Спосіб визначення електричних параметрів характерних зон піделектродного простору дугових та рудотермічних електропечей

Спосіб визначення електричних параметрів характерних зон піделектродного простору дугових і рудотермічних електропечей, який містить в Корисна модель відноситься до електрометалургії і може бути використана при визначенні електричних параметрів дугових і рудотермічних печей для одержання електросталі, феросплавів, карбідів, фосфору і плавлених вогнетривів Головна мета у керуванні технологічним процесом у дугових і рудотермічних електропечах досягнення раціонального розподілу електроенергії по характерних зонах піделектродного простору Проблема полягає в знаходженні ефективного і надійного способу визначення і контролю в реальному масштабі часу розподілу активної потужності в робочій зоні печі Електричний ланцюг дугової і рудотермічної печі можна подати у вигляді схеми заміщення, що включає індуктивні й активні опори окремих ділянок струмопроводу ванни і нелінійний опір дугового розряду Знаходження параметрів еквівалентної схеми заміщення дозволить з'ясувати розподіл активної потужності в робочій зоні печі Найбільш близьким до пропонованого вирішення є спосіб визначення параметрів схем заміщення піделектродних зон рудотермічної печі на основі виміру гармонійних складових робочих струмів і напруг на електродах, викладений у [журналах «Сталь» №10/98 стор 29-25, №2/99 стор 35-38] Суть його полягає в тому, що виміряються миттєві значення струмів електродів кожної фази і падіння напруг на ДІЛЯНЦІ «електрод - струмопровідна подина», визначаються їх спектральні собі вимірювання миттєвих значень струмів електродів кожної фази і падіння напруг на ДІЛЯНЦІ "електрод - струмопровідна подина" на часовому інтервал/, кратному періоду зміни струму, визначення їх спектральних складових, який відрізняється тим, що знаходять диференційний активний опір електрода, визначають його максимальні і мінімальні значення в моменти часу, коли його похідна дорівнює нулю і при переході через нього змінює свій знак з плюса на мінус, та з мінуса на плюс ВІДПОВІДНО, та використовують ці зна чення для обчислення ЛІНІЙНИХ опорів характерних зон піделектродного простору складові, на основі яких знаходять вольт - амперні характеристики (ВАХ) нелінійних опорів піделектродного простору у вигляді ступеневих рядів, визначаються резистивні параметри схеми заміщення Rn, Яш, Ид, а також активна потужність, виділена на цих опорах Описаний вище метод дає хоч і непогану середню погрішність виміру (більше 6%), але недостатню для прийняття рішень щодо керування технологічним процесом у реальному масштабі часу Дослідження вищевказаного способу проводилися на феросплавній печі при виплавці феросілікомарганцю з використанням комп'ютера Pentium II з вмонтованим швидкодіючим АЦП типу L1250 Через пристрій зв'язку з об'єктом (дільники напруги), сигнали, а саме струми фаз, обмірювані в ланцюзі вольтододаткового трансформатора, і падіння напруг на ДІЛЯНЦІ «електрод - струмопровідна подина» подавалися на вхід АЦП Вихідною інформацією був масив даних, що складався з миттєвих значень вхідних сигналів, записаних з частотою 200 значень за період Подальший розрахунок здійснювався у табличному редакторі «Excel» Виміри проводилися при роботі шестиелектродної печі в однофазному режимі Результати розрахунків, виконані для електродів №1 і №2 фази «А», наведені в таблицях 1, 2 ВІДПОВІДНО t Ю Ю (О 0), дуга гасне і й опір прагне до нескінченності (Гд ^ о о ) 2) Після запалювання дуги існує момент часу, коли и д постійне (ufl-KX>nst) і не залежить від струму, приріст гд ->0 1 Вимірюємо миттєві значення струмів електродів кожної фази і падіння напруг на ДІЛЯНЦІ «електрод - струмопровідна подина», визначаємо їх спектральні складові, на основі яких знаходимо диференціальні активні опори електродів 2 Для знаходження значень опору електрода в моменти часу, що відповідають 1) та 2) властивостям дугового розряду аналізуємо диференціальний опір електрода, який дорівнює відношенню похідної напруги до похідної струму Гдиф=(иЄл)У(іел)', Падіння напруги на активному опорі електрода дорівнює Mt)=Mt)ren(t), де для схеми на Фіг 4 (а), r en (t)=r fl (t)+R n , для схеми на Фіг 4 (б), ren(t)=rfl(t)RU]/(rfl(e)+RuJ)+Rn! для схеми на Фіг 4 (в), причому змінним у часі є тільки нелінійне rfl(t), a RUJ, і Rn на розглядуваному проміжку часу залишаються постійними З властивості 1) випливає, що в момент часу, КОЛИ Іел->0 І Гд->оо Для схеми на Фіг 4 (а), 6554 Гдиф—» 00 Для схеми на Фіг 4 (б), = Гдиф Пш+'«п, Для схеми на Фіг 4 (в), = Гдиф пш ( З властивості 2) випливає, що в момент часу, коли Ufl->const і не залежить від струму, а приріст гд->0 Для схеми на Фіг 4 (а), Для схеми на Фіг 4 (б), = Гдиф пп> Для схеми на фіг 4 (в), Гдиф= Rn n j ( п ш + Rn) Отже, у момент часу, коли діє властивість 1) диференціальний опір гДИф є максимальним і не містить нелінійного опору гд У момент часу, коли діє властивість 2), диференціальний опір Г и є мінімальним і не містить дф нелінійного опору Г Маючи значення опорів гДИф д для 1 і 2 випадків, легко знайти ЛІНІЙНІ опори Rn і Яш, а потім і ІНШІ параметри схеми НеобХІДНОЮ УМОВОЮ екстремуму функції Г и Є дф рівність її похідної в деякий момент часу «0», достатнім, щоб при переході через «0» функція (ідифО)' змінювала свій знак, причому при максимумі з плюса на мінус, при мінімумі з мінуса на плюс Результати розрахунків, виконані для перевірки способу з використанням вищезгаданого масиву даних миттєвих значень струму і напруги для електродів №1 і №2 фази «А» приведені в таблицях 3, 4 Таблиця З № Im Um вим 1 2 3 4 5 6 кА 92 9 92 4 124 7 125 6 78 1 78 0 В 130 0 130 2 160 9 159 1 106 3 1046 Ren мОм 1 47 1 48 1 42 1 40 1 40 1 40 Елеюр параметри хар-них зон підел-дного простору Опір Активна потужність Pen Рп Рш Rn+Rm Rn Ra МВт мОм мОм мОм МВт МВт мОм 4 72 1 76 1 10 0 66 0 83 6 29 0 91 0 67 4 87 1 82 0 64 0 72 1 15 6 25 2 22 0 54 1 69 1 87 4 03 3 64 10 68 2 05 1 61 10 74 3 32 0 43 2 42 4 59 1 58 1 07 0 51 416 318 064 0 91 1 64 0 58 0 81 0 60 1 06 4 15 3 15 Рд МВт 0 67 0 66 3 04 2 85 0 34 0 40 Таблиця 4 № Im um вим 1 2 3 4 5 6 кА 92 9 92 4 124 7 125 6 78 1 78 0 В 52 2 51 7 67 4 68 0 38 7 38 5 Ren мОм 0 0 0 0 0 0 57 56 56 56 50 50 Електр параметри хар-них зон підел-дного простору Активна потужність Опір Rn+Rm Rn Рел Рп Рш R* мОм мОм мОм МВт МВт МВт мОм 0 64 0 15 2 43 0 49 016 2 10 0 18 064 011 2 38 0 50 013 013 2 13 0 67 0 48 018 0 12 419 3 63 0 26 0 66 0 16 0 09 4 26 0 19 0 50 3 84 0 56 0 45 011 0 09 1 48 1 33 0 08 1 47 0 58 0 13 0 07 0 45 1 33 0 07 На Фіг 5 наведено графік кривої - залежність диференційного активного опору електрода від струму фази за позитивний півперюд, з позначками знайдених за допомогою обох способів ЛІНІЙНИХ опорів (Rn+Riu) і Rn Висновок Пропонований спосіб визначення електричних параметрів характерних зон пщелектродного простору дугових і рудотермічних електропечей, який ґрунтується на визначенні і дослідженні гДИф електрода, не суперечить фізичним властивостям виникнення та горіння електричної дуги, а властивості характерних точок, що беруть участь у знаходженні значень Rn, Rm, є зручними для використання в автоматичній системі контролю електричного режиму роботи печі Таким чином, поставлене завдання підвищення точності знаходження електричних параметрів характерних зон піделектродного простору дугових і рудотермічних електропечей для кращого керування технологічним процесом вирішена в повному обсязі Прийняті позначення Рл МВт 0 14 012 0 30 0 24 0 07 0 07 іел - миттєве значення струму електрода, ііел - миттєве значення падіння напруги на активному опорі електрода, и д - миттєве значення падіння напруги на нелінійному опорі дуги, гел - миттєве значення активного опору електрода, Г и - диференціальний активний опір електдф рода, гд - миттєве значення нелінійного опору дуги, l m - амплітудне значення струму електрода, Um - амплітудне значення падіння напруги на активному опорі електрода, U3an - напруга запалювання дуги, и з а п - струм запалювання дуги, Rn - активний опір включений послідовно гд характеризує зону розплаву в піделектродному просторі печі, Яш - активний опір включений паралельно гд характеризує зону шихти шунтуючу гд в піделектродному просторі печі, Rfl - інтегральне за період значення нелінійного опору дуги 6554 -25 /«, А Фіг. 2 Залежність падіння активної напруги на електроді відструму(ВАХ електрода 1, вимір №6) Залежність падіння активної напруги на електроді від струму (ВАХ електрода 1, вимір Ns4) Фіг 4 Фіг. З Типові схеми заміщення нелінійного опору електрода, що характеризують рафінірувальнии процес дугової сталеплавильної печі (а) і шлаковий (б), та без шпаковий (в) процеси рудотермічної печі Залежність падіння активної напруги на електроді відструму(ВАХ електрода 2, вимір №3) 0.0025 '«, А Фіг. 5 Залежність диференційного опору електрода від струму фази за позитивний півперіод (електрод 1 вимір М»4) де, • - (Ки+Кщ) знайдене за допомогою прототипа, • - (IV і Rt,,) знайдене за допомогою чапропонованного пособу; Ф - R,, знайдене за допомогою проіотипз, А - Rn знайдене і а допомогою запропонованяого способу. Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової'власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601