UA115883C2 - Пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі - Google Patents
Пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі Download PDFInfo
- Publication number
- UA115883C2 UA115883C2 UAA201503531A UAA201503531A UA115883C2 UA 115883 C2 UA115883 C2 UA 115883C2 UA A201503531 A UAA201503531 A UA A201503531A UA A201503531 A UAA201503531 A UA A201503531A UA 115883 C2 UA115883 C2 UA 115883C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- electric arc
- arc furnace
- furnace
- electrodes
- transformer
- Prior art date
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 101100123850 Caenorhabditis elegans her-1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
- G05F1/16—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
- G05F1/20—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Описані пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі (10). За допомогою кількох датчиків (15, 16, 17) різних типів реєструють поточні робочі параметри електродугової печі (10) залежно від часу. На підставі виміряних значень за допомогою блока (30) керування і регулювання визначають, чи існує необхідність у зміні електричної потужності шляхом перемикання за допомогою напівпровідникового перемикача (20) інших відводів (TS1-TSN) обмотки первинної сторони (6Р) пічного трансформатора (6) для уникнення термічних або механічних пошкоджень електродугової печі (10).
Description
Винахід стосується пристрою для автоматичного керування потужністю електродугової печі.
Зокрема, для цього пристрій містить датчики кількох типів для реєстрації поточних робочих параметрів електродугової печі залежно від часу. Поточні робочі параметри передають у блок керування і регулювання і згідно з відповідним алгоритмом регулювання розраховують необхідні параметри регулювання. Регулювання режимом роботи електродугової печі здійснюють за допомогою принаймні одного пічного трансформатора. Блок керування і регулювання взаємодіє із принаймні одним силовим ступеневим перемикачем, причому відводи обмотки на первинній стороні пічного трансформатора виконані з можливістю перемикання за допомогою силового ступеневого перемикача. Три електроди, кожен із яких включений в окрему лінію, електрично з'єднані зі вторинною стороною принаймні одного пічного трансформатора.
Винахід стосується також способу регулювання потужністю електродугової печі залежно від температури.
Із опису винаходу до патенту Німеччини ЮЕ 35 12 189 С1 відомі спосіб і пристрій для регулювання електродугових печей. При цьому має бути забезпечена можливість точного, економічного і придатного до технічної реалізації без великих витрат регулювання напруги електричної дуги і висоти електродів. Виконавчий елемент для регулювання напруги трансформатора приводять у дію за допомогою блоку регулювання електричного струму (або контуру регулювання повного опору). Від регулятора потужності, якому підпорядкований регулятор електричного струму, одержують окрім ступеня трансформатора також задавальні параметри для регулятора струму. На процес регулювання висоти електродів в усіх випадках безпосередньо діє лише регулятор струму. Завдяки цьому для застосовуваного приводу ступеневого перемикача трансформатора забезпечується можливість або безпосереднього підведення напруги трансформатора, яку встановлюють за допомогою ступеневого перемикача, згідно з діаграмою керування процесом, або регулювання за допомогою вищеописаного регулятора потужності. Підйомний привід електродів приводять у дію за допомогою регулятора струму.
У заявці на європейський патент ЕР 2 362 710 А1ї описані електродугова піч і спосіб експлуатації електродугової печі. Перше значення потужності випромінювання світлової дуги, утворюваної принаймні одним із електродів, визначає перша група встановлених
Зо експлуатаційних параметрів. Електродугову піч експлуатують у відповідному режимі згідно із заданою програмою керування, яка грунтується на очікуваному перебігу технологічного процесу. Перевіряють, чи немає небажаного відхилення фактичного перебігу процесу від очікуваного. При виявленні такого відхилення задають друге, змінене значення потужності випромінювання. На підставі другого, зміненого значення потужності випромінювання визначають другу, змінену групу експлуатаційних параметрів. Спосіб дозволяє мінімізувати тривалість процесу розплавлення при помірному навантаженні засобів виробництва, зокрема металоприймача.
Із викладеного опису винаходу до заявки на патент Німеччини ОЕ 35 43 773 А1 відомий спосіб експлуатації електродугової печі, згідно з яким забезпечується можливість розплавлення сировинного матеріалу при значних коливаннях його параметрів із мін мальним споживанням електроенергії. Пічний трансформатор оснащений силовим перемикачем для регулювання вихідної напруги на вторинній стороні трансформатора. Керування здійснюється шляхом перемикання відводів обмотки пічного трансформатора або шляхом узгодження електричних робочих точок (обидва варіанти - для зміни довжини електричної дуги). Одночасно вимірюють силу електричного струму на ділянці між вторинною стороною пічного трансформатора та електродом електродугової печі. Якщо експлуатацію електродугової печі здійснюють із застосуванням електричної робочої точки, яку регулюють описаним вище чином, споживання електроенергії в процесі розплавлення зменшується, що дозволяє мінімізувати витрату електроенергії.
У заявці на патент Німеччини ОЕ 10 2009 017 196 А1 описаний ступеневий перемикач із напівпровідниковими перемикальними елементами для безрозривного перемикання нерухомих контактів ступеневого перемикача, які електрично з'єднані з відводами обмотки ступеневого трансформатора. При цьому кожен із нерухомих контактів ступеневого перемикача безпосередньо або під час перемикання може бути з'єднаний із силовим відводом через відповідні напівпровідникові перемикальні елементи. Силовий відвід оснащений нерухомими секціонованими відвідними контактними елементами для забезпечення гальванічної розв'язки між напівпровідниковими перемикальними елементами та обмоткою трансформатора в стаціонарному режимі. Але така конструкція ступеневих перемикачів із напівпровідниковими перемикальними елементами має різні недоліки. Внаслідок тривалого прикладення робочої напруги і навантаження силових електронних компонентів миттєвою імпульсною напругою слід забезпечувати великі ізолюючі проміжки, що є небажаним.
Як відомо з рівня техніки, електричними елементами для керування чи регулювання режиму роботи електродугової печі є пічний трансформатор, електричний дросель і система тримачів електродів. Для забезпечення трифазної електродугової печі електричною енергією застосовують пічні трансформатори із вбудованим ступеневим перемикачем. Шляхом відповідного вибору ступенів трансформатора можна встановлювати відповідну кількість електричної енергії, яка має бути підведена.
Електричний дросель, включений перед трансформатором із можливістю вмикання під навантаженням, призначений для регулювання реактивності контуру електричного струму, завдяки чому забезпечується можливість експлуатації печі в режимі зі стабільною електричною дугою, а також обмеження струму короткого замикання. Залежно від перебігу технологічного процесу вибирають відповідний ступінь трансформатора та включеного перед ним дроселя. Це може бути здійснене оператором печі в ручному режимі або за допомогою вбудованих пристроїв керування чи регулювання.
У режимі ручного керування досвідчений оператор печі може оцінити перебіг технологічного процесу на підставі шумів, утворюваних піччю в процесі роботи, та візуальної оцінки розплавленого матеріалу. В критичних ситуаціях (наприклад, вільно палаюча електрична дуга) режим роботи печі регулюють шляхом вибору відповідного ступеня напруги трансформатора.
При автоматичному регулюванні ступені напруги трансформатора і в разі необхідності дроселя узгоджують із поточною кількістю введеної енергії. В принципі на початковій "стадії пропалювання" (пропалювання шару скрапу електричною дугою) для підтримання якомога більш стабільної електричної дуги (дросель із перемиканням відводів під навантаженням (ОЇ ТО-дросель) - найвищий ступінь) потрібна велика індуктивність. На останній стадії "рідка ванна" послідовно включений дросель вимикають для зменшення реактивної потужності.
На стадії пропалювання скрапу для забезпечення щадного режиму для вогнестійкого облицювання, а також даху печі вибирають нижчий ступінь напруги (коротка електрична дуга).
Після занурення електричної дуги в спінений шлак вибирають найвищий ступінь напруги для збільшення кількості енергії, введеної в розплав. На останній стадії вибирають дещо нижчий
Зо ступінь напруги, причому встановлюють максимально високий електричний струм для введення великої кількості енергії.
Описані вище операції, зокрема при ручному та автоматичному регулюванні, недостатньо відображають фактичний перебіг технологічного процесу. Новітні системи регулювання також неспроможні реагувати на швидкі зміни в системі з дотриманням відповідних постійних часу (наприклад у мілісекундному діапазоні).
Для ступеневих перемикачів у пічних трансформаторах та електричних дроселях високу частоту перемикань залежно від найрізноманітніших стратегій перемикання, вибраних клієнтами, вважають технічним стрес-фактором. Причиною цього є насамперед обгоряння контактів, а також знос механічних конструктивних елементів у ступеневих перемикачах.
Оскільки роботи з технічного обслуговування ступеневих перемикачів зазвичай спричиняють значні витрати і насамперед витратомістке переривання виробничого процесу, для користувачів безсумнівно бажаним є подовження інтервалів технічного обслуговування для зменшення витрат на технічне обслуговування ступеневих перемикачів у разі можливості.
Задачею винаходу є розроблення пристрою для автоматичного керування потужністю електродугової печі, який забезпечує можливість оперативного втручання при змінах технологічного процесу в електродуговій печі із доцільною постійною часу (в мілісекундному діапазоні) і при цьому водночас дозволяє зменшити тривалість простою електродугової печі та збільшити інтервали технічного обслуговування ступеневих перемикачів.
Задачу винаходу вирішено в пристрої для автоматичного керування потужністю електродугової печі ознаками пункту 1 формули винаходу.
Задачею винаходу є також розроблення способу автоматичного керування потужністю електродугової печі, який забезпечує можливість оперативного втручання при змінах технологічного процесу в електродуговій печі із доцільною постійною часу (в мілісекундному діапазоні) і при цьому водночас дозволяє зменшити тривалість простою електродугової печі та збільшити інтервали технічного обслуговування ступеневих перемикачів.
Задачу винаходу вирішено в способі автоматичного керування потужністю електродугової печі ознаками пункту 5 формули винаходу.
Відповідний винаходові пристрій для автоматичного керування потужністю електродугової печі відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі бо напівпровідникового ступеневого перемикача.
Згідно з можливою формою виконання винаходу, кожен електрод може бути з'єднаний із пічним трансформатором, відводи обмотки первинної сторони якого виконані з можливістю їх перемикання за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача, причому вторинна сторона кожного пічного трансформатора з'єднана з електродом. Для визначення чи вимірювання параметрів регулювання застосовують термічні та/або оптичні, та/або акустичні датчики, та/або датчики корпусних шумів. Всі датчики з'єднані з блоком керування і регулювання.
Блок керування і регулювання комунікативно з'єднаний із напівпровідниковим ступеневим перемикачем, завдяки чому забезпечується можливість регулювання поточної напруги, прикладеної до електродів, залежно від значень, виміряних датчиками різних типів, а також порівняно із заданим значенням.
Відповідний винаходові спосіб відрізняється тим, що: "- за допомогою датчиків кількох типів реєструють поточні робочі параметри електродугової печі і передають результати вимірювань у блок керування і регулювання, за допомогою якого визначають рівень критичності; та "- залежно від визначеного рівня критичності перемикають відводи на первинній стороні принаймні одного пічного трансформатора за допомогою принаймні одного напівпровідникового ступеневого перемикача, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації.
Зазвичай електродугова піч містить три електроди для введення в неї термічної енергії.
Електроди з'єднані з вторинною стороною пічного трансформатора; таким чином, шляхом перемикання відводів на первинній стороні пічного трансформатора забезпечується подача зміненої напруги на три вторинні лінії. Згідно з однією з форм виконання відповідного винаходові способу забезпечується симетричне підведення необхідної кількості електричної енергії до електродів, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації.
Згідно з іншою формою виконання відповідного винаходові способу за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача на зовнішні провідники подають асиметричну напругу. Завдяки цьому забезпечується асиметричне підведення необхідної кількості
Зо електричної енергії до трьох вторинних ліній, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Для цього необхідно забезпечити можливість асиметричного регулювання напруг на зовнішніх провідниках. Значення напруг окремих електричних дуг зазвичай відрізняються в межах 10 905.
Електродугова піч містить три електроди для введення в неї електричної енергії. Кожен із електродів з'єднаний із вторинною стороною відповідного пічного трансформатора; шляхом перемикання відводів на первинній стороні відповідного пічного трансформатора забезпечують введення необхідної кількості електричної енергії для електричних дуг. При цьому енергію підводять таким чином, що дозволяє утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації. Забезпечена можливість керування кожною електричною дугою окремо незалежно від інших електричних дуг електродугової печі.
Рівень критичності розраховують на підставі робочих параметрів електродугової печі; при цьому враховують термічний режим металоприймача електродугової печі та/або візуальну оцінку палаючих електричних дуг, та/або рівень шуму, утворюваного електродуговою піччю, або рівень корпусних шумів.
Регулювання електричних параметрів електродугових печей здійснюють на двох рівнях.
Система керування технологічним процесом вищого рівня задає значення вторинної напруги на зовнішніх провідниках (чи ступеня трансформатора) і значення електричного струму.
Підпорядкована ній система регулювання електродів шляхом зміни довжини електричної дуги регулює електричний струм і таким чином в середньому забезпечує дотримання заданого значення. Винахід стосується системи керування технологічним процесом вищого рівня, причому враховують регулювання напругами на зовнішніх провідниках.
На першій стадії реєструють параметри режиму електричної дуги чи кількох вільно палаючих електричних дуг. Це можна здійснювати шляхом вимірювання температури, корпусних шумів або випромінювання. На наступній стадії на підставі виміряних значень можна визначати так званий рівень критичності. Рівень критичності зазначають у відсотках; він характеризує поточний режим процесу плавлення. При 0 95 режим не є критичним. Рівень критичності 100 95 відповідає найвищому рівню критичності, тобто режим процесу плавлення є надзвичайно критичним. Потужність електродугової печі регулюють залежно від поточного рівня бо критичності. Якщо рівень критичності становить, наприклад, від О до 30 Фо, електродугову піч експлуатують при максимальній потужності. Якщо рівень критичності становить, наприклад, від 30 95 до 60 95, потужність лінійно зменшують. Якщо рівень критичності перевищує 60 95, встановлюють мінімальну потужність.
При доповненні алгоритму регулювання можливістю регулювання асиметричних напруг для кожної лінії окремо як керуючих параметрів завдяки цілеспрямованому запобіганню утворення гарячих точок, які призводять до зносу вогнестійкого облицювання печі, забезпечується більш щадний режим експлуатації засобів виробництва. Асиметричне регулювання потужності слід розуміти як асиметричну зміну напруг на зовнішніх провідниках. При застосуванні напівпровідникових ступеневих перемикачів необхідний діапазон регулювання для забезпечення симетрії напруги має становити близько ж 10 95. Тактова частота при цьому становить близько 1 с. Ці та інші ознаки і переваги різних описаних форм виконання винаходу далі пояснюються докладніше із посиланням на креслення, причому однакові елементи на всіх кресленнях мають однакові позиційні позначення. На кресленнях наведено:
Фіг. 1 Схематичне зображення системи для плавлення металу в електродуговій печі;
Фіг. 2 Схематичне зображення просторового розміщення електродів в електродуговій печі та підпорядкування датчиків електродам;
Фі. З Схема підключення блока регулювання потужності залежно від температури в загальну систему регулювання електродугової печі;
Фіг. 4 Блок-схема процесу регулювання потужності електродугової печі залежно від температури: і
Фіг. 5 Функціональна залежність між рівнем критичності та поточною ефективною потужністю.
На фіг. 1 наведене схематичне зображення системи 1 для плавлення металу в електродуговій печі 10. Електродугова піч 10 містить металоприймач 11, в якому розплавляють сталевий скрап і одержують розплав 3. Металоприймач 11 може бути оснащений кришкою (на кресленні не зображена). Передбачене водяне охолодження стінки 12 і кришки. Залежно від режиму роботи електродугової печі 10 вона містить один або три електроди 4. У трифазній електродуговій печі 10 застосовано три електроди 4. Далі ідея винаходу пояснюється на прикладі трифазної електродугової печі. Внутрішня поверхня стінки 13 електродугової печі 10
Зо облицьована вогнестійким матеріалом (на кресленні не зображеним).
Електроди 4 встановлені на тримачі (на кресленні не зображений) і в разі необхідності можуть бути введені у металоприймач 11. До кожного з електродів 4 приєднаний зовнішній провідник 5, причому всі зовнішні провідники з'єднані із вторинною стороною 65 пічного трансформатора 6. Таким чином, зовнішній провідник 5 із електродами 4 і електричною дугою (не зображеною на кресленні) утворюють фазу чи лінію 7 контуру трифазного струму. Необхідну високу напругу на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6 забезпечують від мережі 9 електроживлення. Із первинною стороною 6Р пічного трансформатора б з'єднаний силовий ступеневий перемикач 20, виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача.
Блок 30 керування і регулювання взаємодіє з напівпровідниковим ступеневим перемикачем 20 для перемикання відводів пічного трансформатора б на первинній стороні б6Р з метою забезпечення підведення до них відповідної напруги та відповідного струму і забезпечення режиму роботи електродугової печі в межах заданого діапазону. На первинній стороні бР пічного трансформатора 6 передбачено кілька відводів Т51 - Тем обмотки, які перемикають за допомогою напівпровідникових перемикальних елементів 51: - м напівпровідникового ступеневого перемикача 20. На блок 30 керування і регулювання надходять вхідні сигнали від кількох датчиків 15, 16 ії 17 різних типів, які сполучені з електродуговою піччю 10. На підставі вхідних даних блок 30 керування і регулювання визначає послідовність перемикання напівпровідникового ступеневого перемикача 20 і підключення потрібного відводу Т51-Т5м обмотки первинної сторони 6Р. пічного трансформатора, завдяки чому електродугова піч 10 працює в межах заданого діапазону потужності.
Для цього за допомогою датчиків 15, 16 їі 17 різних типів реєструють термічний режим роботи електродугової печі 10. Датчики 15, 16 і 17 виконані в формі термічних датчиків 15 та/або оптичних датчиків 17, та/або акустичних датчиків 16 і з'єднані з блоком 30 керування і регулювання. Поточний термічний режим електродугової печі 10 можна оцінювати за результатами вимірювань температури, корпусних шумів або випромінювання. Для вимірювання температури можна застосовувати, наприклад, датчик температури, який вимірює, наприклад, температуру охолоджувальної води, на підставі чого можна робити висновки щодо поточного термічного навантаження електродугової печі 10. Вимірювання корпусних шумів можна здійснювати за допомогою акустичних датчиків, причому на підставі результатів бо вимірювання також можна робити висновки щодо динаміки зміни температури в електродуговій печі 10. Для вимірювання випромінювання можуть бути застосовані, наприклад, камери, що також дозволяє робити висновки щодо динаміки зміни температури в електродуговій печі 10. На підставі записаних даних за допомогою блока 30 керування і регулювання можна визначати рівень критичності. Залежно від визначеного рівня критичності на процес перемикання відводів
Тві - Тем обмотки на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6 за допомогою принаймні одного напівпровідникового перемикача 20 можна впливати таким чином, щоб утримувати електродугову піч у некритичному режимі експлуатації або переводити її в некритичний режим експлуатації
На фіг. 2 наведене схематичне зображення просторового розміщення електродів 4 в електродуговій печі 10 та підпорядкування термічних датчиків 15 та акустичних датчиків 16 електродам 4. У зображеній на кресленні формі виконання електродугова піч 10 оснащена трьома електродами 4, за допомогою яких забезпечується введення термічної енергії в електродугову піч. Електроди 4 розміщені в формі трикутника. Кожному електроду 4 просторово підпорядкований один термічний датчик 15 і один акустичний датчик 16, завдяки чому можна реєструвати індивідуальний термічний режим роботи електродугової печі 10 в зоні розміщення кожного електрода 4. Таким чином, на зовнішні провідники 5 електродів 4 можуть бути подані асиметричні напруги О5оц12, Овопгз або Овопзі, завдяки чому забезпечується асиметричне підведення необхідної електричної енергії до електродів 4.
На фіг. З наведена схема підключення пристрою для автоматичного керування потужністю у загальну регулювальну систему 22 електродугової печі 10. Загальна регулювальна система електродугової печі 10 реалізована за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20. Блок 24 автоматичного регулювання потужності працює із тактовою частотою близько 1 секунди. Блок 26 регулювання струму перевантаження працює з тактовою частотою близько 20 мілісекунд. Блок 28 регулювання рівня флікер-шуму працює з частотою близько 10 мілісекунд.
Тактова частота кожного із блоків регулювання відповідає частоті повторення відповідних операцій регулювання. В результаті вимірювань за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 може бути здійснене перемикання на відповідний відвід Т51-Тєм обмотки на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6 для забезпечення необхідного регулювання електродугової печі 10.
Зо На фіг. 4 наведена блок-схема процесу регулювання потужності електродугової печі 10 залежно від температури. На першій стадії 31 реєструють параметри режиму і зокрема вільно палаючих електричних дуг. Це може бути здійснене, як вже було описано вище, за допомогою датчиків 15, 16 і 17 різних типів. Датчики 15, 16 і 17 можуть бути виконані в формі термічних датчиків 15 та/або оптичних датчиків 17, та/або акустичних датчиків 16, які з'єднані з блоком 30 керування і регулювання. Таким чином можна вимірювати температуру, корпусні шуми та/або випромінювання. Виходячи з виміряних значень, на другій стадії 32 визначають так званий рівень критичності. Рівень критичності зазначають у відсотках; він характеризує поточний режим процесу плавлення. При рівні критичності 0 96 режим не є критичним, при 100 95 критичність сягає найвищого рівня, тому обов'язково слід змінити потужність електродугової печі 10. На третій стадії 33 регулюють потужність електродугової печі 10 залежно від поточного рівня критичності. При цьому слід враховувати термічну інерційність металоприймача 11 електродугової печі 10. Значення або діапазони рівня критичності у відсотках, які вимагають втручання за допомогою напівпровідникового перемикача 20, можуть бути встановлені оператором електродугової печі 10.
Фіг. 5 відображає функціональну залежність між рівнем критичності та поточною ефективною потужністю Р електродугової печі 10. Якщо, наприклад, рівень критичності становить від 0 до 30 95, потреби в регулюванні немає, і електродугову піч 10 можна експлуатувати при максимальній потужності Ртах. Якщо, наприклад, рівень критичності становить від 30 95 до 60 95, може бути здійснене, наприклад, лінійне зменшення ефективної потужності Р. Якщо, наприклад, рівень критичності перевищує 60 905, встановлюють мінімальну потужність Рртіп електродугової печі 10. Шляхом реалізації алгоритму регулювання із застосуванням напівпровідникового ступеневого перемикача 20 можна здійснювати окреме для кожної лінії регулювання за допомогою напруг ШО»воп12, Овоцоз або Овопзі на зовнішніх провідниках як керуючих параметрів. Застосування напівпровідникового ступеневого перемикача 20 дозволяє здійснювати швидке перемикання із можливістю пропускання кількох проміжних відводів обмотки (Т51- Гм) на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6. Таким чином в лініях 7 забезпечується прикладення необхідних для регулювання напруг Ов5опт2,
Мвопоз і Овойпзі на зовнішніх провідниках, причому досягається більш щадний режим експлуатації засобів виробництва завдяки цілеспрямованому запобіганню утворення гарячих точок, які призводять до зносу вогнестійкого облицювання печі, за допомогою новітнього, оперативного і змінюваного процесу регулювання.
Регулювання потужності електродугової печі 10 за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 може бути симетричним або асиметричним. Асиметричне регулювання потужності електродугової печі 10 розуміють як асиметричну зміну регульованих напруг Швомп:2, ОМвоц2з і возі на зовнішніх провідниках ліній 7. При застосуванні напівпровідникового ступеневого перемикача 20 необхідний діапазон регулювання для забезпечення асиметрії напруги Овоці12, Овоп2з ії Овоцзі на зовнішніх провідниках між лініями 7 напівпровідникового ступеневого перемикача 20 має становити близько ж 10 95. Як вже було описано, тактова частота при цьому становить близько 1 с.
Описані дві форми виконання винаходу. Проте, для фахівців є самозрозумілим, що винахід можна змінювати і модифікувати, не порушуючи обсягу правової охорони наведеної далі формули винаходу.
Позиційні позначення 1 Пристрій
З Розплав 4 Електрод 5 Зовнішній провідник (в Пічний трансформатор бР Первинна сторона 65 Вторинна сторона 7 Лінія, фаза 9 Мережа енергозабезпечення 10 Електродугова піч 11 Металоприймач 12 Зовнішня стінка 13 Внутрішня стінка
Датчик (термічний) 16 Датчик (корпусних шумів) 17 Датчик (випромінювання)
Силовий ступеневий перемикач, напівпровідниковий ступеневий перемикач 22 Загальна система регулювання 24 Регулювання потужності залежно від температури 26 Регулювання струму перевантаження 28 Регулювання рівня флікер-шуму
Блок керування і регулювання 31 Перша стадія 32 Друга стадія
З Третя стадія
Ртах Максимальна потужність
Рпіп Мінімальна потужність
Р Ефективна потужність
Тві- Тем Відвід обмотки, ступінь трансформатора ві вк Напівпровідниковий перемикальний елемент
Claims (10)
1. Пристрій для автоматичного керування потужністю електродугової печі (10), що містить: кілька датчиків (15, 16, 17) різних типів для реєстрації поточних робочих параметрів електродугової печі (10) залежно від часу; блок (30) керування і регулювання;
принаймні один пічний трансформатор (6), що має первинну сторону (6Р) і вторинну сторону (65); принаймні один силовий ступеневий перемикач (20) для перемикання відводів (Т51- Гєм) обмотки первинної сторони (6Р) пічного трансформатора (6), причому три електроди (4) електродугової печі (10) електрично з'єднані з вторинною стороною (65) принаймні одного пічного трансформатора (6) з утворенням ліній (7), який відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі напівпровідникового перемикача (20).
2. Пристрій за п. 1, причому для кожного електрода (4) передбачено пічний трансформатор (6) і напівпровідниковий перемикач (20), виконаний з можливістю перемикання відводів (Т51- Тем) обмотки, вторинна сторона (65) кожного пічного трансформатора (6) з'єднана з відповідним електродом (4).
З. Пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, причому датчики (15, 16, 17) є термічними датчиками (15) та/"або оптичними датчиками (17), талабо акустичними датчиками (16), які з'єднані з блоком (30) керування і регулювання.
4. Пристрій за будь-яким із пунктів 1-3, причому блок (30) керування і регулювання комунікативно з'єднаний із напівпровідниковим ступеневим перемикачем (20) із можливістю регулювання поточних напруг (внг, Шіез, Шеві), Прикладених до зовнішніх провідників сусідніх ліній (7), залежно від значень, виміряних датчиками (15, 16, 17), шляхом порівняння із заданим значенням.
5. Спосіб регулювання потужності електродугової печі (10) залежно від температури, що включає наведені далі стадії: " реєстрація поточних робочих параметрів електродугової печі (10) за допомогою кількох датчиків (15, 16, 17) та їх передача у блок (30) керування і регулювання для визначення рівня критичності; "- перемикання відводів (Те1-Тєм) обмотки на первинній стороні (6Р) принаймні одного пічного трансформатора (6) залежно від визначеного рівня критичності за допомогою принаймні одного напівпровідникового ступеневого перемикача (20) із можливістю утримання електродугової печі (10) у некритичному режимі експлуатації або її переведення в некритичний режим експлуатації.
6. Спосіб за п. 5, причому електродугова піч (10) містить три електроди (4) для введення в неї Зо термічної енергії, електроди (4) з'єднані з вторинною стороною (65) пічного трансформатора (6), кожен електрод (4) разом із зовнішнім провідником (5) утворює лінію (7), і шляхом перемикання відводів (Т51- Тем) обмотки на первинній стороні (6Р) пічного трансформатора (6) до зовнішніх провідників кожної з трьох ліній прикладають регульовану напругу (Овоп12, Овоцоз і Овопзі1), забезпечують симетричне підведення необхідної кількості електричної енергії для утворення електричних дуг електродами (4), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації.
7. Спосіб за п. 6, причому за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача (20) на зовнішні провідники (5) електродів (4) подають асиметричні напруги, забезпечують асиметричне підведення необхідної кількості електричної енергії для утворення електричних дуг електродами (4), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації.
8. Спосіб за п. 7, причому різниця між напругами (О5оп12, Овоп2з і Овоцзі), прикладеними до зовнішніх провідників трьох ліній (7), а також між відповідними значеннями ефективної потужності в типовому випадку становить до 10 95.
9. Спосіб за п. 5, причому електродугова піч (10) оснащена трьома електродами (4) для введення в неї термічної енергії та кожен із електродів (4) з'єднаний із вторинною стороною (65) відповідного пічного трансформатора (б), і до нього підводять необхідну кількість електроенергії шляхом перемикання відводів (Те1-Гем) обмотки на первинній стороні (65) відповідного пічного трансформатора (б), електродугову піч (10) утримують у некритичному режимі експлуатації або переводять у некритичний режим експлуатації керування кожною з трьох ліній (7) електродугової печі (10) здійснюють незалежно від інших ліній (7).
10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, причому рівень критичності розраховують на підставі робочих параметрів електродугової печі (10) із урахуванням термічного режиму металоприймача (11) електродугової печі (10) та/або візуальної оцінки палаючих електричних дуг, та/або шуму, утворюваного електродуговою піччю (10), або корпусних шумів.
СД : - ТА 5 я і -- у кі Я. х ЕЙ ню «о | | лях я зво. -- й 7 -е сюжжнжж. -5 почав Гу в : а БВ ок- Ї де З Яд - 35. а - я | 55 | данних ні Кк До х з. | Нюдм Ех певні м ее ! Й Ше ! то 17 Н сш й Маля 1? с НИ М нн КЕ з, их вот ГТ 15- ши ше ! 2-18 й орними з | сснн-йй Ж в У с ЗО фен сект щі а ВУД лоз ох і 16 ихУцу з. М вах Фгя -е во х / (Ф х ГА Її і «й ст У І ОЗ /в» че й І; Б-з х й ри їв 16 шт ФГ т К пен І; Тан АТ ; УК і | температура Її 1 такт 10 мс я 28 такт іс
ФІГ. З
Кай 74 в - нини ЗЕ ІВ г. 4 й: ! : Івтах Н я ше о. Тов ! І І « : Критимчністе зілля птн нн пня ре течтчстутт пін нір ж інді жіночні кінівннічініноні
ЯНГ. 5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102012109847.6A DE102012109847A1 (de) | 2012-10-16 | 2012-10-16 | Vorrichtung und Verfahren zur prozessgeführten Leistungsregelung eines Lichtbogenofens |
| PCT/EP2013/071030 WO2014060256A1 (de) | 2012-10-16 | 2013-10-09 | Vorrichtung und verfahren zur prozessgeführten leistungsregelung eines lichtbogenofens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA115883C2 true UA115883C2 (uk) | 2018-01-10 |
Family
ID=49354646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201503531A UA115883C2 (uk) | 2012-10-16 | 2013-09-10 | Пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150271879A1 (uk) |
| EP (1) | EP2910085B1 (uk) |
| KR (1) | KR102131058B1 (uk) |
| CN (1) | CN104813740B (uk) |
| BR (1) | BR112015006991B1 (uk) |
| DE (1) | DE102012109847A1 (uk) |
| HK (1) | HK1214071A1 (uk) |
| RU (1) | RU2654519C2 (uk) |
| TR (1) | TR201802880T4 (uk) |
| UA (1) | UA115883C2 (uk) |
| WO (1) | WO2014060256A1 (uk) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016125375A1 (de) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Innogy Se | Umspannstation, verfahren und vorrichtung für eine umspannstation |
| DE102018216539A1 (de) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | Sms Group Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Elektrolichtbogenofens |
| KR20240014774A (ko) | 2022-07-26 | 2024-02-02 | 주식회사 포스코 | 전기로 설비 및 전기로 조업 방법 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4514218A (en) * | 1984-06-06 | 1985-04-30 | Daidotokushuko Kabushikikaisha | Reduced iron melting method using electric arc furnace |
| JPH07118382B2 (ja) | 1984-12-13 | 1995-12-18 | 大同特殊鋼株式会社 | ア−ク炉の運転方法 |
| DE3512189C2 (de) | 1985-04-03 | 1996-09-05 | Mannesmann Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Lichtbogenöfen |
| US6603795B2 (en) * | 2001-02-08 | 2003-08-05 | Hatch Associates Ltd. | Power control system for AC electric arc furnace |
| DE102009017196A1 (de) * | 2009-04-09 | 2010-10-14 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen |
| DE102009053169A1 (de) * | 2009-09-28 | 2011-04-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Kontrolle eines Schmelzvorganges in einem Lichtbogenofen sowie Signalverarbeitungseinrichtung, Programmcode und Speichermedium zur Durchführung dieses Verfahrens |
| EP2362710A1 (de) | 2010-02-23 | 2011-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb eines Lichtbogenofens, Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Lichtbogenofen und Lichtbogenofen |
| EP2364058B1 (de) * | 2010-03-05 | 2013-10-23 | AEG Power Solutions B.V. | Stromversorgungsanordnung |
| DE102011010388A1 (de) * | 2011-02-05 | 2012-08-09 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Stufenschalter |
-
2012
- 2012-10-16 DE DE102012109847.6A patent/DE102012109847A1/de not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-09-10 UA UAA201503531A patent/UA115883C2/uk unknown
- 2013-10-09 WO PCT/EP2013/071030 patent/WO2014060256A1/de active Application Filing
- 2013-10-09 CN CN201380062040.2A patent/CN104813740B/zh active Active
- 2013-10-09 TR TR2018/02880T patent/TR201802880T4/tr unknown
- 2013-10-09 RU RU2015118335A patent/RU2654519C2/ru active
- 2013-10-09 US US14/428,792 patent/US20150271879A1/en not_active Abandoned
- 2013-10-09 KR KR1020157010938A patent/KR102131058B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-09 BR BR112015006991-6A patent/BR112015006991B1/pt active IP Right Grant
- 2013-10-09 EP EP13776456.9A patent/EP2910085B1/de active Active
-
2016
- 2016-02-19 HK HK16101874.1A patent/HK1214071A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2910085A1 (de) | 2015-08-26 |
| EP2910085B1 (de) | 2017-12-13 |
| US20150271879A1 (en) | 2015-09-24 |
| BR112015006991B1 (pt) | 2021-09-28 |
| RU2015118335A (ru) | 2016-12-10 |
| DE102012109847A1 (de) | 2014-04-17 |
| CN104813740B (zh) | 2017-11-21 |
| KR20150073179A (ko) | 2015-06-30 |
| WO2014060256A1 (de) | 2014-04-24 |
| BR112015006991A2 (pt) | 2017-07-04 |
| KR102131058B1 (ko) | 2020-07-08 |
| CN104813740A (zh) | 2015-07-29 |
| TR201802880T4 (tr) | 2018-03-21 |
| HK1214071A1 (zh) | 2016-07-15 |
| RU2654519C2 (ru) | 2018-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006297088B2 (en) | Control device for AC reduction furnaces | |
| UA115883C2 (uk) | Пристрій і спосіб автоматичного керування потужністю електродугової печі | |
| JP2012039818A (ja) | 電圧無効電力制御システム | |
| US11953265B2 (en) | Method for operating an electric arc furnace | |
| US11146067B2 (en) | Line control circuit configuration | |
| KR101626088B1 (ko) | 전기로 전력 제어 시스템 및 전기로 전력 제어 방법 | |
| KR102131059B1 (ko) | 제련 공정의 초기 단계에서 전기 아크로를 제어하기 위한 장치 및 방법 | |
| KR102131315B1 (ko) | 전기 아크로의 작동 동안에 네트워크 리액션을 감소시키는 장치 및 방법 | |
| RU2630133C2 (ru) | Способ эксплуатации дуговой электрической печи и плавильный агрегат, оснащенный эксплуатируемой этим способом дуговой электрической печью | |
| KR20020096582A (ko) | 제철 플랜트의 전력 제어방법 | |
| CS213877B1 (cs) | Způsob automatické regulace odporově-obloukových pecí k tavení žárovzdorných materiálů a zapojení k provádění způsobu | |
| UA136090U (uk) | Система електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі | |
| KR101009897B1 (ko) | 제강공정 설비의 전력 제어방법 |