DE1440934C - Control arrangement for the control of operating parameters of an electric reduction furnace - Google Patents

Control arrangement for the control of operating parameters of an electric reduction furnace

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DE1440934C
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German (de)
Inventor
Erik; Ström Nils-Erik; Västeraas Helsing (Schweden). H04n3-18
Original Assignee
Allmänna Svenska Elektriska AB, Västeraas (Schweden)
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Description

3 43 4

gangssignal des Verstärkers dauernd an die Stell- 11, einem integrierenden Verstärker 12, einer Ein-output signal of the amplifier to the control 11, an integrating amplifier 12, an input

motoren weitergegeben wird. und Ausschaltvorrichtung 13, z. B. einem Relaismotors is passed on. and switch-off device 13, e.g. B. a relay

Das zusätzliche Schaltorgan kann beispielsweise od. dgl., gezeigt. Bei 14 wird als Führungsgröße W The additional switching element can, for example, or the like. Shown. At 14, W

mit einer Nockenscheibe gesteuert werden. ein Signal zugeführt und bei 15 die Regelgröße x, can be controlled with a cam disc. a signal is supplied and at 15 the controlled variable x,

Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen Ein- 5 die in dem Transmitter k als Abbildung beispiels-Preferably, the ratio between one-5 is shown in the transmitter k as an example

schaltzeit für die Regelanordnung und Perioden- weise des Stroms, der Impedanz oder Reaktanz derSwitching time for the control arrangement and the period of the current, the impedance or reactance of the

dauer einstellbar. Geeignet ist z. B. ein Verhältnis Ofenphase gebildet wird. Der integrierende Verstär-duration adjustable. Suitable is z. B. a ratio furnace phase is formed. The integrating amplifier

zwischen der Einschaltzeit und der Periodendauer, kerkreis ist zwecks Erreichens einer stabilen Rege-between the switch-on time and the period duration, in order to achieve a stable control

das höchstens 20% beträgt. Besonders kurze Ein- lung über 16 rückgekoppelt. R1 bezeichnet ein zeit-that is a maximum of 20%. Particularly short exposure via 16 fed back. R 1 denotes a time

schaltzeiten sind bei Tysland-Hole-Reduktionsöfen io gesteuertes Schaltorgan, mit dem zyklisch permutie-In Tysland-Hole reduction furnaces, switching times are controlled switching elements with cyclic permutation

zu empfehlen. Bei solchen Öfen haben die Elektro- rend die Regelanordnung an ein Stellorgan 17, ζ. Β.to recommend. In such furnaces, the electrics have the control arrangement on an actuator 17, ζ. Β.

den häufig einen sehr großen Durchmesser und ste- den Stellmotor 17 der Elektrode, angeschaltet wer-which often have a very large diameter and the servomotor 17 of the electrode is switched on.

hen in einer Mischung aus Erz und Stahl, wobei nor- den kann. 18 ist die Regelstrecke,hen in a mixture of ore and steel, with north being able to. 18 is the controlled system,

malerweise kein Lichtbogen auftritt. Die Bildung Das Anschalten kann gemäß F i g. 2 mit der Ein-sometimes no arc occurs. The formation of switching on can according to FIG. 2 with the

von Hohlräumen unter den Elektroden und eine da- 15 schaltzeit T1 geschehen, die einen Bruchteil der Peri-of cavities under the electrodes and a switching time T 1 that is a fraction of the peri-

mit verbundene Änderung der Temperaturverteilung odendauer T2 ausmacht, zweckmäßig höchstens 20 %associated change in temperature distribution or duration T 2 , expediently a maximum of 20%

kann nun dadurch vermieden werden, daß die Ein- von dieser. Bei Einstellung oder Umstellung des Be-can now be avoided that the input of this. When hiring or changing

schaltzeiten relativ kurz gehalten werden. zugswertes oder bei Bedarf an größerer Regelge-switching times can be kept relatively short. draft value or, if required, a larger control

Bei Elektroreduktionsöfen mit mehreren Elektro- schwindigkeit kann jedoch R1 für längere Zeit geden ist es von Vorteil, wenn gemäß einer Weiterbil- 20 schlossen werden (beispielsweise entsprechend dung der Regelanordnung mehrere Elektroden züge- Fig. 3). Bei zyklisch permutierendem Anschalten der ordnet und der Reihe nach an die verschiedenen gesamten Ofenanlage kann das Zeitdiagramm das Stellmotoren nach einem zyklisch permutierenden Aussehen nach F i g. 4 haben, in der die Einzeldia-Schema anschaltbar ist. Eine solche Ausführungs- gramme der drei Ofenphasen eingezeichnet sind. Als form ist deshalb möglich, weil die Anschaltung an 25 Beispiel kann T1 = 5 Sekunden- T2 = 64 Sekunden die Stellmotoren nur zeitweise stattfindet und bringt oder T1: T2 = 5 bis 15 % genannt werden,
eine wesentliche Reduzierung an Baukosten. Man kann dem integrierenden Verstärker eineIn the case of electric reduction furnaces with several electric speeds, however, R 1 can be used for a longer period of time, and it is advantageous if, according to a further development, several electrodes are drawn in accordance with the control arrangement. In the case of cyclically permuting switching on of the arranges and sequentially to the various entire furnace systems, the timing diagram can control the servomotors according to a cyclically permuting appearance according to FIG. 4, in which the single slide scheme can be switched on. Such an execution diagram of the three furnace phases are shown. As a form is possible because the connection to 25 example can be T 1 = 5 seconds - T 2 = 64 seconds, the servomotors only take place temporarily and bring or T 1 : T 2 = 5 to 15%,
a significant reduction in construction costs. One can give the integrating amplifier a

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der hohe Integrationsgeschwindigkeit in den Einschalt-The invention is described below on the basis of the high speed of integration in the switch-on

Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Intervallen geben. Die IntegrationsgeschwindigkeitDrawing explained in more detail. It shows giving intervals. The speed of integration

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regelanordnung 30 kann beispielsweise bei T1: T2 = 10°/o zehnmal so1 shows a block diagram of a control arrangement 30, for example, at T 1 : T 2 = 10% ten times as much

für Betriebsgrößen eines Elektroreduktionsofens, groß sein wie bei T1IT2 = IOO0Zo, ohne daß derfor operating sizes of an electric reduction furnace , be large as with T 1 IT 2 = 100 0 Zo, without the

F i g. 2 und 3 verschiedene Zeitdiagramme für einen normale Ofenbetrieb dadurch unruhiger wird,F i g. 2 and 3 different timing diagrams for normal furnace operation as a result, becomes more restless,

einer Elektrode zugeordneten Regelkreis, Die Steuerung des Schaltorgans R1 kann mittelsa control circuit assigned to an electrode, the control of the switching element R 1 can by means of

F i g. 4 ein Zeitdiagramm für die Regelung eines eines Gerätes nach den F i g. 5 und 6 erfolgen. BeiF i g. 4 shows a time diagram for the regulation of a device according to FIGS. 5 and 6 take place. at

Dreiphasen-Elektrodenofens, 35 diesem Gerät sind Nockenscheiben 19, 20, 21, 22, 23Three-phase electrode furnace, 35 of this device are cam disks 19, 20, 21, 22, 23

F i g. 5 und 6 Steuermittel für das zusätzliche und 24 paarweise für jede Phase auf einer von einemF i g. 5 and 6 control means for the additional and 24 in pairs for each phase on one of one

Schaltorgan und Elektromotor über ein geeignetes Getriebe 25 ange-Switching element and electric motor connected via a suitable gear 25

F i g. 7 schematisch einen Elektroreduktionsöfen triebenen Welle 26 angebracht. Die Nocken 27, 28F i g. 7 schematically an electric reduction furnace driven shaft 26 attached. The cams 27, 28

mit drei Elektroden. auf den Scheiben sind relativ zu den Scheibenpaarenwith three electrodes. on the disks are relative to the pairs of disks

In F i g. 7 ist ein Dreiphasen-Elektroreduktions- 40 so verschiebbar, daß der Umfangsabstand zwischenIn Fig. 7, a three-phase electric reduction 40 is slidable so that the circumferential distance between

ofen gezeigt, bei dem beispielsweise Strom, Impe- ihnen bei einer gewissen Drehzahl der Welle 26 deroven shown, in which, for example, current, Impe- them at a certain speed of the shaft 26 of the

danz oder Resistanz zwischen den Elektroden 29, 30, Zeit T1 entspricht. Eine Gesamtumdrehung entsprichtdanz or resistance between the electrodes 29, 30, time T 1 corresponds. One total revolution corresponds

31 und der Schmelze 32 konstant gehalten werden der Periodendauer T2. Die Zeiten T1 und T2 sowie31 and the melt 32 are kept constant, the period T 2 . The times T 1 and T 2 as well

sollen, was durch Änderung der Elektrodenstellung das Verhältnis T1: T2 können also in gewünschtershould what by changing the electrode position the ratio T 1 : T 2 can thus in the desired

durch gewöhnliche, nicht gezeigte Stellmotoren er- 45 Weise durch Verschieben der Nocken 27, 28 undby conventional servomotors, not shown, by moving the cams 27, 28 and

folgt. durch Änderung der Drehzahl der Welle 26 variiertfollows. varied by changing the speed of the shaft 26

Eine Regelung eines solchen Ofens kann mit einer werden. Das Gerät nach den F i g. 5 und 6 kann je-Anordnung nach Fig. 1 erfolgen. In dieser Figur ist doch z. B. durch Zeitrelais, elektronische oder tranein Blockschaltbild mit einem Amplitudenbegrenzer sistorische Organe ersetzt werden.A regulation of such a furnace can be made with a. The device according to FIGS. 5 and 6 can each arrangement according to FIG. 1. In this figure is z. B. by timing relay, electronic or tranein Block diagram to be replaced with an amplitude limiter historical organs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

1 2 Integrationsgeschwindigkeit nur so groß zu wählen, Patentansprüche: wie dies für eine genaue Regelung unbedingt erforderlich ist. Bei dieser Bemessung der Integrationsge-1 2 Integration speed should only be selected as high, claims: as is absolutely necessary for precise control. With this assessment of the integration 1. Regelanordnung zur Regelung von Betriebs- schwindigkeit kann es immer noch vorkommen, daß größen eines Elektroreduktionsofens (z. B. Ofen- S sehr starke aber nur kurz dauernde Regelabweichunspannung, Ofenstrom oder Impedanz) mit min- gen, wie sie gerade für Elektroreduktionsöfen typisch destens einem integrierenden Verstärker und mit sind (z. B. beim sogenannten Schlackekochen), zu Elektrodenstellmotoren, die bei Überschreiten einem an sich unerwünschten Stelleingriff führen,
eines Schwellwerts am Verstärkerausgang durch Bekannt sind auch periodisch arbeitende Regel-Schaltorgane einschaltbar sind, ge kennzeich- io anordnungen (deutsche Patentschriften 332 440, net durch ein zusätzliches Schaltorgan, das 399685), bei denen Zeitschalter benutzt werden, um nur während periodisch wiederkehrender Zeitab- die Regelung durch Eliminierung von kurzen Imschnitte die Weitergabe des Signals vom Ver- .pulsen zu stabilisieren. In einem Fall (deutsche Pastärkerausgang an die Stellmotoren zuläßt. tentschrift 332 440) handelt es sich um die Regelung1. Control arrangement for regulating the operating speed, it can still happen that the size of an electric reduction furnace (e.g. furnace S very strong but only brief control deviation voltage, furnace current or impedance) is as small as it is typical for electric reduction furnaces at least one integrating amplifier and with are (e.g. during so-called slag boiling) to electrode servomotors which, if exceeded, lead to an intrinsically undesirable control intervention,
of a threshold value at the amplifier output are also known periodically operating control switching devices can be switched on, ge marking io arrangements (German patents 332 440, net by an additional switching device, the 399685), in which time switches are used to only switch on during periodically recurring time intervals. the regulation by eliminating short cuts to stabilize the transmission of the signal from pulsing. In one case (German Pastärker output to the servomotors permits. Tentschrift 332 440) it concerns the regulation 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 einer Feuerung in Dampf- und Gaserzeugungsanlakennzeichnet, daß das Schaltorgan (R1) mit einer gen, bei der die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit Nockenscheibe gesteuert ist. . vom Verbrauch geregelt wird. Im anderen Fall2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the switching element (R 1 ) has a gene in which the fuel supply is controlled as a function of the cam disk. . is regulated by consumption. In the other case 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- (deutsche Patentschrift 399 685) handelt es sich um durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwi- eine Regelvorrichtung für Mehrphasen-Wechselstrom, sehen Einschaltzeit (7Y) für die Regelanordnung ao bei der die verschiedenen Phasen der Reihe nach ein- und Periodendauer (Γ2) einstellbar ist. und ausgeschaltet werden. Bei beiden Regelanord-3. Arrangement according to claim 1 or 2, da- (German patent 399 685) is characterized in that the relationship between a control device for multi-phase alternating current, see switch-on time (7Y) for the control arrangement ao in which the different phases can be set in sequence on and period duration (Γ 2 ). and be turned off. With both control arrangements 4. Anordnung nach einem der vorhergehen- nungen wird die Regelabweichung nicht integriert,
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Beschränkung Verhältnis zwischen der Einschaltzeit (T1) und der Spielzahl selbsttätiger elektrischer itegulierappader Periodendauer (T2) höchstens 20% beträgt. 25 rate (deutsche Patentschrift 431 158), bei dem ein4. Arrangement according to one of the preceding, the control deviation is not integrated,
the claims, characterized in that the known is also a method for limiting the ratio between the switch-on time (T 1 ) and the number of cycles of automatic electrical itegulierappader period duration (T 2 ) is at most 20%. 25 rate (German Patent 431 158), in which a 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Zeitelement verwendet wird, das von der zu regeln-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Größe ausgehende Impulse nur weitergibt, wenn Schaltorgan (R1) wahlweise derart umschaltbar sie länger als. die Ablaufzeit des Zeitelementes anist, daß das Ausgangssignal des Verstärkers dau- dauern. Auch in diesem Fall ist ein integrierender ernd an die Stellmotoren weitergegeben wird. 30 Verstärker nicht vorgesehen, und das Verfahren ar-5. Arrangement according to one of the preceding time element is used, which is to be regulated by the claims, characterized in that the size of the outgoing pulses only passes when the switching element (R 1 ) optionally so switchable it longer than. the expiry time of the time element is that the output signal of the amplifier lasts. In this case, too, an integrating ernd is passed on to the servomotors. 30 amplifier not provided, and the procedure ar- 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden beitet nicht periodisch.6. Arrangement according to one of the preceding does not work periodically. Ansprüche für einen Elektroreduktionsöfen mit Die Anwendung langsamer Regelanordnungen für mehreren Elektroden, dadurch gekennzeichnet, Elektroreduktionsöfen ist manchmal ein Nachteil, daß sie mehreren Elektroden zugeordnet und der Soll bei vorhandenen Systemen gelegentlich die ReReihe nach an die verschiedenen Stellmotoren 35 gelgeschwindigkeit gesteigert werden, z. B. indem nach einem zyklisch permutierenden Schema an- man bei integrierenden Verstärkern die Integrationsschaltbar ist. geschwindigkeit erhöht, so ist in der Regel ein Umstellen der Parameter des Systems erforderlich.Claims for an electric reduction furnace with the application of slow control arrangements for multiple electrodes, characterized by electric reduction furnaces is sometimes a disadvantage, that they are assigned to several electrodes and the target in existing systems is occasionally the series after being increased gel speed to the various servomotors 35, z. B. by according to a cyclically permuting scheme, in the case of integrating amplifiers, the integration can be switched is. If the speed increases, it is usually necessary to adjust the parameters of the system. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 40 Regelanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei hoher Genauigkeit zur Gewährleistung eines ruhigen Ofenbetriebes die Einschalt-The invention is based on the object of designing a control arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that that with high accuracy to ensure quiet furnace operation, the switch-on Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanord- häufigkeit der Elektrodenstellmotoren möglichst ge-The invention relates to a regulating frequency of the electrode servomotors as low as possible nung zur Regelung von Betriebsgrößen eines Elek- ring gehalten wird.tion for regulating the operating parameters of an Elekring is maintained. troreduktionsofens (z. B. Ofenspannung, Ofenstrom 45 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst oder Impedanz) mit mindestens einem integrierenden durch ein zusätzliches Schaltorgan, daß nur während Verstärker und mit Elektrodenstellmotoren, die bei periodisch wiederkehrender Zeitabschnitte die Weiterüberschreiten eines Schwellwerts am Verstärkeraus- gäbe des Signals vom Verstärkerausgang an die Stellgang durch Schaltorgane.einschaltbar sind, motoren zuläßt.troreduction furnace (e.g. furnace voltage, furnace current 45) This object is achieved according to the invention or impedance) with at least one integrating through an additional switching element that only during Amplifier and with electrode servomotors, which continue to exceed with periodically recurring time segments a threshold value at the amplifier output of the signal from the amplifier output to the control gear can be switched on by switching devices, motors are permitted. Bei derartigen öfen kommen vorübergehende Ver- 50 Bei einer solchen Regelanordnung kann ein schnell änderungen der Regelgröße vor, die man nicht zu integrierender Verstärker verwendet werden, mit regeln braucht. Würde in solchen Fällen eine konti- dem auch länger dauernde kleine Abweichungen genuierliche und gleichzeitig schnelle Regelung ange- nau ausgeregelt werden können. Starke kurz dauwendet, so erhielte man einen sehr unruhigen Ofen- ernde Störungen werden sich meist in den Intervallen betrieb, was auf die metallurgischen oder chemischen 55 ereignen, während denen die Signale nicht an die Prozesse störend wirken würde. Es ist deshalb in Stellmotoren weitergegeben werden, und stören dessolchen Fällen im allgemeinen nicht möglich, eine halb den ruhigen Ofenbetrieb insgesamt nicht. Die schnelle Regelung anzuwenden. Wird z. B. ein inte- erfindungsgemäße Regelanordnung hat auch den grierender Verstärker benutzt, so muß dessen Inte- Vorteil, daß im Bedarfsfalle (z. B. beim Anfahren grationsgeschwindigkeit ausreichend niedrig gemacht 60 eines kalten Ofens oder bei einer Änderung des Sollwerden, wertes der Regelgröße, d. h. einer Änderung der Bei einer bekannten Regelanordnung der eingangs Führungsgröße) eine einfache Umschaltung vom ingenannten Art (österreichische Patentschrift 218 632; termittierenden auf kontinuierlichen Betrieb dadurch Siemens-Zeitschrift Oktober 1960, S. 578 bis 581) vorgenommen werden kann, daß das zusätzliche wird zur Erzielung einer minimalen Verstellhäufig- 65 Schaltorgan dauernd geschlossen gehalten wird, wokeit empfohlen, die Rückführung geeignet anzuord- durch eine wesentlich höhere Regelgeschwindigkeit nen und zu bemessen. Diese Maßnahme läuft darauf erreicht wird. Hierzu kann das zusätzliche Schaltorhinaus, den Regler nur so schnell zu bauen, d. h. die gan wahlweise derart umschaltbar sein, daß das Aus-In ovens of this type, temporary changes occur changes of the controlled variable before which one cannot be used with the amplifier to be integrated needs to regulate. In such cases, minor deviations that would also last longer would be sufficient and, at the same time, fast regulation can be regulated precisely. Strong short lasts, so you would get a very restless furnace- disturbances are mostly in the intervals operated what happened to the metallurgical or chemical 55, during which the signals were not sent to the Processes would be disruptive. It is therefore passed on in servomotors, and interfere with them Cases in general not possible, not a half of the quiet furnace operation as a whole. the to apply quick regulation. Is z. B. an inte- inventive control arrangement also has the If a grating amplifier is used, it must be integrated speed of migration made sufficiently low 60 when the oven is cold or when the target value is changed, value of the controlled variable, d. H. In a known control arrangement of the input reference variable) a simple switchover from the aforementioned Art (Austrian patent specification 218 632; termittenden on continuous operation thereby Siemens magazine October 1960, p. 578 to 581) can be made that the additional is kept permanently closed to achieve a minimum adjustment frequency, wokeit It is recommended to arrange the return in a suitable manner due to a significantly higher control speed and to measure. This measure boils down to being achieved. For this purpose, the additional switch door can be added, to build the controller only so quickly, d. H. the gan can optionally be switched in such a way that the

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