Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи и устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи Советский патент 1983 года по МПК H05B7/148 F27D19/00 

венству заданного и контролируемого электрического параметра. Известно также устройство для управления электрическим режимом дугчэвой сталеплавильной печи, содержащее подключенные к установленным на стороне высокого напряжения печного трансформатора трехфазным датчикам тока и напряжения датчики реактивной и активной мощности, выход последнего из которых соединен со входом бло ка регулирования регулятора мощности снабженного исполнительным механизмом перемещения электродов, блок про граммного управления электрическим режимом, связанный входами с термозондом контроля температуры футеровки печи и переключателем ступеней напряжения печного трансформатора, а выходами - с блоком переключателем ступеней и регулятором мощности rij. Известный способ не позволяет поддержать заданную максимальную полезную мощность или близкую к Ней на каждой ступени напряжения пе шого трансформатора, что приводит к увели чению длительности периода плавления, т.е. к снижению производительности пе чи из-за неточного определения начала технологических интервалов. Устройство же не обеспечивает высокую точность определения начала образования жидкой ванны из-за недостаточной надежностидйтчика формирования жидкой ванны, устаиовленного на электродвигателе перемещения электродов в зоне высоких температур и высокой запыленности, и трудностей счета импульсов- возвратно-поступатель ным (вверх, вниз) перемещениям электродов при плавлении шихты. .Кроме того, указанное устройство не имеет датчика для определения иачала технологического интервала - горения закрытых дуг и доплавления шихты - и по этой причине не может обеспечить своевременного пошлиения мощности на этих интервалЕОС плавления, что приведет к снижению прсжзводитвль ности печи. Цель изобретения - повышение произ водительности печи и сокреицение дпительности периода плавления за счёт-... более точного определения начала tex1}ологических периодов плавления и своевременного пер ключеиия ступеней напряжения. Для достижения этой цели в способе управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, при котором на каждом технологическом этапе плавки на заданной ступени напряжения печного трансформатора поддерживают активную ьющность путем перемещения электродов, а момент переключения сту пеней напряжения для перехода на еледующий этап определяют по равенству заданного и контролируемого электрического параметра, измеряют расход активной и реактивной электроэнергии в течение 2-3 мин, а в качестве контролируемого параметра для переключения ступеней принимают коэффициейт использовайия мощности, определяеьшй по формуле . где W. - расход активной энергии; 01эс1А зсшанный расход активной электроэнергии; cos Ч - коэффициент мощности. Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной .печи, содержащее подключенные к установленным на стороне высокого напряжения печного трансформатсфа трехфазным датчикам тока и напряжения датчики реактивной и активной мощности, выход последнего из которых соединен с входом блока регулирования регулятора мощности, снабженного исполнительным механизмом перемев)ения электродов, блок программного управ ления электрическим режимом, связантиЛ входами с термозоццом контроля температуры футеровки печи и переключателем ступеней напряжения печного трансформатора, а выходами - с блоком управления переключателем ступеней и регулятором мощности, снабж о датчиком времени и блоком измерения коэффициента использования мощНости печи, два входа которого подключены к выходам датчиков активной и реактивной мощности, третий вход к выходу датчика времени, соединенного входом с датчиком тока, а выходом - с управляющи л входом блока ni oхраммного управления. Кроме того, блок измерения коэффициента использования мо&шости содержит блок памяти, соединенный с входом и выходом микропроцесссфа, связанного через согласующий блок выходом с блоком программного управления, а входами - с выходами датчиков активной и реактивной мощности и таймера, вход которого подключен к выходу датчика времени. На фиг.1 изображена структурнгш схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока измерения коэффициента использования мощности; на фиг.З - технологические этапы и электрические режи11Ф1.этих этапов. Устройство содержит датчики тока 1 и напряжения 2, установленные на стороне высокого напряжения печного трансформатора 3, датчики активной 4 .и реактивной 5 мощности подключениые к вторичным цепям датчУ1хов тока 1 и напряжения 2, блок .6 я гулирования мощности, вход которого подключен к датчику 4 активной мощности. выход - K входу регулятора 7 мощности с исполнительным MexaHH3f4OM 8 перемещения электродов 9 печи, блок 10 управления переключателя ступеней на пряжения , подключенный к переключате лю 11 ступеней напряжения печного трансформатора, термозонд 12 для контроля температуры футеровки 13 печи, блок 14 программного управлени электрическим режимом, связанный с блоком б регулирования мощности, те{ юзондом 12 контроля футеровки, регулятором 7 мощности, переключателем 11 ступеней напряжения и блоком 10 управления переключателя ступеней напряжения, датчик 15 времени, вход которого подключен к датчику 1 тока, а выход - к блоку 16 коэффициента использования мощности для каждой ступени напряжения печного трансформатс а, другие входа которого подклю чены к датчикам активной 4 и реактив ной 5 мощиости, а выход подключен к блоку 14 программного упрсшления электрической мощности. Блок коэффициента использования мощности для каждой ступени напряже{юя печного трансфс рматора содержит блок 17 памяти, таймер 18, соединен|Ный с 15 времени, микропроцессор 19, вход и выход которого сое динен с блокст 17 памяти, и согласуетций блок 20, входы которого подключены к таймеру 18, датчикам активной 4 и реактивной 5 мощности, а выход - к блоку 14 программного управления электрическим режимом. Показанные на фиг 3 технологические интервалы плавления металлической вшхты и электрические режимы для этих интервалов имеют следующие обозначения: я ,5,в,г, д - соответственно интервалы проплавления колод цев, образования жидкой ванны, закрытых дуг, доплавление шихты, псщогрева жидкого металла, где 9 - электрод 21 - шихта; -22 - жидкий металл Эр - задан 1&1Й рациональный ток печи) и.)-и9 - ступени напряжения печного . трансформатора )2) Блоки устройства заполнены на ста дартизованной аппаратуре, микропроце сор типа К-580, согласующий блок типа А (общая ишна). Управление электрическим режимом, расплавления металлической шихты в ДСП высокой мощности заключается в том. что на каждом технологическом этапе необходимо поддерживать заданную сту пень напр51жения печного трансформатора и згщанную полезную мощность. Устройство работает спедуюошм образом. Перед начгшом плавки сталевар устанавливает с помЬщью задатчиков в блоке 14 програкмного управления элек трическим режимом заданную полезную мощность и ступень напряжения печного трансформатора 3 для каждого технологического интервгша - периода плавления. Блок 14 программного управления электрическим режимом с помощью блока 10 устанавливает переключателем 11 ступеней напряжения заданную ступень напряжения. Блок 6 регулирования мощности устанавливает регулятору 7 мощности заданную величину тока, соответствующего заданному значению полезной мощности. Сталевар включает печь. Автоматический регулятор 7 мснцности с исполнительным механизмом 8 перемещает электроды 9 вниз. З.ажигаются дуги. Начинается лроцесс плавления шихты (проплавление колодцев ; .фиг.З,(М. В этот период плабления вследствие холодного, металла и остывшей печи дуги имеют очень малую дуги (несколько миллиметров), горят беспокойно, перебрасываются с одного куска металла на другой. В шихте образуются колодцы,в которых опускаются электроды. Обвал стенок этих колодцев вызывает частые толчки тока и короткое замыкание, в результате чего возникают резкие колебания мощности. Каждое короткое замыкание приводит к резкому уменьшению или прекращению полезной мощности ВЕ деления и значительно снижению коэффициента мощности (cos Ч) печи. С датчиков тока 1 и напряжения 2 сигналы, пропорциональные величине тока и напряжения фаз, поступают в блок 4 активной мощности. Эти сигналы подаются в блок 6 регулирования м.снцности который производит сравне1ния фактической Рф и/ заданной РЗ мощностей по уравнению ,Р. При отклонении фактической мощ- цости от ааданной блок б корректирует через регулятор 7 мощности и исполнительный механизм 8 ток печи для ликвидации. Ко{ рекция вводштся в пе- , риод плавления шихты и только при наличии нагрузки на всех трех фазах. Блок б регулирования мощности более точно поддерживает значения токов фаз, соответствующих максимуму полезной мощности или близких к нему, способствуя тем самим повышению вводимой мощности и, следовательно, производительности печи. Ко№1нда на включение датчика 15 времени подается от датчика 1 Toica в момент горения дуг. Начинается отсчет временных интервалов. К моменту/ когда электрод прорезает толщину шихты, на дне колодца образуется жидкого металла (фиг,3,6)и дуга начинает гореть на . е поверхности. Длительные обрывы уги прекращаются, и она начинает гореть непрерывно. Кривгш.силы тока в это время в той или иной степени отличается от синусоиды. Коэффициент использования мощности (Кф) составляет примерно 0,68-0,75. Информация от датчиков активной 4 и реактивной 5 мощности в виде дискретных импульсов поступает в согласующий блок 20 ввода-вывода блока 16 коэффициента использования мощности. В блоке 20 дискретные импульсы сумми руются и по команде микропроцессора 19 сформированные по сигналу таймера 18 в параллельном коде заносятся в регистр микропроцессора 19, после че го начинается вычисление параметров по формуле для (К) и сравнение результата с заданным уровнем, что обеспечивается обменом между микропроцессором 19 и блоком 17 памяти, где хранятся программы, и необходимее расчеты. Выходные команды (Кф) микро процессора 19 через блок 20 с интервалом 2-3 мин поступают в блок 14 программного управления электрическим режимом, где сравниваются с заданным коэффициентом Kj, раьлым 0,70 0,72. Если величина , то блок 14 программного управления электрическим режимом воздействует на блок 10, который переключает переключатель 11 на следующую ступень напряжения печного трансформатора. Начинается следующий технологический интервал плавки - образования -жидкой ванны (фиг.3,6).. Блок 6 регулирования мощности под держивает заданное значение активной мощности и при отклонении этого значения от заданного корректирует через регулг;тор 7 могпности и исполнительный механизм 8 ток печи, поддерживая максимальную полезную мощность Блок 16 коэффициента использования мощности рассчитывает фактический коэффициент Кф и посылает сигнал в блок 14 программного управления элек .трическим режимом, который сравнивает К с заданным коэффициентом Kj, равным 0,80-0,82, и в случае, если величина Кф/К, воздействует через блок 10 и переключатель 11, который переключает на следующую ступень напряжения печного трансформатора. Начинается следующий технологический интервал плавки - закрытых дуг фиг.3,в). В это время почти целиком исключается короткое замыкание электрода с металлом. Таким образом, в этот период создаются благоприятные тепловые условия для горения дуги. Д га горит спокойнее и устойчивее. Коэффициент использования мощности сое тавляет 0,85-0,90. В,этот технологический интервал (закрытых дуг) так же, как и в преды дущие интервалы (проплавленив колодцев, образование жидкой ванны) подце живается заданное значение тилов фаз, соответствующих близко максимуму полезной мощности, и в случае, если О, осуществляется переключение ступени напряжения. Начинается следующий технологический интервал процесса плавления - доплавления шихты (фиг.З,). Окончание этого периода и переход на следукнцую ступень напряжения осуществляется при помощи термозонда 12 контроля температуры футеровки 13 печи, который при превьлиении заданной допустимой температу1ил внутренней поверхности печи посылает сигнал в блок 14 программного управления электрическим режимом. Этот блок 14 воздействует на блок 10 переключения ступеней напряжения, который осуществляет с помощью переключателя 11 сту-. пеней напряжения переключение на следующую (пониженную) ступень напряжения печного трансформатора. Начинается последний технологический интервал плавки - подогрев жидкого металла. Предлагаемое устройство управления электрическим режимом периода расплавления металлической шихты в ДСП высокой мощности осуществляет своевременное переключение ступеней напряжения в зависимости от состояния плавления шихты и поддерживает заданную максимальную полезную ющность. Формула изобретения 1. Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, при котором на каждом технологическом этапе плавки на заданной ступени напряжения печного трансформатора поддерживают активную мощность путем перемещения электродов, а момент переключения ступеней напряжения для перехода на следующий этап определяют по равенству заданного и контролируемого электрического параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи, измеряют расход активной и реактивной электроэнергии в течение 2-3 мин, а в качестве контролируемого параметра для переключения ступеней принимают коэффициент использования мощности, определяемый по Формуле Кф гр -rcosW . , а ас«А V/a расход активной энергии, а Зс1А заданный расход активной электроэнергии, cos -.коэффициент мощности. 2. Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталепла- вильной печи, содержащее подключенные к установленным на стороне высокого НсШряжения печного трансформатора трехфазным датчикам тока и напряжения

датчики реактивной и актигной мсхцнос тн, выход последнего из которых соединен с входом блока регулирования регулятора мощности, снабженного исполнительным механизме переме1цения электродов, блок программного управления электрическим режимом, связанный входами с термозондом контроля температуры футеровки печи и переключателем ступеней напряжения печного трансформатора, а выходами - с блоком управЛенин переключателем ступеней и регулятором мощности, отличающее с я тем, что оно снабжено датчиком времени и блоком измерения коэффициента использования мощности печи, два входа которого подключены к выходам датчиков активной и реактивной мощности, третий вход - к выходу датчика времени, соединенного входом с датчиком тока, а выходом - с управляющим . входом блока программного управления. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок измерения

/

i-4

коэффициента использования мощности содержит блок памяти, соединенный с входом и выходом микропроцессора., связанного через согласующий блок выходом с блоком программного управления, а входам - с выходами датчиков активной и реактивной мощности и таймера, вход которого подключен к выходу датчика времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Пирожников В.Е., Каблуковский А.Ф. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М., Металлургия, , с. 142.

2.Автоматизация металлургического производства. Тематический отраслевой сборник, W 5. М., Металлургия,1977, с. 95.

3.Автоматизация металлургического производства.-Тематический отраслевой сборник, 8, М., Металлургия, 1979, с. 51.

CD

dJ

ff

:i

ffm f/ro/eef 0ar ff/Kf/(ff «f

&rrSfWCf /J

fyO/fy/