FI68918B - Foerfarande och anordning foer kontroll av en elektrisk ljusbaogeugn - Google Patents

Description

ΓΓΓ5£3“1 .......KUULUTUSJULKAISU

*^15 B 11 UTLÄGG NIN GSSKRI FT 68 91 8 c (45) r-t-.iii i-ί li n 1935 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 G 05 F 1/02 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 782070 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 28 06 78 (H) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 28.0 6.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig j 2 78

Patentti- ja rekisterihallitus /44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — n-i gr

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad ^ I . U / . 5 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 29.06.77i 2O.OI.78 Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikans-ka Repub 1iken(ZA) 77/3923, 78/0375 (71) The National Institute for Metallurgy, 200 Hans Strydom Avevue,

Transvaal Province, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (72) Alistair Bruce Stewart, Randburg, lan James Barker, Randburg,

Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä ja laitteisto sähkökään uuni n ohjaamiseksi - Förfarande och anordning för kontroll av en elektrisk ljusbägeugn Tämä keksintö koskee sähkokaariuunien säätöä ja erityisesti tällaisen uunin sekundäärisessä (teho)piirissä esiintyvien olosuhteiden johtamista tällaisen säädön toteuttamiseksi.

Kaariuunien tehokasta säätöä yritettäessä optimoida niiden tehokkuutta tai tuotantonopeutta, mahdollisesti ympäröivien olosuhteiden asettamissa rajoissa, usein haittaa vaikeus tarpeellisessa virtojen ja jännitteiden mittaamisessa sekundääripuolella muuntajia, joita tavallisesti syötetään kolmivaiheisesta sähkövoimansyötöstä. Tästä on seurauksena vaikeus tehon jakaantumisen mittaamisessa uunissa.

Vaikka tätä keksintöä voidaan soveltaa ja se on tarkoitettu piiriinsä sisältämään minkä tahansa tyyppiset monielektrodiset uunit, tässä selityksessä käsitellään kolmielektrodisia uuneja, jot^ka kuuluvat varsin yleiseen tyyppiin. Kolmielektrodisia piirejä voidaan pitää delta-tähti-yhdistelminä, missä jokaista piirin osaa voidaan kuvata keskitetyillä parametreillä (induktanssi ja resistanssi), joiden ei käyttäytymisessään tarvitse olla lineaarisia.

2 68918

Tuotantouunissa teho syötetään muuntajilla, joissa on käämikytkimet tai muut laitteet, joilla on mahdollista asetella ja säätää sekun-däärijännitteitä. Tavallisesti suoritetaan ja tarvitaan (muun muassa) seuraavat mittaukset: (a) primäärijännitteet, vaiheesta vaiheeseen (b) primäärivirrat (tavallisesti vain tähtivirrat mutta ei aina) (c) sekundääriset tähtivirrat (johdettuina primääripuolen mittauksista ja käämikytkimen asennosta) (d) sekundääriset jännitteet vaiheesta vaiheeseen pisteistä jossakin muuntajassa, kokoomakiskoissa, elektrodeissa tai johtimissa (e) sekundääriset vaiheesta kylpyyn jännitteet (f) muuntajan käämikytkimen (välioton) asento.

Sekundääripiirien mittausten tarkkuus on epäi]yttävä seuraavista syistä. Jokainen jännitteenmittaus sekundääripiirissä, joka mittaus käsittää mittausjohdinsilmukan, jonka lävitse sähkömagneettinen vuo voi kulkea, on yleensä virheellinen johtuen magneettisesti indusoituneista jännitteistä. On mahdollista kompensoida nämä indusoituneet virhejännitteet jos sekundäärivirrat ovat tunnettuja. Tämä tarkoittaa, että sekundääripiirin sähköiset parametrit, nimittäin kolme resistanssia ja kolme induktanssia, voidaan määrätä mittaamalla (i) jännitteet suhteessa elektrodikylpyyn ja (ii) sekundääripiirin virrat ja sitten laskemalla tulokset joko analogisin tai digitaalisin keinoin. Nämä menetelmät kuitenkin käsittävät mittausyhdistyksen uunin kylpyyn, mikä ei aina ole mahdollinen eikä tämä yhdistys välttämättä ole jännitteen neutraalipisteeseen. Täten useimmissa tapauksissa on mahdotonta tarkkaan mitata tai laskea resistansseja ja induktansseja pelkästään sekundääripiirimittauksista.

Primääripiirimittaukset ovat pohjaltaan tarkempia kuin sekundääri-piirimittaukset. On kuitenkin mahdotonta määrätä sekundääriresis-tansseja ja -induktansseja primäärimittauksista ja muuntajan käämi-kytkimen asennosta ilman muuta informaatiota.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uunin säätämiseksi menetelmä, missä sekundääripiirin arvot johdetaan tavalla, joka ainakin monissa tapauksissa antaa tuloksille parannetun tarkkuuden edellä mainittuihin entisiin menetelmiin verrattuna ja näitä arvoja käytetään tällaisen uunin säätämiseen.

3 68918

Paitsi edellä mainittua vaikeutta ennestään tunnetuissa menetelmissä uunien säätämiseksi nämä aikaisemmat menetelmät eivät yleensä ole antaneet keinoja tiettyjen muuttujien rajoittamiseksi ympäristöolosuhteiden vaatimalla tavalla. On yleensä toivottavaa, että sijoitetaan seuraavat rajat säätimen toiminnalle, niin että säädin ei tee yrityksiä, jotka johtaisivat muuttujat ylittämään sellaiset rajat kuin: (a) raja yksityisten elektrodien virroille elektrodien vahingoittumisen välttämiseksi; tai (b) raja muuntajan virralle tämän ylikuumenemisen välttämiseksi; (c) raja uunin kokonaisteholle. Tämä voi olla tarpeen silloin, kun sähkövoimaa myydään tariffilla, joka riippuu huipputehosta, vaikka muuntaja pystyisi suurempaankin ulostulotehoon. Huipputariffia ei ehkä käytetä siellä, missä sähkövoima on huokeaa (esimerkiksi vesivoimaa) ja mainittua rajaa sovelletaan vain siellä, missä se on tarpeellinen.

(d) Raja muuntajien näennäisteholle MVA, muuntajien ylikuumenemisen välttämiseksi .

(e) Muuntajan ulostulojännite voidaan valita vain niistä, jotka vastaavat käytettävissä olevia käämikytkimen asentoja.

(f) Uunin tehollisen resistanssin täytyy osua tiettyihin rajoihin, muutoin voi uunin toiminta ja käyttö tulla vaikeaksi.

(g) Lisärajoitukset silloin, kun elektrodi on "paistunut kiinni".

Tarkoituksella kuvata näiden rajojen mahdollisia vaikutuksia käytännössä on kuviossa 1 annettu graafinen esitys siitä, miten ne esiintyvät hypoteettisessa uunissa.

Edellä mainitussa graafisessa esityksesä käyrä 1 esittää uunin maksimaalista käytännöllistä toimintaresistanssia. Käyrä 2 esittää uunin käytännöllistä minimiresistanssia toiminnassa. Viiva 3 kuvaa elek-trodivirran rajaa ja viiva 4 kuvaa muuntajan virran rajaa. Käyrä 5 esittää näennäistehorajaa (MVA). Asettelukäyrät 6, teho virran funktiona, vastaavat muuntajan käämikytkimen asentoja. Sallittu tai ainakin edullinen toiminta-alue on kuvattu varjostettuna alueena.

On selvää, että joissakin tapauksissa yksi tai useampia rajoja voi olla irrelevantteja, kuten edellä esitetyssä tapauksessa ylemmät kolme käämikytkimen asentoa eivät ole käytettävissä ja muuntajan virtaraja on täysin irrelevantti. Viimeksimainittu johtuu siitä.

4 6891 8 että elektrodivirtaraja on vasemmalla muuntajan virtarajasta tässä esimerkissä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja järjestelmä uunin säätämiseksi, jolloin pidetään kiinni edellä kuvattua tyyppiä olevista relevanteista rajoista.

Tämän keksinnön mukaisesti sekundääristen vaihejännitteiden tai elektrodijännitteiden mittaus uunin kylpyyn nähden jätetään pois tai ainakin jätetään vaikuttamatta ohjaussuureisiin, ja että tämän sijasta lasketaan likiarvot uunin ohjausta varten tarvittaville ja elektrodijännitteistä riippuville ohjaussuureille, jolloin laskenta perustuu kullekin uunille valittuun yksinkertaistavaan olettamukseen koskien sekundääripiirien induktansseja ja näiden vaihteluja riippuen muista uunin muuttujien vaihteluista ja on tämän olettamuksen takia mahdollinen, sekä että mainitut likiarvot tai näitä vastaavat kehitetyt ohjaussuureet viedään kuhunkin vastaavaan uunin ohjauselimeen, joihin elimiin edullisesti myös voidaan vaikuttaa uunin muuttujille asetetuilla raja-arvoilla.

Olettamus, joka koskee sekundääripiirien induktansseja, on se, että ne käyttäytyvät ennaltamäärätyllä tavalla, mutta usein, joskaan ei kaikissa tapauksissa, olettamuksena on, että induktanssit pysyvät yhtä suurina toistensa suhteen.

Arvojen laskeminen suoritetaan yleensä on-line-laskimella, joka on ohjattu tekemään edellä mainittu olettamus ja tällainen laskin voidaan kytkeä suorittamaan uunin tarvittu säätö taikka osoittamaan asetteluja, jotka on tehtävä uunin halutun toiminnan aikaansaamiseksi. Voidaan kuitenkin käyttää muita laskennallisia apuvälineitä vähemmän viisaissa järjestelmissä ja laskenta voidaan suorittaa käsilaskimella vaikkakin vaikeasti. Myöskin, riippuen induktanssien ennalta-arvioi-dusta käyttäytymismuodosta voivat käyrästöt pystyä antamaan induk-tanssiarvot uunin muiden muuttujien vaihteluiden mukaisesti.

Tällä keksinnöllä saadaan myös sähkökaariuunin ohjausjärjestely johon kuuluu välineet muiden tarpeellisten arvojen kuin jännitteiden suhteessa uunin kylpyyn ilmaisemiseksi, laskentavälineet, joihin mainitut arvot syötetään ja jotka on sovitettu laskemaan tarpeelliset valvonta-arvot siihen perustuen, että sekundääripiirien induktanssit ovat ennustettavat teoreettisesti piirien muiden vaihteluiden aikana ja välineet mainittujen valvonta-arvojen antamiseksi . uunille joka optionaalisesti on uunin muuttujien haluttujen rajoi tusten alaisena.

5 68918

Sekundääri- tai tehopiirien induktanssit määrää pääasiassa virta-teiden geometria. Täten induktanssit ovat herkkiä uunin yleisrakenteelle, johtimien kulkuteille kuormassa ja elektrodien asennolle ja pituudelle. Tämä merkitsee, että esimerkiksi seuraavat olettamukset ovat järkeviä: L on tietyn piirin induktanssi.

(a) = fi (L-^, L2, L3) , i = 1, 2, 3 {tai ekvivalenttiset kaavat, mukaanluettuna L·^ = L2 = L^) .

(b) (tähtijännitteet), i = 1, 2, 3 (tai ekvivalenttiset kaavat).

(c) Li = fi (elektrodivirrat), i = 1, 2, 3 (tai ekvivalenttiset kaavat).

(d) Li = fi (elektrodien nostoasennot), i = 1, 2, 3 (tai ekvivalenttiset kaavat).

(e) Li = (keskitetyt tähtiresistanssit) , i = 1, 2, 3 (tai ekvivalenttiset kaavat).

(f) Li = (elektrodipituudet), i = 1, 2, 3.

(g) Edellä mainittujen yhdistelmät.

On sen vuoksi mahdollista tarkkailla tai valvoa suurtehopiiriä ja siihen liitettyjä laitteita kolmielektrodisessa avokaarisessa tai uppokaarisessa uunissa tämän optimaalista tuotantoa varten käyttämällä hyväksi sitä tietoa sekundääripiirin elementeistä, jotka on saatu primääri- tai sekundäärimittauksista taikka molemmista, käyttäen valittua olettamusta induktansseista. Sekundäärimittausten tapauksessa ei ole tarpeen mitata jännitteitä uunin kylpyyn nähden ja sen vuoksi vältetään tällaisiin mittauksiin liittyvät virheet.

Oheisissa piirustuksissa: kuvio 1 on selitetty edellä; kuvio 2 kuvaa laitetta lohkokaaviona ja kytkettynä tyypilliseen uuniin; kuvio 3 esittää yksinkertaistettuna kaaviota uunin sekundääripii-ristä; kuvio 4 on kaaviollinen sivukuva säädinyksiköstä ja kuvio 5 kuvaa säätöyksikön laskimen noudattamaa ohjelmaa.

6891 8

Seuraavassa selitetään esimerkki keksinnön käytäntöön soveltamisen teoriasta oheisiin piirustuksiin liittyen. Laite, joka on laskimeen perustuva, mittaa tiettyjä muuttujia kaariuunin 11 ja siihen liittyvien laitteiden kolmesta vaiheesta; suorittaa vaaditut laskemiset näihin muuttujiin perustuen määrätäkseen tiettyjen sähköisten muuttujien tilan, valvontayksikössä 12; näyttää näiden parametrien tilan tarkkailua varten valvontayksikön näyttöpaneelissa 13, ja antaa käskyt normaalille valvontakonsolille 14 muuntajan 15 käämikytkimen asentojen asettelemiseksi ja/tai asettelee yksityiset elektrodiasen-not käyttölaitteella 16, uunin sähköisen tilan pitämiseksi tietyissä halutuissa rajoissa ja olennaisesti optimiolosuhteissa näiden rajojen sisäpuolella. Rajat ovat niitä, joita edellä aikaisemmin kuvattiin ja ne voidaan yksinkertaisesti syöttää laskimeen tai senkaltaiseen yhdessä sen ohjelman kanssa, joka sisältää olettamuksen induktansseista.

Laskin on kytketty uunia tarkkaileviin instrumentteihin ja tällä tavoin jokaisena valvontajaksona (esimerkiksi joka sekunti) se tässä tapauksessa saa seuraavat mittaukset:

(i) Muuntajan käämikytkimen asento K

(ii) Muuntajan primäärivirrat 1^ I27 I3', jotka muuntajan muunto-suhteella käämikytkimen asennossa K voidaan muuntaa antamaan sekun-däärivirrat 1^, I2> I3.

(iii) Muuntajan primäärijännitteet V12', V23~, V31", jotka muuntajan muuntosuhteella käämikytkimen asennossa K muunnettuna antavat sekundäärijännitteet V^2, V23, V-^ .

(iv) Kokonaispiiriteho, P.

(v) Elektrodien nostoasennot h1# h2, h3.

Uunin tehopiiri voidaan kirjoittaa tähtenä, jossa reaktansseja ja resistansseja kussakin haarassa syötetään kolmio-jännitelähteestä, kuten on esitetty kuviossa 3.

Viimeksimainitussa kuviossa kolme osoitinsuuretta V.-, V^-,, ja fx, ΐ2ι ?3 ovat kompleksilukuja. Mitatut suureet V12, V23, V31 ja 1^, I2, I3 ovat näiden osoittimien itseisarvoja ja reaalilukuja. Seuraavissa yhtälöissä ja tarkastelussa θ12, θ23 ja Θ31 ovat osoittimien V^2, V23, V3^ kulmat suhteessa kiinteään nollasuuntaan. Täten nollasuunnan sopivalla valinnalla voidaan yksi kumista Θ valita nollaksi.

η 63918

Voidaan kirjoittaa: (kun i = Ί~~-1) V12 = V12 exp ^i012* | V23 = V23 exp (i©23) ) —(1) V31 = V31 exp (iö31) )

Koska jännitteet muodostavat kolmion, voidaan kirjoittaa: *12 + *23 + *31 = 0 -{2)

Yhtälöllä 2 ovat kulmat Θ yhtälöissä 1 riippuvaisia toisistaan ja vain yksi kulmista Θ voidaan määritellä riippumattomasti. Valitsemalla esimerkiksi kulma θ^2 nollaksi, voidaan arvot kulmille θ23 ja ©3^ laskea mittauksista V^2, V23, V^ käyttäen kolmion cosini-sääntöä. Näistä kulmista voidaan laskea osoittimet V12, V23, V33.

Seuraavassa on kulma 3 I^:n kulma suhteessa samaan nollasuuntaan kuin mitä käytettiin kulmien Θ määräämiseen. Kulmat 02 ja 03 ovat kulmat 12:n ja I^:n välillä ja I3:n ja I^n välillä.

Täten virroille voidaan kirjoittaa: I-L = 0χ exp (i3) ) 12 = I2 exp (i (β + 02)) I —3 13 = I3 exp (i (3 + ¢3)) ) ja koska virrat ovat tasapainossa tähtipisteessä, niin W i3 =0 Jälleen ovat kulmat yhtälöissä (3) toisistaan riippuvaisia. Kirjoittamalla kulmat kuten on esitetty yhtälöissä (3) , $z>2 ja 03 voidaan laskea mittauksista 1^, I2, I3 ja kulma 3 jää valittavaksi riippumattomasti.

Kulma 3 riippuu kulmista θ·^2, ©23, tehon P kautta. Tehon mit tauksesta kaksiwattimittarimenetelmällä voidaan kirjoittaa: P “ *2*12 + P3^13 = Vl2 ' *3*31 (negatiivinen merkki on seuraus V^3:n suuunnan muuttamisesta V3^:ksi) ja sen vuoksi, P = I2Vi2 exp ^-^12 + ^ + ^2^ " I3V31 eXp 1 ^θ31 + 0+<zJ3^ " (5) 8 6891 8

Kaikki muuttujat yhtälöissä (5) ovat tunnetut paitsi 8 ja niin voidaan β laskea. Tästä kulma-arvosta β yhdessä kulmien ja 0_ kanssa voidaan laskea virtaosoittimet 1^, I2/ I^·

Nyt voidaan uunin piirin kunkin haaran resistanssit ja reaktanssit yhdistää kompleksisiksi impedansseiksi = R + iX, ) ) Z2 = R2 + iX2 ) — (6) Z3 = R3 + iX3 ) Jännitetasapainosta piirissä saadaan I2Z2 " X1Z1 = ^12 j X3Z3 - ΐ2Ζ2 = V23 ) - (7) I1Z1 " I3Z3 = ^31 } Käyttämällä alaindeksiä R reaaliselle termille ja I imaginaariselle termille, saadaan I1 = I1R + ^ll : I2 = I2R + lI2I : I3 = X3R + iX3l

V12 = V12R + lV12l : V23 = V23R + lV23I : V31 = V3lR + lV31I

Muuttamalla yhtälöryhmän (7) yhtälöt reaali- ja imaginaariosiksi, saadaan:

(I2R X R2 I2I X X2) ” (I1R X R1 IH x Xl} = V12R J

) — (°) {I2I x R2 + X2R X X2* “ (I1I x Rl + IiR x Xl) = vi2l | (I3R X R3 I3I X X3} “ (I2R X R2 I2I X X2^ = V23R ) ) " (9) d3I x r3 + i3r x x3) - (i2I x r2 + i2R x x2) = v23I ) (I1R X R1 I1I X Xl> “ (I3R X R3 X3I X X3J = V3lR ) (I1I X R1 + Σ1Κ X Xl> - (I3I X R3 + X3R x X3> = V31I j U0)

Edellä olevissa kuudessa yhtälössä on kuusi tuntematonta, nimittäin R^, R2, R^, Χχ, X2 ja X3. Kuitenkin yksi pari yhtälöitä (esim. (10): llä numeroidut) itse asiassa on yhdistelmä kahdesta muusta (esim. numerolla (8) ja (9) merkityistä) käyttäen tosiseikkaa, että V·. 0 + V23 + V31 = 0. Tämä jättää neljä yhtälöä ja kuusi tuntematonta. Jos tehdään olettamus reaktanssien riippuvuudesta toisistaan voidaan nämä neljä yhtälöä ratkaista. Tämä voidaan tehdä usealla tavalla, nimittäin: 9 6391 8 (i) olettamalla X·^ = = X3 = X. Vaikka tämä olettamus ei anna täysin tarkkaa ratkaisua, se antaa paljon parannetun tuloksen verrattuna vaihtoehtoiseen tekniikkaan, jossa käytetään mittauksia elektrodien ja uunin panoksen välisistä jännitteistä. Tässä tapauksessa neljä tuntematonta ovat siten R-^, R2, R^, X.

(ii) olettamalla X^ = X + f (1^) X2 = X + g (l2) X3 = X + h (13) Tässä kunkin reaktanssin oletetaan omaavan yhteisen perusarvon plus termin, joka on riippuvainen elektrodien pituuksista 11# 12, 13< (iii) muut edellä mainittuihin keskinäisiin riippuvaisuuksiin perustuvat olettamukset ovat mahdollisia.

Kun resistanssit on laskettu edellä kuvatulla tavalla, valvojan on päätettävä, onko elektrodia siirrettävä vaiko ei, jotta saavutettaisiin haluttu resistanssi. Halutut asettelupisteet resistansseille voidaan viedä etukäteen valvontalaitteeseen.

Sen määräämiseksi, onko elektrodia siirrettävä, karkeasti lasketut resistanssit pannaan ensin läpi digitaalisen suodattimen niiden tasoittamiseksi. Jos F on R^:n suodatettu arvo ja a on vakio, joka on suhteessa suodattimen aikavakioon, silloin suodatinyhtälö on:

Fn = «F0 + (l-<x> Rx © missä Fn on nykyinen arvo ja FQ on vä littömästi edellinen arvo Tämän suodatetun arvon F annetaan pysyä tietyllä säätämättömällä alueella asettelupisteen kahden puolen ilman, että ryhdytään mihinkään toimenpiteisiin. Jos arvo F menee tämän säätämättömän alueen ulkopuolelle, silloin lähetetään pulssi sen mekanismin käynnistämiseksi, joka aiheuttaa elektrodin siirtymisen vastaavasti ylöspäin tai alaspäin. Tämän pulssin pituus on suhteellinen erotukseen R^:n ja asettelupisteen välillä. On tietysti tarpeen tarkistaa se, että pulssit ovat järkevällä alueella epänormaalin käyttäytymisen estämiseksi .

Samalla kertaa kun R^ tarkistetaan edellä selitetyllä tavalla, samalla tavoin tarkistetaan R2 ja R3 ja suoritetaan vastaavat toimenpiteet. Resistanssien lisäksi tarkistetaan myös toimintarajat.

10 6891 8

Kysymyksen ollessa toiminnan rajoista, pätöteho P, jännitteet V12' V23f V31' virrat !]_/ 12' *3 3a näennäisteho (reaktiivinen komponentti mukaanluettuna), jotka voidaan helposti laskea osana resis-tanssilaskelmia, kaikkia näitä suureita verrataan niiden raja-arvoihin. Näistä muuttujista tarkastellaan lähemmin vain sitä, joka on lähinnä raja-arvoaan. Päätösprosessi on samanlainen kuin resistans-sipäätösprosessi. Suurimman muuttujan suhde raja-arvoonsa suodatetaan jälleen. Jos tämä suodatettu arvo menee ulkopuolelle pienen säätämättömän alueen arvon 1,0 kahden puolen (huomaa että kun muuttuja on = raja-arvo, silloin suhde on 1,0), muuntajan käämikytkintä nostetaan tai lasketaan vastaavasti.

Täten on edellä kuvattu, miten valvontalaite suorittaa tehtävän uunin sähköisen puolen valvomiseksi. Tämän lisäksi se voi myös näyttää niiden muuttujien arvot, jotka se on mitannut tai laskenut ja myös osoittaa tilansa, kuten mitä rajaa vastaan se toimii. Tarkkailemalla sitä, onko elektrodi siirtynyt vaiko ei sitä siirtämään käskevän pulssin lähettämisen jälkeen valvontalaite voi antaa varoituksen, jos nostomekanismi on juuttunut kiinni. Tämän tyyppinen varmistus tekee turvallisemmaksi uunin käyttämisen täysin automaattisesti valvontalaitteen alaisena, koska valvontalaite voi kutsua apua tarvittaessa.

Keksinnön käytännön sovellutuksessa mainitut muuttujat mitataan ja edellä selitetyt laskelmat suoritetaan. Nykyisin käsittää elektrodin pituuden määrääminen elektrodien mittaamisen ajoittain ja tuloksena olevien laskettujen tehojen käyttäminen kutakin elektrodia varten elektrodin eroosiomallissa elektrodien eroosion ennustamiseksi. Mittaamalla myös elektrodin liukuminen on mahdollista kohtalaisen tarkka elektrodin pituuden määrääminen.

Käytännössä käytetään sopivan tyyppistä laskinta, edullisesti mutta ei välttämättömästi kytkettynä uuniin on-line. Laskimeen syötetään ohjelma käyttäen uunin induktansseja koskevaa olettamusta. Ohjelma käsittää edullisesti myös edellä kuvatut rajat sen varmistamiseksi, että uunia ei käytetä sen tyyppisen ennaltamäärätyn alueen ulkopuolella, jota esimerkkinä on kuvattu kuviossa 1. Vaihtoehtoisesti rajat voidaan tehdä tarvittaessa muutettaviksi ja tällaisessa tapauksessa pyöritettäviä kytkimiä 40 voidaan käyttää valvontapaneelissa 41 vaadittujen rajojen asettelemiseksi aika-ajoin. Pyöräkytkimiä 11 6891 8 paneelissa 41 voidaan käyttää myös sen informaation valitsemiseksi, joka on näytettävä näyttöpaneelissa 13, jos viimeksimainittu on rakennettu näyttämään vain yhtä arvoa/vaihe kerrallaan.

Edellä esitetyn lisäksi on edullista sisällyttää ohjelmaan vaihtoehtoinen sarja muutettavia rajoja jokaista elektrodia varten silloin kun se on "paistunut kiinni". Yhden tai useamman elektrodin kiinni-paistumistapaus voidaan automaattisesti hoitaa valvontalaitteella.

On todella edullista pitää kiinnipaistumistapaus laskimen valvonnan alaisena, koska käsiohjaus, josta on seurauksena uunin epätasapaino, mitä seuraa kiinnipaistuminen, usein johtaa pahempaan epätasapainoon ja lisätäiriöihin.

Kiinnipaistumisohjelmaan kuuluu käynnistäminen alemmalla virralla kuin normaalivirta ja virran vähittäin nostaminen muuntajan käämikytkimellä, kunnes on saavutettu normaalinen käyttövirta. Tämän "kiinnipalamisen" aikana elektrodia ei tule siirtää "green-break"-ilmiön pelosta. Tällaisen kiinnipaistumis-ohjelman valinta voidaan tehdä ohjauslaitteessa manuaalisesti paneelin 41 valintakytkimellä.

Laskimen ohjausyksikössä on ulostulot, jotka on sovitettu muuttamaan käämikytkimen asentoja ja nostamaan tai laskemaan elektrodeja riippumattomasti tarpeen mukaan. Ulostulo on edullisesti muuttuva mitä tulee ohjaustoiminnan laajuuteen tarkoituksella aikaansaada uunin asetteluissa korjaava toiminta suhteessa poikkeamiseen halutuista arvoista tiettynä ajankohtana.

Valvontayksikössä on edullisesti joko tuloskirjoitusulostulo tai näyttöulostulo, jotta käyttäjä pystyisi täsmällisesti määräämään uunin tilan minä tahansa ajankohtana. Näytetty informaatio voi olla elektrodivirta, teho, käämikytkimen asento, rajoittava tekijä, jota vastaan tiettynä aikana toimitaan, onko jokin elektrodi "kiinni-paistumis"-ohjelmassa ja muu senkaltainen informaatio. Valvontalaite voidaan täten tehdä antamaan vaadittu informaatio minä tahansa haluttuna ajankohtana. Se voi myös olla sovitettu ilmaisemaan vikatilanteen uunissa, kuten esimerkiksi sen, että elektrodi ei liiku käskyn mukaisesti ja antamaan vikaa kuvaava varoitus.

Laskimella valvotun uunin edellä kuvattua toimintaa kuvataan seuraa-vassa edelleen erityisesti kuvioihin 4 ja 5 liittyen. Kaapelit 42 12 6391 8 uunin instrumentteihin ja instrumenteista on kytketty liitäntäkis-koon 43 valvontalaitteen rungossa 12 ja kytkennät konverttereihin 44 on tehty uunista tulevien signaalien muuttamiseksi laskimelle sopiviksi signaaleiksi. Konverttereista signaalit sitten syötetään laskimen elektroniikkaan 45. Ulostulo 46 laskimen elektroniikasta syötetään rajapinta-piiripaneeliin 47, joka valvoo releitä 48, jotka valvovat sähkötehon syöttöä uunin valvontainstrumentteihin.

Laskimen elektroniikalla on toinen sisäänmeno 49 käsikytkinpaneelis-ta niin että kytkimillä valitut arvot saadaan syötetyiksi laskimen elektroniikkaan. Lisäulostulo 50 laskimen elektroniikasta on kytketty muodostamaan vaaditut arvot näyttöpaneeliin suunnittelun mukaan ja tarpeen vaatiessa.

Laskimen elektroniikka on tässä tapauksessa ohjelmoitu toistamaan sarja vaiheita joka sekunti. Laskimella suoritettava vaihesarja on kuvattu kuviossa 5. Ensimmäisenä vaiheena laskimella on tutkia jännitteiden, virtojen, tehon ja nostoasentojen lukemat uunin instrumenteista, mitä toimintaa on kuvattu lohkolla 51 kuviossa 5. Samanaikaisesti luetaan käsikytkimillä annettu informaatio ja resistanssit ja muut tarvittavat arvot lasketaan edellä kuvatulla menetelmällä vaiheessa 52. Seuraava vaihe 53 on muuttujien tarkistaminen rajojen suhteen ja päätöksenteko siitä, onko muuttajan käämikytki-men asentoja muutettava. Tässä vaiheessa 53 sovelletaan edellä kuvattua kapean säätämättömän alueen tekniikkaa lukemiin tarkoituksella päättää, onko muuntajan käämikytkimen asentoja muutettava vaiko ei.

Jos käämikytkimen asentoja on muutettava, laskin lähettää signaalin muuntajan käämikytkimen asennon nostamiseksi tai laskemiseksi, mitä on kuvattu lohkolla 54.

Seuraavassa vaiheessa tarkistetaan laskettu resistanssi tämän resistanssin asetteluarvon suhteen ja päätetään, onko yhtä tai useampaa elektrodia nostettava tai laskettava. Tosiasiassa kutakin elektrodia käsitellään erikseen syklisesti ja sen vuoksi toistosarja on osoitettu lohkolla 56 kuviossa 5. Jos näiden laskelmien tulokset osoittavat, että yhtä tai useampaa elektrodia on nostettava tai laskettava, laskin lähettää signaalit uunin valvontalaitteelle elektrodin nostamiseksi tai laskemiseksi tarpeen mukaan kuten on osoitettu lohkolla 57 kuviossa 5.

13 6891 8

Sitä seikkaa, onko laskimen antamat käskyt toteutettu vaiko ei, tarkkaillaan lohkolla 58 ja jos jokin virhe todetaan, laskin aktivoi viankäsittelyrutiinin 59, mistä on seurauksena hälytyksen anto taikka vika osoitetaan näyttöpaneelissa sen mukaan kuin on tarpeellista. Kaikki informaatio siitä, onko käämikytkinen asentoa nostettu tai laskettu, onko elektrodia nostettu tai laskettu sekä vioista, jotka on todettu, lähetetään laskimesta näyttöön, mitä on osoitettu lohkolla 60. Kaikki informaatio voidaan kytkeä näytettäväksi näyttö-paneelissa ja sen vuoksi uunin käyttäjän on helppo todeta, mitä rajaa vastaan uuni kulloinkin toimii.

Edellä esitetystä käy ilmi, että mikrolaskin (mikroprosessori) on riittävä kaariuunin valvonnan toteuttamistarkoiutuksiin ja laskin voidaan helposti ohjelmoida.

On huomattava, että valvontalaitteen täsmällisen mekaanisen ja sähköisen toiminnan pystyy uunin valvonnan ammattimies soveltamaan käytäntöön ja ohjelmoitsija pystyy helposti kirjoittamaan tarpeellisen ohjelman laskimelle.

Alan ammattimiehille on ilmeistä, että keksintöä voidaan soveltaa eri tavoin ja eri tyyppisten laskimien avulla tietyn halutun valvonnan toteuttamiseksi kaariuuneissa.

Claims (17)

14 6891 8

1. Menetelmä monivaiheisen kaariuunin (11) käyttämiseksi käsittäen valittujen muuttujien analogisen tai digitaalisen ohjauksen tai säädön tätä varten sovitettujen uunin ohjaus-elinten (12, 13, 14, 16) avulla, ainakin toisaalta elektrodien korkeusasennon ohjauksen uunin kylpyyn nähden tätä varten sovitettujen elektrodinostimien avulla ja toisaalta elektrodien työjännitteiden ohjauksen vaihtokytkettävän syöttömuun-tajan (15) avulla, jonka ensiöpuoli on liitetty syöttävään sähköverkkoon ja jonka toisiopuoli syöttää elektrodeja, ja käsittäen primääri- tai sekundäärimuuttujien suoran tai epäsuoran mittauksen, tunnettu siitä, että sekundääristen vaihe jännitteiden (V^f V23' V31^ ta^ e^ektrodi jännitteiden mittaus uunin kylpyyn nähden jätetään pois tai ainakin jätetään vaikuttamatta ohjaussuureisiin, ja että tämän sijasta lasketaan likiarvot uunin ohjausta varten tarvittaville ja elektrodijännitteistä riippuville ohjaussuureille, jolloin laskenta perustuu kullekin uunille valittuun yksinkertaistavaan olettamukseen koskien sekundääripiirien induktansseja (X^, Χ2,Χ^) ja näiden vaihteluja riippuen muista uunin muuttujien vaihteluista ja on tämän olettamuksen takia mahdollinen, sekä että mainitut likiarvot tai näitä vastaavat kehitetyt ohjaussuureet viedään kuhunkin vastaavaan uunin ohjauselimeen, joihin elimiin edullisesti myös voidaan vaikuttaa uunin muuttujille asetetuilla raja-arvoilla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että laskeminen ja optionaalisesti valvonta toteutetaan laskimen avulla, joka on ohjelmoitu toimimaan perustuen olettamukseen joka koskee sekundääripiirin induktansseja. 1 Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laskin on ohjelmoitu valvomaan uunia toiminnan estämiseksi tiettyjen toimintarajojen ulkopuolella, jotka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat yksityisten elektrodien virrat; uunin kuluttama kokonaispätöteho; muuntajien näen- 6891 8 15 näisteho (MVA); ja uunin resistanssi ja jännite.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rajojen asettelu on toteutettu ulkopuolelta manuaalisesti käytettävien valintakytkimien avulla.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olettamuksena on, että sekundää-ripiirien induktanssit (X^, X2, X^) pysyvät yhtä suurina toisiinsa nähden uunin toimintaalueilla piirien muiden muutosten aikana.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se on varustettu mahdollisuudella valvoa jokaista elektrodia erityisten muuttuvien rajojen antamiseksi sen tiloille silloin kun tällainen elektrodi on "paistunut kiinni" uunin muun osan jäädessä normaalin valvonnan alaiseksi.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laskettuja arvoja uunin muuttujista käytetään aikaansaamaan tarpeen mukaan yksityisten elektrodien muuntajan käämikytkimen asentojen nostaminen tai laskeminen.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä,:että elektrodipiirien yksilölliset resistanssit (R^, R2, R^) lasketaan ja laskettuja arvoja käytetään määräämään, onko uunin elektrodeja nostettava tai laskettava resistanssien muuttamiseksi kohti haluttua arvoa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodipiirien resistanssien muuttaminen toteutetaan vain jos lasketut arvot poikkeavat halutuista arvoista enemmän kuin ennaltamäärätyllä määrällä niin että muodostuu säätämätön alue, jolla ei aktivoida mitään säätöaktiviteettia. ie 6891 8

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valittuihin primääri- ja sekundääri-piirimittauksiin sisältyy seuraavat mittaukset: (i) muuntajan käämikytkimen asento K (ii) muuntajan primäärivirrat 1^', I21 , I3', jotka muuntajan muutossuhteella käämikytkimen asennossa voidaan muuntaa sekundää-rivirroiksi 1^, I2} I3 (iii) muuntajan primäärijännitteet V12', V23', V31'' jotka muuntajan muuntosuhteella käämikytkimen asennossa K voidaan muuttaa sekundäärijännitteiksi V^2, V23' V31 (iv) kokonaispiiriteho P (v) elektrodien nostoasennot h]_, h2 , h3.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laskeminen toteutetaan ratkaisemalla kaksi yhtälöparia seuraavista kolmesta yhtälöparista tai näiden ekvivalenteista käyttäen hyväksi olettamusta, että sekundääripiirien induktanssien (X^, X2, X3) käyttäytyminen on ennustettava: (I2R X R2 I2I X X2) “ {I1R X R1 * I1I X Xl* = V12R ) _ ifn (I2I x R2 + I2R X X2* " (I1I X R1 + X1R X Xl* = V12I ) (I3R X R3 I3I X X3* “ (I2R X R2 I2I X X2* = V23R j __ (I3I x R3 + I3R x x3) “ (Ϊ2! x R2 + I2R X X2* = V23I * (I1R x R1 I1I x Xl> " (I3R x R3 I3I X X3) = V31R j __ (lQ) ί1!! x R-l + I1R X χχ) ” <Ι3χ x R3 + I3R x X3* = V3H *

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olettamuksena on, että vaiheiden induktanssit ovat yhtä suuret, so. X^ = X2 = X3 = X. 1 2 3 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olettamuksena on, että 2 \ = X + fd^ χ2 = χ + 9(^2^ 3 X3 = X + h(I3). 17 6 8 91 8

14. Sähköisen monivaiheisen kaariuunin valvonnan järjestely, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet (42, 43) muiden tarpeellisten arvojen kuin jännitteiden suhteessa uunin kylpyyn ilmaisemiseksi, laskentavälineet (45), joihin mainitut arvot syötetään ja jotka on sovitettu laskemaan tarpeelliset valvonta-arvot siihen perustuen, että sekundääripiirien induktanssit (X^, ^2· X3) ovat ennustettavat teoreettisesti piirien muiden vaihteluiden aikana ja välineet (46-50) mainittujen valvonta-arvojen antamiseksi uunille joka optionaalisesti on uunin muuttujien haluttujen rajoitusten alaisena.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sähkökaariuunin valvonta-järjestely, tunnettu siitä, että välineet (42, 43, 44) uunin tarpeellisten arvojen ilmaisemiseksi on sovitettu ilmaisemaan : (i) muuntajan käämikytkimen asento K (ii) muuntajan primäärivirrat 1^', ^2' ' I3'' muuntajan muuntosuhteella käämikytkimen asennossa K voidaan muuntaa sekun-däärivirroiksi 1^, Ij, I3 (iii) muuntajan primääri jännitteet ’ / ^23* ' V31 *' muu11- tajan muuntosuhteella käämikytkimen asennossa K voidaan muuntaa sekundääri jännitteiksi V23' V31 (iv) kokonaispiiriteho P (v) elektrodien nostoasennot h^, · 1 Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen monivaiheisen sähkökaariuunin valvontajärjestely, tunnettu siitä, että laskentavälineet (45) on sovitettu ratkaisemaan kaksi yhtälöparia seuraavista kolmesta samanaikaisesta yhtälöparista siihen perustuen, että sekundääripiirien induktanssit ovat ennustettavat: (I2R X R2 “ X2I X X2* “ (I1R X R1 Σ1Ι X Xl) = V12R j __ (8) (Ϊ2Ι x R2 + I2R X X2^ “ ^ll x R1 + I1R x Xl> = V12I ^ (I3R x R3 X3I X X3^ " (I2R x R2 *21 X X2* = V23R J __ (I3I x R3 + I3R x X3^ " (I2I x R2 + I2R X X2* = V23I * 6891 8 18 (I1R x R1 I1I X Xl) " (I3R X R3 I3I X X3* = V31R j __ (lQ) (I1I X R1 + I1R x Xl> “ ^31 X R3 + X3R X X3* = V31I *

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen monivaiheisen sähkökaariuunin valvontajärjestely, tunnettu siitä, että laskentaväli-neet on sovitettu käsittelemään sekundääripiirien induktansseja niin kuin ne olisivat yhtä suuret, so. X1 = X2 = X3 = X·

18. Jonkin patenttivaatimuksista 14-17 mukainen monivaiheisen sähkökaariuunin valvontajärjestely, tunnettu siitä, että laskentavälineinä on sopivasti ohjelmoitu laskin.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 14-18 mukainen monivaiheisen sähkökaariuunin valvontajärjestely, tunnettu siitä, että välineinä valvonta-arvojen antamiseksi uunille on normaali valvontakonsoli ja toimilaiteyhdistelmä (14). 19 6891 8