RU96266U1

RU96266U1 - ORE-THERMAL FURNACE ELECTRIC REGULATOR

Info

Publication number: RU96266U1
Application number: RU2010112485/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Рубцов; Константин Александрович Елизаров; Владислав Александрович Елизаров
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-07-20

Abstract

Регулятор электрического режима рудно-термической печи, содержащий датчик тока, блок сравнения, блок задания тока, регулирующее устройство и привод с механизмом перемещения электрода, блок зоны нечувствительности с блоком переключения ступеней напряжения регулируемого трансформатора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком выделения первой и высших гармонических составляющих тока, блоком деления, дополнительным блоком сравнения, сумматором и блоком задания гармонического состава, подключенным своим входом к первому входу блока сравнения гармонического состава, второй вход которого соединен с выходом блока деления, подключенного первым и вторым входами к выходам блоков выделения первой и высших гармонических составляющих соответственно, подключенных своими входами к выходу датчика тока, причем выход блока сравнения гармонического состава соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с блоком задания тока, а выход соединен со вторым входом блока сравнения. The 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, a dead zone unit with a voltage stage switching unit of an adjustable transformer, characterized in that it is additionally equipped with a first and higher harmonic components of the current, a division unit, an additional comparison unit, an adder and a harmonic composition assignment unit connected by its input to the first an ode to the harmonic composition comparison unit, the second input of which is connected to the output of the division unit, connected by the first and second inputs to the outputs of the first and highest harmonic components allocation units, respectively, connected by their inputs to the output of the current sensor, the output of the harmonic composition comparison unit being connected to the first input of the adder , the second input of which is connected to the current setting unit, and the output is connected to the second input of the comparison unit.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частотности к устройствам для управления электрическим режимом руднотермических печей с закрытой дугой, используемых для получения ферросплавов.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering, in frequency, to devices for controlling the electric mode of closed-circuit ore-thermal furnaces used to produce ferroalloys.

Известно устройство для регулирования режима руднотермической печи, содержащее объект регулирования (фазу руднотермической печи), регулируемый источник питания (трансформатор с переключением ступеней напряжения) и регулятор, состоящий из датчика обратной связи по току, блока задания регулируемой величины, пороговых элементов, релейных блоков, механизма перемещения электрода, системы переключения ступеней напряжения (Сидоренко М.Ф., Косырев А.И. Автоматизация и механизация электросталеплавильного и ферросплавного производств. - М.: Металлургия, 1975, с.235-237).A device for regulating the mode of an ore-thermal furnace, containing an object of regulation (phase of an ore-thermal furnace), an adjustable power source (a transformer with switching voltage levels) and a regulator consisting of a current feedback sensor, an adjustable value reference unit, threshold elements, relay blocks, a mechanism electrode displacements, voltage step switching systems (Sidorenko MF, Kosyrev A.I. Automation and mechanization of electric steelmaking and ferroalloy production. - M.: Met Allurgy, 1975, p. 235-237).

Данное устройство осуществляет стабилизацию тока в электрической цепи, состоящей из параллельно соединенных дуги и окружающей ее шихты в целом путем перемещения электродов и переключения ступеней напряжения трансформатора.This device stabilizes the current in an electric circuit consisting of a parallel-connected arc and the surrounding charge as a whole by moving the electrodes and switching the voltage levels of the transformer.

Недостатком данного устройства является возможность возникновения локальных перегревов ванны печи или, наоборот, ее остывание, что приводит к уменьшению выхода готовой продукции и увеличения расхода электроэнергии.The disadvantage of this device is the possibility of local overheating of the furnace bath or, conversely, its cooling, which leads to a decrease in the yield of finished products and an increase in energy consumption.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении качества регулирования и производительности печи, а также снижении удельного расхода электроэнергии и увеличении выхода годной продукции.The technical problem solved by the proposed device is to improve the quality of regulation and productivity of the furnace, as well as reducing the specific energy consumption and increasing the yield of products.

Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее источник питания, элемент сравнения, блок задания, датчик обратной связи, регулирующее устройство, привод перемещения электрода и систему переключения ступени напряжения трансформатора, согласно полезной модели дополнительно снабжено блоками выделения первой и высших гармонических составляющих тока, блоком деления, блоком сравнения, сумматором и блоком задания гармонического состава, подключенным своим входом к первому входу блока сравнения гармонического состава, второй вход которого соединен с выходом блока деления, подключенного первым и вторым входами к выходам блока выделения первой и высших гармонических составляющих, соответственно, подключенных своими входами к выходу датчика тока, причем выход блока сравнения гармонического состава соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с блоком задания тока, а выход соединен со вторым входом блока сравнения.The problem is solved in that the known device containing a power source, a comparison element, a reference unit, a feedback sensor, a regulating device, an electrode displacement drive and a voltage transformer switching system of a transformer, according to a utility model, is additionally equipped with blocks for extracting the first and higher harmonic components of the current, division unit, comparison unit, adder and harmonic composition assignment unit connected by its input to the first input of harmonic composition comparison unit VA, the second input of which is connected to the output of the division unit, connected by the first and second inputs to the outputs of the allocation unit of the first and highest harmonic components, respectively, connected by their inputs to the output of the current sensor, the output of the harmonic composition comparing unit connected to the first input of the adder, the second input which is connected to the current setting unit, and the output is connected to the second input of the comparison unit.

Функциональная схема устройства для регулирования электрического режима руднотермической печи приведена на чертеже.The functional diagram of a device for regulating the electrical mode of an ore-thermal furnace is shown in the drawing.

Регулятор электрического режима руднотермической печи 1 содержит регулируемый трансформатор 2, фазы вторичной обмотки которого соединены с электродами 3. На схеме приведен регулятор перемещения электрода для одной фазы. Сигнал тока, измеренный датчиком тока 4, поступает на входы блоков выделения высших 5 и первой 6 гармонических составляющих. Выходы этих блоков соединены с первым и вторым входом блока деления 7 соответственно. Выход блока деления подключен к первому входу блока сравнения гармонического состава 8, второй вход которого соединен с блоком задания гармонического состава 9. Сигнал рассогласования заданных и текущих значений гармонических составляющих поступают на первый вход сумматора 10. Второй вход сумматора соединен с блоком задания тока 11. Выход сумматора 10 подключен к первому входу первого блока сравнения 12, второй вход которого связан с выходом датчика тока 4. На выходе блока сравнения 12 разность сигналов усиливается в регулирующем устройстве 13 и поступает на привод 14. Также эта разность подается на вход блока зоны нечувствительности 15 и при превышении некоторого заранее заданного значения, дает команду системе переключение ступеней напряжения 16 регулируемого трансформатора 2. Привод 14, при помощи того или иного механизма 17, осуществляет перемещение электрода 3.The electric mode controller of the ore-thermal furnace 1 contains an adjustable transformer 2, the secondary winding phases of which are connected to the electrodes 3. The diagram shows the electrode movement controller for one phase. The current signal measured by the current sensor 4, is fed to the inputs of the selection blocks of the higher 5 and first 6 harmonic components. The outputs of these blocks are connected to the first and second input of the division unit 7, respectively. The output of the division unit is connected to the first input of the harmonic composition comparing unit 8, the second input of which is connected to the harmonic composition setting unit 9. The mismatch signal of the set and current values of the harmonic components goes to the first input of the adder 10. The second input of the adder is connected to the current setting unit 11. Output the adder 10 is connected to the first input of the first comparison unit 12, the second input of which is connected to the output of the current sensor 4. At the output of the comparison unit 12, the signal difference is amplified in the control device 1 3 and goes to the drive 14. Also, this difference is fed to the input of the dead band block 15 and, when a certain predetermined value is exceeded, gives the system a command to switch the voltage levels 16 of the adjustable transformer 2. The drive 14, by means of one or another mechanism 17, moves the electrode 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В начале работы руднотермической 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 гармонического состава 9 и блока задания тока 11 в зависимости от выплавляемого продукта. При этом на выходе второго блока сравнения гармонического состава 8 возникает сигнал рассогласования, который, поступая на сумматор 10, вносит коррекцию в заданный блоком 11 ток. Таким образом, скорректированное значение заданного тока сравнивается с текущим значение тока в блоке сравнения 12. Разность сигналов, усиливаясь в регулирующем устройстве 13, включает привод 14 для спуска электрода 3 при помощи механизма 17. 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 цепи, в том числе и тока, протекающего в печи. Тогда на выходе датчика тока 4 появится сигнал, который попадет на один из входов блока сравнения токов 12, а также на входы блоков выделения первой 6 и высших 5 гармонических составляющих. В этих блоках происходит разложение тока на гармонический состав и выделение первой и высшей гармоник, над которыми потом в блоке 7 осуществляются алгебраические операции. Полученные сигналы сравниваются в блоке сравнения гармонического состава 8 с заданными значениями, вырабатываемыми в блоке задания 9. Сигнал рассогласования поступает в сумматор 10, где происходит коррекция заданного значения тока. Скорректированный сигнал, сравниваясь с текущим значением в блоке сравнения 12, усиливается в регулирующем устройстве 13 и подается на привод 14. Наличие такого сигнала приведет к перемещению электрода 3, при помощи механизма 17, вверх. Таким образом, осуществляется регулирование электрического режима руднотермической 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. В тех случаях, когда сигнал рассогласования тока превышает заранее установленное значение, на выходе блока зоны нечувствительности 15 появляется сигнал, дающий команду на переключение ступени напряжения регулируемого трансформатора 2 при помощи блока переключение ступеней напряжения 16.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 unit for setting the harmonic composition 9 and the unit for setting the current 11 depending on the product to be smelted. At the same time, at the output of the second harmonic composition comparison unit 8, a mismatch signal appears, which, entering the adder 10, makes a correction to the current set by the unit 11. Thus, the adjusted value of the set current is compared with the current value of the current in the comparison unit 12. The signal difference, amplified in the control device 13, turns on the drive 14 for lowering the electrode 3 using the mechanism 17. In this case, the electrode 3 will be lowered until the furnace circuit does not begin to flow current (which corresponds to the appearance of an arc or the electrode touching the charge). As a result of this, the circuit parameters will change, including the current flowing in the furnace. Then, a signal appears at the output of the current sensor 4, which will go to one of the inputs of the current comparison unit 12, as well as to the inputs of the first 6 and 5 higher harmonic components. In these blocks, the current is decomposed into a harmonic composition and the first and higher harmonics are separated, over which algebraic operations are then performed in block 7. The received signals are compared in the unit of comparison of the harmonic composition 8 with the set values generated in the unit of task 9. The error signal goes to the adder 10, where the correction of the set current value occurs. The corrected signal, compared with the current value in the comparison unit 12, is amplified in the control device 13 and is supplied to the drive 14. The presence of such a signal will lead to the movement of the electrode 3, using the mechanism 17, up. Thus, the regulation of the electric mode of the ore-thermal furnace is carried out. 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. In cases where the current mismatch signal exceeds a predetermined value, a signal appears at the output of the dead band unit 15, giving a command to switch the voltage stage of the adjustable transformer 2 using the voltage stage switching unit 16.

Блоки выделения сигналов, пропорциональных первой и высших гармоник, реализуется на базе аналоговых фильтров низких и высших частот, или путем вычисления с помощью специализированных компьютерных программ, рассчитывающих в реальном времени значения основной (с частотой 50 Гц) и высших кратностью 5, 7, 11 гармонических составляющих кривой тока в каждой фазе.Blocks for extracting signals proportional to the first and highest harmonics are implemented on the basis of analog low and high frequency filters, or by calculating using specialized computer programs that calculate in real time the values of the main (with a frequency of 50 Hz) and higher multiples of 5, 7, 11 harmonic components of the current curve in each phase.

В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает повышение выхода готового продукта и снижению 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.

Claims

The 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, a dead zone unit with a voltage stage switching unit of an adjustable transformer, characterized in that it is additionally equipped with a first and higher harmonic components of the current, a division unit, an additional comparison unit, an adder and a harmonic composition assignment unit connected by its input to the first an ode to the harmonic composition comparison unit, the second input of which is connected to the output of the division unit, connected by the first and second inputs to the outputs of the first and highest harmonic components allocation units, respectively, connected by their inputs to the output of the current sensor, the output of the harmonic composition comparison unit being connected to the first input of the adder the second input of which is connected to the current setting unit, and the output is connected to the second input of the comparison unit.