Способ управления процессом графитации в печи

Союз СоветсиикСоциалистичесиикресинблин АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22)Заявлено 2 Й.10.80 (21) 2996659/23-26 5 присоединением заявки С 01 В 31/О 1 С 05 О 27/00 ударст виктв 23) Приоритет Опубликовано СССР о делам взвбретекв и вткрыткй(72) Авторы изобретенн Ю.М.Поповкин и Н,И, Рогал Запорожский Филиал Всесоюзно и конструкторского инсти(71) Заявител ПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОВ ПЕЧИ ГРАФИТАЦ ьхо- величина допустимого отклонения, х - производная от регулируемой величины. При выходе регулирующей величины за пределы зоны. нечувствительности выдают непрерывное регулирующее воздействие. При изменении регулируемой величины в пределах зоны нечувствительности Формируют импульсное регулирующее воздействие .в зависимости от знака производнои отклонения 121.Недостатки этих способов состоят в том, что они обеспечивают статическую и динамическую точность с узкой зоной нечувствительности при работе использования механизма в непрерывном динамическом режиме выработки команд.Однако в случае грубоквантованного исполнительного механизма при малой зоне нечувствительности будет постоянное перерегулирование, т.е, "раскачка" режима. Подобные исполнительные механизмы в таком непрерывно петносится к области правления и можето в цветной метал-. Изобретение оввтоматического убыть использованлургии.Известен способ управления инерционными обьектами,в котором выбира- ют зону нечувствительности, равную 1 ьх где Ьх - отклонение регулируемой величины), при этом если регулируемая величина находится в пределах зоны нечувствительности, то регули 1 О рующее воздействие отсутствует. При достижении границ зоны нечувствительности регулирующее воздействие направлено на уменьшение или увеличение15 регулируемой величины, при этом при Формировании регулирующего воздействия учитывают величину производной отклонения в момент перемены знака производной 1.Известен способ управления инерционными обьектами, согласно которому управление ведут с зоной нечувствительности равной 1 (дх о -Кх), где 11 т."- . -р И Ь 4 тф, 1 ф929552 3реключающем режиме быстро выйдут из строя.Кроме того, оба эти способа не обеспечивают достаточной точности в случае, если регулируемой величиной является не мгновенная величина (ток, мощность), а величина, интегрируемая по времени, например количество израсходованной электроэнергии при процессе графитации. оИзвестен способ управления процессом графитации в печи, в котором измеряют периодически через интерва" лы времени, равные времени переходного процесса в печи, количество из расходованной за каждый интервал электроэнергии, сравнивают измеренное количество электроэнергии с заданным и в зависимости от разности сравниваемых величин корректируют заданное ко- в личество электроэнергии для последующв го интервала, а в зависимости от этого скорректированного значения количества электроэнергии и заданной соот. ветственно графику мощности в момент измерения и в конце последующего временного интервала, измеряют напряжение, подводимое к печи 3.Известным способом можно управлять величиной, интегрируемой по вре О мени, однако он пригоден только в тех случаях, когда исполнительный меха.- низм,. изменяющий подаваемое на печь напряжение, имеет аналоговую выходную величину, т,еможет подавать на35 печь напряжение любой величины.Известный способ не обеспечивает необходимой точности управления процессом, так как определяемая величина напряжения, подводимого к печи,неао может быть реализована (подведена к печи) из-за специфических свойств исполнительного механизма, каждая ступень которого изменяет напряжение на определенную величину.Это уменьшает точность управления45 процессом, что приводит к. увеличению расхода электроэнергии, так как при неточном управлении процессом может увеличиться время графитации, что ведет к дополнительным потерям электроэнергии. В случае уменьшения времени графитации (быстром нагреве)ухудша. ется качество продукции. Цель изобретения - уменьшение рас- И хода электроэнергии за счет повышения точности управления,а также повышение качества продукции. 4Поставленная цель достигается тем, цто согласно способу регулируют мощность, подводимую к печи, с зоной нечувствительности, соответствующей шагу исполнительного механизма, а в конце каждого временного интервала корректируют значения границ зоны нечувствительности в зависимости от разности между скорректированным значением заданного количества электроэнергии за прошедший временной интервал и текущимНаличие при ступенчатом регулировании зоны нечувствительности, соот.- ветствует шагу исполнительного механизма, во-первых, исключает работу исполнительного механизма в непрерывно переключающем режиме,при котором будет постоянное перерегулирование,т,е, "расточка" режима, что снижает точность управления, а также приводит к быстрому выходу из строя исполнительного механизма. Во-вторых, снижает вероятность повышения управляющего воздействия при изменении мощности, вызванном не реальным ходом процесса, а какими-либо посторонними факторами, например изменением общей нагрузки, кратковременными флюктуационными процессами в печи, также способствуя таким образам повышению точности управления.А корректировка границ зоны нечу,вствительности в конце каждого временного интервала, равного времени переходного процесса, позволяет в последующий интервал компенсировать избыток или недостаток количества электроэнергии, израсходованной за предыдущий интервал, что препятствует накоплению одновременного перерегу. лирования по количеству израсходованной электроэнергии, и таким образом, ошибка по расходу электроэнергии будет не больше ошибки за один временный интервал.Устанавливают экспериментально временной график подводимой к печи мощности, в основе которого лежит получение изделий высокого качества, большой выход годной продукции при относительно невысоких расходах электроэнергии.Границы зоны нечувствительности по мощности устанавливают в соответст вии с напряжением, соответствующем одной ступени исполнительного механизма.92955 Устройство работает следующим образом.Для осуществления процесса графитации на печь при помощи исполнитель- наго механизма 11 подается напряжение, обеспечивающее подвод мощности, знаДалее, измеряют текущее значениемощности и сравнивают с значениямиверхней и нижней границ зоны нечувст.- вительности. Если текущее значениемощности больше значения верхней границы, подводимое к печи напряженияуменьшают на величину, соответствующую одной ступени исполнительногомеханизма, Если текущее значениемощности меньше значения нижней гра 0ницы зоны нечувствительности, то напряжение увеличивают на величину,соответствующую одной ступени исполнитель.ного механизма.Если текущее значение мощностинаходится в границах зоны нечувствительности, напряжение, подаваемое напечь, не изменяют.Кроме того, периодически через интервалы времени, равные времени пере.ходного процесса печи Т,измеряютколичество израсходованной за предыдущий интервал электроэнергии (/сравнивают с заданным Язад., которое рассчитывают для каждого временного интервала по Формуле. Ъ.Ъ, т )Сзодгде Т - продолжительность временногоинтервала; 30Р - знацение заданной мощности вСонацале временного интеовапа;Р - значение заданной мощности1 кв конце временного интервала,Далее находят скорректированную величину 01 для последующегоИ,Зод.скинтервала-4 а)задк. (-) ЪсдСтек С ъбдскИ корректируют значения границзоны нечувствительности на величинудр - Я.+рц С К)(3)ТНа фиг. 1 изображен заданный гра- фик мощности и реальный ход процесса; на Фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления процессом графитации на электрических печах сопротивления прямого нагрева с нерегу лируемым сопротивлением керна.э 0На фиг. 1, поясняющей вывод Формул (1), (2),;3);Р- заданный график мощности; Р (й) - заданная верхняя граница зо. Вны нечувствительности;35 Р (й)- заданная нижняя граница зоны Ннечувствительности;Штриховой линией показано реальное изменение подводимой к печи мощности 2 6(вертикальнре линии показывают изменение мощности при переключении исполнительного механизма);Ь У Б- площади, характеризующие перерасходколичества электроэнергии;Б, Я , Б, Б - площади, характеризующие недобор количества электроэнер".;гии.В интервале времени(с)-й недобор электроэнергии равен- Б - У = а + Ь + с + й,т.е. недобора количества израсходоа 4ванной электроэнергии не было, еслиплощади Б и Я. были бы меньше навеличины а и с соответственно, аплощади 5 и 5 были бы больше навеличины Ь и Й соответственно.Если в момент времени 1, в который происходит измерение количестваизрасходованной за прошедщий интервал времени электроэнергии и сравнение его с заданным, изменим (увеличим) заданные значения границ зонынечувствительности на величинуР - Ст + о " то площадьБ и Я (соответствующие площадямЯ и Ы ) уменьшатся соответственнона величины а и с, а площади 5 и 5(соответствующие площадям 5 и Бд 5.увеличатся на величины Ь и й, и такимобразом, недобор количества израсходованной электроэнергии за прошедщийинтервал времени, будет ликвидирован.Устройство (фиг. 2) состоит издатчика 1 количества электроэнергии,датчика 2 подводимой мощности, задатчика 3 количества электроэнергии, блоксравнения, вычислительного блока5, блока 6 управления задатчиком количества электроэнергии, задатцика7 границ зоны нечувствительности,блока 8 управления задатчиком 7, трехпозиционного элемента 9 и блока 10управления исполнительным механизмом,изменяющим подаваемое на печь напряжение, а следовательно, и подводимуюмощность.чение которой соответСтвует начальной точке заданного графика мощности.Исполнительным механизмом 11 через блок 10 управления управляет трехпозиционный элемент 9 с зоной нечувст вительности, соответствующей шагу меж"ду двумя соседними значениями вьход"ной величины исполнительного механизма ступенчатого трансформатора.Значения щраниц зоны нечувствительности задаются задатчиком 7.Пока регулируемая величина (мощность), измеряемая датчиком 2, находится в пределах зоны нечувствительности, трехпозиционный элемент 9 не 15 быдает команд исполнительному механизму 11. При достижении регулируе-. мой величиной границ зоны нечувствительности трехпозиционный элемент 9 выдает команду исполнительному меха низму 11 на уменьшение (если достигается верхняя граница) или увеличение (если нижняя) величины подводимого напряжения на одну ступень исполнительного механизма. 25Датчик 1 регистрирует количество израсходованной электроэнергии. Сигнал с датчика 1, собтветствующий текущему значению количества электроэнергии, поступает на блок 4 сравне- зо ния.В моменты времени, соответствую" щие временным интервалам, равным времени переходного процесса в печи, сигнал с датчика 3 количества электроэнергии для данного момента времени поступает также на блок 4 сравнения, которое выдает сигнал пропорциональный разности сравниваемых величин, поступающий на вычислительный блок 5.Причем перед началом работы в вы" числительный блок 5 вводится программа,. содержащая заданный график мощ ности и алгоритм,необходимых вычйслений.Вычислительный блок 5 определяет величину по Формуле. (1), а величину изменения значений границ зоны нечувствительности трехпозиционного элемента расчитывает по формуле. Сигнал с вычислительного блока 5, пропорциональный величине изменения значений границ зоны нечувствительности, поступает на блок 8 уп" ф равления задатчиком 7, по сигналу которого соответствующим образой изменяются значения задатчика 7, а сле. довательно, значения границ эоны нечувствительности трехпозиционногоэлемента 9, управляющего исполнительным механизмом 11, подводящим к печинапряжение а значит и мощность.Вычислительный блок 5 вырабатывает также сигнал, пропорциональныйскорректированному значению количества электроэнергии в конце последующего временного интервала, который поступает на блок 6 управления, устанавливающее задатчик 3 количества электроэнергии в соответствующее положение. В последующие интервалы времени работа устройства аналогична вышеописанному.Использование системы реализующей предлагаемый:способ, позволит повысить качество графитируемой продукции и снизить расход электроэнергии за счет повышения точности управления процессом графитации,формула изобретенияСпособ управления процессом графитации в печи, включающий измерениеколичества электроэнергии, израсходованной за каждый интервал времени,равный времени переходного процессав печи, сравнение измеренного количества электроэнергии с заданным,коррекцию заданного количества электроэнергии для последующего интервалав зависимости от разности сравниваемых величин и изменение величины под"водимого напряжения, о т л и ч а ащ и й с я тем, что, с целью уменьшения расхода электроэнергии, регулируют мощность, подводимую к печи,с зоной нечувствительности, соответствующей шагу исполнительного механизма, а в конце каждого временногоинтервала корректируют значения границ зоны нечувствительности в зависимости от разности между скорректирован"ным значением заданного количестваэлектроэнергии за прошедший временнойинтервал и текущим.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 612204, кл. С 01 В 31/04, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР 11 277906, кл. С 01 В 31/04, 1965.3, Авторское свидетельство СССР по заявке Й" 2764146/26)кл; С 01 В 31/04, 1979.929552 Составитель Г.Клейманктор Г.Волкова Техред Т. Маточка Корректор Г.Решетник каз лиал ППП "Патент", г Ужгород, у оектная,96/27 Ти ВНИИПИ Госуда Оо делам и 3035, Москва, Жаж 514 Подписноественного комитета СССРобретений и открытий35, Раушская наб., д. М 55ю