NO164690B - Fremgangsmaate for aa regulere og utbalansere effekten i enelektrisk ovn. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for å regulere og utbalansere en elektrisk ovns effekt i en smelte-eller oppvarmingsovn,. hvor effekten mates til ovnen gjennom minst en elektrode og hvor elektrodens spiss eller elektrodenes spisser under hele prosessfasen holdes på samme nivå. Effekten reguleres ved å endre spenningen mellom ovnens elektroder mens ovnens elektrotekniske størrelser får variere fritt under prosessfasen. Ubalansen som kommer av elektrodenes konstruksjon og endringer i forholdene i ovnen, utbalanseres ved å regulere elektrodenes matning, slik at denne tilsvarer elektrodenes slitasje, under tilgodeseelse av de i ovnen målte størrelser og de med disses hjelp dannede kortvarige og langvarige tendeser samt.tendensenes linære avhengigheter.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte

for effektregulering av en elektrisk smelteovn, i hen-

hold til den innledende del av patentkrav 1.

En slik fremgangsmåte er kjent fra DE-OS 21 49 258.

Grunntanken ifølge den kjente teknikk går ut på en sik-

ring av kvaliteten for et metallurgisk produkt som er fremstilt i elektroovnen, f.eks. ved fremstilling av kalsiumkarbid.

Kvalitetssikringen oppnår man i det vesentlige ved at under fremstillingsprosessen av kalsiumkarbidet blir kvaliteten løpende overvåket og tjener som reguleringsstør-relse for elektroovnen. På den ene. side vil dessuten blandingsforholdet hos reaksjonsstoffene kunne påvirkes ved tilførsel av en reaksjonsblanding, blant annet gjennom hule elektroder. På den annen side kan elektrode-strømmen reguleres ved heving eller senking av en elektrode, for derved å holde temperaturen i reaksjonssonen på den ønskede verdi.

Ved en slik fremgangsmåte kan man ikke fullstendig unngå opp- og nedoverbevegelsen av elektroden før den stabili-serte tilstand.

I forhold til dette ligger den oppgave til grunn for oppfinnelsen, å skaffe en effektregulering for elektriske ovner av den innledningsvis angitte art, hvor elektrodene ikke mer beveges for reguleringsforhold, men bare til det uunngåelige forhold vedrørende utjevning av elektrodenes avbrenning.

Denne oppgave løses ved de kjennetegnende trekk som er angitt i patentkrav 1.

Ifølge oppfinnelsen er utgangspunktet det at man ved regulering av den i ovnen innmatede effekt ikke forskyver elektrodene hverken ned- eller oppad, men tilstreber å holde deres spisser stille og regulere effekten ved å endre spenningen mellom elektrodene. Ettersom elektrodene på grunn av fremstillingsmetoden allikevel slites ujevnt og ettersom endringene i ovnen fremkaller en situasjon, hvor de forskjellige elektrodene ved ulike tidspunkter klarer å ta imot ulike strømstyrker og effekter, må dis-se endringer utbalanseres ved å variere elektrodenes ned-matning i ovnen. I et regulerings- og utbalanserings-system ifølge oppfinnelsen streber man ikke i noen fase

med å holde ovnens elektrotekniske parametre, resistan-

sen R, induktansen L og impedansen Z, uforandret, idet

de fritt får variere i overensstemmelse med prosessfor-

løpet. Herved kan elektrodenes bevegelse minskes,

hvilket gjør at elektrodene kjøres jevnt, og at elek-trodebrudd ikke oppstår på grunn av elektrodenes meka-

niske bevegelse. Dessuten minskes elektrodenes behov

av vedlikehold og tetningen mellom ovnens lokk og elektrodene holdes i stand og lekker ikke.

For reguleringsmåten ifølge oppfinnelsen måles følgende størrelser i ovnen: A. Fasestrømmene (I P) i transformatorens primærkrets B. Fasestrømmene (I s)i transformatorens sekundærkrets

C. Elektrodestrømmene (1^)

D. Transformatorens skinneffekt (S ) for hver fase E. Den i ovnen matede virkeeffekt (Pg) for hver fase. De ytre begrensningene for en regulering ifølge oppfinnelsen utgjøres kun av ovntransformatorens maksimumseffekter og -strømmer samt av de maksimale strømstyrkene i elektrodean-ordningen og strømskinnene. Reguleringen skjer i henhold til følgende:.regulatoren gransker på basis av verdiene A-E først de fastlagte ytre begrensninger, som ikke må overskrides,

samt justere spenningen til et slikt nivå, at de ytre begrensninger ikke overskrides. Hvis de ytre begrensninger

ikke er blitt overskredet, regner regulatoren ut virkeeffektene for hver fase Pg sum virkeeffekten £Ps til ovnen, sammenligner den med de instilte verdier samt hever eller senker spenningen ved behov hvis det oppnådde måleresultatet £P er utenfor innstillingsområdet.

Oppfinnelsen beskrives nedenfor mer detaljert under henvisning til vedlagte tegning som forestiller et diagram i tilknytning til beskrivelsen av reguleringsmetoden.

Figuren forestiller i skjematisk form funksjonsprinsippet for reguleringsmåten med symmetrisk trefasebelastning som funksjon av faseresistansen R og fasevinkelen ff, idet man for å tydeliggjøre figuren har anvendt en konstant reaktansverdi, som dog likevel ikke kan oppnås i praksis, samt at man utgår fra at ingen ytre begrensninger er blitt overskredet med fasevise størrelser. Transformatorens maksimale sekundærstrøm er blitt betegnet med sifferet 1 og den maksimale elektrode-strømmen fra transformatoren til elektrodene med sifferet 2. Elektrodestrømmer i alminnelighet er blitt betegnet med sifferet 3. Med de tynne linjene 4 og 5 betegnes den øvre og den nedre grensen for den på forhånd innstilte ønskede ovnseffekt, samt med den stiplede linjen 7 grenselinjen mellom det i praksis egnede funksjonsområdet og det ikke anbefalte funksjonsområdet for reguleringsmåten ifølge oppfinnelsen. Det for praksis egnede området ligger til høyre for den stiplede linjen 7. Funksjonsområdet er inndelt i 3 deler: området 8, hvor den maksimale elektrodestrømmen 2 begrenser ovnens effekt, området 9, hvor transformatorens primærstrøm 11 begrenser ovnens effekt, samt området 10, hvor regulatoren fastsetter ovnens effekt. Innenfor området 10 er den øvre grensen 4 for ovnseffekten hele tiden lavere enn transformatorens maksimale tillatte belastning, d.v.s. primærstrømmen. Kurvegruppen 12 forestiller transformatorens ulike spenningstrinn. De skraverte felt 13 innenfor områdene. 8, 9 og 10 illustrerer de forskjellige faser av reguleringen ved tillempning av reguleringsmåten ifølge oppfinnelsen.

Man gransker altså ifølge figuren den sumvirkeeffekt P , som regulatoren har utregnet på basis av de fasevise virke-ef fekter P . Innenfor området 8, hvor man ennu ikke har opp-nådd den oppstilte ønskede ovnseffekt 6 på grunn av den maksimale elektrodestrømmen, hever regulatoren med viklingskopleren spenningen til neste spenningstrinn 12 under regu-leringsfase 13. Det samme skjer innenfor området 9, først ved hvis slutt man oppnår den stilte øvre grense 4 for ovnseffekten på grunn av transformatorens maksimale belastning 11. Innenfor området 10 senker eller hever viklingskopleren spenningen under reguleringsfasen 13 til det spenningstrinn 12, med hvilket man oppnår den ønskede effekten 6 i ovnen innenfor de utsatte grenser 4 og 5. Derved får altså ovnens impedans ( og samtidig dens resistans) variere fritt under 0 vns k j ø ri nge n.

På en fordelaktig tillempning av reguleringsmåten ifølge oppfinnelsen under iakttagelse av effektmottagelsesevnen hos de forskjellige elektrodene, skjer utbalanseringen av effektene elektrodevis ved å regulere matningen av elektrodene. Med utbalanseringen tilsiktes her en situasjon, der elektrodenes stilling for deres spissers del måles ifølge en i og for seg kjent metode og spissene stilles for hver elektrode på samme stasjonære nivå. Ovnen kommer på denne måte i likevekt og likevektsstilling etterstreber man å beholde. Det viktigste for utbalanseringene er at endringene i elektrodenes for-skyvning kan gjøres i tilstrekkelig god tid før endringene 1 strømfordelingen har nådd å foranledige endringer i ovnens temperaturfordeling.

Da man gransker de endringer som forårsakes av elektrodenes ujevne slitasje eller av endringer hos sjiktdannelsen i ovnen, kan man konstatere følgende:

Elektrodestrømmene I£ endres

Virkeeffektene P endres elektrodevis

s

Skinneffektene Q endres elektrodevis

s

Spenningen U_ mellom elektroden og bunnen endres

Med hjelp av endringene hos ovennevte størrelser kan man følge med endringene i elektrodenes stilling, dvs. elektrodenes slitasje. For effektenes utbalansering ifølge oppfinnelsen måler man utover de størrelsesmålinger, som ble utført for effektreguleringen, også følgende størrelser i ovnen:

F. Skinneffekten Qg pr. fase til ovnen

G. Spenningen UE mellom elektrodene og bunnen

H. Spenningen U mellom elektrodene

Måleprinsippet for effektutjevning mellom elektrodene er ifølge

oppfinnelsen følgende:

De ulike størrelsene måles kontinuerlig i form av aritmetiske middelverdier under perioder fra 10 sekunder til 15 minutter. Deretter avgjøres på basis av måleresultatene tendenser, d.v.s. variasjonsdiagrammer, såvel kortvarige, som varer fra 0,5 til 96 timer, og langvarige, som varer fra 2 timer til 60 døgn. Måleperioden og tendensenes lengde kan velges adskilt for

hver størrelse. Tendensene dannes med hjelp av i og for seg kjente matematiske metoder, slik som reagensanalysen, under anvendelse av en kalkulator eller en datamaskin.

Av følgende størrelser dannes såvel kortvarige som langvarige tendenser: a Forskjellen mellom middelverdien for den sammenlagte virkeeffekten £Pg og skinneffekten Pg pr. fase målt periode-

n

vis, idet n angir antallet elektroder,

b Den sammenlagte virkeeffekten £Pg-

c Forskjellen mellom middelverdien for den sammenlagte skinneffekten £Qg og skinneffekten Qg for hver fase målt periode-

n

vis, idet n angir antallet elektroder,

d Summen av virkeeffektene £QS-

e Fasestrømmene I og Ig i transformatorens primær- og se-kundærkretser.

f Elekrodestrømmene I„.

g Forskjellen mellom spenningen mellom elektrodene og spenningen mellom elektrodene og bunnen, delt med l/T, dvs. U/ YT

- V

For de tendenser (a-g), som er blitt dannet på basis av regulerings- og avjevningsmåten for elektriske ovners effekt ifølge oppfinnelsen, beregnes videre de linære avhengigheter, hvoretter de oppnådde linære avhengigheters vinkelkoeffisienter granskes. Hvis den kortvarige og den langvarige tendens' vinkelkoeffisienter for samme størrelse (a, c og e-g) avviker fra hverandre, skjer elektrodevis en endring av elektrodens "matning innenfor rammen for de ytre begrensninger, slik som elektrodenes matningssystem. På basis av forskjellene mellom vinkelkoeffisientene for sumtendensenes (b og d) kortvarige og langvarige tendensers linære avhengigheter, skjer en jus-, tering av alle elektroders matning, dog under iakttagelse

av den innvirkning de allerede utførte individuelle reguler-inger medfører.

For på fordelaktig måte å virkeliggjøre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å regulere og utbalansere den elektriske ovnens effekt følger man, på grunn av de ytre begrensninger, begrensningstidene for størrelsene strømstyrker og skinn-ef fekter med hensyn til effektmatningen. Når begrensningstidene overskrides, idet de inntrufne endringer har vært større enn de ytre begrensninger og anordningens regulerings-kapasitet har tatt slutt, endre elektrodenes innbyrdes posisjon slik, at det oppstår en ny likevektsstilling, idet elektrodenes posisjon er blitt fastsatt på en i og for seg kjent måte, og nye tendenser>/ såvel kortvarige som langvarige, påbegynnes. Selvom man for på en fordelaktig måte å virkelig-gjøre den foreliggende oppfinnelse mater elektrodene inn i ovnen under hele prosessfasen, kan en eller flere elektroder mates også oppad i forbindelse med dannelsen av en likevektsstilling mellom elektrodene, hvis dette er av fordel under iakttagelse av f.eks. forholdene i ovnen.

Innmatningen av elektrodene i ovnen og dennes regulering,

som har tilknytning til regulerings- og utbalanseringsmåten

ifølge oppfinnelsen, kan skje enten automatisk eller manuelt.

Anvendelsen av regulerings- og utbalanseringsmåten ifølge oppfinnelsen innskrenker seg ikke kun til helt lukkede elektriske ovner, idet man oppnår fordeler også i helt eller delvis åpne elektriske ovner. Spesielle fordeler oppnås i helt lukkede lysbueovner, fra hvilke smeiten avtappes tidvis og hvis gasser utnyttes som energikilde utenfor ovnen, idet den av regulerings- og utbalanseringsmåten ifølge oppfinnelsen foranledigede jevne gassutvikling er viktig. Lysbueovnspro-sesser av denne type er bl.a ferrokrområjern- og ferromangan-prosessen. Fremgangsmåten kan tillempes også på elektriske ovner med kontinuerlig avtapning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å regulere effekten ved å .-styre viklingskopleren kan alene være en måte å regulere ovnen og krever ikke nødvendigvis noen utbalanserings-måte om man kan forhindre den varierende slitasjen av elektrodene, som beror på elektrodenes konstruksjon. På tilsvar-ende, måte kan man anvende utbalansering av elektroeffektene selvom den egner seg best til å anvendes sammen med viklings-koplerregulering.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for effektregulering av en elektrisk smelteovn, ved hvilken der med tildekket lysbue smeltes et smeltegods, idet en flerhet av hev- og senkbare elektroder føres ned i smeltegodset, karakterisert ved at a) elektrodespissene bringes til et bestemt, samme nivå over ovnsbunnen, b) at elektrodene føres nedover med en konstant for-skyvningshastighet, idet det ved normale forhold kan forventes at elektrodeavbrenningen blir utlignet ved forskyvningen, og c) at ved avvik av den forbrukte elektriske effekt fra en skal-verdi uten endring av forskyvningshastigheten blir ovnstransformatorens sekundærspenning re-gulert slik at effekten på nytt inntar skal-verdien.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at forskyvningshastigheten av elektrodene blir endret når ovnsstrømmen eller transforma-torstrømmen får sine tillatte verdier overskredet på annen måte.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at spenningen reguleres ved transformatorens trinnkobler.