Система управления “фоскар” электрическим режимом многофазной рудно-термической печи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК за Н 05 В 7/148 ТЕНИ твенный нактный инсти- мышленности во СССР979.СССР970,втоматизацияеплавильногова. М., Ме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К А 670 РСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬ(1) Ленинградский государсучно-исследовательский и проетут основной химической про(56) 1, Авторское свиде льст777860, кл. Н 05 В 7/148,2. Авторское свидетельство31428, кл. Н 05 В 7/148,3. Сидоренко Н. Ф. и др. Аи механизация электростали ферросплавного производстталлургия, 1975, с. 231-243.(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ФОСКАР ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ МНОГОФАЗНОЙ РУДНО-ТЕРМИ ЧЕСКОИ П ЕЧИ.(57) 1. Система управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по мень шей мере двух пороговых элементов с раз 801115248 А личной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования путем ускорения отработки возмущения, система снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляющими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонений токов пары электродов, связанных входами с выходами блоков сравнения токов электродов двух фаз, а второй вход блока И связан с выходом введенного блока сравнения давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давления гидросистемы блока перемещения электродов.2, Система по п. 1, отличающаяся тем. что, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенными с выходами задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через введенный блок задержки.111Изобретение относится к электротермиии может быть использовано для управленияэлектрическим режимом рудно-термическихпечей, например фосфорных, карбидныхи т. п.Основными факторами, возмущающимиэлектрический режим, являются непостоян.ство сопротивления подэлектродного пространства, определяемое различными условиями схода шихты и ее составом, а также колебание питающего напряжения.Задача регулирования электр;.ческогорежима состоит в компенсации этих возмущений, что в основном достигается за счетперемещения электродов,Известна система управления (САУ) режимом рудно-термической печи, содержащая блок сравнения заданного и измеренного значений тока электрода, по разностикоторых происходит поддержание режима.С целью повышения качества регулирова.ния дополнительно введены суммируюгцийи интегрирующий усилители и ограничительамплитуды 1) .Благодаря включению на выходе усилителя ограничителя амплитуды величиныпостоянной времени и периодической составляющей в направлении второй производной зависят от амплитуды входного сигнала усилителя.При большой скорости изменения регулируемого параметра (а следовательно, исигнала рассогласования) сигнал второйпроизводной имеет малые амплитуды и фазовый сдвиг, рассогласование отрабатывается с высоким быстродействием прислабом демпфировании упругих колебаний,По мере изменения скорости изменения регулируемого параметра сигнал второй производной оказывает все большее влияние иэффективно демпфирует упругие колебания,а переходные процессы имеют малое времяи колебательность,Электрический режим в каждой фаземногофазной электропечи зависит от электрических режимов в соседних фазах. С увеличением (уменьшением) тока в одной изфаз увеличивается (уменьшается) ток вдругих фазах,Это приводит к тому, что регуляторымногофазных электропечей для установления заданного электрического режима перемещают одновременно несколько электродов, тогда как нарушение электрическогорежима происходит по вине одного из них.Известно также устройство, содержащееоднотипные фазные регуляторы, включаюгцие блоки сравнения, исполнительные органы и блоки компенсации, подключенныек разным фазам. Блоки компенсации позволяют при отработке возмущений однойфазы не нарушать электрический режимдругих фаз 2.Недостатком данного устройства является то, что блок компенсации выполнен на152482функциональных элементах, параметры которых не могут произвольно изменяться, поэтому трудно реализовать оптимальные 5 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 зависимости между задержкой, скоростью и рассогласованием регулируемого параметра.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система управления Фоскар электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задат чик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами двух пороговых элементов с различной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения.В качестве пороговых элементов применены фазочувствительные усилители, количество которых может быть любым (оптимально три). Таким образом, вся область рассогласования регулируемого параметра разделена на несколько зон. Так в САУ Фоскар первая зона, соответствующая минимальной зоне рассогласования, лежит в пределах 2-6%, и блок нечувствительности первого фазочувствительного усилителя соответственно настраивается дис. кретно на 2-4-бо/О от значения номинального тока электрода,Средняя зона рассогласования соответственно с зоной нечувствительности - 8-10- 2 О/о от величины номинального тока, и максимальная зона рассогласования с зоной нечувствительности - 14-16-18/О от величины номинального тока электрода.Каждый фазочувствительный усилитель имеет индивидуальную задержку на срабатывание и настройку на отпускание усилителя. Как правило, время задержки задается в пределах 2-4-6 с, но, кроме того, оно зависит от величины сигнала рассогласования, так как реализуется на 1 хС-цепочке и имеет экспоненциальную характеристику, Отпускание усилителя настраивается на 70% от заданной зоны нечувствительности в минимальной зоне рассогласования и на 50% - в остальных зонах. Сигнал рассогласования в зависимости от величины его поступает на входы фазочувствительных усилителей, при этом в зависимости от знака рассогласования на выходе усилителей первой и второй зоны формируется сигнал на подъем или опускание электрода, а на выходе усилителя третьей зоны при превышении тока электрода заданного значения формируется соответствующий сигнал на сброс напряжения. Это объясняется тем, что гидравлика, посредством которой осуществляется перемещение электрода, имеет.35 40 45 50 55 большое транспортное запаздывание и не успевает быстро отработать возмущение, в результате чего может произойти отключение печи со всеми вытекающими последствиями, сброс же напряжения осушествляется в течение 3 с. Кроме того, выход блока сравнения соединен с входом блока потери фазы, представляюшим собой усилитель, срабатывающий при резком падении тока электрода. Порог срабатывания его настраивается на сигнал, пропорциональный половине номинального значения тока электрода. При срабатывании этого усилителя на запрегцаюшем входе блока запрета, расположенного между выходами усилителей (пороговых элементов) и входом блока перемещения электродов, появляется сигнал, запрещающий перемещение электрода вниз.Таким образом, блок потери фазы осуществляет функции зашиты, а именно, запрешает резкое опускание электрода вниз, предотвращая его поломку и уменьшает количество перемещений электрода в случае возмущения) обрушения шихты и т.п.) 3) .Однако средняя рабочая мощность печей составляет 50-80/О номинальной мошности, т.е. по различным причинам (требования энергосистемы, неудовлетворительная работа оборудования, качество шихты) печь длительное время работает на пониженной мощности. При такой работе практически блок потери фазы не выполняет своих зашитных функций, так как порог срабатывания (зона нечувствительности) и фактическая величина тока электрода близки по значению. Кроме того, из-за того, что перемешениеэлектрода осуществляется гидравлическойсистемой, единой для всех фаз, при неудовлетворительной работе ее или при одновременном возмущении двух или более фазотработка возмущения происходит крайнемедленно и возможны перегрузка по токуи отключение печи.Сброс напряжения третьей зоной рассогласования и затем возврат к заданномуномеру ступени увеличивают количествосрабатываний переключающего устройствана 30/О, поэтому ввиду ограничения количества переключений это воздействие используется редко.В результате снижаются качество регудирадания и надежность работы электро=ПОЧИЦель изобретения - повышение качества регулирования путем ускорения отработки возмущения,Поставленная цель достигается тем, чтосистемы управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи,содаржашая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по меньшей мере двух пороговых элементов с различной зоной нечувствительности и задерж. гидравлического блока перемещения электро да через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляюшими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонении токов пары электродов, связанных входами с выходами блоков сравнения токов электоодов двух фаз, а второй вход блока И связан с выходом введенного блока сравнения давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давления гид росистемы блока перемещения электродов. Кроме того, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенные с выходом задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через введенный блок задержки,На фиг. 1 показаны блок-схема снстемы управления электрическим режимом одной фазы и некоторые элементы регуляторов соседних фаз; на фиг. 2 - схема работы блока И. Устройство состоит из объекта 1 управления - рудно-термической электропечи, регулируюшего органа 2 - электрода, печного трансформатора 3, снабженного переключателем 4 ступеней напряжения под нагрузкой (ПСН), датчика 5 тока электрода - токовый трансформатор, задатчика 6 тока электрода; блока 7 сравнения фактического и заданного токов электрода, два выхода блока сравнения соединены с блоками 8 а и 86 зоны нечувствительности, а третий выход - с входом зоны нечувствительности блока 9 потери фазы, выходы блоков нечувствительности соответственно соединены с входами пороговых элементов усилителей 1 Оа и 106, причем усилители 10 а и 106 имеют блоки 11 а и 116 задержки на срабатывание, а усилитель 12 не имеет. Выходы усилителей 10 а и 106 через блок 13, запрета соединены с гидравлическим блоком 4 перемещения электрода, а выход усилителя 12 - с управляющим входом блока запрета. Устройство также содержит блока 13 и 3 запрета второй и третьей фаз датчик 15 и задатчик 16 давления в гидросистеме, являющейся исполнительным механизмом перемещения электрода, блок 17 сравнения давлений, блок 18 задержки с контактами 18 - 18 два блока 19 и 20сравнения отклонений токов электродов схгслцих фаз, и блок 21 сравнения разностй токов пар электродов, выходы блоков 17 и 21 сравнения соединены с входами лопческого элемента И 22, а его выходы соелц цс цы с управляющими входам и блоков 313, запрета.Сигналы 1, 1 э и 1 э, (фиг. 1) - ток соответствующих электродов, где индексы-3 - номера фаз; д 1, д 1, и л - сигналы рассогласования между заданным и фактическим значением токов электродов); 1,1, 11, Г - сигналы запрета;сс,рг)сс возмущающие сигналы; Р 5, Г, Р - регул и рук) щие сигналы.Система работает следующим образом, Электрический режим задается переключаталем 4 ступеней напряжения печного трансформатора 3 и задатчиком 6 тока электрола. Задание может изменяться плавно или дискретно, кроме того, оцо может изменяться в зависимости от номера ступени трансформатора. Такая корректировка объяглястся особенностями печных трансформаторов рулцо-термических печей, имеющих ступени постоянной моццости, на которых к)мицяльцый ток трансформатора изменястся. Сигнал, пропорциональный току электрл, с датчика 5 тока поступает в блок 7 сравнения, гле сравнивается с сигналом, пропорциональным току задания. В случае рязбяляцса ца выходе блока 7 сравнения по цляется сигнал, который в зависимости от ус гапки зоны нечувствительности (блоки 8 я и 86) поступает на вход фазочувствительцых усилителей 10 а и 10 б, представляющих из себя лвя последовательно соединенных пороговых элемента (нуль-органа). В слуяс ревышения сигнала рязбалацса зоны к увствительности усилителя и в зависиакти от полярности сигналсрабатывает ссип из пороговых элементов, выдавая через б,пк 13 запретя сигнал в слок 14 пересп щения электродов. Если ця уцравляк)- сем вхолс блока запрета нет сигналов 11,1 си; Г; проходит и происхолит спуск или )лъеч э;сктрс)ля. Сигнал 11 ца блоке зяп)гт; п)является в том случае, если про,схс,ст резкое падение тока электрода, и ф чирустся блоком потери фазы.Б,ск 9 потери фазы представляет собой у гитс;и, имеюций дискретную зону цечувгцитсэыссти. Это достигается за счет тогс,узел зоны нечувствительности мехяцисскп ИЛИ ЭЛЕКтрИЧЕСКИ СВяЗаН С ЗЯЛЯтЧИ- к(ч ока электрола. Так, если зяляця вс. ЛИЯ ТОКс эЕкттпда, РЯВЯ 5 Ц)МИЦЯЛЬ- псх зпяченио ( ОООо). зона цсчувстви,слыгости олокя потери фазы составляет 50"/, от номинального тока электрода.Если заданный ток электрода составляет 80 сс от номинального, то зона цечУвствигелыости блока потери фязя - 40 Оо от цоминального, при 60-30% от номинального, т.е. в любом случае зона нечувствительнос. ти блока потери фазы равна 0,5 1 эздДавление в системе гидравлики должно поддерживаться не менее 60 ати и обеспечиваться насосно-аккумуляторной станцией или насосами. Как показали практика, при работе насосов достаточно двух - трех (обычно их пять - шесть) и давления хватает для подъема одного электрода, но, если рассогласование происходит на двух или более фазах, его явно недостаточно. С 70- 75 ати при подъеме одного электрола оно падает до 40-45 ати, и поэтому отработка возмущающего сигнала происходит по схеме: вначале поднимается один электрол, потом другой и т.л. При этом не искпочается колебательный процесс.Для исключения этого измеряют давление в гидросистеме датчиком 15, и сигнал пропорциональный этому давлению, сравнивается в блоке 17 сравнения с ана.пгичным сигналом от залатчика 16 давления. Сигнал рассогласования (только в случае, если оно меньше заданного) поступает ца блок перемецсения электродов для включения дополнительных насосов. Одновременно сигнал рассогласования лавления через блок 18 задержки поступает на вход логического элемента И (совпадения).Время залержки выбирается исходя из следующих соображений. Необходимо убедиться, что дополнительные насосы включены и хватает давления гидравлики, чтобы быстро отработать возмущение. О скорости перемещения электрода (т.е, скорости отработки возмущения) можно судить по приборам перемещения электрола. Если рассогласование по току - на двух и более фазах, а перемещается только олин электрод или очень медленно два и более. это свидетельствует о том, что давления в гидросистеме недостаточно и необхоличо включить дополнительное число насосов или осуществить программу перемепения.Если давление не хватает или сл работка возмущения происходит меллсццо, перемесцсцие электродов осуществляется го определенной программе. В первую очередь перемещается тот электрол, сии;г рассогласования у которого цяисольший и т.л. Это осуществляется следус)шич обрязоч.В блоке 19 сравнения прс)исхслит сравнение сигналов рассогласования первой и второй фаз (д 1, и ь 1 , я в блоке 20 сравнения - соответственно д 1, и л 1)з. Выходные сигналы блоков 19 и 20 сравнения сравнивак)тся в блоке 21 сравнения. В результате ца его выхоле появляется сигнал отклонений той фазы, у которой он наибольший, Если на обоих входах блока 22 имеется сигнал, на выхоле логического блока появляются три сигнала: два- сигналы запрета и 0 -- рязрешспие ця церечешецие.Возможные случаи формирования выход ных сигналов приведены в таолице.В вариантев первую очередь отрабатывается сигнал отклонения путем перемещения электрода первой фазы, затем второй и третьей.Во втором - соответственно вначале перемещается электрод второй фазы, затем третьей и т,д.Блок И представляет собой сборку из трех элементов И.Работа блока 22 осушествляется следующим образом.Если время отработки возмущения превышает время выдержки блока 18 задержки, на его выходе появляются три сигнала запрета, поступаюшие на вход каждого элемента И. Сигнал запрета на перемещение электрода формируется на основе сочетания контактов 18-. - 18 р блока 18 контактов 22, - 22 и выходного реле элементов 22 - 225.Так как на выходе блока 21 сформирован сигнал об электроде, имеюший наибольшее рассогласование, следовательно, на входах одного из элементов И блока 22 - два сигнала и он срабатывает, размыкая 115248 свой контакт в линии запрета, тем самым снимая запрет на перемещение соответствуюшего электрода.Таким образом. блок 22 работает пологике И, т.е. нри наличии на его входах двух сигналов от олока 18 залержк и .олока 21 сравнения на выходе б.нжа 22 появляется один сигналСнятие запрета на перемещение (подъем) одного из трех элект.- родов.п Если время блока 18 задержки выбранооптимальным и гидравлика справляегся с отработкой возму цения, на входе логи.(еского элемента отсутствует и перемещение электродов осуществляется известным способом, так же, как в системе Фоскар.Таким образом, предлагаемая системауправления позволяет существенно повысить надежность работы электропечи, так как путем улучшения качества управления и- ключает возможность отклкчення печи изза перегрузки по току, и уменьйпть вс 1 й)- ятность ложных перемещений электродов и их поломки. При этом обеспечиваегся ка.чественное управление электрическим режимом при работе на пониженной мошности и ограниченных возможностями гидрав лики.Составитель Ск Турник Редактор С. Саенко Техред И. Верес Корректор Г. Решетник Заказ 6669/45 Тираж 782 11 одиисиое ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4