SU1115248A1 - Система управлени "фоскар" электрическим режимом многофазной рудно-термической печи - Google Patents

Abstract

1. Система управлени  электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержаща  дл  каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнени  токов электрода, выход которого соединен с входами по меньшей мере двух пороговых элементов с раз ..,., i- личной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, св занных с входом гидравлического блока перемещени  электрода через блок запрета, управл ющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнени , отличающа с  тем, что, с целью повышени  качества регулировани  путем ускорени  отработки возмущени , система снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управл ющими входами блоков запрета всех фаз, первый вход св зан с выходом введенного блока сравнени  разности токов пар электродов , к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнени  отклонений токов пары электродов, св занных входами с выходами блоков сравнени  токов электродов двух фаз, а второй вход блока И св зан с выходом введенного блока сравнени  давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давлени  гидросистемы блока перемещени  электродов . 2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенными с выходами задатчика тока электрода, а второй вход блока И св зан с выходом блока сравнени  давлений через СП ГчЭ введенный блок задержки. J оо

Description

Изобретение относитс  к электротермии и может быть использовано дл  управлени  электрическим режимом рудно-термических печей, например фосфорных, карбидных и т. п.

Основными факторами, возмущаюплими электрический режим,  вл ютс  непосто нство сопротивлени  подэлектродного пространства , определ емое различными услови ми схода шихты и ее составом, а также колебание питающего напр жени .

Задача регулировани  электр;, веского режима состоит в компенсации этих возмущений , что в основном достигаетс  за счет перемещени  электродов.

Известна система управлени  (САУ) режимом рудно-термической печи, содержаща  блок сравнени  заданного и измеренного значений тока электрода, по разности которых происходит поддержание режима. С целью повыщени  качества регулировани  дополнительно введены суммнруюпхий и интегрирующий усилители и ограничитель амплитуды 1.

Благодар  включению на выходе усилител  ограничител  амплитуды величины посто нной времени и периодической составл ющей в направлении второй производной завис т от амплитуды входного сигнала усилител .

При большой скорости изменени  регулируемого параметра (а следовательно, и сигнала рассогласовани ) сигнал второй производной имеет малые амплитуды и фазовый сдвиг, рассогласование отрабатываетс  с высоким быстродействием при слабом демпфировании упругих колебаний. По мере изменени  скорости изменени  регулируемого параметра сигнал второй производной оказывает все большее вли ние и эффективно демпфирует упругие колебани , а переходные процессы имеют малое врем  и колебательность.

Электрический режим в каждой фазе многофазной электропечи зависит от электрических режимов в соседних фазах. С увеличением (уменьшением) тока в одной из фаз увеличиваетс  (уменьшаетс ) ток в других фазах.

Это приводит к тому, что регул торы многофазных электропечей дл  установлени  заданного электрического режима перемещают одновременно несколько электродов , тогда как нарушение электрического режима происходит по вине одного из них.

Известно также устройство, содержащее однотипные фазные регул торы, включающие блоки сравнени , исполнительные органы и блоки компенсации, подключенные к разным фазам. Блоки компенсации позвол ют при отработке возмущений одной фазы не нарушать электрический режим других фаз 2.

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что блок компенсации выполнен на

функциональных элементах, параметры которых не могут произвольно измен тьс , поэтому трудно реализовать оптимальные зависимости между задержкой, скоростью и рассогласование.м регулируемого пара5 метра.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  систе.ма управлени  «Фоскар электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, со0 держаща  дл  каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнени  токов электрода, вы .ход которого соединен с входами двух пороговых элементов с различной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание , св занных с входом гидравлического блока перемещени  электрода через блок запрета, управл ющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнени .

В качестве пороговых элементов применены фазочувствительные усилители, количество которых может быть любым (оптимально три). Таким образом, вс  область рассогласовани  регулируемого пара5 метра разделена на несколько зон. Так в САУ «Фоскар перва  зона, соответствующа  минимальной зоне рассогласовани , лежит в пределах 2-6%, и блок нечувствительности первого фазочувствительного усилител  соответственно настраиваетс  дис кретно на 2-4-6% от значени  но.минального тока электрода.

Средн   зона рассогласовани  соответственно с зоной нечувствительности - 8-1012% от величины но.минального тока, и максимальна  зона рассогласовани  с зоной нечувствительности - 14-16-18% от величины номинального тока электрода.

Каждый фазочувствительный усилитель имеет индивидуальную задержку на срабатывание и настройку на отпускание усилител . Как правило, врем  задержки задаетс  в пределах 2-4-6 с, но, кроме того, оно зависит от величины сигнала рассогласовани , так как реализуетс  на RC-цепочке и имеет экспоненциальную характеристику. Отпускание усилител  настраиваетс  на 70% от заданной зоны нечувствительности в минимальной зоне рассогласовани  и на 50% - в остальных зонах. Сигнал рассогласовани  в зависимости от величины его поступает на входы фазочувствительных

0 усилителей, при этом в зависимости от знака рассогласовани  на выходе усилителей первой и второй зоны формируетс  сигнал на подъем или опускание электрода, а на выходе усилител  третьей зоны при превышении тока э,лектрода заданного значе5 ни  формируетс  соответствующий сигнал на сброс напр жени . Это объ сн етс  тем, что гидравлика, посредством которой осуществл етс  перемещение электрода, и.меет

большое транспортное- запаздывание и не успевает быстро отработать возмущение, в результате чего может произойти отключение печи со всеми вытекающими последстви ми , сброс же напр жени  осуществл етс  в течение 3 с. Кроме того, выход блока сравнени  соединен с входом блока потери фазы, представл ющим собой усилитель, срабатывающий при резком падении тока электрода. Порог срабатывани  его настраиваетс  на сигнал, пропорциональный половине номинального значени  тока электрода . При срабатывании этого усилител  на запрещающем входе блока запрета, расположенного между выходами усилителей (пороговых элементов) и входом блока перемещени  электродов, по вл етс  сигнал, .запрещающий перемещение электрода вниз.

Таким образом, блок потери фазы осуществл ет функции защиты, а именно, запрещает резкое опускание электрода вниз, предотвраща  его поломку и уменьщает количество перемеп1ений электрода в слу чае возмущени ) обрущенн  щихты и т.п.) 3.

Однако средн   рабоча  мощность печей составл ет 50-80% номинальной мощности , т.е. по различным причинам (требовани  энергосистемы, неудовлетворительна  работа оборудовани , качество шихты) печь длительное врем  работает на пониженной мощности. При такой работе практически блок потери фазы не выполн ет своих защитных функций, так как порог срабатывани  (зона нечувствительности) и фактическа  величина тока электрода близки по значению.

Кроме того, из-за того, что перемещение электрода осуществл етс  гидравлической системой, единой дл  всех фаз, при неудовлетворительной работе ее или при одновременном возмущении двух или более фаз отработка возмущени  происходит крайне медленно и возможны перегрузка по току и отключение печи.

Сброс напр жени  третьей зоной рассогласовани  и затем возврат к заданному номеру ступени увеличивают количество срабатываний переключающего устройства на 30%, поэтому ввиду ограничени  количества переключений это воздействие используетс  редко.

Е резу)ьтате снижаютс  качество регулировани  и надежность работы здектро печи.

Цель изобретени  - повышение качества регулировани  путем ускорени  отработки возмущени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что системы управлени  электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содаржаща  дл  каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнени  токов электрода, вы .ход которого соединен с входами по мепьщей мере двух пороговы.х элементов с различной зоной нечувствительности и задержгидравлического блока перемещени  электро да через блок запрета, управл ющий в.ход которого соединен с выходом блока потерн фазы, подключенного входом к выходу блока сравнени , снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управл ющи0 ми входами блоков запрета всех фаз, первый вход св зан с выходом введенного блока сравнени  разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнени  отклонений токов пары электродов, св занных входами

- с выходами блоков сравнени  токов электродов двух фаз, а второй вход блока И св зан с вы.ходом введенного блока сравнени  давлений, к входам которого подключены введенные датчик и задатчик давлени  гид росистемы блока перемещени  электродов.

Кроме того, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности , соединенные с выходом .задатчика тока электрода, а второй вход блока И св 5 зан с выходом блока сравнени  давлений через введенный блок задержки.

На фиг. 1 показаны блок-схема системы

управлени  электрическим режимо.м одной

фазы и некоторые элементы регул торов

соседних фаз; на фиг. 2 - схема работы

0 блока И.

Устройство состоит из объекта 1 управлени  - рудно-термической электропечи, регулирующего органа 2 - электрода, печ . ного трансформатора 3, снабженного переключателем 4 ступеней напр жени  под нагрузкой (ПСН), датчика 5 тока электрода - т-оковый трансформатор, задатчика 6 тока электрода; блока 7 сравнени  фактического и заданного токов электрода, два

0 выхода блока сравнени  соединены с блоками 8а и 86 зоны нечувствительности, а третий выход - с входом зоны нечувствительности блока 9 потери фазы, выходы блоков нечувствительности соответственно соединены с входами пороговых элементов уси лителей 10а и 106, причем усилители 10а и 106 имеют блоки Па и 116 за.:.ержки на срабатывание, а усилитель 12 не имеет.

Выходы усилителей 10а и 106 через блок Q I3j запрета соединены с гидравлическим блоком 14 перемещени  электрода, а выход усилител  12 - с управл ющим входом блока запрета. Устройство также содержит блока 13гИ 13j3anpeTa второй и третьей фаз датчик 15 и задатчик 16 давлени  в гид5 росистеме,  вл ющейс  исполнительным механизмом перемещени  электрода, блок 17 сравнени  давлений, блок 18 задержки с контактами 18 i - 18j, .ава блока 19 и 20

сравнени  отклонений токов электродов соседних фаз, и блок 21 сравнени  разностей токов пар электродов, выходы блоков 17 и 21 сравнени  соединены с входами ло .гического элемента И 22, а его выходы соединены с управл ющими входами блоков 13j - 13з запрета.

Сигналы 1э,, Ijj и I,j (фиг. 1) - ток соответствующих электродов, где индексы 1-3 - номера фаз; д1,„ Aljj и д,} - сигпалы рассогласовани  между заданным и фактическим значением токов электродов); fj, Ii, з. fi, г fj - сигналы запрета;уи;,,,возмущающие сигналы; FJ, F, Fj - регулирующие сигналы.

Система работает следующим образом.

Электрический режим задаетс  переключаталем 4 ступеней напр жени  печного трансформатора 3 и задатчиком 6 тока электрода . Задание может измен тьс  плавно или дискретно, кроме того, оно может измен тьс  в зависи.мости от номера ступени трансформатора. Така  корректировка объ сн етс  особенност ми печнЕ х трансформаторов рудно-термических печей, имеющих ступени посто нной мощности, на которых 11оминальный ток трансформатора измен етс .

Сигнал, пропорциональный току электрода , с датчика 5 тока поступает в блок 7 сравнени , где сравниваетс  с сигналом, пропорциональным току задани . В случае разбаланса на выходе блока 7 сравнени  по вл етс  сигнал, который в зависимости от уставки зоны нечувствительности (блоки 8а и 86) поступает на вход фазочувствитель11ЫХ усилителей 10а и 106, нредставл ющих и; себ  два последовательно соединенных пороговых элемента (нуль-органа). В случае превьнпени  сигнала разбаланса зоны псчунствительности усилител  и в зависимости от пол рности сигнала срабатывает o.uin из пороговых элементов, выдава  блок 13 запрета сигнал в блок 14 перем (чиени  электродов. Если на управл ющем входе блока запрета- нет сигналов f-i,fj , сигинл 1- проходит и происходит спуск млн подьем электрода. Сигнал f-j на блоке запрега по вл етс  в том случае, если происхо .игг резкое падение тока электрода, и ;|и |;мируетс  блоком потери фазы.

Б.кж 9 гютери фазы представл ет собой - |;1итель, имеющий дискретную зону нечувci витслыюсти. Это достигаетс  за счет того, ЧГ1 узел зопы нечувствительности механически или электрически св зан с задатчиком ч ока электрода. Так, если задана ве .ппчина тока электрода, равна  но.минальпому значению (100%), зона нечувствител1 )Иости блока потери фазы составл ет ,) от номинального тока электрода.

Нсли заданный ток электрода составл ет от номинально1-о, то зона нечувствительности блока потери фаза - 40% от номинального , при 60-30% от номинального, т.е. в любом случае зона нечувствительности блока потери фазы равна 0,5 1э задДавление в системе гидравлики должно поддерживатьс  не менее 60 ати и обеспечиватьс  насосно-аккумул торной станцией или насосами. Как показали практика, при работе насосов достаточно двух - трех (обычно их п ть-шесть) и давлени  хватает дл  подъема одного электрода, но, если рассогласование происходит на двух или более фазах, его  вно недостаточно. С 7075 ати при подъеме одного электрода оно падает до 40-45 ати, и поэтому отработка возмущающего сигнала происходит по схеме: вначале поднимаетс  один электрод, потом другой и т.д. При этом не исключаетс  колебательный процесс.

Дл  исключени  этого измер ют давление в гидросистеме датчиком 15, и сигнал пропорциональный этому давлению, сравниваетс  в блоке 17 сравнени  с аналогичным сигналом от задатчика 16 давлени . Сигнал рассогласовани  (только в случае, если оно меньще заданного) поступает на блок перемещени  электродов дл  включени  дополнительных насосов. Одновременно сигнал рассогласовани  давлени  через блок 18 задержки поступает на вход логического элемента И (совпадени ).

Врем  задержки выбираетс  ис.ход  из следующих соображений. Необходимо убедитьс , что дополнительные насосы включены и хватает давлени  гидравлики, чтобы быстро отработать возмущение. О скорости перемещени  электрода (т.е, скорости отработки возмущени ) можно судить по прибора.м перемещени  электрода. Если рассогласование по току - на двух н более фазах, а перемещаетс  только один электрод или очень медленно два и более. это свидетельствует о том, что давлени  в гидросистеме недостаточно и необходимо включить дополнительное число насосов или осуществить програм.му перемещени .

Если давление не хватает или О1раб)тка воз.мущени  происходит медленно, перемещение электродов осуществл етс  но определенной программе. В первую очередь перемещаетс  тот электрод, сигнал рассогласовани  у которого наибольший и т.д. Это осуществл етс  следуюищм образом.

В блоке 19 сравнени  происходит сравнение сигналов рассогласовани  первой и второй фаз (д, naljj,,   в блоке 20 сравнени  - соответственно д1э и дЬ. Выходные сигналы блоков 19 и 20 сравнени  сравниваютс  в блоке 21 сравнени . В результате на его выходе по вл етс  сигна. отклонений той фазы, у которой он наибольший . Если на обоих входах блока 22 имеетс  сигнал, на выходе логического блока по вл ютс  три сигнала: два «1 - сигналы запрета и «О - разреи1ениена пере.чещение .

Возможные случаи формировани  выхолных сигналов прииёдены в таблице.

В варианте 1 в первую очередь отрабатываетс  сигнал отклонени  иутем иеремещени  электрода нервой фазы, затем второй и третьей.

Во втором - соответственно вначале перемещаетс  электрод второй фазы, затем третьей и т.д.

Блок И представл ет собой сборку из трех элементов И.

Работа блока 22 осуществл етс  следующим образом.

Если врем  отработки возмущени  превышает врем  выдержки блока 18 задержки, на его вы.ходе по вл ютс  три сигнала запрета , поступающие на вход каждого элемента И. Сигнал запрета на перемещение электрода формируетс  на основе сочетани  контактов 18 -18л блока 18 контактов 22j-22з и выходного реле элементов 22з.

Так как на выходе блока 21 сформирован сигнал об электроде, имеющий наибольшее рассогласование, следовательно, на входах одного из эле.ментов И блока 22 - два сигнала и он срабатывает, размыка 

свои контакт в линии запрета, тем самым снима  запрет на перемещение соответствующего электрода.

Таким обрачом. блок 22 работает по логике И. т.е. при нали.чии на его входах двух сигна.юв от блока 18 задержки и .б.юка 21 сравнени  на выходе блока 22 по вл етс  один сигнал 8:Сн тие запрета на перемещение (подъем) одного из трех элект-родов .

Если врем  блока 18 задержки выб)ано оптимальным и гидравлика справл етс  с отработкой возмущени , на входе ло1ического элемента отсутствует и перемеп1ение электродов осуществл етс  известным способом, так же, как в системе «Фоскар.

Таким образом, предлагаема  система управлени  позвол ет существенно повысить надежность работы электропечи, так как путем улучшени  качества управлени  иск пючает возможность отключени  печи изза перегрузки по току, и уменьшить веро0  тность ложных перемещений э.юктролон и их поломки. При этом обеспечиваетс  качественное управление электрическим режимом при работе на пониженной мопиюсти и ограниченных возможност ми гидрав5 лики.

.

Claims (2)

1. I. Система управления электрическим режимом многофазной рудно-термической печи, содержащая для каждой фазы датчик и задатчик тока электрода, подключенные к входам блока сравнения токов электрода, выход которого соединен с входами по меньшей мере двух пороговых элементов с раз личной зоной нечувствительности и задержкой на срабатывание, связанных с входом гидравлического блока перемещения электрода через блок запрета, управляющий вход которого соединен с выходом блока потери фазы, подключенного входом к выходу блока сравнения, отличающаяся тем, что, с ' целью повышения качества регулирования путем ускорения отработки возмущения, система снабжена логическим блоком И, выходы которого соединены с управляющими входами блоков запрета всех фаз, первый вход связан с выходом введенного блока сравнения разности токов пар электродов, к входам которого подключены выходы двух введенных блоков сравнения отклонений токов пары электродов, связанных вхо- р дами с выходами блоков сравнения токов © электродов двух фаз, а второй вход блока л И связан с выходом введенного блока срав- % нения давлений, к входам которого подклю- е чены введенные датчик и задатчик давле- * ния гидросистемы блока перемещения элект- q родов.
2. 2. Система по π. 1, отличающаяся тем. что, блок потери фазы снабжен блоком регулируемой зоны нечувствительности, соединенными с выходами задатчика тока электрода, а второй вход блока И связан с выходом блока сравнения давлений через введенный блок задержки.