Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаоелищаежипРЕСПУБЛИН 09 111) За 1 НО ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕНИ нко,А.М.Не,Коломота кий заво ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 15. 12.84. Бюл, Оф 46 (72) В.И.Дрогни, В.А.Гор В.А.Харченко, А.П,Татаро теров, В,Н.Курлыкин и В. (71) Донецкий металлурги чес дим. В.И.Ленина(56) 1. Электрооборудование и автоматика электротермических установок.Под ред. А.П.Альтгаузена и др,М., "Энергия", 1978,.с, 254,2. Авторское свидетельство СССРВ 731616, кл. Н 05 В 7/148, 1977.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, содержащее для каждой фазы блок измеренияуправляющего напряжения дуги, входыкоторого соединены с датчиком тока,датчиком фазного напряжения и датчиками первой производной тока дугипо времени двух других фаз, а выходсоединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключенк блоку. опорного напряжения, авыход через операционный усилительс обратной связью связан с исполнительным механизмом перемещения электрода, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точностиуправления электрическим режимом,оно снабжено блоком определениячастоты колебания сигнала рассогласования, блоком обнуления, блокомтриггера, блоком счетчиков, генератором эталонных частот, блоком дешифраторов, инвертором, элементомсовпадения и блокомшунтирования,вход блока определений частоты колебания сигнала рассогласования соединен с выходом блока сравнения, аего выход через блок обнулениясоединен с первым входом блока счетчиков, второй вход которого подключен:к генератору эталонных частот, авыход через блок дешифраторов и инвертор - к первому входу элементасовпадения, второй вход которого соединен с выходом блока определениячастоты колебания сигнала рассогласования, а выход - с первым входом бло"ка триггера, соединенного вторымвходом с выходом блока определениячастоты колебаний сигнала рассогласования, а выходом - с входом блокашунтирования, выход которого связанс цепью обратной связи операционногоусилителя.Изобретение относится к электро термин, в частности к управлению электрическим режимом дуговой элект ропечи.Известно устройство для управления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее датчики тока и напряжения, соединенные с входами блока сравнения, выход кото.рого связан с блоком управления ис- О полнительным механизмом перемещения электрода 11.Недостатком этого устройства является низкая точность поддержания заданного режима. 15Наиболее близким к предлагаемому ио технической сущности является устройство для автоматическогоуправления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее для 20 каждой фазы блок измерения управляющего напряжения, входы которого соединены с датчиками тока, напряжения и датчиками первой производной тока дуги по времени двух других фаз, а 25 выход соединен с первым входом блока . сравнения, второй вход которого подключен к блоку опорного напряжения, а выход через операционный усилитель с обратной связью связан с исполни тельным механизмом перемещения электрода Я .Недостатком известного регулятора . является отсутствие в нем элемента, препятствующего вводу системы в авто-З 5 колебательный режим на собственных резонансных частотах. Подобный режимвозникает при определенном соотношении между параметрами дугового разряда, элементов конструкций печи и 40 устройства автоматического управления электрическим режимом. При этом происходит ввод стойки, трубошин и электрода в резонанс, что ведет к возникновению вертикальных и горизон 45 тальных колебаний с инфранизкими частотами (например 0 1-10 Гц). В результате значительно снижаются точность управления электрическим режимом печи, эФфективность ввода в печь полезной мощности а также уве)личивается вероятность поломок электродов и выхода из строя печноб вания.го о орЪдо55Цель изобретения - повьппение точности управления электрическим режи- мома. Пост авленная цель достиг аетс я тем, что устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи, содержащее для каждой фазы блок измерения управляющего напряжения дуги, входы которого соединены с датчиком тока, датчиком фазного напряжения и датчиками первой производной тока дуги по временидвух других фаз, а выход соединен спервым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку опорного напряжения, а выход через операционный усилитель с обратнойсвязью связан с исполнительным механизмом перемещения электрода, снабжено блоком определения частоты колебания сигнала рассогласования, блоком обнуления, блоком триггера, блоком счетчиков, генератором эталонных частот, блоком дешифраторов, инвер- . тором, элементом совпадения и блоком шунтирования, вход блока определения частоты колебания сигнала рассогласования соединен с выходом блока сравнения, а его выход через блок обнуления соединен с первым входом блока счетчиков, второй вход которого подключен к генератору эталонных частот, а выход через блок дешифраторов и инвертор - к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом блока определения частоты колебания сигнала рассогласования, а выход - с первым входом триггера, соединенного вторым входом с выходом блока определения частоты колебаний сигнала рассогласования, а выходом - с входом блока шунтирования выходы которого включены в цепь. обратной связи операционного усилителя.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для одной фазы, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений.Устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой элекфгропечи содержит блок 1 измерения управляющего напряжения дуги, датчик 2 тока. первой Фазы, датчик 3 фазного напряжения, датчики 4 и 5 первой производной токов второй и третьей фаз по времени, блок сравнения 6, блок 7 опорного напряжения, операционный усилитель 8, силовой усилитель 9, исполнительный механизм перемещения электрода 10.3электрод 11, блок 12 определения частоты колебания сигнала рассогласования, блок обнуления 13, содержащий инверторы 14 и 15 и дифференцирующую цепочку, сооранную на элементах 16 и 17, блок счетчиков 18, генератор эталонных частот 19, блок дешифраторов 20, инвертор 21, элемент совпадения 22, блок триггера 23, содержащий РЗ-триггер 24, собранный на элементах 25 и 26, дмКеренцирующую цепочку собранную на элементах 27 и 28 и элемент Времени 28, блок шунтирования 30, Блоки 18-.20 выполняются по обычным схемам на, 15 двоично"десятичных элементах, используемых в цифров.,й текнике для создания подобных устройств. Блок 12 определения частоты колебания сигнала рассогласования представ ляет собой компаратор с дифференцирующей цепочкой на выходе, формирующий однополярные прямоугольные импульсы, период повторения которых равен периоду колебания сигнала рас согласования. Блок шунтирования 30 может быть выполнен на любом контактном или бесконтактном релейном элементе, управляемом логическим сигна,лом. 30 Если в процессе работы печи создаются необходимые для возникновения автоколебаний системы условия, система входит в резонанс и начинает раскачйваться с собственной частотой.35 Совершающиеся при этом колебания электрода приводят к колебаниюна;кряжения дуги с той же частотой, поскольку .оно линейно зависит от длины 40 дуги. Опорное напряжение для данного периода плавки имеет постоянную величину, поэтому на выходе блока "равнения 6 возникают колебания сигнала рассогласования с частотой колебания системы. Колеблющийся сигнал далее усиливается и через исполнительный механизм 10 передается на электрод 11, что приводит к установлению незатухающих колебаний всей системы на50 собственной резонансной частоте Для того, чтобы избежать возникновения подобного явления, необходимо при появлении колебаний с собственной резонансной частотой системы прекратить подачу сигнала на вход силового усилителя 9 (например, закоротить цепь обратной связи опера 748 4ционного усилителя 8), что приведетк остановке электрода,Устройство для автоматическогоуправления электрическим режимомдуговой электропечи работает следующим образом.Сигналы, снимаемые с датчика тока 2, датчика фазного напряжения 3,датчиков 4 и 5 первой производнойтока дуги по времени двух другихфаз поступают на входы блока 1 измерения управляющего напряжения дуги,на выходе которого получается сигнал,пропорциональный напряжению дуги,который подается на один из входовблока сравнения 6, одновременно надругой вход блока сравнения 6 поступает сигнал задания от блока 7 опорного напряжения. Сигнал рассогласования между сигналом задания иупрувляющим напряжением дуги поступает с выхода блока 6 на операционныйусилитель 8 и затем на силовой усилитель 9, где он последовательно усиливается до необходимой величины и подается на исполнительный механизм 10,.перемещающий электрод 11 в сторонуустранения возмущения.Одновременно сигнал с выхода бло"ка сравнения 6 поступает на входблока 12 определения частоты колебаний сигнала рассогласования, на входекоторого получаются импульсы, периодповторения которых Т равен периодуколебания сигнала рассогласования.Длительность этих импульсов выбирается равной длительности импульсовгенератора эталонных частот 19. Например, исходя из того, что частотасобственных колебаний системы лежитв пределах О, 1-10 Гц, частота генератора эталонных частот 19 выбирается равной 1000 Гц, что обеспечивает измерение частоты с погрешностьюне более 1 Е, при этом длительностьимпульса 1 я = 0.5 мс. С выхопа блока 6 импульсы поступают на соответствующие входы блока обнуления 13,элемента сравнения 22 и блока триггера 23, В блоке 23 при помощи дифференцррующей цепочки 27 и 28 формируется нулевой строб цо переднемуфронту импульса длительностью005 мс воэвращаиддй триггер 24 висходное состояние каждый раз при появлении нового импульса на выходеблока 12. В блоке 13 формируетсястроб по заднему фронту импульсадлительностью 1 д 0,05 мс, обнуляющий счетчики в блоке 18 в начале каждого периода, За время ТТ -1 производится заполнение счетчиков в блоке 18, при этом 1 с, сТ.Сббственная резонансная частота системы (или набор частот) определяется заранее путем измерений. На выходе блока дешифраторов 20 набирается, соответственно ее величина (или несколько величин).Таким образом, при появлении очередного импульса на выходе блока 12 передним фронтом импульса производится возврат триггера 24 в блоке 23 в исходное состояние, во время действия импульса производится его сравнение с сигналом, идущим с выхода блока дешифраторов 20 через инвертор 21 при помощи элемента совпадения 22. Задним фронтом импульса производится обнуление счетчиков в блоке 18 (начало нового счета).Если период колебания сигнала рассогласования Т меньше периода запрещениых резонансных колебаний Т, то сигнал запрещенной частоты не успевает появиться на выходе блока дешифраторов 20 и не происходит совпадения импульсов на входах 22. Если период колебаний сигнала рассогласования Т балыке периода запрещенньм резонансньм колебаний Т 5, происходит переполнение счетчиков, т.е. сигнал с выхода блока дешифраторов 20 происходит на вход элемента совпадения 22 раньше,чем импульс с выхода блока 12. Еслипериод колебаний сигнала рассогласо-1ванин совпадает с периодом запрещен нык резонансных колебаний Т, происходит совпадение импульсов на входахэлемента 22, триггер 24 опрокидывается и замыкает ключ в блоке шунтирования 30, цепь обратной связи операционного усилителя 8 закорачивается;управляющий сигнал не проходит навход силового усилителя 9 и электрод11 останавливается. При опрокидывании триггера 24 происходит запускэлемента времени 29, который в случае прекращения появления импульсовна выходе блока 12 возвращает триггер24 и, соответственно, размыкает ключв блоке шунтирования 30 с выдержкойвремени, равной времени успокоениясистемы (например 5 Т), если же раньше появляется импульс на выходеблока 12, он возвращает триггер 24и элемент времени 29 в исходное состояние. Временная диаграмма описанного процесса приведена на фиг. 2(для большей наглядности процесс показан без соблюдения масштаба). 30 Предлагаемое устройство для автоматического управления электрическим режимом дуговой электропечи обеспечивает высокую точность управления электрическим режимом, повышает производительность печи, снижает количество поломок электродов и выхода из строя печного оборудования.ЮОдОИ- гюищюР РЫОд,УЛР пеыщЛ Тиран 782ИИПИ Государственного комитетао делам изобретений и открыгийосква, Ж, Раущская наб., д. П "Патент", г. Узтород, ул. Проектная,