Устройство для регулирования мощности дуговой электропечи

а 991624 Соеэ СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАЙИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. Н 05 В 7/148 Р 27, О 11/10 всударствехых кюиитат СССР ав делаи нзабретехий н етхрытнй, (туА, Г. Матисон,. В. В. Михайлов, Н. Я. Седойкин".и Ю. И, Тимонов 1",-Ф ":" Е 1:";:т 0.Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно - ис епроектно - конструкторский и технологический институт релестроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ1Изобретение относится к электротермни и может 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, регу. лятор тока якоря электродвигателя перемеще. ния электрода, усилитель мощности, электродвигатель перемещения электрода, а также та. хогенератор, связанный с электродвигателем перемещения электрода, выход которого соединен с входом регулятора частоты вращения электродвигателя перемещения электрода, и предназначенное для электромеханических при. водов перемещения электродов при наличии противовесов, уравновешивающих вес поступательно перемещающихся частей механизма перемещения электрода 111.Недостатком этого устройства является наличие противовесов, уравновешиваюшмх вес поступательно перемешающихся частей механиз ма перемещения электрода, что ухудшает энергетические показатели печного агрегата за счет увеличения длины короткой сети (увеличение потерь энергии в короткой се ти), а также усложняет и удорожает конструкцию печи,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для ретф гулирования мощности дуговой электропечи,содержащее для каждой фазы печи задатчик мощности, подключенный к входу блока зоны нечувствительности, первый выход которого соединен с первым входом регулятора частоты вращения двигателя, к второму входу которо.го подключен датчик тока двигателя, а его вы.ход через усилитель мощности связан с двигателем, на валу которого установлен тахогене.20ратор, соединенный выходом с вторым входом регулятора частоты вращения двигателя, н блок уравновешивания веса электрода, три входа которого соединены с выходэмн датчика перемещения электрода, а четвертый вход - сВвторым выходом блока зоны нечувствитель,.ности 121,Недостатком известного устройства являетсяограниченное быстродействие процесса уравновешивания веса электрода, обусловленное не.оптимальным заполнением диаграммы токадвигателя перемещения электрода, так как токэлектродвигателя в процессе уравновешиванияне подцерживается постоянным, равным максимально допустимому, в связи с тем, что навыходе блока уравновешивания 1 или второмвходе регулятора тока (момента)двигателя от.сутствует устройство токоограничения, котороеосуществляло бы автоматическое ограничениесигнала таким образом, чтобы ток двигателяв процессе уравновешивания не превышалпредельно допустимого значения, и во избежание превышения током предельно допустимогозначения необходимо ограничить приращениесигнала, соответствующего одному импульсу,на выходе блока уравновешивания,Поэтому по этой схеме отключения блокауравновешивания невозможно осуществитьфорсированный режим в процессе уравновешивания, Уравновешивание по экспотенциальномузакону, т. е, время и путь, пройденный элек.тродом, значительно больше, чем если бы процесс уравновешивания происходил по закону,близкому к прямоугольному.Целью изобретения является повышениекачества регулирования путем повышениябыстродействия процесса уравновешивания веса электрода моментом электродвигателя егонереме 1 цения.Поставленная цель достигается тем, что вустройстве выход блока уравновешивания весаэлектрода соединен с третьим входом регулятора частоты вращения двигателя перемещенияэлектрода,На чертеже представлена блок - схемаустройства.Двигатель 1 перемещения электрода черезпоследовательно соединенные усилитель 2 мощности, регулятор 3 тока (момента) двигателяперемещения электрода, регулятор 4 частотывращения двигателя перемещения электрода иблок 5 зоны нечувствительности соединен с задатчиком б мощности, Тахогенератор 7, соединенный с вторым входом регулятора 4 частотывращения двигателя 1 перемещения электрода,и датчик перемещения электрода 8, выходыкоторого (фСложениеВычитание" и "Импульсы уравновешивания,) соединены с одноименными входами блока 9 уравновешивания весаэлектрода, связаны с валом двигателя 1 перемещения электрода, четвертый вход блока 9уравновешивания веса электрода соединен свыходом блока 5 эоны нечувствительности.Выход блока 9 уравновешивания веса электро. да соединен с третьим входом регулятора 4 час.тоты вращения двигателя перемещения электрода. Второй вход регулятора 3 тока (момента)двигателя перемещения электрода соединен свыходом датчика 10 тока (момента) двигате.ля перемещения электрода,Система регулирования частоты вращениядвигателя перемещения электрода, используемая в предлагаемом устройстве, является систе 16 мой подчиненного регулирования, Регулятор 3тока (момента) двигателя перемещения электродапредставляет собой, как и в известном устройстве, линейный усилитель с несколькими оезистивными входами, обратная связь которого15 выполнена в виде В - С цепочки. Регулятор 4частоты вращения двигателя перемещенияэлектрода представляет собой, также как ирегулятор 3 тока (момента), линейный усили.тель с несколькими резистивными входами,щ обратная связь которого выполнена в виде,Н - С цепочки, но в отличие от регулятора 3тока (момента) в регуляторе 4 частоты вращения на выходе усилителя имеется устройствотокоограничения, Датчик 8 перемещения элек.э 5 трода представляет собой совокупность импуль.сного датчика, выдающего:сдвинутые по фазеи чередующиеся во времени в зависимостиот направления вращения двигателя перемещения электрода импульсы, и устройства5 счетной логики, вьщающего сигналы Сложение" или "Вычитание" в зависимости от направления перемещения электрода. В качестве им.пульсного датчика может быть использован,например, фотоэлектрический да 1 чик типа35ДФ - 1.Блок 9 уравновешивания веса электродасодержит реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом преобразователя код - напряжение а счетный вход - с выходом зле 40мента И - НЕ, первый вход которого черезвременную задержку соединен с выходом порогового элемента. Блок 9 .уравновешиванйявеса электрода имеет четыре входа, двумя изкоторых являются шины "Сложение" н "Вычитание реверсивного счетчика, третьим входом45(" Импульсы уравновешивания" ) - второй входэлемента И - НЕ, четвертым входом - входпорогового элемента, и один выход - выходпреобразователя код-напряжение,Тахогенератор 7 обеспечивает обратнуюсвязь по частоте вращения двигателя 1 переме.щения электрода, а датчик 3 тока (момента)двигателя перемещения электрода - обратнуюсвязь по его току (моменту).Предлагаемое устройство работает следующим образом.При величине сигнала на выходе задатчика6 мощностихарактеризующего отключениемощности от заданной, превышаюгдей величину25 зоны нечувствительности, на выходе блока 5 зоны нечувствительности имеется сигнал, который 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 1, перемещая. электрод в сторону, соответствующую ликвидации отклонения мощности от заданной, С помощью датчика 10 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" нпи "Вычитание" в зависимости от направления перемещения электрода имеется сигнал, который подается на одноименный вход (первый нли второй) блока 9 уравновешивания 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 уравновешивания с выхода блока 5 зоны нечувствительности поступает единичный сигнал, на третьем входе регулятора 4 частоты вращения сигнал не меняется, так как в блоке 9 уравновешивания пороговый элемент включен, и на первый вход элемента И - НЕ выдается сигнал запрета на прохождение импульсов с датчика 8 перемещения электрода через элемент И - НЕ на счетный вход реверсивйого счетчика, и состояние счетчика, а следовательно и сигнал на выходе блока 9 уравновешивания веса электрода не меняется. В этом режиме контроля уравно вешивания веса электрода моментом двигателя его перемещения и коррекции момента двигателя с целью уравновешивания не происходит.При уменьшении сигнала на выходе за датчика 6 мощности до величины, равной или меньшей величины зоны нечувствительности, на выходе блока 5 эоны 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 йодля под действием обратной связи по частоте вращения двигателя перемеще. ния электрода, осуществляемой тахогенератором 7, начинается рекуперетнвное торможениедвигателя 1 перемещения электрода, причемвеличина тока (момента) при торможенииограничивается устройством токоограннченияна выходе регулятора 4 частоты вращения.По истечении выдержки времени, необходимойдпя торможения двигателя 1 перемещенияэлектрода от максимальной скорости до нуля,в блоке 9 уравновешивания сигнал с выходапорогового элемента через временную задерж ку подаете% на первый вход элемента И - НЕ,разрешая прохождение импульсов с датчика 8перемещения электрода на счетный вход ревер.снвного счетчика. Если вес электрода полностью уравновешен моментом двигателя, то вал двигателя неподвижен, а на выходе датчика 8перемещения электрода отсутствуют сигналы"Сложение" ипи Вычитание" и "Импульсыуравновешивания", реверсивный счетчик неизменяет своего состояния и на третьем входе регулятора 4 частоты вращения двигате-ля перемещения электрода сигнал не меняется.Если же вес электрода уравновешивается неполностью, а только частично, или моментдвигателя превосходит необходимый для уравновешивания, то поворачивается вал двигателя1 и связанного с ннм датчика 8 перемещенияэлектрода в направлении, соответствующемотклонению момента двигателя перемещения рв электрода от момента, необходимого для урав.новещивания веса электрода. Прн этом с выхода датчика 8 перемещения электрода напервый илн второй вход блока 9 уравновеши.вания поступает сигнал "Сложением или "Вычитание", а на третий вход - импульсыуравновешивания. В блоке 9 уравновешиванияимпульсы проходят через элемент И - НЕ и поступают на счетный вход реверсивногосчетчика, который в зависимости от наличия 4 О сигнала на шине Сложение или Вычитаниепроизводит их сложение нпи вычитание.Изменяется содержимое счетчика, благодарячему изменяется сигнал на третьем входерегулятора 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода. Ввиду того, что регулятор 4 частоты вращения двигателя перемещения электрода имеет на выходе устройствотокоограничения, величина сигнала на еготретьем входе не имеет ограничения по амплитуде выдаваемого ограничением, тока двигателяи диаграмма заполнения тока . (момента) двигателя перемещения электрода может быльполучена оптимальной, т. е. при первом импульсе уравновешивания ток двигателя перемещения электрода возрастает до предельно 55)Ыустимого, определяемого устройством токоограничения на выходе регулятора 4 часто.ты вращения, и держится постоянным до последнего импульса уравновешивания. При991624 этом количество импульсов, необходимое для уравновешивания пути перемещения электрода при уравновешивании - минимально.Под действием увеличивающегося (уменьшающегося) момента двигателя перемещения электрода скорость перемещения электрода уменьшается до полного останова при равен.стве моментов двигателя и необходимого для полного уравновешивания веса электрода. При этом на выходах датчика 8 перемещения 16 электрода исчезает сигнал "Сложение" или "Вы. читание" и "Импульсы уравновешивания", реверсивный счетчик не изменяет своего состоя ния и становится постоянным сигнал на третьем входе регулятора 4 частоты вращения двигате. 1,З 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 26 известном устройстве, для уравновешивания требуется значительно меньшее количество импульсов, а следовательно, и меньше время и путь для полной остановки электрода.Экспериментальная проверка показала, что 2 ч при дискретности датчика импульсов100 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 З 6 известном устройстве для аналогичного уравновешивания требуется до 50 импульсов, что соответствует 180. 5 Формула изобретения Использование предлагаемого устройствапозволяет эа счет повышения быстродействияуравновешивания снизить степень науглерожи. вания вьшлавляемого металла, а следовательно, поднять его качество и увеличить выходгодного на 0,4 - 0,5%. Устройство для регулирования мощности дуговой электропечи, содержащее для каждой фазы 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 датчик тока двигателя, а его выход через усилитель мощности связан с двигателем, на валу которого установлен тахогенератор, соединенный выходом с вторым входом регулятора частоты вращения двигателя, и блок уравновешивания веса электрода, три входа которого соединены с выходами датчика перемещения электрода, а четвертый вход - с вторым выходом, блока зоны нечувствительности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования путем повы. щения быстродействия уравновешивания веса электрода, выход блока уравновешивания веса электрода соединен с третьим входом регулятора. частоты вращения двигателя перемещения элект- рода Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фарнасов Г, А. Автоматизация электро.плавки стали. М., "Металлургия", 1972, с. 87.2. Авторское свидетельство СССР И 559470,кл. Н 05 В 7/148, 1974,