Спосіб автоматичного регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі та пристрій для його реалізації

1 Спосіб автоматичного регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі, згідно з яким вимірюють струми та напруги дуг печі, перетворюють їх у сигнали, пропорційні вимірюваним параметрам, і подають сигнали на модель силового контуру печі, після чого вимірюють на моделі сигнали, порівнюють їх із заданими та при наявності неузгодженостей змінюють довжини дуг до усунення неузгодженостей, який відрізняється тим, що сигнали, пропорційні струмам дуг, підсумовують, перетворюють у частотномодульовані й подають на модель силового контуру печі, а сигнали, пропорційні напругам дуг, також одночасно підсумовують і перетворюють у частот но-модульовані в моделі силового контуру печі, а з вихідного сигналу моделі виділяють складові, пропорційні відхиленням потужності окремих фаз від їхніх оптимальних значень, детектують ці складові, використовуючи як опорні сигнали, пропорційні напругам чи струмам дуг, і по виділених відхиленнях змінюють довжини дуг до усунення неузгодженостей 2 Пристрій для автоматичного регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі, що має вимірювальні перетворювачі, фазозрушуючі ланцюжки, фазочутливі випрямлячі й модель силового ланцюга пічної установки, який відрізняється тим, що модель містить керований по частоті генератор, коливальний контур із змінюваною індуктивністю і є загальною для трьох фаз силового електричного ланцюга, входи моделі з'єднані з вимірювальними перетворювачами й фазозрушуючими ланцюгами, а виходи - з фазочутливими випрямлячами Винахід відноситься до металургії та машинобудування й може бути використаний при виплавці сталі й сплавів ВІДОМІ [1, 2] способи автоматичного регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі (ДСП), що використовують як параметри регулювання струм, напругу дуги й диференціальний параметр Як прототип обраний спосіб регулювання електричним режимом ДСП на основі регулятора, який використовує диференціальний параметр [1, С 283-285] Останній реалізується у блоці формування параметра (модель) таким чином, щоб контролювалась різниця сигналів, яка пропорційна струму й напрузі дуги на рівні заданої потужності [1, С 281-285] При рівності цих сигналів різниця їхня дорівнює нулю, й дійсна потужність, що вводиться в піч, відповідає встановленому значенню регульованого параметра Перевагою цього способу є те, що він характеризує потужність, що вводиться в піч, і забезпечує автоматичне запалювання дуг печі Однак при цьому не контролюється (і не підтримується) оптимальний режим роботи ДСП, при якому в піч би вводилася максимально припустима за технологією потужність при мінімальних витратах Недоліком способу є і нерівномірне навантаження по фазах Іноді це приводе до значних перекосів і виникнення "дикої" та мертвої фаз, що значно знижує потужність, що вводиться в піч Іншим істотним недоліком є наявність зайвих переміщень електродів при несиметричних по фазах змінах режиму, а також при коротко часових збурюваннях Це зв'язано з тим, що ДСП є трифазним агрегатом без нульового проводу, тому всяка зміна режиму в одній фазі викликає порушення режиму в інших фазах навіть при правильних положеннях електродів Оскільки система автоматичного регулювання ДСП виконана у виді трьох автономних систем, кожна з якої відпрацьовує тільки свою неузгодженість, що не враховує величини навантаження в сусідніх фазах, то пошук стійкого стану для трьох фаз одночасно затягується Це також негативно позначається на енергетиці й продуктивності печі В основу винаходу поставлена задача підви ю (О 61549 щення продуктивності печі шляхом підтримки опне після того як ці зміни виникнуть у результаті тимального електричного режиму по кожній фазі відпрацьовування неузгодженості у ВІДПОВІДНІЙ Для вирішення поставленої задачі в способі фазі автоматичного регулювання електричного режиму Технічна сутність запропонованого способу ДСП, при якому вимірюють струми і напруги дуг пояснюється схемами, де представлені печі, перетворюють їх у сигнали, пропорційні обміна фіг 1 - структурна схема пристрою, що реарюваним параметрам, і подають на модель силолізує спосіб, що заявляється, вого контуру печі, після чого вимірюють на моделі на фіг 2 - схема моделі силового контуру печі, сигнали, порівнюють їх із заданими й при наявносвикористовувана для визначення відхилень потуті неузгодженостей змінюють довжини дуг до усужності, що виникають у результаті дії різних факнення неузгодженостей Передбачено ВІДМІННОСТІ, торів що полягаютьутім, що сигнали, пропорційні струДо пічного трансформатора 1 (фиг 1) підклюмам дуг, підсумовують, перетворюють у частотночене навантаження 2 у виді трифазного електричмодульовані і подають на модель силового контуного ланцюга Датчики напруги 3, 4, 5 і струму 6, 7, ру печі, а сигнали, пропорційні напругам дуг, також 8 трифазного силового контуру підключені до вхоодночасно підсумовують і перетворюють у частотдів моделі 9 Датчики напруги підключені через но-модульовані в моделі силового контуру печі, а з настроювальні фазозрушуючі ланцюжки блоку 10 вихідного сигналу моделі виділяють складові, проВихід моделі, що складається з генератора 11 і порційні відхиленням потужності окремих фаз від керованого коливального контуру 12, підключений їхніх оптимальних значень, детектують ці складові, до фазочутливого випрямлювача 13, опорна навикористовуючи в якості опорних сигнали, пропорпруга на який надходить з керованого генератора ційні напругам чи струмам дуг і по виділених від11 Вихід фазочутливого випрямлювача 13 підхиленнях змінюють довжини дуг до усунення неключається до трьох входів фазочутливих випряузгоджен остей млювачів 14, 15, 16 Опорні напруги на них беруться з ВІДПОВІДНИХ фазозрушуючих ланцюжків Зазначена ПОСЛІДОВНІСТЬ ДІЙ реалізується за 10 Виходи фазочутливих випрямлювачів 14, 15, допомогою пристрою, що містить вимірювальні 16 підключені до входів підсилювачів потужності перетворювачі, фазозрушуючі ланцюги, фазочут17, 18, 19, виходи яких, у свою чергу, з'єднані з ливі випрямлювачі й модель силового ланцюга керуючими входами приводів переміщення 20, 21, пічної установки ВІДМІННІСТЬ пристрою в тім, що 22 електродів 23, 24, 25 модель містить керований по частоті генератор, коливальний контур із змінюваною індуктивністю й У моделі (фіг 2) умовно можна виділити входи є загальною для трьох фаз силового електричного 26, 27, 28 для струмів силового ланцюга, входи 29, ланцюга Входи моделі з'єднані з вимірювальними ЗО, 31 для напруг силового ланцюга, керований перетворювачами й фазозрушуючими ланцюгами, генератор 11, керований коливальний контур 12 і а вихід із фазочутливими випрямлювачами ланцюги 32, 33 для вибору режимів роботи з постійного струму генератора і керованого коливаЗазначені ВІДМІТНІ ознаки запропонованого льного контуру Вихід керованого генератора 11 способу не виявлені у відомих способах, отже, гальванично зв'язаний з керованим коливальним запропоноване технічне рішення відповідає критеконтуром 12 через резистор 34 Коливальний конрію "ІСТОТНІ ВІДМІННОСТІ" тур 12 представляє слідкуючий фільтр, з індуктивФізична сутність відмінностей цього способу ності якого знімається сигнал на вхід підсилювача виявляється в наступному 35 Для збільшення добротності коливального конЯк регулюючий параметр обраний сигнал, туру 12 застосований позитивний зворотний зв'япропорційний відхиленню потужності від оптимазок, виконаний за допомогою з'єднання виходу льного значення Величина й знак цього відхиленпідсилювача 35 з ємнісним дільником коливальноня залежать від фазового зрушення між струмом і го контуру 12 через резистор 36 Вихід підсилюванапругою дуги Зміна полярності сигналу при печа 35 є виходом моделі реході через обране значення потужності усуває неоднозначний характер зв'язку з токовими наванПерш ніж у пропонованому рішенні розглядати таженнями в робочому діапазоні процес автоматичного регулювання, розглянемо принципи роботи моделі 9 і особливості її настроКрім того, при установці однакових завдань ювання на процес Допустимо, що впливи, що хапотужності для трьох дуг спосіб дозволяє підтрирактеризують струм і напругу в одній з фаз силомувати однакові значення потужності, що вводятьвого ланцюга, надходять одночасно на входи 26 і ся в піч кожною дугою Це знижує до мінімуму пе29 При впливі першого з них, подаваного на вхід рекоси в навантаженні по фазах і збільшує 26, зміниться частота генеруємих коливань керопотужність, що вводиться в піч Підвищує продукваного генератора 11 У свою чергу, при впливі тивність печі й те, що відхилення потужності фордругого сигналу зміниться індуктивність коливальмуються в моделі не роздільно по кожній фазі, а ного контуру 12, а отже, і його резонансна частота спільно, тобто з урахуванням впливу усіх фаз і Зміна частоти генерації відбувається синфазно зі тільки на виході моделі під впливом опорних сигзміною резонансної частоти коливального контуру, налів кожної фази керуючі впливи знову розділятобто якщо перший вплив виявляється в збільються, підсилюються і подаються на ВІДПОВІДНІ шеннічастоти генеруємих коливань, то другий виконавчі механізми електродів Це дозволяє усувплив теж веде до збільшення резонансної частонути зміну переміщення електродів при несиметти коливального контуру Глибина частотної модуричних по фазах змінах режиму, тому що керуючі ляції по обох входах підбирається однаковою У впливи на переміщення електродів формуються результаті при повній ідентичності (однаковості) вже з урахуванням впливу змін у сусідніх фазах, а 61549 Унаслідок цього буде порушений резонансний режим у контурі 12 і на вході фазочутливого випрямлювана 14 з'явиться сигнал неузгодженості У цей сигнал неузгодженості також внесуть свою лепту і виниклі перекоси в інших фазах, рівно як і перекіс режиму у фазі А позначиться і на інших фазах Необхідно відзначити, що в неузгодженість на виході фазочутливого випрямлювача 14 основний вплив зробить саме фаза А, тому що вона буде виділена в повному обсязі опорним сигналом напруги фази А Вплив фаз С і В виникає через підсумовування їхніх струмів на індуктивності керованого генератора, але він буде послаблений, тому що їхня дія виявляється тільки на початку і наприкінці дії опорної напруги фази А Завдяки такому розподілу взаємного впливу фаз, сигнал неузгодженості на виході фазочутлиПропоноване технічне рішення можна охараквого випрямлювача 14 буде посилений підсилютеризувати наступною ПОСЛІДОВНІСТЮ дій Допусвачем 17 і поданий на виконавчий механізм 20, що тимо, електричний режим у печі оптимальний і підніме електрод 23 фази А до усунення неузгонавантаження по трьох фазах однакове та близьке дженості У такий спосіб процедура обробки недо максимально припустимого Тоді керований узгодженості в одній окремо узятій фазі буде відколивальний контур 12 знаходиться в резонансбуватися з урахуванням перекосу й у сусідніх ному режимі, якщо фазозрушуючі ланцюжки блоку фазах, що зменшить дію на систему в цілому Ва10 набудовані таким чином, що сигнали, що надрто підкреслити, що оброблювана неузгодженість ходять на токові входи 26, 27, 28 моделі, однакові при невеликих відхиленнях від оптимального реіз сигналами, що надходять на входи 29, ЗО, 31 жиму пропорційно ЗМІНІ потужності, що виникли в для напруг моделі При цьому сигнали на входах результаті цього відхилення фазочутливих випрямлювачів 14, 15, 16 відсутні і всі три електроди 23, 24, 25 печі знаходяться в Література незмінному положенні 1 Автоматическое управление электротермическими установками Учебник для вузов/ При порушенні цього рівноважного стану сисА М Кручинин, К М Махмудов, Ю М Миронов и тема з моделлю (фіг 2) відреагує в такий спосіб др , Под редакцией А Д Свенчанского — М ЭнеДопустимо, струм у фазі А зріс Це приведе до ргоатомиздат, 1990 —416 с збільшення сигналу на вході 26 і до збільшення неузгодженості між сигналами на входах 26 і 29 2 Оптимизация работы мощных электромеОскільки ДСП є трифазним агрегатом без нуталлургических установок /В К Гарнов, Л М Вишльового проводу, те це приведе до порушення невецкий, Л Г Левин — М Металлургия, 1975 — режиму й в інших фазах, але в меншому ступені 336 с вхідних сигналів у контурі 12 буде спостерігатися однакова зміна його резонансної частоти й частоти генерації Тому в процесі зміни обох частот контур залишається настроєним у резонанс Очевидно, стан резонансу не порушиться, якщо і на входи 27, 28 і ЗО, 31 будуть надходити однакові пари сигналів інших фаз Наявність 120-ти градусного фазового зрушення між парами однакових сигналів не порушить стану резонансу коливального контуру 12 Попарним підбором амплітуд і фаз вхідних сигналів можна домогтися, щоб стан резонансу в контурі 12 наставав тоді, коли в піч надходить найбільша потужність, що відповідає оптимальному режиму Для здійснення цих настроювань по амплітудах і фазах служать три фазозрушуючі ланцюжки блоку 10 61549 00 0 0 Комп'ютерна верстка Н Кураєва 00 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119