенциалы которых соответствуют по5тенциЪлу электрода печи, соединяют проводом и подключают к соответствующему фазному проводу устройства через шунт, с помощью которого измеряют указанный ток. Концы сопротив0лений, потенциалы которьах соответствуют потенциалу подины 5, и металлического расплава б объединяются в группы, каждс1Я из которых подсоединяется к общему нулевого проводу
5 устройства через шунт, позволяющий измерять ток, соответствующий частичному току звезды, текущему на отдельный участок поверхности расплавленного металла Б или угольной по0дины 5.
Для определения частичных токов с помощью предварительно определяют средние значения комплекJCOB линейных и фазных напряжений, а
5 также токов электродов рассматриваем печи, измеряя эти величины через к дые 5 мин в течение 10-ти плавок. Кроме того, предварительно определяют средние значения комплексов частичных токов треугольника, проте кающих через площадки, расположенные в каждой плоскости симметрии р положения электродов печи. Одна из таких площадок находится в плоскос ти симметрии расположения электродов 1 и 2, ее размеры (соответстве но, ширина, длина и высота) 7j 8 и Две другие площадки таких же разме ров расположены также в других двух плоскостях симметрии. Для определения средних значений частичных токов треугольника устанавливают параллельно каждой из упо мянутых плоскостей симметрии пару плоских измерительных электродов так, чтобы середина между центрами измерительных электродов совпадала с центром площадки, через которую протекает определяемый, ток. Затем измеряют сопротивление между измерительными электродами каисдой пары, комплексы напряжения между Ними через каждые 5 мин в течение 10-ти плавок. Кроме того, в соответственные точки однородной ванны, геометрически подобной ванне пе чи, устанавливают подобные измерительные электроды и измеряют (как было сказано выше) сопротивление, комплекс напряженности электрическо го поля в середине между центрами измерительных электродов пары, направленной по линииi соединяющей эти центры, двойным, нёискажающим поле зондом. Затем, не меняя положе ния зонда и убирая измерительные эл троды, повторно измеряют комплекс напряженности электрического поля. Измеряют и удельное сопротивление среды однородной ванны. Имея результаты измерений, необходимых для определения частичных токов треугольника (их значения .опр деляют по известной формуле), определяют их средние значения. Кроме того, устанавливают пары измерител Hbix электродов так, чтобы середина между их центрами совпала с центром части элемента объема ванны, и измеряют сопротивления между ними, через каждые 5 мин в течение Ю-ти плавок. Сопротивления около электродов печи измеряют одинарным-измерительным электродом. Вторым изме рительным электродом является электрод печи. Далее, в соответственные точки упомянутой однородной ванны устанавливают подобные пары измерительных электродов и измеряют соп ротивление между ними. Имея значения указанных сопротивлений, определяют удельное сопротивление в центре каждой части элементов объема, кроме тех, которые находятся под электродом и недоступны для упомянутых измерений, и определяют средние значения удельных сопротивлений в указанных центрах. Имея размеры частей элементов объема, определяют средние значения сопротивлеНИИ упомянутых частей элементов объема. Резисторы, соответствующие сопротивлениям элементов объема части ванны, необходимые для измерения, подбирают и устанавливают в соответствие со средними значениями сопротивлений сходственных частей элементов объема печи. Модель включают на трехфазную систему линейных напряжений, пропорциональную средним значениям линейных напряжений печи, и, меняя величины резисторов, соответствующих труднодоступным объемам, измеряют комплексы фазнь1х напряжений, комплексы токов электродов и комплексы- частичных токов треугольника модели, добиваясь того, чтобы выполнялась приблизительная пропорциональность значений этих величин соответствующим зн.ачениям средних величин печи. - Измеряют величины сопротивлений этих резисторов, при которых достиг-, нута упомянутая пропорциональность соответственных величин печи и t дели. Имея эти сопротивления, находят соответственные величины эквивалентных сопротивлений подэлектродных пространств печи, эквивалентные удельные сопротивления подэлектрюд-ных пространств, эквивалентные сопротивления элементов объема подэлектродных пространств. Затем с помощью шуйтов измеряют токи, соответствующие частичным токам печи. Приблизительное значение эквивалентного удельного сопротивления подэлектродного пространства, которые на фиг. 3 выделены жирным пунктиром, определяют так. Границы подэлектродного пространства и ее элементов объема близки к линиям тока и эквипотенциалам. Трубка тока имеет длину 9 1ц. Проводимость одной трубки выражают как величину, обратную сопротивлению Rj, этой трубки L SK R Р- IK к где R - сопротивление трубки К; длина трубки, проведенная через центры поперечных сечений трубки К; О- удельное эквивалентное сопротивление подэлектродного пространства; Зц- поперечное сечение трубки.
Все поперечное сечение подэлек.тродного пространства, делится на 12 секторов, а каждый сектор делится на 3 части. Следовательно, все сечение подэлектродного пространства делится на 36 частей (К меняется от 1 до 36). Полная проводимость подэлектродного пространства -fUl в направлении от конца электрода 1 к расплаву 6 выразится из формулы - ±.1 5к
R (JV РЧ 9 1л
liT
откуда получим v , 5к
Р
Л El ек
где р - удельное эквивалентное,сопротивление подэлектродного пространства;
R - сопротивление подэлектродного пространства; - длина трубки; 5ц- поперечное сечение трубки. При указанном делении на трубки многие трубки будут иметь одо наковы размеры. Это упрощает подсчет/ . -Если отношение соответствующих сопротивлений печи RJ, и модели R буде
равно К (К.. s отношение соотf г к„
ветствуЕицих напрязкений печи и усжройства JJ райно 1, (К, -|р-) , то отношение соответствующих тЬков печи
и устройства Tf будет
и
К i.n. Ли. Чм .
Коэффициент Ку. позволит найти частичный ток печи по соответствующему току устройства, измеренного с помощью шунта.
Коэффициент Kj.- величина вещественная. Коэффициенты К, и к, будут практически вещест аенными, если фаза соответствующих линейных напряжений печи и устройства будут одинаковы.
Предлагаемый способ настройки модели трехфазной руднотермической печи позволяет находить более точную цельную и полную информацию о распределении тока по объему ванны печи. Это позролит находить оптималь, ные конструктивные параметры вновь создаваемых печей и ргщиональные режимы действующих, что, в свою очередь, дает возможность повысить 5 производительность печи, снизить себестоимость выплавляемого материал что приведет к значительному экономическому эффекту.
10
Формула изобретения
Способ настройки модели руднотермической электропечи, выполненной
в виде ячеистой трехмерной сетки из переменных резисторов, при котором разбивают ванну печи на элементарные объемы, измеряют сопротивление части объемов, доступных для
непосредственных измерений и в
ячейках сетки, соответствующих измеренным объемам, сопротивления резисторов устанавливают пропорциональными измеренным сопротивлениям
объемов ванны, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности настройки модели, подают на модель линейные напряжения, пропорциональные линейным напряжениям печи, измеряют на печи и модели комДплексы фазных напряжений, токов электродов и частичных токов треугольника, протекающих через каждую плоскость симметрии расположения электродов в печи, сравнивают измеренные параметры печи и модели и регулируют величину сопротивлений резисторов в ячейках модели, соответствующих объемам ваниы, недоступным для непосредственных измерений, до
достижения пропорциональности между измеренными параметрами печи и модели.
. . Источники информации I принятые во внимание при экспертизе
1.Сисоян Г.А. Электрическая дуга в электрической печи. М,, Металлургиздат, 1961, с. 330-336.
2.Маркоз H.S. и Чердовских П.П. Распределние то.ка в ванне дуговой
печи, м; , Энергия., 1966, с. 31-34.
