Устройство для перемещения электрода электротермической установки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский ордена Ленинаи ордена Октябрьской Революции энерге.тический институт и Всесоюзныйнаучно-исследовательский, проектноконструкторский и технологическийинститут электротермического оборудования"Металлургия", с, 57,2. Соколов М,М. и др. Электропривод перемещения электродов дуговыхэлектрических печей. - "Электротехническая промышленность", 1982, В 5,с.12-14(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙУСТАНОВКИ, содержащее связанный валом с электродом через кинематиче скую передачу регулирующий двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого связана через реверсивный датчик тока с выходом тиристорного преобразователя, соединенноговходом с выходом блока сравнения,первый вход которого связан с выходом регулятора, а второй - с выходомреверсивного датчика тока, и уравновешивающий двигатель постоянноготока независимого возбуждения, подлюченный обмоткой якоря к выходу ис.чника тока и связанный "валом с ва 511 Н 05 В 7/148 ф Р 27 З.11/10 члом регулирующего двигателя, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования режима установки, оно снабжено блоком выделения разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении, подключенным входом к выходу реверсивного датчика тока, а выходом, связанным с обмоткой возбуждения уравновешивающего двигателя.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения разности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении снабжен детектором знака, двумя ключами двумя пороговыми элементами, двумя элементами" .задержки, формирователем сигнала управления, гене. ратором тактовых импульсов с прямым. и инверсным выходами, реверсивным счетчиком и преобразователем коданалог, выход которого является выходом блока, а входы подключены к. выходам реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого через пороговые элементы и ключи соединены с выходами детектора знака, вход кото. рого является входом блока, причем управляющие входы ключей связаны через элементы задержки с прямым и инверсным выходами генератора тактовых импульсов и входами формирователя сигналов управления, а выход формиро. вателя сигналов управления служит дополнительным выходом блока и связан с первым входом сумматора, включенного между выходом регулятора и первым входом блока сравнения.. 1 1081815 2Изобретение относится к электро-, Родом через кинематическую передачу гермии,а,именно к механизмам перемещения регулирующий двигатель постоянного электродов электротермических установок, тока, обмотка якоря которого связана и может быть использовано в других стале" . через реверсивный датчик .тока с выходом тиристорного преобразователя, соединенного входом с выходом блока плавильных печах, установках электро-,шлакового переплава й т.д,сравнения, первый вход которого связан Известно устройство дпя перемещения электрода электротермической установ- с выходом регулятора, а второй - с выки, содержащее двигатель, подключен- ходом реверсивного датчика тока, и уравновещивающий двигатель постоянный якорной обмоткой к регулятору и 10 связанный валом с электрододержателем ного тока независимого возбуждения, через кинематическую передачу, вклю подключенный обмоткой якоря к .выходу .чающую в себя редуктор и реечную пе- ,источника тока и связанный валом с редачу. В указанном механизме для валом регулирующего двигателя, снабуменьшения мощности двигателя испольжено блоком выДеления разности токов зуют противовесы, связанные с электро якоРя двигателя при прямом и обратдодержателем посредством троса, пере- ном движении, подключенным входом к кинутого через ролики 1, . выходу реверсивного датчика тока, аНедостатком данного устройства явля . выходом, связанным с обмоткой возбужется наличие люфтов в кинематической 20 дения уравновешивающего двигателя.передаче и упругих элементов, что Кроме того, блок выделения разнос- пРиводит к запаздыванию в отработке ти токов якоРя двигателя при прямом возмущений, перерегулирования и коле- и обратном движении снабжен детектобаниям, препятствующим повышению ско- Ром знака, двумя ключами, двумя но- рости перемещения электрода, 25 Роговыми элементами, двумя элементаНаиболее близким к изобретению по мн задеРжки, формирователем сигнала технической сущности является устрой- . упРавления, генератором тактовых ство для перемещения электрода элек- импульсов с прямым и инверсным выхо" тротермической. установки, содержащее дом,реверсивным счетчиком и преобрасвязанный валом с электродом через 0 зователем код-аналог, выход которого кинематическую передачу регулирующийявляется выходом блока, а. входы.под- двигатель постоянного тока, обмотка ключены к выходам реверсивного счет"якоря которого связана через реверсив. чика, входы сложения и вычитания коный датчик тока с выходом тиристорно-торого через пороговые элементы и го преобразователя, соединенного . ключи соединены с выходамн детеквхсдом с выходом блока срав- . тоРа знака, вход .которого является кения, первый вход которого связан с входом блока, причем управляющие выходом регулятора а второй - с вы- входы ключей связаны через элементы ходом реверсивного датчика тока, и задержки с прямым и инверсным выуравновешивающий двигатель постоян ходами генератора тактовых импульсов ного тока независимого возбуждения, и входами формирователя сигналов уп-, подключенный обмоткой якоря к выходу Равления, а выход формирователя источника тока и связанный валом с сигналов управления служит дополни-.валом регулируемого двигателя 21, . тельным выходом блока и связан сНедостатком известного устройства первым входом сумматора включенного5:1 является невозможность достижения пол между выходом регулятора и первьпе ного уравновешивания вертикально пе- . входом блока сравнения.ремещающихсямасс приизменениивесарас- На фиг. 1 приведена функциональходуемого электрода, что приводит к сни- ная схема устройства для перемещенияжению быстродействиямеханизмаи повыше- электрода; на фиг. 2 - схема блоканию мощности регулирующего двигателя. Целью изобретения является повышение быстродействия Регулирования режима установки.Поставленная цель достигается тем,55 что устройство для перемещения электрода электротермической установки, содержащее связанный валом с электвыделения разности токов якоря.,Устройство (фиг. 1) содержит регулйрующий 1 и уравновешивающий 2 двигатели постоянного тока независимого возбуждения, валы которых, связанные между собой (жестко или через промежуточную кинематическую передачу), соединены через кинемати3 10818 ческую передачу, включающую в себя редуктор 3 и реечную (или винтовую) передачу 4 с электродом 5, укрепленным на электрододержателе 6. Обмотка якоря регулирующего двигателя 1 подключена к выходу преобразователя 7 (например, тиристорного преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное) через реверсивный датчик 8 тока якоря (схема под-1 о ключения датчика тока якоря к преобразователю не является существенной для работы устройства). Регулятор 9, управляющий режимом работы электротермической установки, связан с входом преобразователя 7 через сумматор 1 О и блок 11 сравнения. Обмотка 12 возбуждения регулирующего двигателя 1 подключена к источнику постоянного тока 08 . Обмотка якоря 2 О уравновешивающего двигателя 2 подключена к источнику 13 питания со свойствами источника тока (парамет, рический стабилизатор постоянного тока или тиристорный преобразователь по стоянного тока с отрицательной обратной связью по току). Обмотка 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2 подключена к основному выходу блока 15 выделения раз- зоности токов якоря двигателя при прямом и обратном движении. Для повышения точности работы устройства блок 15 выделения разности З 5 токов целесообразно выполнять в виде (фиг. 2) генератора 16 тактовых импульсов с прямым и инверсным выходами, подключенными к входам формирова теля 17 сигнала управления и управляю 40 щим входом ключей 18 и 19 через элементы 20 и 21 задержки. Сигнальные входы ключей 18 и 19 подключены к выходам детектора 22 знака, соединенного с выходом датчика 8 тока Выходы ключей 18 и 19 через пороговые элементы 23 и 24,. соединенные с входами сложения СА и вычитания Вч реверсивного счетчика 25, подключенного выходами всех разрядов к входам 50 преобразователя 26 код-аналог. Выход. преобразователя 26 код-аналог соединен с входом усилителя 27. Выход усилителя 27 является основным выходом блока 15 выделения разности токов 55 якоря. Выход формирователя 17 образует дополнительный выход блока 15, который подключается к входу преоб 15 4разователя 7 (показано штриховойлинией на фиг. 1).Устройство работает следующим об"разом.Перед началом автоматической работы системы активного уравновешивания электрода ойератором на выходеблока 15 устанавливается начальноенапряжение ц о, соответствующееначальному значению веса электрода 5,электрододержателя 6 и других вертйкально перемещающихся масс (фиг. 1).Начальное значение напряжения ОдЧна выходе блока 15 выбирается, исходя из условия полного уравновешивания всех вертикально перемещающихсямасс механизма, т,е,Ц 6 Чгде С - вес перемещающихся масс;коэффициент пропорциональности, приводящий развиваемый уравновешивающим двигателем 2 момент к весу перемещающихся масс;д- ток возбуждения уравновешивающего двигателя;1 Чсопят - ток в обмотке якоря уравновешивающего двигателя 2, вырабатываемый источником 13тока.При выполнении условия (1) сис-. тема оказывается полностью уравновешенной (эквивалентна системе с горизонтально перемещающимися массами) и регулирующий двигатель 1 нагружен только силами трения. Поскольку силы, трения в уравновешенной системе можно считать одинаковыми при подъеме и спуске электрода, то разность тока якоря 1 Р регулирующего двигателя 1 при подъеме 1 п и при спуске 1 С равнарп сВ этом случае блок 15 выДеления разности токов дополнительного сигна ла не вырабатывает и усилитель 27 блока 15 обеспечивает протекание по обмотке 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2 токад соВйач ф ответствуЬщего полному начальному уравновешиванию.Полное уравновешивание системы вертикально перемещающихся масс с помощью дополнительного уравновешивающего двигателя 2, развивающего1081815 удерживающий (уравновешивающий) мо;мент при любой скорости перемещенияэлектрода 5, позволяет существенносократить установленную мощность регулирующего двигателя 1, а также мощ 5ность преобразователя 7, повысив темсамым быстродействие системы автома"тического .регулирования мощности илидлины межэлектродного промежуткаэлектротермической установки.Особенностью электротермическихустановок с перемещающимися электродами является изменение. веса последних в процессе работы (сплавлениерасходуемого электрода)Следователь но, установленное в начале работыравновесие, определяемое условием(1), в процессе работы нарушается,Разбаланс системы приводит к дополнительному нагружению регулирующегодвигателя 1. Для исключения этого вустройстве обеспечивается автоматическое уравновешивание в процессе работы установки. Сигнал раэбаланса,появляющийся при нарушении .условия(1), выделяется блоком 15,В общем случае поддержание мощности дуги или длины межэлектродного промежутка в печи сопровождаетсяработой электропривода в реверсив- З 0ном режиме. Блок 15 выделяет разностьтоков якоря регулирующего двигателяподъеме и спуске электрода, усиливает ее и подает в виде сигналакоррекции на обмотку 14 возбуждения З 5уравновешивающего двигателя 2. Приэтом для нормального функционирования системы автоматического уравновешивания вход блока 15 подключен кдатчику 8 тока,.а основной выход - 40к обмотке 14 возбуждения. Однако реверсивное движение регулирующегодвигателя 1 в системе автоматического управления носит случайный характер. Для повышения точности уравнове шивания целесообразно осуществлять.периодическую проверку равновесиясистемы, Для этого в блок 15 выделения разности токов введен генератор16 тактовых импульсов (фиг. 2), 50а на вход преобразователя 7 подклю-чен выход формирователя 17 сигналовуправления (связь показана штриховойлинией на фиг. 1). Работа блока 15 в этом случаепроисходит следующим образом.Генератор 16 тактовых импульсовпериодически с низкой частотой (в 6общем случае частота опроса измерительной системы определяется скоростью изменения веса перемещающихся масс) подает через формирователь 17 сигнала управления на вход преобразователя 7 через сумматор 10 и блок 11 сравнения разнополярный сигнал, обеспечивающий кратковременное реверсивное перемещение электрода 5, например подъем-спуск. При этом на выходе датчика 8 тока вырабатывается также разнополярный сигнал, положительное значение которого соответст вует,например, подъему электрода, а отрицательное - спуску, Детектор 22 знака преобразует этот разнополяр" ный сигнал в сигналы одного знака, поступающие на сигнальные входы ключей 18 и 19При подъеме электрода сигнал поступает, например, на сигнальный вход ключа 18, а при спуске -на 19. Одновременно сигналы с прямого и инверсного выходов генератора 16поступают через элементы 20 и 21 задержки на управляющие входы ключей, 18 и 19, Задержка элементов отпирания ключей 18 и 19 относительно начала измерительного движения регулирующего двигателя 1 обусловлена тем, что процесс пуска и реверса двигателя сопровождается пусковыми токами,не отражающими процесса реального нагружения двигателя. После разгона . двигателя 1 (окончания переходного процесса) ток якоря пропорционаленмоменту нагрузки. Таким образом, разрешающий сигнал на управляющие входыключей 18 и 19 поступает с задержкойна время окончания переходных процессов пуска и реверса двигателя 1.После поступления на управляющийвход ключа 18 разрешающего сигнала(с задержкой на время пуска двигателя) сигнал, пропорциональный токуякоря при подъеме Зр , поступает свыхода ключа 18 на вход пороговогоэлемента 23. Порог срабатыванияпороговых элементов 23 и 24 долженпревышать ток якоря, соответствущиймоменту трения, т.е. полностью уравновешенной системе.,Если системауравновешена, т.е.3 п0 П, гдеЦ - порог срабатывания пороговыхэлементов 23 и. 24, то на выходе,порогового элемента сигнал не вырабатывается, как и в случае, если система переуравновешена, т.е. усилие,развиваемое уравновешивающим двига-7 1081 телем 2, больше веса перемещающихся масс. Пороговый элемент 23 срабатывает только при недостаточйой разгрузке системы, когда 3О дэ При этом на выходе, порогового эле мента 23 .:вырабатывается сигнал логической единицы, который поступает на вход сложения СЬ реверсивного счетчика 25. Число, соответствующее начальному уравновешиванию системы, 10 может устанавливаться либо вручную оператором, либо автоматически при переводе системы в режим автоматического слежения за изменяющимся весом электрода 5. 15Сигнал с прямого выхода генератора 16 обеспечивает подачу на вход преобразователя 7 напряжения, соответствующего подъему. электрода 5, и отпирание ключа 18. Сигнал с ин версного выхода генератора 16 обеспечивает спуск электрода 5, и с задержкой на время переходного процес са, определяемой элементом 21, разрешает работу ключа 19. При этом на 25 вход порогового элемента 24 поступает сигнал барс . Здесь так же, как и при подъеме электрода, возможны . три случая. Когда система уравновешена,Эро ( Ояз и сигнал на.выходе ЗО)порогового элемента 24 не вырабатывается (присутствует сигнал логического нуля). При недоуравновешивании системы (когда усилие, развиваемое уравновешивающим двигателем 2, мень- З 5 ше веса перемещающихся масс) 3 я( Ц, и на выходе элемента 24 также имеет место сигнал логического нуля, Пороговый элемент 24 срабатывает, и на его выходе вырабатывается сиг нал логической единицы только в случае переуравновешиваниясистемы, При этом сигнал логической единицы поступает на вход вычитания Вц реверсивного счетчика 25, уменьшая 45 на единицу записанное в нем число,Таким образом, в работе блока 15 выделения разности тока якоря воз 815 8можны три режима; импульсы на входыреверсивного счетчика 25 не поступают, что соответствует полностьюуравновешенной системе; импульсыпоступают на вход сложения СА реверсивного счетчика 25, что соответствует недоуравновешенной системе;импульсы поступают на вход вычитанияРр реверсивного счетчика 25, что соответствует переуравновешенной системе.За один измерительный такт. генератора 16 число, записанное в счетчике 25, изменяется на единицу. Если .разбаланс системы превышает этотуровень, что может иметь место приначальном уравновешивании системыили скачкообразном изменении весаперемещающихся масс, то уравновешивание системы происходит за несколЬ.ко измерительных тактов, посколькуимпульсы на соответствующие входыреверсивного счетчика 25 поступаютдо тех пор, пока система не будетуравновешена,Реверсивный счетчик 25 выполняетфункции выделения разности тока якоря ДР при подъеме и спуске электрода и запоминания этой разности.Преобразователь 26 код-аналог преобразует число, записанное в счетчике 25, в аналоговый сигнал, которыйуправляет усилителем 27, питающимобмотку 14 возбуждения уравновешивающего двигателя 2Автоматическое слежение за изменяющимся весом вертикально перемещающихся масс электротермической,установки существенно. облегчает режимработы регулирующего двигателя .1и преобразователя, позволяет снизитьих мощность и тем самым повыситьбыстродействие и точность системыавтоматического управления электротермической установкой, повысив вконечном итоге ее производительность,и улучшить качество выплавляемогометалла.1081815 Составитель Г. Техред С.Легеэ аканова ррек атееатаю аа ю раж 7 ВНИИПИ Госу по дела 113035, Мос. Шулла ат аюарствен изобре ва, Ж-Зого коми ений и о Подписнота СССР крытийя наб., д.