CN201562966U - 一种电阻炉恒功率控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电阻炉恒功率控制系统，包括为设置在电阻炉内且通电后能产生导电熔穴的电阻炉三相电极供电的磁性调压器、对电阻炉三相电极的输出功率实时检测的功率检测单元、为磁性调压器中的直流激磁电路供电的整流电路、对整流电路进行控制且通过调整直流激磁电路的激磁电流值大小相应对电阻炉三相电极的输出功率进行控制调整的交流调压器、根据功率检测单元所检测信号相应对交流调压器进行控制的控制器、与控制器相接的人机控制界面和以无线通讯方式与控制器进行双向通信的上位监控器。本实用新型电路设计简单、投入费用低、接线方便且使用操作简易、实现方便、控制精确，能有效解决电阻炉的恒功率控制问题。

Description

一种电阻炉恒功率控制系统

技术领域

本实用新型属于电阻炉功率控制技术领域，尤其是涉及一种电阻炉恒功率控制系统。

背景技术

硅酸铝耐火纤维是工业炉窑的主要保温材料，目前其生产主要采用电弧炉和电阻炉两种方式，其中以电阻炉生产的纤维棉质量较高，在耐火纤维生产中较多采用。就负载特点而言，电阻炉的起弧过程比较复杂，冲击电流大，功率调节到熔穴的变化(负载的改变)惯性时间常数大，其功率的控制品质对提高产品产量和质量，延长炉龄具有重要的意义。

耐火纤维品种包括用融熔法生产的普通硅酸铝纤维(使用温度1000℃-1300℃)和高纯纤维等中档纤维，以及运用交体法生产的氧化铝等高等纤维。近年来，我国对耐火纤维的生产和应用，科研各个方面都有较快的发展。耐火纤维在我国的机械，冶金，石油化工，造纸等工业部门得到广泛推广和应用。普通的硅酸铝纤维用在1000℃以下的间隙式炉子内衬使用，降低能耗20-30％左右，有的电加热炉达到50％，在连续式炉子使用，节能15％左右。目前实施的连熔工艺有电弧炉法和电阻炉法，两者相比，电阻炉法具有流股稳定、电耗低、连续运转时间长、所生成纤维质量好、噪声小等优点。

耐火纤维的生产主要原料是焦宝石，固体状态下的焦宝石是不导电的，而液态下的焦宝石是导电的(因为存在大量的自由离子)，利用这个特点，在电路中用三根端点互相靠近的三相电极，几何位置成120°，端点之间可加一层薄的低熔点的金属片，通电后，电极端头产生电弧放电，电极附近的焦宝石粉粒由于瞬间的高温而融化，从而形成导电熔穴。随着熔穴的面积渐渐增大，适当的将三电极向外拉，使熔穴范围随之扩大。当融化量与引流量达到平衡时，熔穴不再扩大，从而形成一个熔化结合引流的连续生产过程。在此生产过程中，维持恒定功率的导电熔穴是保持连续溶解和连续吹棉的至关重要的先决条件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电阻炉恒功率控制系统，其电路设计简单、投入费用低、接线方便且使用操作简易、实现方便、控制精确，能有效解决电阻炉的恒功率控制问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电阻炉恒功率控制系统，包括为设置在电阻炉内且通电后能产生导电熔穴的电阻炉三相电极进行供电的供电单元，所述供电单元为接在高压供电电网上的磁性调压器，所述磁性调压器的三个输出端分别与电阻炉三相电极相接，其特征在于：还包括对电阻炉三相电极的输出功率进行实时检测的功率检测单元、为磁性调压器中的直流激磁电路进行供电的整流电路、对整流电路进行控制且通过调整所述直流激磁电路的激磁电流值大小相应对电阻炉三相电极的输出功率进行控制调整的交流调压器、根据功率检测单元所检测信号相应对交流调压器进行控制的控制器、与控制器相接的人机控制界面和以无线通讯方式与控制器进行双向通信的上位监控器，所述整流电路与所述直流激磁电路相接；所述控制器分别与功率检测单元和交流调压器相接，交流调压器与整流电路相接；所述控制器和上位监控器上分别设置有相配合使用的无线通信模块一和无线通信模块二。

所述功率检测单元包括对电阻炉三相电极与磁性调压器间所连接供电短网中的电流和电压分别进行检测的电流检测单元和电压检测单元、有功功率变换器和与所述有功功率变换器相接的I/V转换电路，所述电流检测单元和电压检测单元均接所述有功功率变换器。

所述交流调压器包括对整流电路进行控制的双向可控硅SCR和对双向可控硅SCR进行移相控制的移相触发器，所述整流电路为单相桥式整流电路；移相触发器的一个输出端经电阻R0后接双向可控硅SCR的控制极G，双向可控硅SCR的T1极接所述单相桥式整流电路的一个输入端，双向可控硅SCR的T2极和所述单相桥式整流电路的另一个输入端分别接220V单相交流电的两个输出端。

所述有功功率变换器为PWT型交流电力变换器。

所述控制器为KMM可编程序控制器。

所述移相触发器为芯片KJ006。

所述磁性调压器为TDH2型磁性调压器。

还包括由控制器进行控制的告警单元。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、安装布设方便且投入成本低。

2、操作简易、调试简单且使用效果好、控制精确、工作可靠，通过设置在控制柜上的人机控制界面对相关参数进行设定，结合功率检测单元、控制器和交流调压器实现对电阻炉内三相电极的输出功率进行实时跟踪检测并根据检测结果相应对其输出功率进行控制调整，达到控制电阻炉内三相电极恒功率工作的目的。

3、设计合理，实用价值高，能有效解决硅酸铝耐火纤维的加工难题并有效保证连续溶解和连续吹棉的生产过程，大大提高了所生产硅酸铝耐火纤维的实际质量，因而本实用新型能实现巨大的经济价值和产业价值。

4、适用范围广，能有效适用至其它相关技术领域，并达到恒功率控制目的。

本实用新型电路设计简单、投入费用低、接线方便且使用操作简易、实现方便、控制精确，能有效解决电阻炉的恒功率控制问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

附图标记说明：

1-导电熔穴；         2-电阻炉三相电极；    3-磁性调压器；

4-功率检测单元；     4-1-电流检测单元；    4-2-电压检测单元；

4-3-PWT型交流电力变  4-4-I/V转换电路；     5-控制器；

换器；

6-交流调压器；       6-1-双向可控硅SCR；   6-2-移相触发器；

7-人机控制界面；     8-上位监控器；        9-整流电路；

10-告警单元。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括为设置在电阻炉内且通电后能产生导电熔穴1的电阻炉三相电极2进行供电的供电单元，所述供电单元为接在高压供电电网上的磁性调压器3，所述磁性调压器3的三个输出端分别与电阻炉三相电极2相接。同时，本实用新型还包括对电阻炉三相电极2的输出功率进行实时检测的功率检测单元4、为磁性调压器3中的直流激磁电路进行供电的整流电路9、对整流电路9进行控制且通过调整所述直流激磁电路的激磁电流值大小相应对电阻炉三相电极2的输出功率进行控制调整的交流调压器6、根据功率检测单元4所检测信号相应对交流调压器6进行控制的控制器5、与控制器5相接的人机控制界面7和以无线通讯方式与控制器5进行双向通信的上位监控器8。所述整流电路9与所述直流激磁电路相接；所述控制器5分别与功率检测单元4和交流调压器6相接，交流调压器6与整流电路9相接；所述控制器5和上位监控器8上分别设置有相配合使用的无线通信模块一和无线通信模块二。使用之前，先通过人机控制界面7输入相应预设恒功率控制参数。

本实施例中，所述功率检测单元4包括对电阻炉三相电极2与磁性调压器3间所连接供电短网中的电流和电压分别进行检测的电流检测单元4-1和电压检测单元4-2、有功功率变换器和与所述有功功率变换器相接的I/V转换电路4-4，所述电流检测单元4-1和电压检测单元4-2均接所述有功功率变换器。所述电流检测单元4-1为分别对磁性调压器3所输出a相电流和c相电流进行实时检测的电流互感器CT1和CT2，所述电压检测单元4-2为分别对磁性调压器3所输出a相线与b相线间的线电压和b相线与c相线间的线电压进行实时检测的电压互感器PT1和PT2。

所述交流调压器6包括对整流电路9进行控制的双向可控硅SCR6-1和对双向可控硅SCR6-1进行移相控制的移相触发器6-2，所述整流电路9为单相桥式整流电路。所述移相触发器6-2的一个输出端经电阻R0后接双向可控硅SCR6-1的控制极G，双向可控硅SCR6-1的T1极接所述单相桥式整流电路的一个输入端，双向可控硅SCR6-1的T2极和所述单相桥式整流电路的另一个输入端分别接220V单相交流电的两个输出端。

本实施例中，所述有功功率变换器为PWT型交流电力变换器4-3。所述控制器5为KMM可编程序控制器。

所述移相触发器6-2为芯片KJ006。所述磁性调压器3为TDH2型磁性调压器。同时，本实用新型还包括由控制器5进行控制的告警单元10，所述告警单元10与控制器5相接。所述I/V转换电路4-4由运算放大器A和电阻R4和变阻器R5组成，所述PWT型交流电力变换器4-3的输出端经电阻R4后接运算放大器A的正相输入端，运算放大器A的正相输入端经变阻器R5后接地，所述运算放大器A的反相输入端与其输出端相接。所述磁性调压器3的三个输出端分别经电阻R1、R2和R3后与电阻炉三相电极2相接。

本实用新型的工作过程是：电阻炉工作过程中，电流检测单元4-1和电压检测单元4-2实时对电阻炉三相电极2与磁性调压器3间所连接供电短网中的电流和电压进行检测并将所检测信号同步传送至PWT型交流电力变换器4-3，PWT型交流电力变换器4-3将所接收的电流和电压信号转换为有功功率值并最终调整转换为4-20mA的标准电流信号输出，之后通过I/V转换电路4-4将PWT型交流电力变换器4-3所输出的4-20mA标准电流信号转化为1-5V电压信号并送至KMM可编程序控制器，KMM可编程序控制器将功率检测单元4实时所检测功率参数与预设恒功率控制参数值进行比较判断并相应对移相触发器6-2进行控制，之后通过移相触发器6-2对双向可控硅SCR6-1进行移相控制且再相应通过双向可控硅SCR6-1对整流电路9进行控制，最终达到通过调整所述直流激磁电路的激磁电流值大小相应对电阻炉三相电极2的输出功率进行控制调整的目的。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电阻炉恒功率控制系统，包括为设置在电阻炉内且通电后能产生导电熔穴(1)的电阻炉三相电极(2)进行供电的供电单元，所述供电单元为接在高压供电电网上的磁性调压器(3)，所述磁性调压器(3)的三个输出端分别与电阻炉三相电极(2)相接，其特征在于：还包括对电阻炉三相电极(2)的输出功率进行实时检测的功率检测单元(4)、为磁性调压器(3)中的直流激磁电路进行供电的整流电路(9)、对整流电路(9)进行控制且通过调整所述直流激磁电路的激磁电流值大小相应对电阻炉三相电极(2)的输出功率进行控制调整的交流调压器(6)、根据功率检测单元(4)所检测信号相应对交流调压器(6)进行控制的控制器(5)、与控制器(5)相接的人机控制界面(7)和以无线通讯方式与控制器(5)进行双向通信的上位监控器(8)，所述整流电路(9)与所述直流激磁电路相接；所述控制器(5)分别与功率检测单元(4)和交流调压器(6)相接，交流调压器(6)与整流电路(9)相接；所述控制器(5)和上位监控器(8)上分别设置有相配合使用的无线通信模块一和无线通信模块二。

2.按照权利要求1所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述功率检测单元(4)包括对电阻炉三相电极(2)与磁性调压器(3)间所连接供电短网中的电流和电压分别进行检测的电流检测单元(4-1)和电压检测单元(4-2)、有功功率变换器和与所述有功功率变换器相接的I/V转换电路(4-4)，所述电流检测单元(4-1)和电压检测单元(4-2)均接所述有功功率变换器。

3.按照权利要求1或2所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述交流调压器(6)包括对整流电路(9)进行控制的双向可控硅SCR(6-1)和对双向可控硅SCR(6-1)进行移相控制的移相触发器(6-2)，所述整流电路(9)为单相桥式整流电路；移相触发器(6-2)的一个输出端经电阻R0后接双向可控硅SCR(6-1)的控制极G，双向可控硅SCR(6-1)的T1极接所述单相桥式整流电路的一个输入端，双向可控硅SCR(6-1)的T2极和所述单相桥式整流电路的另一个输入端分别接220V单相交流电的两个输出端。

4.按照权利要求2所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述有功功率变换器为PWT型交流电力变换器(4-3)。

5.按照权利要求1或2所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述控制器(5)为KMM可编程序控制器。

6.按照权利要求3所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述移相触发器(6-2)为芯片KJ006。

7.按照权利要求1或2所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：所述磁性调压器(3)为TDH2型磁性调压器。

8.按照权利要求1或2所述的一种电阻炉恒功率控制系统，其特征在于：还包括由控制器(5)进行控制的告警单元(10)。

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