Способ определения весарасходуемого электрода электро термической установки и устрой-ctbo для его осуществления

щ 794387 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Соеедских Социалистических Республик. Соколов, В. П. Рубцов, И, П. Бруковский, Л. А, Волохонский и 1 О. Е. Новиков Московский ордена Ленина энергетический институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения веса расходуемого электрода в электротермических установках,Известны способ определения веса расходуемого электрода, заключающийся в измерении реакции растяжения от веса подвижных частей электродной установки, и устройство для его осуществления, выполненное в виде тенхометрического датчика, подключенного к преобразовательно-усилительному узлу, связанному с регистрирующим прибором 1).Недостатком этого способа и устройства является схемная и конструктивная сложность, обусловленная наличием специального датчика, встраиваемого в конструкцию печи, и трудностью выделения сигнала из-за влияния силового тока печи, протекающего по конструктивным элементам датчика, динамических усилий, обусловленных работой привода перемещения электрода.Известны также способ измерения веса расходуемого электрода путем измерения давления жидкости в гидравлической системе подвески и устройство для его реализации, выполненное в виде гидравлического чувствительного элемента из двух силь- фонов и манометра 2). Этот способ проще в реализации, однакоузел чувствительного элемента достаточно сложен.Прототипом изобретения являются спо соб определения веса расходуемого электрода электротермической установки путем измерения электромеханических параметров привода его перемещения и устройство для его осуществления, содержащее элек О тродвигатель перемещения с датчиком скорости, связанный через датчик тока с выходом преобразователя 3).Этот способ не может обеспечить требуемой точности в условиях измерения веса 15 расходуемого электрода.Цель изобретения - повышение точности определения веса.Достигается поставленная цель тем, чтов период измерения на рабочее движение 20 привода накладывают осциллирующие перемещения и измеряют электромеханические параметры привода при его движении в одну и другую стороны и определяют их разность, по которой судят о весе электро да.В устройство для осуществления этогоспособа введены генератор осциллирующих перемещений, компаратор, четыре ключа, формирователь импульсов и два элемента 30 памяти, причем входы элементов памяти5 1 О 15 равления 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 подключены к выходам двух первых ключей, а выходы элементов памяти соединены через вторые два ключа со входами компаратора. При этом управляющие входы всех ключей соединены с соответствующими выходами формирователя импульсов, вход которого и вход преобразователя связаны с выходом генератора осциллирующих перемещений.Один из вариантов выполнения устройства предусматривает соединение сигнальных входов первых двух ключей с датчиком тока, а другой вариант - с датчиком скорости.На фиг, 1 представлен первый вариант выполнения устройства; на фиг. 2 - второй вариант; на фиг. 3, 4, представлены графики, поясняющие работу устройства, соответственно для первого и второго вариантов,Определение веса, согласно описываемому способу, складывается из следующих операций: электроду с помощью электродвигателя придают осциллирующие перемещения в направлении вверх-вниз путемпередачи на привод перемещения электрода знакопеременного управляющего воздействия, например от генератора. В процессе осциллирующих перемещений электрода измеряют электромеханические параметры привода, например момент или пропорциональный ему ток якоря двигателя при движении вверх и вниз, и. вычисляют разность измеренных значений параметра, по которой и судят о величине веса электрода.При выполнении осциллирующих реверсивных перемещений электромеханического привода и, соответственно электрода, момент, развиваемый двигателем, определяется моментом сопротивления на его валу, т. е. зависит от веса электрода. При движении электрода вверх (подъем электрода) с установившейся (неизменяющейся) скоростью развиваемый двигателем мо- мент М= (О, + 6) а+ Мгде б, - вес электрода;бп - вес неизменяющейся части механизма перемещения (электрододержатель и т. д.);а - коэффициент передачи механизма перемещения;М,р - момент сопротивления трения.При движении электрода вниз (опускание электрода)М,= - (7,+0) +М, .Выделение разности М, - М, позволяетполучить сигнал, пропорциональный весуэлектрода:Уо = М - М = 2 а (0 + 6): 6который не содержит таких трудно поддающихся точному определению и изменяю 4шихся в процессе плавки факторов, как сопротивление в вакуумном уплотнении, трение в передачах и т. д.Устройство, реализующее способ, применительно к электротермической установке 1 с электродом 2, источником питания 3, электродвигателем 4 перемещения электрода и преобразователем 5, снабженным датчиком тока 6, содержит (фиг. 1) генератор 7 осциллирующих перемещений, элементы памяти 8 и 9, связанные своими входами с выходами датчика тока 6 через два первых ключа 10, 11, а выходами через два вторых ключа 12, 13 - со входами компаратора 14, подключенного своим выходом ко входу регистрирующего прибора 15. Управляющие входы всех ключей 10 - 13 подключены к выходам формирователя 16 импульсов упСогласно второму варианту устройства, реализующего способ (фиг. 2), ключи 10 и 11 подключены своими сигнальными входами к выходу датчика скорости 17 электродвигателя 4,Для иллюстрации связи элементов, выделяющих сигнал о весе электрода, с системой регулирования скорости плавления, на фиг. 2 показаны элементы, входящие в систему регулирования электрического режима печи: регулятор межэлектродного промежутка 18 и блок выделения скорости 19.Устройство, реализующее предлагаемый способ, р а ботает следующим о бр азом.Генератор 7 (фиг. 1 и 2) вырабатывает знакопеременный сигнал У, (фиг. 3), поступающий на вход преобразователя 5 и обеспечивающий измерительно-реверсивное перемещение двигателя 4 и соответственно электрода 2, На фиг. 3 приведеныдиаграммы тока двигателя д и скорости двигателя вд при выполнении измерительного перемещения (величина измерительного перемещения принимается много меньшей длины межэлектродного промежутка, чтобы не вносить возмущений в работу установки),Непосредственно измерение момента, развиваемого двигателем, представляет серьезные трудности. Поэтому для выделения сигнала, пропорционального весу электрода, целесообразно использовать параметры, поддающиеся прямому измерению, например ток или скорость двигателя.Согласно первому варианту устройства, реализующего способ, при выполнении измерительного перемещения электрода фиксируется установившееся значение тока двигателя д при подъеме (дп) и опускании (д,) электрода. Для этого по окончании переходного процесса разгона двигателя (по истечении времени 1 п при подъеме и 1 О при опускании) формирователь 16 по команде генератора 7 вырабатывает управляющие сигналы Иф и Иф (фиг. 3), обеспе5чивающие поочередное замыкание ключей 10, 11 и подключение выхода датчика тока б ко входам элементов памяти 8 и 9, запоминающих значения тока двигателя 4 при подъеме (дп) и опускании (до) электрода 2. По окончании измерительного перемещения электрода на выходе формирователя 16 вырабатывается сигнал Оф, (фиг. 3), замыкающий ключи 12, 13 и обеспечивающий тем самым подключение элементов памяти 8, 9 ко входам компаратора 14, производящего операцию алгебраического суммирования, т, е. выделяющего сигнал 1 дп - до, пропорциональный весу электрода, который регистрируется прибором 15, Этот сигнал может быть использован в системе регулирования для выработки сигнала, пропорционального скорости плавления и последующего замыкания системы регулирования по этому параметру (как показано, например, на фиг. 2).Пропорциональность сигнала Уа=дп - 1 до весу электрода обусловлена прямой зависимостью установившегося значения тока двигателя от момента сопротивления наггрузкина его валу, т, е. от веса электрода. Действительно, при подъеме электрода установившееся значение тока двигателя (значение тока после окончания переходного процесса пуска и выхода на постоянную скорость - время 1 п на фиг. 3)МпдивК )где К - постоянная электродвигателя.Соответственно при опускании электродаустановившееся значение тока двигателяопределяется как;оМловККомпаратор 14, осуществляющий операцию алгебраического сложения, выделяет сигнал1Уо=дп - гдэ= -Мп - М,К Исключение из сигнала Ув постоянной составляющей, пропорциональной бможет быть осуществлено введением постоянного смещения, что позволит повысить точность измерения веса расходуемого электрода. Если сигнал, пропорциональный весу электрода, используется в дальнейшем для выделения изменения веса, т. е, для получения информации о скорости плавления, то повышение точности путем исключения неизменяющейся части сигнала У=Оп может быть достигнуто соответствующим смещением рабочей точки компаратора или введением на его вход постоянного сигнала Уи= - 6 п 6В рамках предлагаемого способа измерения веса электрода для выделения сигнала,пропорционального весу электрода, можетбыть принципиально использован любой5 параметр электропривода, зависящий отнагрузки на валу двигателя (ток, скорость,время разгона, торможения и т. д.). Нафиг. 2 приведена структура устройства,обеспечивающего выделение сигнала о ве 1 О се электрода путем регистрации скоростидвигателя при разгоне и торможении. Такая структура устройства особенно целесообразна в электродных установках (например, в дуговых сталеплавильных печах),15 механизм перемещения электрода которыхснабжен разгрузочными устройствами (противовесами). В этом случае установившиесязначения токов при подъеме и опусканииэлектрода значительно отличаются друг от20 друга, что снижает точность измерения.Работа устройства, схема которого приведена на фиг. 2, поясняется диаграммамисигналов на фиг. 4. Аналогично схеме фиг.1генератор 7 вырабатывает сигнал У, (фиг.25 4), поступающий на вход преобразователя5, При включении генератора 7 целесообразно отключить регулятор длины межэлектродного промежутка 18 (эти элементы на чертежах не показаны, так как не30 являются принципиальными). Под действием сигнала электродвигатель совершаетреверсивное движение в переходных режимах, не достигая установившейся скорости,как это показано на фиг. 4, где приведены35 днагРаммы тока гд и скоРости од.Одновременно сигнал поступает на формирователь 16, который вырабатывает сигнал Узамыкающий ключ 10 и подключающий элемент памяти 8 к выходу датчика40 скорости 17. Элемент памяти 8 фиксируетмаксимальное значение скорости при подьеме электрода, определяемое какМд Мпд+ п+ эгде Мд= Кд - динамический момент двигателя (для упрощения выводов принимаем Мд=сопзт,что справедливо для приво 50 да, например, с тиристорнымпреобразователем, имеющим малую постоянную времени и контур ограничениятока двигателя);55 1 в моме инерции ротора двигателя;1 п - приведенный к двигателюмомент инерции подвижныхчастей механизма переме 60 щения электрода;1 э=тэгабэ - приведенный к двигателюмомент инерции электрода;Р в коэффицие пропорциональности;т, - масса электрода,Далее формирователь 16 вырабатывает сигнал Уфз, замыкающий ключ 11 и подключающий выход датчика скорости 16 к элементу памяти 9, фиксирующему максимальное значение скорости при опускании электродафдо -Ллд - Моод+ п+ эПо окончании измерительного движения привода генератор 7 вырабатывает сигнал 0, замыкающий ключи 12, 13 и подключающий элементы памяти 8, 9 ко входам компаратора 14 и далее к регистрирующему прибору 15.При работе схемы фиг. 2 возможны две ситуации при п=1 о:фдп (фдодп - фдочто может рассматриваться как частный 1 имеющий лишь теоретическое значение) случай полностью скомпенсированной системы.В случаеодп (фдо И п - о - иип - Л 4 оо - идп цдо - и - эд+ и+ эПри адп=адо; 0=0. В этом частном случае достаточно измерить (зафиксировать) скорость при нереверсивном движении привода в ту или иную сторону. Тогда0: дп = одо -и эд + п + о эДля уменьшения погрешности целесообразно произвести реверсивное измерительное перемещение привода и сложить на компараторе полученные сигналы6 д + п + 1 эТаким образом, способ измерения веса электрода позволяет осуществить измерение веса электрода без реконструкции установки и усложнения ее за счет введения специального датчика. Кроме того, это позволяет повысить производительность печи и качество выплавляемого металла, так как позволяет построить систему регулирования процессом плавки по скорости плавле ния электпода.Формула изобретения1, Способ определения веса расходуемого электрода электротермической установки путем измерения электромеханических параметров привода его перемещения, от О лича ющийся тем, что, с целью повышения точности, в период измерения на рабочее движение привода накладывают осциллирующие перемещения и измеряют электромеханические параметры привода 15 при его движении в одну и другую стороны и определяют их разность, по которой судят о весе электрода,2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее электродвигатель 20 перемещения расходуемого электродасдатчиком скорости, связанный через датчик тока с выходом преобразователя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в него введены генератор осциллирующих перемещений, компа ратор, четыре ключа, формирователь импульсов и два элемента памяти, причем входы элементов памяти подключены к выходам первых двух ключей, а выходы элементов памяти соединены через вторые два 30 ключа со входами компаратора, при этомуправляющие входы всех ключей соединены с соответствующими выходами формирователя импульсов, вход которого и вход преобразователя связаны с выходом гене ратора осциллирующих перемещений.3. Устройство по п. 2, отлич а ющее с я тем, что сигнальные входы первых двух ключей подключены к датчику тока.4. Устройство по п. 2, отличающееся 40 тем, что сигнальные входы первых двухключей подключены к выходу датчика скорости.Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ115739, кл. 21 а 13/13,