Регулятор электрического режима руднотермической печи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 69023 РЕСПУБЛИК 19) Р О Н 05 Б 7(51) 5 БРЕ ГЕ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ институт еев и А е к атизация т ромышленн трудов, Куй в и х ых-155 о СС 148,СР 98 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВ(56) Алгоритмизация инологических процессоустановок, Сборник наушев, 1976, вып. 7, с. 14Авторское свидетельстМ 954770, кл. Н 05 В 7/ Изобретение относится к электротермии, конкретнее - к автоматическим регуляторам электрического режима руднотермических электропечей.Цель изобретения - увеличение производительности печи путем повышения качества управления.На чертеже представлена блок-схема регулятора электрического режима руднотермической печи.В блок-схеме к руднотерми каской печи 1 подключены датчик 2 тока и датчик 3 напряжения, выход датчика 2 тока соединен с входом первого порогового блока 4 сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока 5 задания, а первый выход - с первым входом первого операционного усилителя 6. Выход усилителя 6 через регулятор 7 тока соединен с входом исполнительного механизма 8 перемещения электрода, выход датчика 3 напряжения соединен с первым входом первого блока 9 сравнения, второй вход которого соединен(54) РЕГУЛЯТОР ЗЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - увеличение производительности печи путем повышениякачества управления. Введение логическогоконтура регулирования по напряжению взависимости от сигналов Л иЛ обеспечи-.,13вает более высокое быстродействие регулятора по сравнению с известнымирегулятооами. 1 ил,с выходом второго блока 10 задания, а выход через первый фильтр 11 - с первым входом первого сумматора 12. Второй вход сумматора 12, соединен с первым выходом блока операционных усилителей 13 коррекции, Вход блока 13 соединен с вь 1 ходом блока 14 вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом первого порогового олока 4 сравнения. Первый выход первого сумматора 12 через второй фильтр 15 соединен с первым входом второго сумматора 16, второй выход - с первым входом второго порогового блока 17 сравнения, а третий выход - с первым входом второго операционного усилителя 18. Второй вход второго сумматора 16 соединен с вторым выходом блока операционных усилителей 13 коррекции. Первый выход второго сумматора 16 через третий фильтр 19 соединен с вторым входом блока 14 вычитания, второй выход - с первым входом третьего порогового блока 20, а третий выход - с вторым входом второго операционного усилителя18, Выход второго операционного усилителя 18 соединен с первым входом второго блока 21 сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом первого порогового блока 4 сравнения, а выход - с вторым входом первого операционного усилителя 6. Второй вход второго порогового блока 17 сравнения соединен с выходом третьего. блока 22 задания, а выход - с первым входом третьего сумматора 23, Второй вход третьего порогового блока 20 соединен с выходом четвертого блока 24 задания, а выход - с вторым входом третьего сумматора 23, выход которого соединен с входом регулятора 25 переключения ступеней напряжения.Руднотермическая печь является дина-. мическим обьектом, Ее передаточная функция представляет собой инерционное апериодическое звено третьего порядка, Инерционность приводов, схем измерения и короткой сети можно не учитывать вследствие малости соответствующих постоянных времени электропечи, Тогда передаточную функцию печи можно представить следующим образом:ЧЧ(р) =ТР+1)тт 1 р . 1 тр+1;1) где К - коэффициент усиления по току, кА/В;Т 1, Т 2, Тз - постоянные времени печи, с, Управление электрическим режимом руднотермической печи только лишь по выходной переменной (по току электрода) не обеспечивает требуемого качества уп равления, вследствие отсутствия информации о динамике печи, т.е. о сигналах, пропорциональных первой и второй производным по отношению тока электрода от заданного (опорного) значения. Эти сигналы можно выделить, не прибегая к дифференцированию по времени отклонения тока электрода, что является труднореализуемой задачей. Для этого достаточно реализовать передаточную функцию (1) в виде трех апериодических звеньев первого порядка; например, в виде последовательного соединения трех ВС- или 81:фильтров с постоянными времени, равными постоянным времени печи Т 1, Т 2, Тз, Выбором соответствующих номинальных значений пассивных элементов каждого из фильтров можно точно реализовать передаточную функцию печи (1). Вход- ным сигналом для фильтров является электрический управляющий сигнал по переключению ступеней напряжения печного трансформатора. Выходным сигналом фильтров является прогноэируемое значение отклонения тока электрода Л пр, Чтобы101530 сигналы, пропорциональные первой и второй производным по отклонению тока электрода от заданного значения, полученные свыходов фильтров, соответствовали реальным параметрам печи при действии возмущений, устройство определяет разностьмежду измеренным отклонением тока электрода Ы и прогнозируемым с помощью блока фильтров отклонением Ь Пр, т.е, еЛ -Ь .Сигнал, пропорциональный разностие, содержит информацию о возмущениях впечи. Этот сигнал складывается в сумматорах. В результате такой операции выходные сигналы с сумматоров оказываются пронорциональными сигналам первой и второй производных по отклонению тока Ьт,е.ЬиЛ.Регулятор электрического режима работает следующим образом. Если ток электрода э находится в заданном диапазоненоминальных значений, система управления отрабатывает возмущения аналогично регуляторам типа АРР. В этом случае сигнал рассогласования по току Ь - э - зад, поступает на вход операционного усилителя 6, где усиливается по мощности, и далееподается в регулятор тока 7. Этот регулятор перемещает электрод печи в ту или иную сторону в зависимости от знака , Перемещение электрода осуществляется с целью компенсации Ьпутем воздействия на электрод исполнительного механизма перемещения электрода 8.При этом, если отклонение тока Ьимеет высшие производные ЬиЬ , не выходящие за пределы й 1, й 2, на выходе третьего сумматора 23 управляющий сигнал коррекции по напряжению отсутствует.40 Электрические сигналы, пропорциональные Ьи Ж, формируются на выхЬдах первого 12 и второго 16 сумматоров. Так как отклонения Ьнезначительны, то на выходефильтров, в частности фильтра 19, прогно-.45 зируемый сигнал отклонения тока Л пр, отличается от измеренного значения Ь незначительно.Разность отклоненийе= Ь Лпр,50 с блока 14 вычитания поступает на первыйи второй сумматоры 12 и 16; Масштабирование сигналов е по каждому из каналов выбирают, исходя иэ требования обеспечения устойчивости контура коррекции по напря жению. С блока 14 вычитания поступаетэлектрический сигнал низкого уровня, Соответственно с сумматоров 12 и 16 также снимается сигнал низкого уровня, второй и третий пороговые блоки 17 и 20 сравненияф ар мул а и зоб рете ни я 5 Регулятор электрического режима руднотермической печи, содержащий датчик тока, выход которого соединен с первым входом первого порогового блока сравнения, второй вход которого соединен с выхо-.10 дом первого блока задания, а первый выход- с первым входом первого операционного усилителя, выход которого через регулятор тока соединен с входом исполнительного механизма перемещения электрода, датчик 15 напряжения, выход которого соединен спервым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока задания, и регулятор переключения ступеней напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения. производительности печи путем повышениякачества управления, он дополнительно содержит третий и четвертый блоки задания, три фильтра, три сумматора, второй опера ционный усилитель, второй блок сравнения,второй и третий пороговые блоки сравнения, блок операционных усилителей коррек-, ции и блок вычитания, первый вход которого соединен с вторым выходом первого поро гового блока сравнения, а выход - с входомблока операционных усилителей коррекции, выход первого блока сравнения через. первый фильтр соединен а первым входомпервого сумматора, второй вход которого 35 соединен с первым выходом блока операционных усилителей коррекции, первый выход первого сумматора через второй фильтр соединен с первым входом второго сумматора, второй выход- с первым входом второго 40 порогового блока сравнения, а третий выход- с первым входом второго операционного усилителя, второй вход второго сумматора соединен с вторым выходом блока операционных усилителей коррекции, первый вцход 45 второго сумматора через третий фильтр, соединен с вторым входом блока вычитания, второй выход - с первым входом третьего порогового блока сравнения, а третий выход - с вторым входом второго операционного 50 усилителя, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, вто рой вход которого соединен с третьим не срабатывают, и инициативный сигнал нарегулятор 25 переключения ступеней напряжения не поступает. Аналогичные сигна-лы не поступают также на регулятор 6 тока,так как на блок 21 совпадения поступаетсигнал запрета с первого порогового блока.4 сравнения,Если возмущение имеет значительнуювеличину, или значительна его интенсивность, то в обычном регуляторе требуетсязначительное время, чтобы его компенсировать. Данный регулятор в данном случаеработает следующим образом:При ЬЬ зад, срабатывает первыйпороговый блок 4 сравнения, который своимвыходным сигналом инициирует блок 21совпадения. В этом случае на регулятор тока уже поступает регулируемый сигнально,пропорциональный сумме:Ь о = К 1 Ь+ К 2 Ь+ КЗЬ ,где К 1, Кг, Кз - масштабные коэффициентыоперационных усилителей 6 и 18 по соответствующим токовым каналам;Ь, Ь- электрические сигналы, пропорциональные первой и второй производным по отклонению тока электРода./ Сигнал Ь формируется на выходе сумматора 16, а сигнал Ь. на выходе сумматора 12.Таким образом, при действии возмущений высокого уровня регулируемым параметром является сигнал Ь о,Следовательно, регулятор 7 тока и соответственно исполнительный механизм перемещения электрода 8 реагируют на сигналболее высокого уровня, нежели сигнал К 1 Ь, Одновременно с компенсацией возмущений по току осуществляется компенсация по напряжению. Если сигналы ЬРи Ь 1превышают допустимые уровни, срабатывают второй и третий пороговые блоки 17, 20сравнения (или один из них в зависимостиот уровня Ь и Ь "), На выходе сумматора23 формируется управляющий сигнал насброс или повышение питающего напряжения с помощью регулятора 25 переключенияступеней напряжения печного трансформатора, причем количество ступеней напряжения или величину + Ьвыбирают взависимости от уровня инициативного сигнала с третьего сумматора 23 с целью компенсации Ь о.Таким образом, включение логическогоконтура регулирования по напряжению взависимости от сигналов Ьи Ьобеспе/ 1 Ичивает более высокое быстродействие регулятора по сравнению с известными, арегулирование по обобщенному параметру Ьо обеспечивает более высокое качество(минимум ошибки регулирования),выходом первого порогового блока сравнения, а выход - с вторым входом первого 55 операционного усилителя, второй вход второго порогового блока сравнения соединен с выходом третьего блока задания, а его выход - с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока сравнения, а1690231 Составитель Е.КосаревРедактор Т.федотов Техред МЛоргентал Корректор Т,Малец Заказ 3828 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комите га по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 выход - с входом регулятора переключения ступенеи напряжения, второй входтретьего порогового блока сравнения соединен с выходом четвертого блока задания,