Устройство для регулирования мощности дуговой электропечи Советский патент 1983 года по МПК H05B7/148 F27D11/10 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИГОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТЮПЕЧИ

1

Изобретение относится к электротермии и хюжет быть использовано для управления перемещением электродов в дуговых сталеплавильных печах.

Известно устройство для регулирования мощности электропечи типа АРДМТ, содержащее для каждой фазы последовательно соединенные задатчик мощности, блок зоны нечувствительности, регулятор частоты вращения электродвигателя перемещения электрода, регулятор тока якоря электродвигателя перемещения электрода, усилитель мощности, электродвигатель перемещения электрода, а также тахогенератор, связанный с электродвигателем перемещения электрода, выход которого соединен с входом регулятора частоты вращения электродвигателя перемещения электрода, и предназначенное для электромеханических приводов перемещения электродов при наличии противовесов, уравновещивающих вес поступательно перемещающихся частей механиэма перемещения электрода 1.

Недостатком этого устройства является наличие противовесов, уравновешивающих вес

поступательно переметающихся частей механизма перемещения электрода, что ухудщает энергетические показатели печного агрегата за счет увеличения длины короткой сети (увеличение потерт энергии в короткой сети), а также усло жняет и удорожает конструкцию печи.

Наиболее близким к изобретению по техннческой cyuiHOCTH является устройство для реtoгулирования мощности дуговой электропечи, содержащее для каждой фазы печи задатчнк мощности, подключенный к входу блока эоны нечувствительности, первый выход которого соединеи с первым входом регулятора частоты

15 вращения двигателя, к второму входу которого подключен датчик тока двигателя, а его выход через усилитель мощности связан с двигателем, на валу которого установлен тахогеиератор, соеданенный выходом с вторым входом регулятора частоты вращения двигателя, и блок уравиовещивания веса электрода, три входа которого соединены с выходами датчика перемещения электрода, а четвертый вход - с вторым выходом блока зоны нечувствитель ности 2. Недостатком известного устройства является ограниченное быстродействие процесса уравновешивания веса электрода, обусловленное неоптимальным заполнением диаграммы тока двигателя перемещения электрода, так как ток электродвигателя в процессе уравновешивания не поддерживается постоянным, равным максимально допустимому, в связи с тем, что на выходе блока уравновешивания или втором входе регулятора тока (момента) двигателя отсутствует устройство токоограничения, которое осуществляло бы автоматическое ограничение сигнала таким образом, чтобы ток двигателя в процессе уравновешивания не превышал предельно допустимого значения, и во избежа ние превышения током предельно допустимого значения необходимо ограничить приращение сигнала, соответствующего одному импульсу, на выходе блока уравновешивания. Поэтому по этой схеме отключения блока уравновешивания невозможно осуществить форсированный режим в процессе уравновешивания. Уравновешивание по экспотенциальному закону, т. е. время и путь, пройденный электродом, значительно больше, чем если бы процесс уравновешивания ТТроисходил по закону, близкому к прямоугольному. Целью изобретения является повышение качества регулирования путем повышения быстродействия процесса уравновешивания веса электрода моментом электродвигателя его перемещения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве выход блока уравновешивания веса электрода соединен с третьим входом регулятора частоты вращения двигателя перемещения электрода. На чертеже представлена блок- схема устройства. Двигатель 1 перемещения эле строда через последовательно соединенные усилитель 2 мощ ности, регулятор 3 тока (момента) двигателя перемещения электрода, регулятор 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода и блок 5 зоны нечувствительности соединен с за датчиком 6 мощности. Тахогенератор 7, соединенный с вторым уходом регулятора 4 частоты вращения двигателя 1 перемещения электрода, и датчик перемещения электрода 8, выходы которого (Сложение, Вычитание и Импул сы уравновешивания) соединены с одноименными входами блока 9 уравновешивания веса электрода, связаны с валом двигателя 1 перемещения электрода, четвертый вход блока 9 уравнове1шшания веса электрода соединен с выходом блока 5 зоны нечувствительности. Выход блока 9 уравновешивания веса электро а соединен с третьим входом регулятора 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода. Второй вход регулятора 3 тока (момента) двигателя перемещения электрода соединен с выходом датчика 10 тока (момента) двигателя перемещения электрода. Система регулирования частоты вращения двигателя перемещения электрода, испольэуемая в предлагаемом устройстве, является системой подчиненного регулирования. Регулятор 3 тока (момента) двигателя перемещения электрода представляет собой, как и в известном устройстве, линейный усилитель с несколькими резистивными входами, обратная связь которого вьшолнена в виде R-C цепочки. Регулятор 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода представляет собой, также как и регулятор 3 тока (момента), линейный усилитель с несколькими резистивными входами, обратная связь которого выполнена в виде R-С цепочки, но в отличие от регулятора 3 тока (момента) в регуляторе 4 частоты вращения на выходе усилителя имеется устройство токоограничения. Датчик 8 перемещения электрода представляет собой совокупность импульсного датчика, выдающего-сдвинутые по фазе и чередующиеся во времени в зависимости от направления вращения двнгателя перемещения электрода импульсы, и устройства счетной логики, выдающего сигналы Сложение или Вьгчитание в зависимости от направления перемещения электрода. В качестве нмn TibCHoro датчика может быть использован, например, фотоэлектрический дйчик типа ДФ-L Блок 9 уравновешивания веса электрода содержит реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом преобразователя код-напряжение;, а счетный вход - с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого через временную задержку соединен с выходом порогового элемента. Блок 9 .уравновешивания веса электрода имеет четыре входа, двумя из которых являются шины Сложение и Вычитание реверсивного счетчика , третьим входом (Илтульсы уравновешивания) - второй вход элемента И-НЕ, четвертым входом - вход порогового элемента, и один выход выход преобразователя код-напряжение. Тахогенератор 7 обеспечивает обратную связь по частоте вращения двигателя 1 перемещения электрода, а датчик 3 тока (момента) двигателя перемещения электрода - обратную связь по его току (моменту). Предлагаемое устройство работает следующим образом. При величине сигнала на выходе задатчика 6 мощности,, характеризующего отключение МОЩНОСТИ от заданной, превышающей величину зоны нечувствительности, на выходе блока 5 зоны нечувствительности имеется сигнал, кото рый подается на первый вход регулятора 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода. На выходе регулятора 4 частоты вращения сигнал определяется суммой сигналов на всех трех его входах, но при этом он не превосходит величину заданного токоограни чения. Под действием сигнала на выходе регулятора 4 частоты вращения (первом входе регулятора 3 тока (момента) двигателя перемещения электрода) отперт усилитель 2 мощности и вращается двигатель I, перемещая .электрод в сторону, соответствующую ликвидации отклонения мощности от заданной. С помощью датчика О тока (момента) двигателя перемещения электрода осуществляется отрицательная обратная связь по току (моменту), а с помощью тахогенератора 7 - отрицательнаяобратная связь по частоте вращения двигателя перемещения электрода. За счет связи датчика 8 перемещения электрода с валом двигателя 1 перемещения электрода на одном из выходов датчика 8 Сложение или Вычитание в зависимости от направления перемещения электрода имеется сигнал, который подается на одноименный вход (первый или второй) блока 9 уравновецшвания веса электрода, на третьем выходе датчика 8 появ,ляются импульсы, которые подаются на третий вход блока 9 уравновешивания. Ввиду того, что на четвертый вход блока 9 уравновеши вания с выхода блока 5 зоны нечувствительности поступает единичный сигнал, на третьем входе регулятора 4 частоты вращения сигнал не меняется, так как в блоке 9 уравновещива ния пороговый элемент включен, и на первый вход элемента И-НЕ вьщается сигнал запрета на прохождение импульсов с датчика 8 перемещения зпектрода через элемент И-НЕ на счетный вход реверсивного счетчика, и состояние счетчика, а следовательно и сигнал на вы ходе блока 9 уравновещивания веса электрода не меняется. В этом режиме контроля уравновешивания веса электрода моментом двигателя его перемещения и коррекции момента двигателя с цепью уравновешивания не происходит. При уменьшении сигнала на выходе задатчика 6 мощности до величины, равной или меньшей величины зоны нечувствительности, на выходе блока 5 зоны нечувствительности сигнал уменьшается до нуля, и пороговый элемент в блоке 9 уравновешивания веса электрода отпускает. За счет того, что сигнал на первом входе регулятора 4 частоты вращения снижается до под действием обратно связи по частоте вращения двигателя перемеще ния электрода, осуществляемой тахогенерато46ром 7, начинается рекуперстивное торможение двигателя 1 перемещения электрода, причем величина тока (момента) при торможении ограничивается устройством токоограничення на выходе регулятора 4 частоты в{/ашения. По истечении вьщержки времени, необходимой для торможения двигателя 1 перемещения электрода от максимальной скорости до нуля, в блоке 9 уравновешивания сигнал с вьрсода порюгового элемента через временную задержку подаетЛ на первый вход элемента И-НЕ, разрещая прохождение импульсов с датчика 8 перемещения электрода на счетный вход реверсивного счетчика. Если вес электрода полностью уравновешен моментом двигателя, то вал двигателя неподвижеи, а на выходе датчика 8 перемещения электрода отсутствуют сигналы Сложение или Вычитание и Импульсы . уравновешивания, реверсивиый счетчик не изменяет своего состояния и на третьем входе регулятора 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода сигнал не меняется. Если же вес электрода уравновецшвается не полностью, а только частично, или момент двигателя превосходит Heo6xozuiMbm для уравновешивания, то поворачивается вал двигателя 1 и связанного с ним датчика 8 перемещения электрода в направлении, соответствующем отклонению момента двигателя перемещения электрода от момента, необходимого для уравновешивання веса электрода. При этом с выхода датчика 8 перемещения электрода на первый или второй вход блока 9 уравновещивания поступает сигнал Сложение или Вычитание, а на третий вход - импульсы уравновешивания. В блоке 9 уравновешивания импульсы проходят через элемент И-НЕ и поступают на счетный вход реверсивного счетчика, который в зависимости от наличия сигнала на щине Сложение или Вьиитание производит их сложение или вычитание. Изменяется содержимое счетчика, благодаря чему изменяется сигнал на третьем входе регулятора 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода. Ввиду того, что регуля тор 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода имеет на выходе устройство токоограннчения, величина сигнала на его третьем входе не имеет ограничения по амплитуде выдаваемого ограничением, тока двигателя и диаграмма заполнения тока . (момента) двигйтеля перемещения электрода может бьггь получена оптимальной, т. е. при первом импульсе уравновешивания ток двигателя перемещения электрода возрастает до предельно дапустимЬтх), определяемого устройством токоогранкчения на выходе регулятора 4 частоты врашеш{я, и держится постоянным до последнего импу7П са уравновешивания. При этом количество импульсов, необходимое для уравновеишвання пути перемещеиия электрода при уравновешивании - минимально. . Под действием увеличивающегося (уменьшающегося) момента двигателя перемещения электрода скорость перемещения электрода уменьшается до полного останова при равенстве моментов двигателя и необходимого для полного уравновешивания веса электрода. При этом на выходах датчика 8 перемещения электрода исчезает сигнал Сложение или Вы читание и Импульсы уравновешивания, реверсивный счетчик не изменяет своего состояния и становится постоянным сигнал на треть входе регулятора 4 частоты вращения двигате ля перемещения электрода. В связи с тем, что при уравновешивании в предлагаемом устройстве диаграмма тока (момента) двигателя перемещения электрода оптимальна и ее заполнение лучше, чем в известном устройстве, для уравновешивания требуется, значительно меньшее количество нмпульсов, а следовательно, и меньше время и путь для полной остановки электрода. Экспериментальная проверка показала, что при дискретности датчика импульсов 100 имп/оборот в предлагаемом устройстве требуется 1-3 импульса для остановки электрода, что соответствует повороту вала электродвигателя на 3,6-10,8, в то время как в известном устройстве для аналогичного уравновешивания требуется до 50 импульсов, что соответствует ISO. Использование предлагаемого устройства позволяет за счет повышения быстродействия уравновешивания снизить степень науглероживания вьшлавляемого металла, а следовательно, поднять его качество и увеличить выход годного на 0,4-0,5%. Формула изобретения Устройство для регулировання мощности дуговой электропечи,содержащее для каждой фаэы задатчик мощности, подключенный к входу блока зоны нечувствительности, первый выход которого соединен с первым входом регулятора частоты вращения двигателя, связанного выходом с первым входом регулятора тока двигателя, к второму входу которого подключен тока двигателя, а его выход через усилитель мощности связан с двигателем, на валу которого установлен тахогенератор, соединенный выходом с вторым входом регулятора частоты вращения двнгателя, и бЛок уравновещивания веса электрода, три входа которого соединены с выходами датчика перемещения электрода, а четвертый вход - с вторым выходо блока зоны нечувствительности, о т личающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем повышения быстродействия уравиовешивания веса электрода, выход блсжа уравновешивания веса электрода соединен с третьим входом регулятора частоты вращения двигателя перемещения электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Фарнасов Г. А. Автоматизация электроплавки стали. М., Металлургия, 1972, с. 87. 2. Авторское свидетельство СССР № 559470, кл. Н 05 В 7/148, 1974.