RU2294603C1 - Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace - Google Patents

Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2294603C1
RU2294603C1 RU2005116403/09A RU2005116403A RU2294603C1 RU 2294603 C1 RU2294603 C1 RU 2294603C1 RU 2005116403/09 A RU2005116403/09 A RU 2005116403/09A RU 2005116403 A RU2005116403 A RU 2005116403A RU 2294603 C1 RU2294603 C1 RU 2294603C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
voltage
current
electrode
furnace
Prior art date
Application number
RU2005116403/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Павлович Германский (RU)
Аркадий Павлович Германский
Original Assignee
ЗАО "АйСиТи Автоматизация"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЗАО "АйСиТи Автоматизация" filed Critical ЗАО "АйСиТи Автоматизация"
Priority to RU2005116403/09A priority Critical patent/RU2294603C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2294603C1 publication Critical patent/RU2294603C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Discharge Heating (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, special area of electric engineering concerning electrical arc heating during forging of various alloys, namely - automatic control over current power and position of electrodes of ore-thermal furnaces.
SUBSTANCE: method and system for automatic control are meant for controlling ore-thermal furnace, which has one three-phased or three one-phased furnace transformers, tub with liquid alloy being forged and stock, in which electrodes are positioned, connected by bus packets to low side of transformer. Automatic control system used for realization of method consists of voltage and current meters on the side of high transformer voltage; voltage meters on electrodes of magneto-sensitive elements, connected to current sensor, mounted on low voltage side (further in short network) of transformer. Chains of voltage and current meters on the side of high voltage are connected to first complex parameter meter of three-phased network, while chains of voltage meter and current indicator of short network are connected to second three-phased network parameter meter. Chains of first and second three-phased network parameter meters are connected to programmable logical controller.
EFFECT: increased efficiency.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургической промышленности и к специальной области электротехники, связанной с электрическим дуговым нагревом при выплавке различных сплавов, а именно - к автоматическому управлению мощностью тока и положением электродов рудотермических печей.The invention relates to the metallurgical industry and to a special field of electrical engineering related to electric arc heating during the smelting of various alloys, namely, to automatically control the current power and the position of the electrodes of ore-thermal furnaces.

Известны способы и системы управления электрическими параметрами рудотермических печей (РТП), в том числе способы управления по импедансу ванны или по активному сопротивлению ванны, а также системы управления перемещением электродов и переключением ступеней напряжения (ПСН) печного трансформатора /1, с.288-296/.Known methods and control systems for the electrical parameters of ore-thermal furnaces (RTP), including control methods for the impedance of the bath or for the active resistance of the bath, as well as a system for controlling the movement of electrodes and switching voltage steps (PSN) of the furnace transformer / 1, p.288-296 /.

Способ управления по импедансу (полному сопротивлению) или по активному сопротивлению ванны печи состоит в выполнении следующих соотношений:The control method for impedance (impedance) or active resistance of the furnace bath consists in the following ratios:

Figure 00000002
Figure 00000002

илиor

Figure 00000003
Figure 00000003

где Uв - напряжение на ванне печи (измеряется между электродом и цеховым контуром заземления);where U in - voltage on the furnace bath (measured between the electrode and the workshop ground loop);

Iэ - ток электрода;I e - electrode current;

zв - полное сопротивление ванны печи;z in - the total resistance of the furnace bath;

xв - реактивное (индуктивное сопротивление ванны печи);x in - reactive (inductive resistance of the furnace bath);

Rв - активное сопротивление ванны печи.R in - the resistance of the furnace bath.

Известный способ не позволяет достичь оптимального электрического режима работы печи, так как при расчете полного и/или активного сопротивлений ванны печи используются напряжения, измеренные между электродом и цеховым контуром заземления. Напряжение между электродом и цеховым контуром заземления является геометрической суммой падения напряжения на электроде и напряжением между нулевой точкой ванны печи (металлом в ванне печи) и точкой соединения измерительной системы с цеховым контуром заземления. Описанный способ не позволяет учесть эффект "переноса мощности" или "взаимовлияния фаз", при котором перемещение одного из электродов вызывает изменение параметра регулирования в двух других электродах. Для исключения ложных перемещений электродов, при формировании задания на перемещение электрода вводят ограничение, так называемую зону нечувствительности. Суть ограничения заключается в том, что задание на перемещение электрода формируется только тогда, когда текущее отклонение параметра регулирования от заданного превышает по модулю заранее заданное значение зоны нечувствительности. Наличие зоны нечувствительности снижает точность регулирования положения электрода и быстродействие регулятора.The known method does not allow to achieve the optimal electrical mode of operation of the furnace, since when calculating the total and / or active resistances of the furnace bath, the voltages measured between the electrode and the workshop ground loop are used. The voltage between the electrode and the workshop ground loop is the geometric sum of the voltage drop across the electrode and the voltage between the zero point of the furnace bath (metal in the furnace bath) and the connection point of the measuring system with the workshop ground loop. The described method does not allow to take into account the effect of "power transfer" or "phase interference", in which the movement of one of the electrodes causes a change in the regulation parameter in the other two electrodes. To eliminate false electrode movements, when forming a task to move the electrode, a restriction is introduced, the so-called dead zone. The essence of the limitation lies in the fact that the task to move the electrode is formed only when the current deviation of the regulation parameter from the set exceeds in modulus the predetermined deadband value. The presence of a dead zone reduces the accuracy of regulation of the position of the electrode and the speed of the regulator.

Система измерения электрических параметров и управления электрическим режимом печи /1, рис.8.4/ не имеет средств измерения токов большой величины в шинных пакетах короткой сети печного трансформатора с достаточной для эффективного управления точностью и в ее описании не приведен алгоритм расчета полного или активного сопротивления.The system for measuring electrical parameters and controlling the electric mode of the furnace / 1, Fig. 8.4 / does not have a means of measuring large currents in bus packets of a short network of the furnace transformer with sufficient accuracy for effective control and does not describe the algorithm for calculating the impedance or active resistance in its description.

Вышеописанные недостатки известного способа управления и системы измерения электрических параметров не позволяют добиться существенного снижения удельного расхода электроэнергии при выплавке сплавов.The above-described disadvantages of the known control method and the system for measuring electrical parameters do not allow to significantly reduce the specific energy consumption during smelting alloys.

Известен способ управления электрическим режимом трехфазной дуговой печи, включающий способ управления положением электродов на основе сравнения заданных величин импеданса или сопротивления, определяемых на основе измеряемых величин тока и напряжения, преимущественно по содержанию гармонических составляющих фазового тока, в частности по основным гармоникам фазового тока и напряжения /2/.A known method of controlling the electric mode of a three-phase arc furnace, including a method of controlling the position of the electrodes based on comparing the specified values of impedance or resistance, determined on the basis of the measured values of current and voltage, mainly on the content of harmonic components of the phase current, in particular on the main harmonics of the phase current and voltage / 2 /.

Недостаток способа - его сложность и измерение тока на стороне высокого напряжения печного трансформатора. Так как обмотки трансформатора обычно соединяются в треугольник, как на стороне высокого напряжения, так и на стороне низкого напряжения, Фурье - анализ тока фазы стороны высокого напряжения не будет отражать гармонический состав тока электрода. Связано это с тем, что электрическое соединение "треугольник" является фильтром токов "нулевой последовательности", то есть гармоник, кратных трем.The disadvantage of this method is its complexity and current measurement on the high voltage side of the furnace transformer. Since the transformer windings are usually connected in a triangle, both on the high voltage side and on the low voltage side, Fourier analysis of the phase current of the high voltage side will not reflect the harmonic composition of the electrode current. This is due to the fact that the electrical connection "triangle" is a filter of currents of the "zero sequence", that is, harmonics that are multiples of three.

Известен способ управления электрическим режимом трехэлектродной рудотермической печи, подключенной по схеме "треугольник на электродах", при котором измеряют токи электродов, сравнивают их с заданными значениями и при наличии отклонений перемещают соответствующий электрод, но учитывая дополнительно соотношения между измеренными и заданными значениями сопротивлений "электрод-подина" /3/.A known method of controlling the electrical mode of a three-electrode ore-thermal furnace connected according to the "triangle on electrodes" scheme, in which the currents of the electrodes are measured, compare them with the set values and, if there are deviations, move the corresponding electrode, but taking into account additionally the ratios between the measured and set values of the resistance "electrode- hearth "/ 3 /.

Недостаток этого способа управления электрическим режимом РТП заключается в том, что по данному способу управления целью управления является поддержание токов электродов в заданном диапазоне. При этом изменение тока в одном электроде предлагается компенсировать как перемещением электрода, в котором произошло изменение тока, так и перемещением соседних электродов (в случае невозможности перемещения электрода в котором нужно изменить ток). А при невозможности перемещения электродов предлагается переключать ступени ПСН каждого трансформатора индивидуально. Предложенный способ не работоспособен на печах, оснащенных одним трехфазным трансформатором. Данный способ не обеспечивает стабильной посадки электродов, так как отработка возмущения в одном электроде приведет к изменению посадки двух других электродов. При предложенном способе коэффициенты трансформации на всех трех трансформаторах могут быть разными, что приведет к несимметричности электрической нагрузки, а значит к повышенным реактивным потерям.The disadvantage of this method of controlling the electrical mode of the RTD is that in this control method, the goal of the control is to maintain the electrode currents in a given range. In this case, it is proposed to compensate for the change in current in one electrode both by moving the electrode in which the current changed, and by moving adjacent electrodes (if it is impossible to move the electrode in which the current needs to be changed). And if it is impossible to move the electrodes, it is proposed to switch the PSN stages of each transformer individually. The proposed method is not functional on furnaces equipped with one three-phase transformer. This method does not provide a stable fit of the electrodes, since the development of perturbations in one electrode will lead to a change in the fit of two other electrodes. With the proposed method, the transformation coefficients on all three transformers can be different, which will lead to an asymmetry of the electrical load, and therefore to increased reactive losses.

Известен способ управления электротермическим процессом, особенно в трехфазных дуговых печах с соединением "треугольник на электродах" при нагрузке, имеющей электрический нуль. При этом способе вычисляются сопротивления нагрузки на электродах на базе вычисленных значений токов в схеме "треугольник на электродах" по измеренным значениям токов на высокой стороне печного трансформатора и измеренных напряжений между электродами. На основе сравнения вычисленных и заданных сопротивлений нагрузки на электродах изменяют положение электродов относительно уровня жидкого металла в печи /4, 5/, прототип способа.A known method of controlling the electrothermal process, especially in three-phase arc furnaces with the connection "triangle on the electrodes" at a load having an electric zero. With this method, the load resistances on the electrodes are calculated based on the calculated current values in the "triangle on the electrodes" circuit based on the measured current values on the high side of the furnace transformer and the measured voltages between the electrodes. Based on the comparison of the calculated and specified load resistances on the electrodes, the position of the electrodes is changed relative to the level of liquid metal in the furnace / 4, 5 /, a prototype of the method.

Недостаток способа - значительная ошибка в вычислении текущего значения сопротивления на электродах вследствие значительной разницы между действительным значением тока в электроде в каждый момент времени и вычисленным значением тока по его величине на высокой стороне печного трансформатора.The disadvantage of this method is a significant error in calculating the current value of the resistance at the electrodes due to the significant difference between the actual value of the current in the electrode at each moment of time and the calculated current value from its value on the high side of the furnace transformer.

Известен способ автоматического управления электрическим режимом трехфазной рудовосстановительной электропечи, имеющей схему соединения "треугольник на электродах", при котором измеряют ток каждого электрода, сравнивают его с заданным значением тока, формируют управляющий сигнал, пропорциональный отклонению тока каждого электрода от заданного значения и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода и на ПСН печного трансформатора /6/. Недостаток способа в том, что он применим для печей малой мощности, вследствие отсутствия средств измерения большого тока на электродах.There is a method of automatically controlling the electric mode of a three-phase ore-reducing electric furnace having a “triangle on electrodes” connection scheme, in which the current of each electrode is measured, compared with a given current value, a control signal is generated proportional to the deviation of the current of each electrode from the set value, and a control signal is supplied to drive movement of the electrode and on the PSN furnace transformer / 6 /. The disadvantage of this method is that it is applicable for low power furnaces, due to the lack of measuring instruments for high current on the electrodes.

Известен способ управления дуговой электрической печью путем поддержания постоянного сопротивления на уровне заданной величины перемещением электродов /7/. Недостаток способа состоит в весьма приближенном вычислении текущих значений активных сопротивлений в цепях электродов через вычисление активной и реактивной мощности по току, измеренному в первичных цепях печного трансформатора, и по усредненной величине сдвига фаз тока и напряжения, что вызывает дополнительные затраты энергии на выплавку ферросплавов.A known method of controlling an electric arc furnace by maintaining a constant resistance at a predetermined value by moving the electrodes / 7 /. The disadvantage of this method is the very approximate calculation of the current values of active resistances in the electrode circuits through the calculation of the active and reactive power by current, measured in the primary circuits of the furnace transformer, and by the average value of the phase shift of the current and voltage, which causes additional energy costs for smelting ferroalloys.

Известна также система управления электрическим режимом рудотермической печи, включающая датчики тока для каждой фазы печи, датчики напряжения, датчик активной мощности, блоки перемещения электродов, блок управления переключением ступеней напряжения, выходы которого соединены с входами ПСН печного трансформатора, а также множество других блоков, обеспечивающих управление электрическим режимом печи /8/. Недостаток этой системы управления - ее сложность и замедленная реакция на изменение электрического режима, приводящая к увеличенному расходу энергии на процесс выплавки сплава.Also known is a control system for the electric mode of the ore-thermal furnace, including current sensors for each phase of the furnace, voltage sensors, an active power sensor, electrode moving blocks, a voltage step switching control unit whose outputs are connected to the PSN inputs of the furnace transformer, as well as many other blocks providing control of the electric mode of the furnace / 8 /. The disadvantage of this control system is its complexity and a delayed reaction to a change in the electrical regime, leading to increased energy consumption for the alloy smelting process.

Известны система и способ управления положением электродов трехфазной дуговой печи, включающая измерительные трансформаторы тока и напряжения для текущего измерения тока и напряжения в цепи электродов, устройства измерения активной и реактивной мощности, присоединенные к измерительным трансформаторам тока и напряжения, программируемый блок управления, присоединенный к устройствам измерения активной и реактивной мощности, механизм управления положением электродов, подключенный к программируемому блоку управления и изменяющий положение электродов при отклонении текущего значения коэффициента мощности от заданного /9, 10, прототип системы/. Недостаток известной системы управления положением электродов - ее сложность, высокая стоимость и невозможность применения в рудотермических печах. Известная система рассчитана на измерение токов в электродах с использованием стандартных трансформаторов тока, установленных на шинах, соединяющих выводы низкого напряжения трансформатора с электродами. При соединении обмоток низкого напряжения трансформатора по схеме "треугольник на электродах", отсутствует возможность установить стандартный трансформатор тока в шинный пакет короткой сети. Известный способ применим на электродуговых печах с так называемой "открытой дугой" и предназначен для управления длиной дуги посредством измерения и регулирования коэффициента мощности. В сталеплавильных печах существует необходимость изменения длины дуги в зависимости от этапа или режима плавки. В рудотермических печах электрическая дуга горит под слоем шихты (так называемая "укрытая дуга"), а некоторые рудотермические процессы используют слаборазвитую дугу или бездуговой процесс.A known system and method for controlling the position of the electrodes of a three-phase arc furnace, including measuring current and voltage transformers for current measurement of current and voltage in the electrode circuit, devices for measuring active and reactive power, connected to measuring current and voltage transformers, a programmable control unit connected to measuring devices active and reactive power, electrode position control mechanism connected to a programmable control unit and changing the floor voltage electrodes when the current value deviates from a predetermined power factor / 9, 10, prototype system /. A disadvantage of the known system for controlling the position of the electrodes is its complexity, high cost and the inability to use in ore-thermal furnaces. The known system is designed to measure currents in electrodes using standard current transformers mounted on buses connecting the low voltage leads of the transformer to the electrodes. When connecting the transformer low voltage windings according to the "triangle on electrodes" scheme, it is not possible to install a standard current transformer in the bus package of a short network. The known method is applicable on electric arc furnaces with the so-called "open arc" and is intended to control the length of the arc by measuring and adjusting the power factor. In steelmaking furnaces, there is a need to change the length of the arc depending on the stage or mode of smelting. In ore-thermal furnaces, an electric arc burns under a charge layer (the so-called "sheltered arc"), and some ore-thermal processes use an underdeveloped arc or an arcless process.

Первая техническая задача, решаемая предложенным изобретением - создание способа автоматического управления электрическим режимом РТП, позволяющего сократить удельный расход электроэнергии и электродной массы на выплавку сплава.The first technical problem solved by the proposed invention is the creation of a method for automatically controlling the electrical mode of the RTP, which allows to reduce the specific consumption of electricity and electrode mass for smelting the alloy.

Вторая техническая задача - создание системы для реализации предложенного способа, обеспечивающей получение заданного технического эффекта.The second technical task is to create a system for implementing the proposed method, which provides a given technical effect.

Первая техническая задача решена в способе автоматического управления рудотермической печи, включающей один или несколько печных трансформаторов со вторичными обмотками, соединенными с электродами через шинный пакет по схеме "треугольник на электродах" и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме "звезда с изолированной нейтралью", при котором измеряют токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, задают значения сопротивления нагрузки как параметра регулирования положения электродов и электрического режима соответственно, вычисляют текущие значения сопротивления нагрузки на основе измеренных токов и напряжений, сравнивают заданные и рассчитанные текущие значения сопротивления нагрузки, выбирают электрод с отклонением текущих значений сопротивления нагрузки от заданных, воздействуют на привод выбранного электрода для управления его положением до момента достижения рассогласования текущего и заданного значений сопротивления нагрузки, не превышающего заданной зоны нечувствительности, измеряют токи I12, I23, I31 во вторичных обмотках печного трансформатора датчиками, установленными в шинном пакете короткой сети, и напряжения на электродах U1, U2, U3, выделяют основные гармоники I12, I23, I31 токов I12, I23, I31 и основные гармоники U1, U2, U3 напряжений на электродах U1, U2, U3, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U1, U2, U3 и любой из основных гармоник токов I12, I23, I31, рассчитывают углы между векторами токов

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
используя теорему косинусов:The first technical problem is solved in a method for automatically controlling an ore-thermal furnace, including one or more furnace transformers with secondary windings connected to the electrodes through a bus package according to the "triangle on electrodes" scheme and the furnace bath, which together with the electrodes forms an electric load according to the "star with isolated neutral ", in which currents and voltages on the high-voltage side of furnace transformers and voltages on the electrodes are measured, the load resistance values are set as pairs meters for adjusting the position of the electrodes and the electric mode, respectively, calculate the current values of the load resistance based on the measured currents and voltages, compare the set and calculated current values of the load resistance, select the electrode with the deviation of the current values of the load resistance from the set, act on the drive of the selected electrode to control its position until the mismatch between the current and the specified values of the load resistance not exceeding the specified zone is not sensitivity, measure the currents I 12 , I 23 , I 31 in the secondary windings of the furnace transformer with sensors installed in the busbar package of the short network, and the voltage at the electrodes U 1 , U 2 , U 3 , highlight the fundamental harmonics I 12 , I 23 , I 31 currents I 12 , I 23 , I 31 and the main harmonics U 1 , U 2 , U 3 of the voltages on the electrodes U 1 , U 2 , U 3 , measure or calculate the phase angle between each voltage U 1 , U 2 , U 3 and any of the main harmonics of currents I 12 , I 23 , I 31 , calculate the angles between the current vectors
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
using the cosine theorem:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

где α1 - угол между векторами

Figure 00000010
и
Figure 00000011
;where α 1 is the angle between the vectors
Figure 00000010
and
Figure 00000011
;

α2 - угол между векторами

Figure 00000012
и
Figure 00000010
;α 2 - the angle between the vectors
Figure 00000012
and
Figure 00000010
;

α3 - угол между векторами

Figure 00000011
и
Figure 00000012
;α 3 - the angle between the vectors
Figure 00000011
and
Figure 00000012
;

± - знак, учитывающий последовательность фаз первичного напряжения и схему включения обмоток трансформатора (трансформаторов),± - a sign that takes into account the sequence of phases of the primary voltage and the switching circuit of the transformer windings (transformers),

формируют векторную форму основных гармоник токов I12, I23, I31:form the vector form of the main harmonics of the currents I 12 , I 23 , I 31 :

Figure 00000013
Figure 00000013

и векторную форму основных гармоник напряжений U1, U2 U3:and the vector form of the fundamental harmonics of the voltages U 1 , U 2 U 3 :

Figure 00000014
Figure 00000014

используя измеренные или рассчитанные величины углов сдвига фаз, и принимая фазу одного из векторов тока

Figure 00000012
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, равной нулю,using measured or calculated values of the phase angle, and taking the phase of one of the current vectors
Figure 00000012
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
equal to zero

рассчитывают в векторной форме токи электродов:vector currents of electrodes are calculated:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

рассчитывают в векторной форме расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:calculate in vector form the calculated voltage on the electrodes relative to the assumed potential of the neutral point in the furnace bath:

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

определяют полное сопротивление каждого электрода, используя закон Ома в векторной форме:determine the total resistance of each electrode using Ohm's law in vector form:

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

задают в качестве параметра регулирования положения электрода модуль полного сопротивления электрода, для каждого электрода вычисляют и сравнивают разности между заданными и рассчитанными текущими значениями параметра регулирования положения электрода, определяют для каждого электрода отклонение текущего параметра регулирования положения электрода от заданного значения, формируют задание на перемещение электрода, исходя из величины и знака текущего отклонения, и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода.set the electrode impedance module as the parameter for adjusting the position of the electrode, for each electrode the differences between the set and calculated current values of the parameter for adjusting the position of the electrode are calculated and determined, for each electrode the deviation of the current parameter for regulating the position of the electrode from the set value is determined, a task for moving the electrode is formed, based on the magnitude and sign of the current deviation, and the control signal is supplied to the electrode displacement drive.

В одном из вариантов способа, в качестве параметра регулирования принимают активное сопротивление электрода:In one embodiment of the method, the active resistance of the electrode is taken as a control parameter:

Figure 00000024
Figure 00000024

где Rэ - активное сопротивление электрода;where R e is the active resistance of the electrode;

Figure 00000025
- проекция вектора
Figure 00000026
, на вещественную ось, что позволяет управлять печью с резистивной нагрузкой. Примером такой нагрузки являются печи с электродами, погруженными в жидкий шлак, например печи для производства желтого фосфора.
Figure 00000025
- vector projection
Figure 00000026
, on the material axis, which allows you to control the furnace with a resistive load. An example of such a load are furnaces with electrodes immersed in liquid slag, for example furnaces for the production of yellow phosphorus.

При другом варианте способа токи электродов I1, I2, I3 измеряют с помощью датчика с МЧЭ, установленными в каждом шинном пакете короткой сети печного трансформатора и соединенными между собой по схеме "треугольник".In another embodiment of the method, the currents of the electrodes I 1 , I 2 , I 3 are measured using a sensor with an MCE installed in each bus packet of a short network of the furnace transformer and connected to each other according to the "triangle" scheme.

При следующих вариантах способа измеряют напряжения на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой или по схеме треугольника.In the following variants of the method, the voltages at the electrodes in the measuring circuits connected by a star circuit with an isolated neutral point or by a triangle circuit are measured.

При соединении измерительных цепей напряжения по схеме "треугольник" измеряют напряжения между электродами U12, U23, U31, выделяют основные гармоники U12, U23 U31 измеренных напряжений U12, U23, U31, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U12, U23, U31 и любой из основных гармоник токов I12, I23, I31, определяют полное сопротивление каждого электрода, используя преобразование "треугольник - звезда":When connecting the measuring voltage circuits according to the "triangle" scheme, the voltages between the electrodes U 12 , U 23 , U 31 are measured, the main harmonics U 12 , U 23 U 31 of the measured voltages U 12 , U 23 , U 31 are extracted, the phase angle angles are measured or calculated between each voltage U 12 , U 23 , U 31 and any of the main harmonics of the currents I 12 , I 23 , I 31 , determine the total resistance of each electrode using the "triangle - star" transformation:

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Figure 00000029
Figure 00000029

где

Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
Where
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032

При соединении измерительных цепей напряжения по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой:When connecting voltage measuring circuits according to the "star" scheme with an isolated neutral point:

Figure 00000033
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000034

Figure 00000035
Figure 00000035

Способ реализован с помощью системы автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, имеющей устройство перемещения электродов, переключатель ступеней напряжения ПСН на высокой стороне печного трансформатора, первый комплексный измеритель параметров трехфазной сети (первый КИПТС), датчики тока и напряжения, подключенные к высокой стороне печного трансформатора и к первому КИПТС; второй КИПТС, измерительные входы напряжения которого подключены к электродам, включенным по схеме "треугольник на электродах" на стороне низкого напряжения печного трансформатора и замкнуты на ванну с металлом по схеме "звезда" с изолированным нулем, а измерительные входы токов подключены к датчикам тока, установленным в шинных пакетах и соединенным по схеме "треугольник", программируемый логический контроллер (ПЛК), вводы которого подключены к первому и второму КИПТС, а управляющие выходы - к устройствам перемещения электродов и ПСН, при этом второй КИПТС имеет первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяется основная гармоника каждого тока и каждого напряжения в цепи каждого электрода; определяются углы сдвига фаз между основной гармоникой сигнала тока и соответствующей основной гармоникой сигнала напряжения и рассчитываются косинусы углов сдвига фаз; второй КИПТС выдает в ПЛК в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, по которому на основе стандартных цифровых сигналов, принятых от второго КИПТС, восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющее воздействие на ПСН.The method is implemented using a system of automatic control of the electric mode of a three-phase arc ore-thermal furnace, having an electrode moving device, a voltage selector PSN on the high side of the furnace transformer, the first complex meter of three-phase network parameters (the first KIPTS), current and voltage sensors connected to the high side of the furnace transformer and to the first KIPTS; the second KIPTS, the voltage measuring inputs of which are connected to the electrodes connected according to the "triangle on electrodes" circuit on the low voltage side of the furnace transformer and are closed to the metal bath according to the star circuit with isolated zero, and the current measuring inputs are connected to current sensors installed in bus packets and connected according to the "triangle" scheme, a programmable logic controller (PLC), the inputs of which are connected to the first and second KIPTS, and the control outputs to devices for moving electrodes and PSN, etc. This second KIPTS has a first algorithm for using the Fourier transform of each allocated fundamental harmonic current and voltage in each circuit of each electrode; the phase angles between the fundamental harmonic of the current signal and the corresponding fundamental of the voltage signal are determined and the cosines of the phase angles are calculated; the second KIPTS digitally displays the effective values of currents and voltages and the cosines of the phase angles between the corresponding currents and voltages, and the PLC has a second algorithm according to which, based on standard digital signals received from the second KIPTS, the vector shape of the received signals is restored, and the calculated in vector form, the current values of the regulation parameter (impedance or resistance) and its deviation from the set value for each electrode, then the PLC generates and issues control Corollary to move the device electrodes, and is based on standard and digital signals received from the first KIPTS considering characteristics of furnace transformers and predetermined constraints on the active power consumption RTP, generates and outputs a control action on the SPE.

В одном из вариантов системы датчики тока имеют магниточувствительные элементы, установленные в шинных пакетах между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.In one embodiment of the system, the current sensors have magnetically sensitive elements installed in bus packets between tires or sections of tires with oppositely directed currents.

Основными признаками способа управления, за счет которых получается эффект являются:The main features of the control method, due to which the effect is obtained, are:

- измерение тока по стороне низкого напряжения печных трансформаторов;- current measurement on the low voltage side of furnace transformers;

- выделение из измеряемых сигналов токов и напряжений и использование в дальнейших расчетах основных гармоник сигналов;- selection of currents and voltages from the measured signals and the use of the main harmonics of the signals in further calculations;

- расчет параметра регулирования в векторной форме;- calculation of the regulation parameter in vector form;

- применение при расчете сопротивлений электродов расчетного напряжения. Суть расчетного напряжения состоит в том, что это напряжение рассчитывается относительно предполагаемого потенциала металла в ванне печи, что позволяет максимально уменьшить влияние эффекта переноса мощности на работу регуляторов и обеспечить стабильную посадку электродов вне зависимости от изменения напряжения питания и ступени трансформации печных трансформаторов.- application in the calculation of the resistance of the electrodes of the calculated voltage. The essence of the calculated voltage is that this voltage is calculated relative to the estimated potential of the metal in the furnace bath, which minimizes the effect of the power transfer effect on the operation of the regulators and ensures a stable electrode seating regardless of the change in the supply voltage and the stage of transformation of the furnace transformers.

- Использование переключения ПСН только в целях регулирования трехфазной мощности печи в целом как электропечного агрегата.- The use of PSN switching only for the purpose of regulating the three-phase power of the furnace as a whole as an electric furnace unit.

На фиг.1 показана схема системы автоматического управления автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи.Figure 1 shows a diagram of a system for automatic control of automatic control of the electric mode of a three-phase arc ore-thermal furnace.

На фиг.1 а - схема включения МЧЭ между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.Figure 1 a is a diagram of the inclusion of MCE between tires or sections of tires with oppositely directed currents.

На фиг.2 - схема короткой сети печного трансформатора с установленными МЧЭ в шинах каждого шинного пакета и с обозначениями измеряемых токов и напряжений.Figure 2 - diagram of the short network of the furnace transformer with installed MCE in the tires of each bus package and with the designations of the measured currents and voltages.

На фиг.3 - схема измерения токов в шинных пакетах с помощью датчика 9 с МЧЭ 8 (на фиг.1), соединенными между собой по схеме треугольника.Figure 3 is a diagram of the measurement of currents in bus packets using a sensor 9 with MChE 8 (figure 1), interconnected according to a triangle.

На фиг.4 a, b, c, d, e - варианты схем измерения напряжений на электродах измерителем 7 на фиг.1, 2:In Fig.4 a, b, c, d, e - variants of circuits for measuring the voltage at the electrodes of the meter 7 in Fig.1, 2:

4а - типовое решение измерения напряжений для электрических трехфазных печей;4a is a typical voltage measurement solution for three-phase electric furnaces;

4b - схема измерения напряжений на электродах относительно контура заземления;4b is a circuit for measuring voltages at the electrodes relative to the ground loop;

4с - схема измерения напряжений на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме "звезда" с изолированной нейтральной точкой;4c is a circuit for measuring voltages across electrodes in measuring circuits connected in a star pattern with an isolated neutral point;

4d - схема измерения напряжений на электродах в измерительных цепях, соединенных по схеме треугольника.4d is a circuit for measuring voltages across electrodes in measuring circuits connected in a triangle pattern.

На фиг.5 приведена принципиальная электрическая расчетная схема.Figure 5 shows the basic electrical design diagram.

Способ и система автоматического управления предназначены для управления рудотермической печью, которая имеет один трехфазный или три однофазных печных трансформатора 1 (фиг.1, 2, 3, 5), ванну 2 с выплавляемым жидким сплавом и шихтой, в которую помещены электроды 3, соединенные шинными пакетами 4 с низкой стороной трансформатора 1. Система автоматического управления, с помощью которой реализуется способ, состоит из измерителей напряжения 5 и тока 6 на стороне высокого напряжения трансформатора 1; измерителей напряжения 7 на электродах 3 магниточувствительных элементов 8 (МЧЭ 8), подключенных к датчику тока 9, установленных на стороне низкого напряжения (далее в короткой сети) трансформатора 1. Цепи измерителей напряжения 5 и тока 6 на стороне высокого напряжения присоединены к первому комплексному измерителю параметров трехфазной сети 10 (далее КИПТС 10), а цепи измерителя напряжения 7 и датчика тока 9 короткой сети присоединены ко второму комплексному измерителю параметров трехфазной сети 11 (далее КИПТС 11). Цепи КИПТС 10 и 11 подсоединены к программируемому логическому контроллеру 12 (далее ПЛК 12), который получает стандартные цифровые сигналы, соответствующие измеренным параметрам IА, IB, IC, I1, I2, I3, U1, U2, U3, и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими основными гармониками сигналов тока и напряжения электродов от КИПТС 10 и 11 и по второму алгоритму вырабатывает управляющие цифровые сигналы, поступающие по соответствующим цепям к устройствам управления перемещением электродов и ПСН (на фиг.1 не показаны).The method and automatic control system are designed to control an ore-thermal furnace, which has one three-phase or three single-phase furnace transformers 1 (Figs. 1, 2, 3, 5), a bath 2 with a melted liquid alloy and a charge in which electrodes 3 connected by bus packages 4 with the low side of transformer 1. The automatic control system by which the method is implemented consists of voltage meters 5 and current 6 on the high voltage side of transformer 1; voltage meters 7 on the electrodes 3 of the magnetically sensitive elements 8 (MCE 8) connected to the current sensor 9 installed on the low voltage side (hereinafter referred to as the short network) of the transformer 1. The chains of voltage meters 5 and current 6 on the high voltage side are connected to the first complex meter the parameters of the three-phase network 10 (hereinafter KIPTS 10), and the circuit of the voltage meter 7 and the current sensor 9 of the short network are connected to the second complex parameter meter of the three-phase network 11 (hereinafter KIPTS 11). KIPTS circuits 10 and 11 are connected to a programmable logic controller 12 (hereinafter PLC 12), which receives standard digital signals corresponding to the measured parameters I A , I B , I C , I 1 , I 2 , I 3 , U 1 , U 2 , U 3 , and the cosines of the phase angle between the corresponding main harmonics of the current and voltage signals of the electrodes from KIPTS 10 and 11 and, according to the second algorithm, generates control digital signals arriving through the corresponding circuits to the control devices for the movement of electrodes and PSN (not shown in Fig. 1) .

Способ автоматического управления, реализуемый системой, включает следующие действия: измеряют токи I1, I2, I3 во вторичных обмотках печного трансформатора 1 с помощью МЧЭ 8, установленных в шинных пакетах, и напряжения на электродах U1, U2, U3, используя которые КИПТС 11 реализует первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяют основные гармоники I1, I2, I3 токов I1, I2, I3, основные гармоники U1, U2, U3 напряжений на электродах U1, U2, U3 и косинусы углов сдвига фаз cosφ1, cosφ2, cosφ3 между каждым напряжением U1, U2, U3 и соответствующим током I1, I2, I3. Полученные таким образом параметры передаются в ПЛК 12.The automatic control method implemented by the system includes the following actions: currents I 1 , I 2 , I 3 are measured in the secondary windings of the furnace transformer 1 using MChE 8 installed in bus packets, and the voltage at the electrodes U 1 , U 2 , U 3 , using which KIPTS 11 implements the first algorithm, according to which, using the Fourier transform, the main harmonics of I 1 , I 2 , I 3 of currents I 1 , I 2 , I 3 , the main harmonics of U 1 , U 2 , U 3 of the voltage on the electrodes U 1 , U 2, U 3 and cosine phase shift angles cosφ 1, cosφ 2, cosφ 3 between each voltage U 1, U 2, U 3 and Correspondingly uyuschim current I 1, I 2, I 3. The parameters thus obtained are transferred to PLC 12.

В ПЛК 12 производятся расчеты по приведенному ниже второму алгоритму:In PLC 12, calculations are performed according to the second algorithm below:

1) определяются углы сдвига фаз между соответствующими парами измеренных основных гармоник сигналов тока и напряжения:1) the phase angles between the corresponding pairs of measured fundamental harmonics of the current and voltage signals are determined:

φ1=arccos(cosφ1), φ2=arccos(cosφ2), φ3=arccos(cosφ3);φ 1 = arccos (cosφ 1 ), φ 2 = arccos (cosφ 2 ), φ 3 = arccos (cosφ 3 );

2) рассчитывается угол между векторами токов I1 и I2; 2) the angle between the current vectors I 1 and I 2 is calculated ;

Figure 00000036
Figure 00000036

3) рассчитывается угол между векторами токов I1 и I3 3) the angle between the current vectors I 1 and I 3 is calculated

Figure 00000037
Figure 00000037

4) фаза вектора тока I1 принимается равной нулю;4) the phase of the current vector I 1 is taken equal to zero;

5) формируются вектора токов и напряжений в виде:5) current and voltage vectors are formed in the form of:

Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043

6) вычисляются расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:6) the calculated voltage on the electrodes relative to the estimated potential of the neutral point in the furnace bath is calculated:

Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000044
Figure 00000045

Figure 00000046
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

7) определяют полное сопротивление нагрузки каждого электрода, используя формулы для закона Ома в векторной форме:7) determine the load impedance of each electrode using formulas for Ohm's law in vector form:

Figure 00000048
Figure 00000048

Figure 00000049
Figure 00000049

Figure 00000050
Figure 00000050

8) по заданной у ставке параметра регулирования (в качестве параметра регулирования принято полное сопротивление электрода) определяется задание на перемещение электрода:8) according to the regulation parameter set at the rate (the electrode impedance is taken as the regulation parameter), the task for moving the electrode is determined:

Figure 00000051
Figure 00000051

где i - номер соответствующего электрода;where i is the number of the corresponding electrode;

k - коэффициент пропорциональности исполнительного истройства перемещения электрода;k is the coefficient of proportionality of the executive device for moving the electrode;

zy - уставка.z y is the set point.

Если в качестве параметра управления (регулирования) используют активное сопротивление нагрузки, то после расчета токов и напряжений на электродах относительно потенциала нейтральной точки в ванне печи, определяют активное сопротивление нагрузки для каждого электрода по формулам:

Figure 00000052
. Дальнейшие действия аналогичны описанным выше.If the load resistance is used as a control (regulation) parameter, then after calculating the currents and voltages on the electrodes relative to the neutral point potential in the furnace bath, the load resistance for each electrode is determined by the formulas:
Figure 00000052
. Further actions are similar to those described above.

В сравнении с известными способами управления ЭУ ТЭП описанный способ обеспечивает следующий технический эффект (эффекты) за счет: стабильной глубокой посадки электродов, не зависящей от изменений питающего напряжения и от текущей ступени ПСН и выравнивания нагрузки на электродах.Compared with the known methods of controlling the electric current thermoelectric thermopile, the described method provides the following technical effect (effects) due to: stable deep-seated electrodes that are independent of changes in the supply voltage and the current stage of the PSN and load balancing on the electrodes.

Отличительные признаки системы автоматического управления (фиг.1) в том, что второй КИПТС имеет первый алгоритм, который позволяет с помощью преобразования Фурье выделять основные гармоники каждого тока и каждого напряжения в цепи каждого электрода, определять углы сдвига фаз между каждой основной гармоникой тока и соответствующего напряжения, рассчитывать косинус угла сдвига фаз и выдавать в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, который на основе принятых стандартных цифровых сигналов от второго КИПТС восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС, с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющие воздействия на ПСН.Distinctive features of the automatic control system (Fig. 1) is that the second KIPTS has a first algorithm that allows using the Fourier transform to select the main harmonics of each current and each voltage in the circuit of each electrode, to determine the phase angle between each main harmonic of the current and the corresponding voltage, calculate the cosine of the phase angle and digitally output the effective values of currents and voltages and the cosines of the phase angle between the corresponding currents and voltages, and the PLC has ith the algorithm, which, on the basis of the received standard digital signals from the second KIPTS, recovers the vector form of the received signals, the current values of the regulation parameter (impedance or resistance) and its deviation from the set value for each electrode are calculated in vector form, then the PLC generates and issues control actions on devices for moving electrodes, and based on standard and digital signals received from the first KIPTS, taking into account the characteristics of furnace transformers and preset limits on the active power consumption of the RTP, generates and issues control actions on PSN.

До введения предложенного способа и системы управления на РТП мощностью 65 МВт при выплавке сплава ФС75, удельные расходы электроэнергии составляли 9069-11000 кВт·час/т /11, с.115, табл.14/.Prior to the introduction of the proposed method and control system at an RTP with a capacity of 65 MW during the smelting of the FS75 alloy, the specific electricity consumption was 9069–11000 kW · h / t / 11, p. 115, table 14 /.

Применение предложенной системы управления, реализующей описанный способ управления, позволило снизить удельные расходы электроэнергии при выплавке сплава ФС75 до 8200-8400 кВт·час/т, то есть в среднем на 20%.The application of the proposed control system that implements the described control method has made it possible to reduce the specific energy consumption during smelting of the FS75 alloy to 8200-8400 kW · h / t, that is, by an average of 20%.

Источники информацииInformation sources

1. Производство ферросилиция. Справочник. Под ред. д.т.н. Ю.П.Снитко. Новокузнецк. 2000. 426 с. С.288-296.1. Production of ferrosilicon. Directory. Ed. Doctor of Technical Sciences Yu.P. Snitko. Novokuznetsk. 2000.442 s. S.288-296.

2. WO 95/26118.2. WO 95/26118.

3. КЦ №95100471 А1.3. KC No. 95100471 A1.

Figure 00000053
Figure 00000053

6. SU №1684942 A1.6. SU No. 1684942 A1.

7. А.с. СССР №731616.7. A.S. USSR No. 731616.

8. RU №202335001.8. RU No. 202335001.

Figure 00000054
Figure 00000054

11. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. - М.: Металлургия, 1992. 239 с.11. Tolstoguzov N.V. Theoretical foundations and technology for smelting silicon and manganese alloys. - M.: Metallurgy, 1992.239 s.

Claims (7)

1. Способ автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, включающей один или три печных трансформатора с вторичными обмотками, соединенными по схеме «треугольник на электродах» и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме «звезда с изолированной нейтралью», при котором измеряют токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, задают значение сопротивления электрода, как параметра регулирования положения электродов и, соответственно, электрического режима, вычисляют текущие значения сопротивления нагрузки на основе измеренных токов и напряжений, сравнивают заданные и рассчитанные текущие значения сопротивления нагрузки, выбирают электрод с отклонением текущих значений сопротивления нагрузки от заданных, воздействуют на привод выбранного электрода для управления его положением до момента достижения рассогласования текущего и заданного значений сопротивления нагрузки, не превышающего заданной зоны нечувствительности, отличающийся тем, что измеряют токи I12, I23, I31 во вторичных обмотках печного трансформатора датчиками, установленными в шинном пакете короткой сети, и напряжения на электродах U1, U2, U3, выделяют основные гармоники I12, I23, I31 токов I12, I23, I31 и основные гармоники U1, U2, U3 напряжений на электродах U1, U2, U3, измеряют или рассчитывают углы сдвига фаз между каждым напряжением U1, U2, U3 и любой из основных гармоник токов I12, I23, I31, рассчитывают углы между векторами токов
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
, используя теорему косинусов:1. A method of automatically controlling the electric mode of a three-phase arc ore-thermal furnace, including one or three furnace transformers with secondary windings connected according to the "triangle on electrodes" scheme and the furnace bath, which together with the electrodes forms an electric load according to the "star with insulated neutral" circuit, which measures currents and voltages on the high voltage side of furnace transformers and voltages on the electrodes, sets the value of the electrode resistance as a parameter for regulating the position electrodes and, accordingly, electric mode, calculate the current values of the load resistance based on the measured currents and voltages, compare the set and calculated current values of the load resistance, select the electrode with the deviation of the current values of the load resistance from the set, act on the drive of the selected electrode to control its position to the moment of achievement of the mismatch of the current and specified values of the load resistance, not exceeding the specified dead band, different by measuring currents I 12 , I 23 , I 31 in the secondary windings of the furnace transformer with sensors installed in the busbar package of the short network, and the voltage at the electrodes U 1 , U 2 , U 3 , highlight the main harmonics I 12 , I 23 , I 31 currents I 12 , I 23 , I 31 and the main harmonics U 1 , U 2 , U 3 of the voltages on the electrodes U 1 , U 2 , U 3 , measure or calculate the phase angle between each voltage U 1 , U 2 , U 3 and any of the main harmonics of the currents I 12 , I 23 , I 31 , calculate the angles between the current vectors
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
using the cosine theorem:
Figure 00000058
Figure 00000058
Figure 00000059
Figure 00000059
Figure 00000060
Figure 00000060
 где α1 - угол между векторами
Figure 00000056
и
Figure 00000057
;where α 1 is the angle between the vectors
Figure 00000056
and
Figure 00000057
; α2 - угол между векторами
Figure 00000055
и
Figure 00000056
;α 2 - the angle between the vectors
Figure 00000055
and
Figure 00000056
; α3 - угол между векторами
Figure 00000057
и
Figure 00000055
;α 3 - the angle between the vectors
Figure 00000057
and
Figure 00000055
; ± - знак, учитывающий последовательность фаз первичного напряжения и схему включения обмоток трансформатора (трансформаторов),± - a sign that takes into account the sequence of phases of the primary voltage and the switching circuit of the transformer windings (transformers), формируют векторную форму и основных гармоник токов I12, I23, I31:form the vector form of the main harmonics of the currents I 12 , I 23 , I 31 :
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
,
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
, и векторную форму основных гармоник напряжений U1, U2, U3:and the vector form of the main harmonics of the voltages U 1 , U 2 , U 3 :
Figure 00000061
,
Figure 00000062
,
Figure 00000063
,
Figure 00000061
,
Figure 00000062
,
Figure 00000063
, используя измеренные или рассчитанные величины углов сдвига фаз и принимая фазу одного из векторов тока
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
, равную нулю, рассчитывают в векторной форме токи электродов:using measured or calculated values of the phase angle and taking the phase of one of the current vectors
Figure 00000055
,
Figure 00000056
,
Figure 00000057
equal to zero, the currents of the electrodes are calculated in vector form:
Figure 00000064
Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000065
Figure 00000066
Figure 00000066
 рассчитывают в векторной форме расчетные напряжения на электродах относительно предполагаемого потенциала нейтральной точки в ванне печи:calculate in vector form the calculated voltage on the electrodes relative to the assumed potential of the neutral point in the furnace bath:
Figure 00000067
Figure 00000067
Figure 00000068
Figure 00000068
Figure 00000069
Figure 00000069
 определяют полное сопровтивление каждого электрода, используя закон Ома в векторной форме:determine the full support of each electrode using Ohm's law in vector form:
Figure 00000070
Figure 00000070
Figure 00000071
Figure 00000071
Figure 00000072
Figure 00000072
 задают в качестве параметра регулирования положения электрода модуль полного сопротивления электрода,set the electrode impedance module as a parameter for adjusting the position of the electrode, для каждого электрода вычисляют и сравнивают разности между заданными и рассчитанными текущими значениями параметра регулирования положения электрода,for each electrode, the differences between the set and calculated current values of the electrode position regulation parameter are calculated and compared, определяют для каждого электрода отклонение текущего параметра регулирования положения электрода от заданного значения, формируют задание на перемещение электрода, исходя из величины и знака текущего отклонения, и подают управляющий сигнал на привод перемещения электрода.for each electrode, a deviation of the current parameter for adjusting the position of the electrode from the set value is determined, a task for moving the electrode is formed based on the magnitude and sign of the current deviation, and a control signal is supplied to the electrode moving drive. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра регулирования принимают активное сопротивление нагрузки.2. The method according to claim 1, characterized in that the active resistance of the load is taken as a control parameter. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют токи электродов I1, I2, I3 с помощью датчика с магниточувствительными элементами, установленными в каждом шинном пакете и соединенными между собой по схеме «треугольник».3. The method according to claim 1, characterized in that the currents of the electrodes I 1 , I 2 , I 3 are measured using a sensor with magnetically sensitive elements installed in each bus package and connected to each other according to the "triangle" scheme. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжения на электродах с помощью измерительных цепей, соединенных по схеме «звезда» с изолированной нейтральной точкой.4. The method according to claim 1, characterized in that they measure the voltage at the electrodes using measuring circuits connected by a star circuit with an isolated neutral point. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжения на электродах с помощью измерительных цепей, соединенных по схеме «треугольник».5. The method according to claim 1, characterized in that they measure the voltage at the electrodes using measuring circuits connected by a "triangle". 6. Система автоматического управления электрическим режимом трехфазной дуговой рудотермической печи, имеющая устройства перемещения электродов, один или три печных трансформатора, оснащенных переключателями ступеней напряжения под нагрузкой (ПСН), вторичные обмотки которых соединены по схеме «треугольник на электродах», первый комплексный измеритель параметров трехфазной сети (КИПТС), датчики тока и напряжения, установленные на стороне высокого напряжения печного трансформатора и подключенные к первому КИПТС; второй КИПТС, измерительные входы напряжения которого подключены к электродам, а измерительные входы токов подключены к датчикам тока, установленным в шинных пакетах «короткой сети», программируемый логический контроллер (ПЛК), вводы которого подключены к первому и второму КИПТС, а управляющие выходы - к устройствам перемещения электродов и ПСН, отличающаяся тем, что второй КИПТС имеет первый алгоритм, по которому с помощью преобразования Фурье выделяется основная гармоника каждого сигнала тока и каждого сигнала напряжения в цепи каждого электрода; определяются углы сдвига фаз между основной гармоникой сигнала тока и соответствующей основной гармоникой сигнала напряжения и рассчитываются косинусы углов сдвига фаз; второй КИПТС выдает в ПЛК в цифровой форме действующие значения токов и напряжений и косинусы углов сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями, а ПЛК имеет второй алгоритм, по которому на основе стандартных цифровых сигналов, принятых от второго КИПТС, восстанавливается векторная форма принятых сигналов, рассчитываются в векторной форме текущие значения параметра регулирования (полного или активного сопротивления) и его отклонения от заданного значения для каждого электрода, затем ПЛК формирует и выдает управляющие воздействия на устройства перемещения электродов, а на основе стандартных и цифровых сигналов, полученных от первого КИПТС, с учетом характеристик печных трансформаторов и заданных ограничений на активную мощность потребления РТП, формирует и выдает управляющие воздействия на ПСН.6. The system of automatic control of the electric mode of a three-phase arc furnace with one or three electrodes, one or three furnace transformers equipped with voltage step switches under load (PSN), the secondary windings of which are connected according to the "triangle on electrodes" circuit, the first complex three-phase parameter meter networks (KIPTS), current and voltage sensors installed on the high voltage side of the furnace transformer and connected to the first KIPTS; the second KIPTS, the voltage measuring inputs of which are connected to the electrodes, and the current measuring inputs are connected to the current sensors installed in the bus packets of the “short network”, a programmable logic controller (PLC), the inputs of which are connected to the first and second KIPTS, and the control outputs to electrode and PSN moving devices, characterized in that the second KIPTS has a first algorithm, according to which, using the Fourier transform, the main harmonic of each current signal and each voltage signal in the circuit is selected on the electrode; the phase angles between the fundamental signal of the current signal and the corresponding fundamental signal of the voltage signal are determined and the cosines of the phase angles are calculated; the second KIPTS digitally displays the effective values of currents and voltages and the cosines of the phase angles between the corresponding currents and voltages, and the PLC has a second algorithm according to which, based on standard digital signals received from the second KIPTS, the vector shape of the received signals is restored, and the calculated in vector form, the current values of the regulation parameter (impedance or resistance) and its deviation from the set value for each electrode, then the PLC generates and issues control Corollary to move the device electrodes, and is based on standard and digital signals received from the first KIPTS, given the characteristics of the furnace transformer and the limitations specified in the active power consumption RTP, generates and outputs the control actions on the SPE. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что датчики тока имеют магниточувствительные элементы, установленные в шинных пакетах между шинами или участками шин с противоположно направленными токами.7. The system according to claim 6, characterized in that the current sensors have magnetically sensitive elements installed in bus packets between tires or sections of tires with oppositely directed currents.
RU2005116403/09A 2005-05-31 2005-05-31 Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace RU2294603C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005116403/09A RU2294603C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005116403/09A RU2294603C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2294603C1 true RU2294603C1 (en) 2007-02-27

Family

ID=37990804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005116403/09A RU2294603C1 (en) 2005-05-31 2005-05-31 Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2294603C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2556698C1 (en) * 2013-12-30 2015-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method and system to control electric process modes of reduction melting of technical silicon in electric ore-smelting furnaces
RU2562966C1 (en) * 2011-09-28 2015-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Electric circuit and arc detection sensor and glazing with usage of above circuit and sensor
CN103606889B (en) * 2013-11-26 2016-01-20 四川西南不锈钢有限责任公司 A kind of secondary side overcurrent protection circuit of electric arc furnace transformer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562966C1 (en) * 2011-09-28 2015-09-10 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Electric circuit and arc detection sensor and glazing with usage of above circuit and sensor
CN103606889B (en) * 2013-11-26 2016-01-20 四川西南不锈钢有限责任公司 A kind of secondary side overcurrent protection circuit of electric arc furnace transformer
RU2556698C1 (en) * 2013-12-30 2015-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method and system to control electric process modes of reduction melting of technical silicon in electric ore-smelting furnaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI617109B (en) Reactive power compensator
EP0847612B1 (en) Method and device for compensation of reactive power
WO2007101916A1 (en) Device and method for measuring electrical power
FI68918B (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER KONTROLL AV EN ELEKTRISK LJUSBAOGEUGN
EP1318588B1 (en) A method and a device for compensation of the comsumption of reactive power by an industrial load
RU2294603C1 (en) Method and system for automatically controlling electric mode of three-phased ore-thermal furnace
CA2671402A1 (en) Phase control switching device
JP2006300729A (en) Electronic watthour meter
Paranchuk et al. Neural network system for continuous voltage monitoring in electric arc furnace
RU2577190C1 (en) Method of controlling phase-shift device
Nikolaev et al. Heating stage diagnostics of the electric arc furnace based on the data about harmonic composition of the arc voltage
KR20190028918A (en) Distribution board smart compensation apparatus capable of improving power-factor of leading phase and lagging phase current
Bishop et al. The application of single-phase voltage regulators on three-phase distribution systems
JP2009043455A (en) Limiter
RU2726935C1 (en) Method of controlling power of a static power compensator operating in a sinusoidal alternating voltage network
Lozynskyy et al. Computer modelling of electric arc furnace electrode position control system
WO2021078943A1 (en) Method and device for controlled switching of a coupled load
JP2018153049A (en) Line voltage drop compensator, line voltage drop compensation system, and compensation voltage determination method
JP6076951B2 (en) Injection molding machine characterized by electric wires for heater wiring
RU2159991C1 (en) Method for controlling single-phase induction assembly for soldering of low-diameter pipelines
Plakhtiev et al. Dynamic characteristics of contactless wide range high current ferromagnetic converters for monitoring and control systems
Todorov GRAPH-ANALYTICAL METHOD FOR DETERMINING THE POWER OF ARCS IN A THREE-PHASE ELECTRIC ARC FURNACE AT GIVEN PHASE CURRENTS
RU206007U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE LEVEL OF MELTED METAL IN INDUCTION UNIT
SU1089699A1 (en) Device for compensating reactive power and balancing load of three-phase network
FI100740B (en) A method for measuring the electrical quantities of an AC power supply

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170601