RU175023U1

RU175023U1 - ORE-THERMAL FURNACE ELECTRIC REGULATOR

Info

Publication number: RU175023U1
Application number: RU2017108160U
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Рубцов; Илья Владимирович Хомяков; Елена Викторовна Хомякова
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2017-11-16

Abstract

Устройство для управления электрическим режимом работы рудно-термической печи 1 с электродом 2 содержит датчик тока 3, первый блок сравнения 4, блок задания тока 5, регулирующее устройство 6, привод 16 с механизмом перемещения электрода 7, блок переключения ступеней напряжения 8 регулируемого трансформатора 9, блок зоны нечувствительности 10, подключенный входом к выходу первого блока сравнения 4 и входу регулирующего устройства 6. Кроме того, устройство снабжено датчиком напряжения 11, блоком выделения сопротивления ванны печи 12, вторым блоком сравнения 13, блоком задания сопротивления ванны печи 14 и сумматором 15, подключенным выходом к первому входу первого блока сравнения 4, соединенного вторым входом с выходом датчика тока 3 и первым входом блока выделения сопротивления ванны печи 12, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения 11, а выход - ко второму входу второго блока сравнения 13, подключенного первым входом к выходу блока задания сопротивления ванны печи 14, а выходом - к второму входу сумматора 15, соединенного первым входом с выходом блока задания тока 5. 1 ил.A device for controlling the electrical operation mode of the ore-thermal furnace 1 with the electrode 2 contains a current sensor 3, a first comparison unit 4, a current setting unit 5, a control device 6, a drive 16 with an electrode moving mechanism 7, a voltage stage switching unit 8 of an adjustable transformer 9, deadband unit 10, connected by an input to the output of the first comparison unit 4 and the input of the regulating device 6. In addition, the device is equipped with a voltage sensor 11, a resistance allocation unit of the furnace bath 12, a second unit equation 13, the unit for setting the resistance of the bath of the furnace 14 and the adder 15, connected to the first input of the first unit of comparison 4, connected by the second input to the output of the current sensor 3 and the first input of the unit for selecting the resistance of the bath of the furnace 12, the second input of which is connected to the output of the voltage sensor 11 and the output - to the second input of the second comparison unit 13, connected by the first input to the output of the resistance unit of the furnace bath 14, and the output - to the second input of the adder 15 connected by the first input to the output of the current setting unit 5. 1 ill.

Description

Устройство относится к области электротехники, а именно к управлению электрическим режимом рудно-термических печей.The device relates to the field of electrical engineering, namely to control the electrical regime of ore-thermal furnaces.

Аналогом (прототипом) предлагаемого устройства является регулятор электрического режима рудно-термической печи, содержащий датчик тока, блок сравнения, блок задания тока, регулирующее устройство и привод с механизмом перемещения электрода, блок переключения ступеней напряжения регулируемого трансформатора с блоком зоны нечувствительности, подключенным входом к выходу первого блока сравнения и входу регулирующего устройства (см. патент на полезную модель №96266, МПК G05F 1/02, от 20.07.2010 г., Бюл. №20).An analogue (prototype) of the proposed device is a regulator of the electric mode of the ore-thermal furnace, containing a current sensor, a comparison unit, a current setting unit, a regulating device and a drive with an electrode moving mechanism, an adjustable transformer voltage stage switching unit with a dead band unit connected with an input to the output the first block of comparison and the input of the regulating device (see patent for utility model No. 96266, IPC G05F 1/02, July 20, 2010, Bull. No. 20).

Недостатком данного устройства является то, что при изменении режима работы печи изменяется электрическое сопротивление печи. Это в свою очередь приводит к уменьшению выхода годного металла и снижению эффективности работы печи. Как показали исследования, электрическое сопротивление ванны печи оказывает большое влияние на эффективность работы печи, поэтому поддержание заданного значения электрического сопротивления ванны печи обеспечивает увеличение выхода годного металла и повышение производительности печи.The disadvantage of this device is that when the operating mode of the furnace changes, the electrical resistance of the furnace changes. This in turn leads to a decrease in the yield of metal and a decrease in the efficiency of the furnace. As studies have shown, the electrical resistance of the furnace bath has a great influence on the efficiency of the furnace, therefore, maintaining a given value of the electrical resistance of the furnace bath provides an increase in metal yield and increase furnace productivity.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в обеспечении постоянства электрического сопротивления ванны печи при различного рода изменениях режима работы печи, обусловленных изменениями параметров шихты и значениями вводимой мощности.The technical problem solved by the proposed device is to ensure the constancy of the electrical resistance of the furnace bath with various kinds of changes in the operating mode of the furnace, due to changes in the parameters of the charge and the values of the input power.

Технический эффект, заключающийся в обеспечении экономии электроэнергии и повышении производительности, достигается тем, что в известное устройство, содержащее датчик тока, подключенный к электроду печи, первый блок сравнения, блок задания тока, регулирующее устройство и привод с механизмом перемещения электрода, блок переключения ступеней напряжения регулируемого трансформатора с блоком зоны нечувствительности, подключенным входом к выходу первого блока сравнения и входу регулирующего устройства, дополнительно введены датчик напряжения, блок выделения сопротивления ванны печи, второй блок сравнения, блок задания сопротивления ванны печи и сумматор, подключенный выходом к первому входу первого блока сравнения, соединенного вторым входом с выходом датчика тока и первым входом блока выделения сопротивления ванны печи, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения, а выход - ко второму входу второго блока сравнения, подключенного первым входом к выходу блока задания сопротивления ванны печи, а выходом - к второму входу сумматора, соединенного первым входом с выходом блока задания тока.The technical effect of saving energy and increasing productivity is achieved by the fact that in the known device comprising a current sensor connected to the furnace electrode, a first comparison unit, a current setting unit, a regulating device and a drive with an electrode moving mechanism, a voltage stage switching unit adjustable transformer with dead band unit connected by an input to the output of the first comparison unit and the input of the regulating device, an additional sensor ovens, a furnace bath resistance allocation unit, a second comparison unit, a furnace bath resistance setting unit and an adder connected to an output of a first input of a first comparison unit connected by a second input to an output of a current sensor and a first input of a furnace bath resistance allocation unit, a second input of which is connected to voltage sensor output, and the output to the second input of the second comparison unit, connected by the first input to the output of the furnace bath resistance setting unit, and the output to the second input of the adder connected to the first input ohm yield the current reference block.

Устройство поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема регулятора применительно к одной фазе печи. Рудно-термическая печь снабжается тремя одинаковыми автономно работающими регуляторами. На чертеже приведена схема регулятора для одной фазы печи. Остальные две фазы выполняются аналогично. Устройство для управления электрическим режимом работы рудно-термической печи 1 с электродом 2 содержит датчик тока 3, первый блок сравнения 4, блок задания тока 5, регулирующее устройство 6, привод 16 с механизмом перемещения электрода 7, блок переключения ступеней напряжения 8 регулируемого трансформатора 9, блок зоны нечувствительности 10, подключенный входом к выходу первого блока сравнения 4 и входу регулирующего устройства 6. Кроме того, устройство снабжено датчиком напряжения 11, блоком выделения сопротивления ванны печи 12, вторым блоком сравнения 13, блоком задания сопротивления ванны печи 14 и сумматором 15, подключенным выходом к первому входу первого блока сравнения 4, соединенного вторым входом с выходом датчика тока 3 и первым входом блока выделения сопротивления ванны печи 12, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения 11, а выход - ко второму входу второго блока сравнения 13, подключенного первым входом к выходу блока задания сопротивления ванны печи 14, а выходом - к второму входу сумматора 15, соединенного первым входом с выходом блока задания тока 5.The device is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the controller in relation to one phase of the furnace. The ore-thermal furnace is equipped with three identical autonomously operating regulators. The drawing shows a diagram of the controller for one phase of the furnace. The remaining two phases are performed similarly. A device for controlling the electrical operation mode of the ore-thermal furnace 1 with the electrode 2 contains a current sensor 3, a first comparison unit 4, a current setting unit 5, a control device 6, a drive 16 with an electrode moving mechanism 7, a voltage stage switching unit 8 of an adjustable transformer 9, deadband unit 10, connected by an input to the output of the first comparison unit 4 and the input of the regulating device 6. In addition, the device is equipped with a voltage sensor 11, a resistance allocation unit of the furnace bath 12, a second unit equation 13, the unit for setting the resistance of the bath of the furnace 14 and the adder 15, connected to the first input of the first unit of comparison 4, connected by the second input to the output of the current sensor 3 and the first input of the unit for selecting the resistance of the bath of the furnace 12, the second input of which is connected to the output of the voltage sensor 11 and the output is to the second input of the second comparison unit 13 connected by the first input to the output of the furnace bath resistance setting unit 14, and the output is to the second input of the adder 15 connected by the first input to the output of the current setting unit 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В начале работы рудно-термической печи, когда на все аппараты подано напряжение питания, электрод 3 находится в поднятом положении, что соответствует разрыву цепи питания печи и, следовательно, в печи не протекает ток. Требуемые значения параметров режима задаются оператором на входе блока задания тока 5 и блока задания тока сопротивления ванны 14 в зависимости от выплавляемого продукта. При этом на выходе первого блока сравнения 4 возникает сигнал рассогласования между заданным в блоке 5 значением тока и текущем значением, который поступает с выхода датчика тока 3. Разность сигналов, усиливаясь в регулирующем устройстве 6, включает привод 16 для спуска электрода 2 при помощи механизма 7. При этом электрод 3 будет опускаться до тех пор, пока через цепь печи не начнет протекать ток (что соответствует возникновению дуги или прикосновению электрода к шихте). Вследствие этого произойдет изменение параметров электрической цепи, в том числе и тока, протекающего в печи. Тогда на выходе датчика тока 3 появится сигнал, который попадет на вычитающий вход блока сравнения токов 4, а также на токовый вход блока выделения сопротивления ванны 12. Поскольку на входе напряжения блока 12 сигнал с датчика напряжения 11 присутствует уже с момента включения печи, то при появлении сигнала тока на выходе блока 13 появится сигнал, пропорциональный сопротивлению ванны. Этот сигнал сравнивается в блоке сравнения 13 с сигналом задания сопротивления ванны 14 в результате чего разностный сигнал поступает на вход сумматора 15 и вносит тем самым коррекцию в задание тока печи. Скорректированный сигнал, сравниваясь с текущим значением в блоке сравнения 4, усиливается в регулирующем устройстве 6 и подается на привод 16. Наличие такого сигнала приведет к перемещению электрода 3 при помощи механизма 17 вверх. Таким образом, осуществляется регулирование электрического режима рудно-термической печи. Коррекция сигнала задания тока, приводящая к перемещению электрода 3, обеспечивает перераспределение мощностей, поступающих в шихту и дугу. При определенном соотношении сопротивлений шихты и цепи с дугой обеспечивается выделение максимальной мощности в печи, что приводит к увеличению эффективности процесса плавки.At the beginning of the operation of the ore-thermal furnace, when the supply voltage is applied to all the devices, the electrode 3 is in the raised position, which corresponds to a break in the furnace supply circuit and, therefore, no current flows in the furnace. The required values of the mode parameters are set by the operator at the input of the current setting unit 5 and the resistance setting current unit of the bath 14 depending on the product to be smelted. At the same time, at the output of the first comparison unit 4, a mismatch signal arises between the current value set in block 5 and the current value that comes from the output of the current sensor 3. The signal difference, amplified in the regulating device 6, turns on the drive 16 for lowering the electrode 2 using the mechanism 7 . In this case, the electrode 3 will be lowered until a current flows through the furnace circuit (which corresponds to the appearance of an arc or the electrode touches the charge). This will result in a change in the parameters of the electric circuit, including the current flowing in the furnace. Then, a signal will appear at the output of the current sensor 3, which will go to the subtracting input of the current comparison unit 4, as well as to the current input of the bath resistance allocation unit 12. Since the voltage sensor 11 has already received the signal from the voltage sensor 12 from the moment the furnace is turned on, the appearance of the current signal at the output of block 13, a signal proportional to the resistance of the bath. This signal is compared in the comparison unit 13 with the signal for setting the resistance of the bath 14 as a result of which the difference signal is fed to the input of the adder 15 and thereby introduces a correction in the task of the furnace current. The corrected signal, compared with the current value in the comparison unit 4, is amplified in the control device 6 and is supplied to the drive 16. The presence of such a signal will lead to the movement of the electrode 3 by means of the mechanism 17 up. Thus, the electric mode of the ore-thermal furnace is regulated. The correction of the current reference signal, leading to the displacement of the electrode 3, provides a redistribution of power entering the charge and arc. With a certain ratio of the resistance of the charge and the circuit with the arc, the maximum power in the furnace is provided, which leads to an increase in the efficiency of the melting process.

В тех случаях, когда сигнал рассогласования тока превышает заранее установленное значение, на выходе блока зоны нечувствительности 10 появляется сигнал, дающий команду на переключение ступени напряжения регулируемого трансформатора 9 при помощи блока переключения ступеней напряжения 8. Регулирование напряжения на выходе трансформатора 9 позволяет восстановить требуемое значение тока печи в тех случаях, когда перемещение электрода 3 не обеспечивает регулирования тока.In cases where the current mismatch signal exceeds a predetermined value, a signal appears at the output of the dead band unit 10, giving a command to switch the voltage level of the adjustable transformer 9 using the voltage stage switching unit 8. Regulation of the voltage at the output of the transformer 9 allows you to restore the required current value furnace in cases where the movement of the electrode 3 does not provide current control.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает повышение выхода готового продукта и снижение расхода удельной электрической энергии, уменьшая вероятность возникновения локальных перегревов ванны печи или ее остывание, а также позволит определить картину протекания токов в дуге и шихте.In comparison with the prototype, the proposed device provides an increase in the yield of the finished product and a decrease in the consumption of specific electric energy, reducing the likelihood of local overheating of the furnace bath or its cooling, and will also help to determine the pattern of the flow of currents in the arc and charge.

Системы управления рудно-термическими печами в настоящее время реализуются на базе промышленных компьютеров, а блок выделения сопротивления ванны, блок задания сопротивления ванны, блок сравнения и сумматор реализуются на серийно выпускаемых промышленностью программируемых микропроцессорных контроллерах, входящих в общую систему управления печью.The control systems for ore-thermal furnaces are currently implemented on the basis of industrial computers, and the unit for separating the bath resistance, the unit for setting the bath resistance, the comparison unit and the adder are implemented on programmable microprocessor controllers commercially available from the industry that are part of the overall furnace control system.

Claims

The regulator of the electric mode of the ore-thermal furnace, containing a current sensor connected to the electrode, a first comparison unit, a current setting unit, a regulating device and a drive with an electrode moving mechanism, an adjustable transformer voltage stage switching unit with a dead band unit connected to the input of the output of the first unit comparison and the input of the regulating device, characterized in that it is additionally equipped with a voltage sensor, a unit for separating the resistance of the furnace bath, the second unit as compared a unit for setting the resistance of the furnace bath and an adder connected to the first input of the first comparison unit connected by a second input to the output of the current sensor and the first input of the resistance bath separation unit of the furnace, the second input of which is connected to the voltage sensor output and the output to the second input the second comparison unit connected by the first input to the output of the furnace bath resistance setting unit, and by the output to the second input of the adder connected by the first input to the output of the current setting unit.