Система управления электрическим режимом трехфазной дуговой электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 09) (11), Н 05 В 7/ 1 НИ-э 4,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ковровский филиал Владимирского,политехнического института и Узбекский металлургический завод(56) Авторское свидетельство СССРУ 612425, кл. Н 05 В 7/148, 1976.Патент США Р 4096344,кл. Н 05 В 7/148, 1978.(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙЭЛЕКТРОПЕЧИ(57) Изобретение относится к устройствам для управления электрическимрежимом дуговых электропечей. Цельюизобретения является снижение.расхода электроэнергии за счет лучшегоиспользования печного трансформатора. Для этого система управления дополнительно снабжается блоком вычисления квадратичных токов фаз,блоком вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторымсумматором, блоком вычисления перегрева обмоток печного трансформатора, блоком вычисления перегревафутеровки печи, элементом И-ИЛИ,датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчикомтемпературы футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчикомтемпературы металла и блокбм заданиятемпературы металла, Контроль нагрузки трансформатора по квадратичнымтокам наилучшим образом определяетего режим при резких измененияхнагрузки. При этом непосредственноконтролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочеготока является суммой среднеквадратичного тока и сигнала, пропорционального перегреву обмоток трансформатора, и определяется автоматически программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущеезначение отношения мощностей сравни-,вается с автоматически программируемым, зависящим не только от первоначального задания, но и от величиныступени напряжения трансформатора иперегрева футеровки. 1 ил.1Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для управления электрическим режимом дуговых электропечей.Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии за счет лучшего использования печного трансформатора.На чертеже представлена блок-схема системы управления дуговой электропечи. Иежду системой 1 питания и высоковольтной стороной печного трансформатора 2, оснащенного переключа- телем 3 ступеней напряжения, - датчики 4 и 5 напряжения и тока. Дуговая электропечь 6 оснащена механизмом перемещения электродов 7 и бло.ком 8 сравнения сигнала управления. Во вторичные цепи датчиков 4 и 5 тока и напряжения включены счетчики 9 и 10 активной энергии и реактивной энергии (например, счетчики индукционного типа, снабженные датчиками- формирователями импульсов). Выходы формирователей импульсов счетчиков 9 и 10 включены на вход блока 11 вычисления отношения реактивной и активной энергии (мощностей). Кроме того, .выход счетчика 9 включен на вход блока 12 управления вычислением, выход которого включен на. один из входов блока 11. На вход блока 13 вычисления квадратичных токов фаз включен выход датчиков 5 тока, другой вход блока 13 соединен с выходом блока 12. Вычисление квадратичных токов фаз в блоке 13 могут выполнить, например, индукционные . счетчики квадратичного тока, снабженные датчиками-формирователями импульсов. Выход блока 13 соединен с входом блока .14 вычисления квадратичного тока фаз и одним из входов блока 15 сравнения квадратичных токов фаз и среднеквадратичного тока и их допускаемого отношения, В сумматор 16 подаются сигналы с выхода блока 14 и блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора 2. На входы блока 18 сравнения отношения мощности подаются аналоговые сигналы с выхода блока 11, выхода блока 19 вычисления перегрева футеровки, выхода блока 20 автоматического программирования отношения энергий (мощностей), . Выход блока 18 соединен с входом1202085 2 сумматора 21, другой вход которогосоединен с выходом блока 16, а еговыход соединен с одним из входовблока 8, втЬрой вход которого соединен через согласующий трансформатор22 с вторичными обмотками печноготрансформатора 2, а третий вход -с выходом блока 23 сравнения температуры металла, входы которого соединены с блоком 27 задания темпе 10 ратуры металла и датчиком 25 текущего значения температуры металла. Выход блока 8 связан с входом блокаэлектродов 7, Входы элемента И-ИЛИ 26,соединены с выходами блоков 17 и19, а его выход - с переключателем3 ступеней напряжения. 15 Входы блока 17 вычисления перегрева обмоток печного трансформатора 20 соединены с датчиком 27 температурыобмоток и блоком 28 задания температуры.Входы блока вычисления перегрева 25 футеровки соединены с датчиком 29.температуры футеровки и блоком 30задания температуры футеровки. Третий вход элемента И-ИЛИ соединен свыходом блока 31 задания ступенинапряжения.Входы блока 20 соединены с блоком32 первоначального задания отношения;энергии, а дополнительный вход бло; ка 15 сравнения - с блоком 33 задания допустимого отношения квадратичных и среднеквадратичных токов,Система управления дуговойэлектропечи работает следующимобразом.Ф 40Перед включением электропечи задают начальные параметры режима,в блок 26 - ступень напряжения, вблок 20 - первоначальное отношениеэнергийА , в блок 23 - температуру металла Т , . Вводят необходимые ограничения в блок 28 -допускаемую температуру обмотокпечного трансформатора Тор Вблок 30 - допускаемую температуру 50футеровки ТР , , в блок 33 - допускаемое отношение квадратичныхтоков фаз и среднеквадратичноготока. После включения электропечисчетчики 9 и 10 измеряют активную 55 и реактивную энергии и Формируют импульсы, число которых ии и пропорционально соответственно активнойРь и реактивной Яс энергиямд- ЬТср ный сигнал, перегре ропечи, коэффиц опорциофутеров лект нт пропорциональгде М- коэффиц ности. з интервал ент пропор нальвремени С бло дает команду н на выходах бло вычисляет сре фаз иост Чер 12 одн выдачу ков 11 неквад скеменно Тукап - перегре теровки результат и.13. Бло ратичный т температура футеродатчикам,допускаемый уровенратуры футеровки,ки по емп оговый.си и выдает на выхо л поступают дов блоков 18 реагиьные сигна формируравный оков 18 и 16 1где 1 с игна К лр ифТ ока 18 с выхпричем бло на положител де сумматора управления, лов выхода бл на входы бл11, 20 и 1рует тольклы. На выхется сигналсумме сиги к 45 В блоке токи фаз в импульсов и допускае и аналогов 1+а=1 тупает кв,ск )Аск С выхода суммато нал управления п вход блока 8, на го поступает сиг по величине на л жения, так что н формируется сиг а 21 суммарный ступает на пе второй вход к ал 0 неизм бой ступени, нвыходе блока нал рассогласов иг(через лоро на один из,лемент) блока 11 оровый одо зыва н ьтата вычисления е блока 11 оседыдущего вычис-.выдачи резул этом на выход результат пр запре пр таетсп 1и = 1 с,РСи =АЯ,причем коэффициенты пропорциональнос. ти Еи Е одинаковы Ь = 1).Блок 11 вычисляет отношение реактивной и активной энергий (мощностей) за интервал времени= Ск причемобратно пропорционально активноймощности где Е - коэффициент пропорциональностиБлок 11 выдает значение у на выходе в аналоговой форме. Время вычисляется блоком 12 при прохож-. дении, например, 100 импульсов, Блок 13 вычисляет квадратичные токи фаз едовательности импуль оэффициент пропорциональости.15 текущие квадратичные виде последовательности п сравниваются с имым отношением (1 щ . /1,)оМ 6.1й сигнал рассогласования 202085 4ления. В сумматоре 16 сигнал 1 ссуммируется с сигналОм д 1, пропорциональным перегреву обмоток печного трансформатора, и на выходе.сумматора 16 формируется сигнал управляемого тока 11 ок + 1 гГде е 1 = 1 с ь Т10 - коэффициент пропорциональности,То - температура обмоток,Т . - допускаемая температура06 Ойобмоток,Сумматор 16 реагирует только наположительный сигнал Ь Т , Сигнал1 поступает на один из входов сумматора 21, на другой вход этогоблока поступает с выходаблока 182 О сигнал рассогласования отношенияэнергий текущее отношение энергййпрограммируемое отношениеэнергий, выходной сигналблока 20,Вст (с ) Ь 1 т Ь 3 + Па 5Ьу = и- (1+ь),поступающий на вход блока 7, осуществляющего перемещение электродовЬ 1 1 с Ьу, где с - коэффициент.пропорциональности,. В начале плавки при отсутствииперегревов обмоток трансформатора ифутеровки печи сигнал управления 1 Ч + ЬЬ" = 1 ск +У 1 с)ЬУ = Пнн - (1 к3 -1 н ). Блок 8 настраивается таким образом,что при отсутствии рассогласованияЬ нн 1 скlПри этом, если ток увеличивается,появляется отрицательное рассогла,сование 6 у, механизм перемещенияподнимает электроды вверх, если тсккуменьшится, электроды опускаются. 1При увеличении 1, увеличивается ,усиливается положительное рассогласование Ь , появляется огрицательное рассогласование Ьу, электродыподнимаются. С уменьшением 1 ск ууменьшается, появляется отрицательное рассогласование Ь, Ь у увели",:чивается, электроды опускаются. Придостаточно продолжительном плавлении может, появиться сигнал Ь 1(как следствие увеличения Т , таки при быстром ее изменении), увеличивается 1, увеличивается сигналуправления 1+ 6 , появляется отрицатЕльное рассогласование Ь у,механизм перемещения поднимает электроды, токи электродов уменьшаются,дуги становятся длинее. При достаточном проплавлении шихты датчикитемпературы футеровки отмечают по.вышение Т, (блок 19 может вычислитьи повышенйую скорость изменения Т),появится положительный сигналотрицательное рассогласование Ьуменьшится сигнал 1 + Ь, появится положительное рассогласованиеЬу, электроды начнут опускаться,ток электродов увеличится, дугистановятся короче, Т уменьшается.Если не произойдет сйижения Т,то.при наличии сигнала 41 в элемент 26 одновременно поступят сиг.налы Ь 1 т и Ь, блок 3 выдастсигнал.,1202085 б:переключения на пониженную ступеньнапряжения в режим более короткихДуг. На одном из выходов блока 3формируется сигнал 5- стст +13 Ю1 ств . исходная ступень напряжения,соседняя пониженная ступень.Сигнал к вводится в блок 20, надругой вход которого .ранее введенсигнал задания ,А так, что навыходе блока 20 формируется сигналавтоматического программированияГ р- д 1+у 420 Выход блока, 3 и вход блока 20 пред-,усматривают возможность формированиясигналаи по другому принципу,При достижении температуры металлазаданного значения на выходе блока25 23 появляется сигнал Ь Т,н О, наодин из входов блока 8 поступаетсигнал подъема электродов.Ф. По сравнению с прототипом в ЗО .предлагаемой системе управления дуговой электропечи печной трансформаториспользуется лучше, так как его нагрузка контролируется по квадратич"ным токам, наилучшим образом определяющим его режим при имеющих месторезких (от тока холостого хода дотока эксплуатационного короткогозамыкания) изменениях нагрузки. Кроме того, непосредственно контролируется и температура обмоток. Величина управляемого рабочего тока является суммой среднеквадратичноготока и сигнала, пропорциональногоперегревуобмоток печного трансформатора, и определяется автоматически 45программируемым отношением реактивной и активной мощностей. Текущеезначение отношения мощностейсравнивается с автоматически:Ъ е 50программируемым, зависящим не только от первоначального задания, нои от величины ступени напряжения .трансформатора и перегрева футеровки лечи. 55 формула изобретения Система управления электрическимрежимом трехфазной дуговой электро.ка сравнения соединен с третьимвходом блока вычисления отношенияактивной и реактивной энергий, четвертый вход которого и четвертыйвход блока вычисления квадратичныхтоков фаз соединены с выходом блокауправления вычислением, соединенно 1 м го входом с выходом счетчика активной энергии, выход блока вычисле10 ния среднеквадратичного тока соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединенс выходом блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора,15 а выход - с вторым входом первогосумматора, соединенного выходом спервым входом третьего блока сравнения, второй вход которого черезсогласующий трансформатор соединен20 с выводами вторичных обмоток печноготрансформатора, третий вход - свыходом четвертого блока сравнения,а выход - с входом блока управления приводом перемещения электрода,25 первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом датчикатемпературы металла, его второйвход - с выходом блока задания температуры металла, третий вход перЗО вого блока сравнения соединен свыходом блока вычисления перегревафутеровки, первый вход которогосоединен с датчиком температурыфутеровки, его второй вход - с бло 35 ком задания температуры футеровкипервый вход блока вычисления перегрева обмоток печного трансформатора соединен с датчиком температуры обмоток трансформатора, его вто-.4 рой вход - с выходом блока заданиядопускаемой температуры обмоток,выход - с первым входом элементаИ-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока вычисленйя пе регрева футеровки, третий вход - сблоком задания ступени напряжения,а выход - с входом переключателяступеней напряжения печного трансформатора. 7 1202085 :печи, содержащая переключатель ступеней напряжения печного трансформатора, датчики тока и напряжения по числу фаз, соединенные с входами счетчика активной и счетчика реактивной энергий, снабженных формирователями импульсов, выходы обоих счетчиков соединены с первым и вторь входами блока вычисления отношения активной,и реактивной энергий, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом блока задания отношения энергий .а выходом - с первым входом первого сумматора, блок управления приводом перемещения электрода и блок зада" ния ступени напряжения, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, она снабжена блоком вычисления квадратич ных токов фаз, блоков вычисления среднеквадратичного тока, блоком управления вычислением, тремя блоками сравнения, блоком задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, вторым сумматором, блоком вычисления перегрева обмоток печного трансформатора, блоком вычисления перегрева футеровки печи, элементом И-ИЛИ, датчиком температуры обмоток трансформатора, блоком задания допускаемой температуры обмоток, датчиком температуры футеровки, блоком задания температуры футеровки, датчиком температуры металла и блоком задания температуры металла, выходы ,датчиков тока фаз соединены с тремя входами блока вычисления квадратичных токов фаз, выходы которого соединены с тремя входами блока вычисления среднеквадратичного тока и с тремя входами второго блока сравнения, четвертый вход которого соединен с выходом блока вычисления среднеквадратичного тока, а пятый вход - с выходом блока задания отношения квадратичного тока к среднеквадратичному, выход второго бло1202085 Составитель Г,ТаракановаТехред А.Кикемезей Коррек дактор М.Келеме М.Демчик,каз 8108/ 303 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. тн ИИПпоМо ираж 793 Государ делам из ква, ХПодписноетвенного комитета СССРбретений и открытийРаущская наб д, 4/5