Устройство для определения ускорения электрода регулятора дуговой печи

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК в 19/00 З(51) Н 05 В 7/148 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторскийи технологический институт релестроения(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯУСКОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА РЕГУЛЯТОРА ДУГОВОЙ ПЕЧИ, содержащее датчик скорости перемещения электрододержателя, выход которого связан с входом дифференцирующего блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения ускорения электрода устройство снабжено двумя интеграторами и двумя масштабными усилителями, выход датчика скорости подключен к первым входам одного из интеграторов и масштабного усилите.ля, вторые входы которых соединены друг с другом, а их выходы подключены к входам второго масштабного усилителя, третий вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход - с входом второго интегратора, связанного выходом с входом дифференцирующего блока и вторыми входами первых интегратора и масштабного усилителя.Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в регуляторах электрического режима дуговых печей.Известны регуляторы дуговых печей, в которых для улучшения динамических характеристик системы регулирования применен датчик смещения электрода относительно вертикальной стойки электрододержателя, выход которого подключен к одному из входов управ ляющего блока. 1 .Для улучшения технико-зкономических показателей электропечного агрегата необходимо снижать дисперсию тока дуги, ъто может быть достигну то за счет повышения скорости перемещения электрододержателя с электродом до б - 10 м/мин.Однако при скоростях, превышающих 2,5 м/мин, возникают колебаний рука ва электрододержателя из-за его огра ниченной механической жесткости, амплитуда которых пропорциональна скорости и массе электрода.Прискоростях перемещения более 5 5 м/мин, амплитуда колебаний может, достигнуть 30 - 70 длины дуги, что приводит к возникновению в системе регулирования автоколебаний, резкому увеличению дисперсии тока дуги и, следовательно, ухудшению показателей печи. При больших колебанияхконец электрода может окунаться в расплавленный металл, неуглераживая его.Введение датчика смещения электрода позволяет получить в системе автоматического регулирования управляющем блоке) сигнал, пронорциональный ускорению электрода, используемый для демпфирования механических колебаний электрода. 40Недостатками данного устройства являются также низкая надежность ипомехозащищенность выходного сигнала датчика смещения, устанавливаемого на консоли злектрододержателя, 45 .где на датчик воздействуют высокие температуры и электрические помехи, создаваемые рабочими дугами печи. Сигнал датчика достигает величины нескольких десятков или сотен милли вольт и защита его от электрических помех, а затем и усиление до требуемой величины связаны с большими труд- ностями Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст ройство, содержащее датчик скорости перемещения (например, тахогенератор), непосредственно связанный с исполнительным органом, совершающим 60 упругие колебания, и дифференцирую щий блок, вход которого соединен с тахогенератором, а выход с одним из входов системы управления исполнительным органом 23 .65 Недостатком такой системы, применительно к дуговым электроплавильным печам, является невозможностьсвязать с колеблющимся электродомтахогенератор, являющийся источником достоверной информации о движении электрода, а следовательно, иневозможность получения сигнала, необходимого для демпфирования механических колебаний электрода с цельюповышения максимальной скорости перемещения электрода, снижения дисперсии тока дуги и повышения технико-экономических показателей электропечного агрегата,Цель изобретения - повышение точности определения ускорения электрода.для достижения цели устройстводля определения ускорения электродарегулятора дуговой печи, содержащеедатчик скорости перемещения электрододержателя, выход которого связанс входом дифференцирующего блока,снабжено двумя интеграторами и двумя масштабными усилителями, выходдатчика скорости подключен к первымвходам одного из интеграторов и масштабного усилителя, .вторые входы которых соединены друг с другом, а ихвыходы подключены к входам второгомасштабного усилителя, третий входкоторого соединенс задатчиком напряжения, а выход - с входом второго интегратора, связанного выходомс входом дифференцирующего блока ивторыми входами первых интегратораи масштабного усилителя,На фиг. 1 изображена блок-схемаодной фазы регулятора электрического режима дуговой печи; на фиг.2 -схема устройства для определенияускорения электрфца.Регулятор дуговой печи содержитдатчик мощности 1, устройство управ.ления 2, усилитель мощности 3, двигатель перемещения электрода 4,датчик частоты вращения 5 двигателяперемещения электрода.Устройство для определения ускорения электрода содержит датчик частоты вращения 5, электронную модель6, иммитирующую колебание электродапо частоте колебаний и декременту ихзатухания и дифференцирующий блок 7.В свою очередь электронная модель 6состоит из интегратора 8, масштабного усилителя 9, второго масштабногоусилителя 10, второго интегратора 11и задатчика напряжения 12.Работа предлагаемого устройствасостоит в следующем.Для механизма перемещения электрода с учетом диссипативных сил,которые можно представить в видевязкого трения, пропорциональногоотносительной скорости якоря электродвигателя и приведенной к вращательному движению скорости перемещенияэлектрода, можно составить системууравненийр Ь -м =3 -фс1щс ада 25ЮМчп1 =с (и,- ы),3где М - упругий момент в механизмеперемещения; 10Ъ - коэффициент вязкого тренияМ - момент на валу электродвигателя, создаваемый весомэлектрода н других подвиж 15ных частей;Ис - приведенная к вращательному движению скорость. перемещения электрода;ИАз- частота вращения якоряэлектродвигателя перемещения электродаС - приведенный коэФфициент упругости 11 - момент инерции. 25Колебательное движение электрода,описываемое системой дифференциальных уравнений 1) . - 3), может бытьсмоделировано устройством, приведенным на фйг. 2. Входным сигналом длянего является напряжение на выходедатчика частоты .вращения двигателяперемещения электрода (тахогенератора) 5(доз), .Установленного на валудвигателя перемещения электрода.В соответствии с уравнением 3)Му=бр (Ае ие) Й.Это интегрированиеразности И. сдс осуществляется ин.тегратором 8, на выходе которого сигнал пропорционален М . Масштабныйусилитель 9 вычисляет разность ь(д по 40уравнению 2), а на входе масштабного усилителя 10 происходит суммирование сигналов Мвыход интегратора 8)ац 1,выход масштабного усилителя 9) и сигнала, пропорционального 45М. В результате в соответствии суравнением 1) на выходе масштабногоусилителя 10 имеем сигнал, пропорцио"нальный 3 Я,Д 31. После интегрированияэтого сигйала интегратором 11 на выходе последнего получаем сигнал, пропорциональный И , т.е. скорости перемещения электрода,Настройка модели для получения частоты колебаний, повторяющей частоту колебаний электрода, производится изменением постоянных интегрирования интеграторов 8 и 11, а декремента затухания изменением коэффициента усиления масштабного усилителя 10. 60Таким образом, модель, установленная в шкафу регулятора и непод,верженная воздействию теплового излучения печи и помех от горящих в печи дуг, позволяет получить информацию о движении электрода, используя сигнал тахогенератора, имеющегося в существующих системах.Изменение по ходу плавки частотыколебаний электрода, вследствие егоугара, составляет не более 10, Такое расхождение частот колебаний модели и электрода не оказывает сущест.венного влияния на процесс демпфирования.При появлении больших отклоненийрежима печи от заданного (типа эксплуатационных коротких замыканий) всуществующих регуляторах двигательперемещения электрода разгоняетсядо максимальной скорости практически без колебаний, в то время какэлектрод вследствие наличия упругойсвязи начинает совершать колебательное движение, амплитуда которого про.порциональна скорости перемещенияэлектрода.При больших скоростях перемещенияэлектрода амплитуда колебаний превос.ходит длину дуги, что приводит к обрывам последней, повторному зажиганию дуги, новому обрыву и т.д., т.е.в системе возникают автоколебания,увеличивающие дисперсию тока дуги,а следовательно, и ухудшающие технико-экономические показатели электропечного агрегата.В предлагаемом устройстве при лик.видации больших отклонений режима от заданного при разгоне двигателя начинает разгоняться и электрод. Приэтом после прохождения через модель б сигнал с датчика частоты вращения двигателя перемещения электрода (тахогенеоатора) 5 становится пропорциональным скорости перемещения электрода. Сигнал дифференцируется и на выходе блока 7 получается сигнал, пропорциональный ускорению электрода. Этот сигнал встречно сигналу с выхода задатчика мощности 1 подаетея на ,вход устройства управления 2. Подтормаживание двигателя в процессе разгона позволяет энергию, накопленную в упругом звене передачи в начале разгона, рекуперировать через электродвигатель в сеть и тем самым исключить колебательный характер движения электрода.Таким образом, введение на вход устройства управления 2 сигнала, пропорционального ускорению электрода (отрицательная обратная связь по ускорению электрода), оказывается эквивалентным получению более благоприятного соотношения масс якоря электродвигателя и поступательно движущихся частей механизма перемещения электрода. Двигатель в этом случае реагирует на колебания электрода, демпфируя их.Использование изобретения позволяет увеличить максимальную скорость.1086558 Р оставитель, О ехред И. Тепер урпакКорректор Л, Пилипенко едактор А.Гульк илиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 перемещения электродов электроплавильных печей до 10 м/мин против максималъно достигнутых 4 - 4,5 м/мин.Повышение скорости обеспечивает снижениедисперсии тока дуги на 20. Заказ 2267/52 тираж 783 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р30, позволяет сократить удельный расход электроэнергии на 10 - 15, повысить производительность печи на 7 - 10 н уменьшить науглероживание металла. Подписноомитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5