UA115884C2 - Пристрій і спосіб регулювання електродугової печі у початковій фазі процесу плавлення - Google Patents
Пристрій і спосіб регулювання електродугової печі у початковій фазі процесу плавлення Download PDFInfo
- Publication number
- UA115884C2 UA115884C2 UAA201503532A UAA201503532A UA115884C2 UA 115884 C2 UA115884 C2 UA 115884C2 UA A201503532 A UAA201503532 A UA A201503532A UA A201503532 A UAA201503532 A UA A201503532A UA 115884 C2 UA115884 C2 UA 115884C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- current
- electric arc
- furnace
- arc furnace
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000010309 melting process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 33
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 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
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent 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
- H05B7/148—Automatic control of power
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
- F27D2019/0037—Quantity of electric current
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Описаний пристрій і спосіб регулювання електродугової печі (10) у початковій фазі процесу плавлення. У кожній лінії (7) електродугової печі (10) передбачений датчик (16) для вимірювання поточної напруги і датчик (15) для вимірювання поточного струму. За допомогою блока (30) керування і регулювання залежно від часу розраховують фактичне значення (Zist) повного опору. Пічний трансформатор (6), що містить первинну сторону (6Р) і вторинну сторону (6S), оснащений силовим ступеневим перемикачем (20), виконаним у формі напівпровідникового ступеневого перемикача. Напівпровідниковий ступеневий перемикач (20) реалізує тривалість такту близько кількох мілісекунд.
Description
Винахід стосується пристрою для регулювання електродугової печі у початковій фазі процесу плавлення. Зокрема, для цього у пристрої передбачено три лінії, в кожну з яких включений електрод і відповідний зовнішній провідник для підведення електроенергії. В кожній лінії передбачені датчик для вимірювання поточної напруги і датчик для вимірювання поточного струму. За допомогою блоку керування і регулювання розраховують залежне від часу фактичне значення електричного параметра для кожної лінії. Передбачений також принаймні один пічний трансформатор, що має первинну і вторинну сторони. За допомогою силового ступеневого перемикача підключають відводи обмотки первинної сторони, а три електроди електрично з'єднані з вторинною стороною принаймні одного пічного трансформатора.
Винахід стосується також способу регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення.
З опису винаходу до патенту Німеччини ЮЕ 35 12 189 С1 відомі спосіб і пристрій для регулювання електродугової печі. При цьому має бути забезпечена можливість точного, економічного і придатного до технічної реалізації без великих витрат регулювання напруги електричної дуги і висоти електродів. Для приведення в дію виконавчого елемента при регулюванні напруги трансформатора передбачений регулятор електричного струму, який для регулювання потужності підпорядкований регулятору потужності. Від регулятора потужності, якому підпорядкований, одержують також задавальні параметри для регулятора струму. На регулювання висоти електродів в усіх випадках безпосередньо діє лише регулятор струму.
Завдяки цьому для застосовуваного приводу ступеневого перемикача трансформатора забезпечується можливість або підведення напруги трансформатора безпосередньо шляхом задавання відповідного значення, або встановлення напруги ступеневим перемикачем за допомогою вищеописаного регулятора потужності. Підйомний привід приводять у дію за допомогою регулятора напруги, причому відповідну керуючу напругу одержують від регулятора струму або від регулятора зносу, або безпосередньо в формі заданого значення.
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 експлуатаційних параметрів. Електродугову піч експлуатують у відповідному режимі згідно із
Зо 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 системи охолодження електродугової печі.
Із викладеного опису винаходу до заявки на патент Німеччини ОЕ 35 43 773 А1 відомий спосіб експлуатації електродугової печі, причому 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 піднімання та опускання графітових електродів за допомогою підйомного пристрою для зміни довжини електричної дуги. Одночасно вимірюють силу електричного струму на ділянці між вторинною стороною пічного трансформатора та електродом електродугової печі. Якщо електродугова піч працює на електричному струмі, керування яким здійснюють описаним вище чином, споживання електроенергії в процесі розплавлення зменшується, що дозволяє мінімізувати витрату отримуваної електроенергії.
У заявці на патент Німеччини СЕ 10 2009 017196 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 відповідний напівпровідниковий перемикальний елемент. 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 бо 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.
При ручному режимі регулювання досвідчений оператор печі може оцінювати поточну кількість введеної енергії на підставі кольору металоприймача і його вмісту. Таким чином забезпечується можливість суб'єктивного спостереження за станом печі та перебігом процесу розплавлення. В критичних ситуаціях (наприклад, при пошкодженні вогнестійкого облицювання печі) 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 регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення, який забезпечує можливість швидкого узгодження напруги для уникнення струму перевантаження.
Задачу вирішено в пристрої для регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення ознаками пункту 1 формули винаходу.
Задачею винаходу є також розроблення способу регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення, який забезпечує можливість швидкого узгодження напруги для уникнення струму перевантаження.
Задачу вирішено в способі регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення ознаками пункту З формули винаходу.
Відповідний винаходові пристрій для регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача, який забезпечує можливість досягнення тривалості такту в діапазоні кількох мілісекунд. Саме в початковій фазі процесу плавлення осідання маси скрапу навколо електродів призводить до коротких замикань, які спричиняють великі струми перевантаження. Ці струми перевантаження необхідно уникати шляхом 60 тривалого узгодження кількості електроенергії, підведеної до електродів, чи зменшувати до такого рівня, який не призводить до пошкодження електродугової печі або вогнестійкого облицювання печі.
Згідно з формою виконання винаходу, блок керування і регулювання працює за алгоритмом, який дозволяє розраховувати задане положення напівпровідникового ступеневого перемикача.
Задане положення напівпровідникового перемикача дозволяє регулювати граничне значення електричного струму, причому залежно від результатів вимірювання, отриманих від датчиків у кожній лінії, і відповідних результуючих фактичних значень електричних параметрів можна розраховувати відповідне граничне значення струму. При цьому напівпровідниковий ступеневий перемикач можна встановлювати в задане положення, яке відповідає заданому відводу обмотки.
Відповідний винаходові спосіб відрізняється тим, що: - вимірюють електричний струм і напругу для кожної з трьох ліній вторинної сторони пічного трансформатора у кожній лінії; - на підставі заданих блоком керування і регулювання робочих параметрів за допомогою регулювального алгоритму розраховують відповідну задану напругу для зовнішнього провідника і відповідний заданий відвід обмотки первинної сторони пічного трансформатора для дотримання верхнього граничного значення струму; і - за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача для всіх ліній електродугової печі симетрично вибирають заданий відвід обмотки на первинній стороні пічного трансформатора, який має бути підключений, і встановлюють напівпровідниковий перемикач у відповідне задане положення.
Заданими робочими параметрами електродугової печі є електричні параметри, наприклад напруга, сила електричного струму і повній опір ліній, а також підключення відводів обмотки пічного трансформатора при запуску електродугової печі.
Задане значення електричного параметра розраховують таким чином, що з-поміж ліній вибирають таку, в якій фактичне значення електричного параметра є екстремальним. Потім порівнюють, чи є екстремум фактичного значення електричного параметра менше, ніж його граничне значення. Фактичне значення електричного параметра може бути повним опором або повною провідністю. Можливими є характеристичні фактичні значення інших електричних
Зо параметрів. Застосування повного опору або повної провідності не є обмеженням винаходу.
Зазвичай тривалість такту для визначення заданого положення напівпровідникового ступеневого перемикача і відповідного перемикання на заданий відвід обмотки пічного трансформатора становить близько 20 ме.
Для визначення електричних параметрів здійснюють фільтрування за допомогою фільтра нижніх частот, узгоджене з динамікою процесу регулювання. Може бути здійснене також асиметричне узгодження напруги зовнішніх провідників на вторинній стороні пічного трансформатора.
У тому випадку, коли фактичним значенням електричного параметра є значення повного опору, граничного значення повного опору уникають шляхом перемикання напівпровідникового ступеневого перемикача на відвід обмотки первинної сторони пічного трансформатора, напруга на якому є найнижчою. Таким чином зменшують напругу на вторинній стороні пічного трансформатора. Зменшення напруги на вторинній стороні пічного трансформатора здійснюють окремо для кожної лінії.
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 Схема підключення блока регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення в загальну систему регулювання електродугової печі; та
Фіг. З Блок-схема процесу регулювання електродугової печі в початковій фазі процесу плавлення, і
Фіг. 4 Графік залежності різниці між напругами на відводах обмотки від різниці між значеннями повного опору.
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 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 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 бР пічного трансформатора 6 з'єднаний силовий ступеневий перемикач 20, виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача.
Блок 30 керування і регулювання взаємодіє з напівпровідниковим ступеневим перемикачем 20 для підключення відводів Т51- Тем пічного трансформатора 6 на первинній стороні 6Р з метою забезпечення підведення до них відповідної напруги і відповідного струму, і встановлення в лініях 7 відповідного заданого фактичного значення електричного параметра Еш. Електричним фактичним параметром Ес може бути, наприклад, повний опір 7 або повна провідність У. На первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6 передбачено кілька відводів Те1- Тем обмотки, які підключають за допомогою напівпровідникових перемикальних елементів 51-5м напівпровідникового ступеневого перемикача 20. На блок 30 керування і регулювання надходять вхідні сигнали від датчиків 15 струму і датчиків 16 напруги, які включені в лінії 7 електродугової печі 10. На підставі вхідних даних блок 30 керування і регулювання визначає послідовність перемикання напівпровідникового ступеневого перемикача 20 їі підключення потрібного відводу Те1-Теєм обмотки на первинній стороні 6Р пічного трансформатора, завдяки чому забезпечується обмеження електричного струму в лініях 7 чи в спеціальній лінії 7. Датчики 15 струму і датчики 16 напруги можуть бути також включені у підвідні лінії 8 до первинної сторони 6Р пічного трансформатора 6.
У початковій фазі процесу плавлення в електродуговій печі 10 виникають значні коливання електричного струму і напруги. Ці коливання часто можуть призводити до коротких замикань і взагалі до значного перевищення електричного струму. Це пов'язане з локальним осіданням маси скрапу. Коливання електричного струму можна значно зменшити за допомогою відповідного винаходові швидкодіючого напівпровідникового ступеневого перемикача 20.
Гостроту такої ситуації можна значно зменшити за допомогою відповідного винаходові швидкодіючого напівпровідникового ступеневого перемикача 20. В екстремальному випадку напівпровідниковий перемикач 20 здійснює перемикання на відвід Тв: обмотки (чи ступінь трансформатора), напруга на якому є найнижчою, в результаті чого одержують найнижчу напругу пічного трансформатора 6. Цей процес може бути здійснений також несиметрично, тобто окремо для кожної лінії 7. Крім цього, напівпровідниковий ступеневий перемикач 20 забезпечує можливість безпосереднього перемикання на відвід Те: із найнижчою напругою без послідовного підключення проміжних відводів обмотки.
Блок 30 керування і регулювання реалізує алгоритм регулювання, за допомогою якого розраховується задане положення зо напівпровідникового ступеневого перемикача 20. Таким чином може бути встановлене граничне значення Ісгепг струму, причому може бути розраховане задане положення вої напівпровідникового перемикача 20 залежно від значень, виміряних датчиками 15, 16 кожної лінії 7, та відповідних результуючих фактичних електричних параметрів
Еш для відповідного граничного значення Істепл струму. Напівпровідниковий ступеневий перемикач 20 встановлюють у відповідне заданому відводу Тео задане положення 550.
На фіг. 2 наведена схема підключення блока регулювання електродугової печі 10 в початковій фазі процесу плавлення у загальну регулювальну систему 22 електродугової печі 10.
Загальна регулювальна система електродугової печі 10 реалізована за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20. Блок 24 регулювання потужності залежно від температури працює із тактовою частотою близько 1 секунди. Блок 26 регулювання струму перевантаження працює із 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-ЇТєм обмотки на первинній стороні бР пічного трансформатора 6 для забезпечення необхідного регулювання електродугової печі 10 з метою мінімізації або виключення струмів перевантаження. За допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 можна здійснювати симетричне або несиметричне регулювання потужності електродугової печі 10 відносно утворюваного струму перевантаження. бо Несиметричне регулювання електродугової печі 10 в початковій фазі процесу плавлення означає не зв'язану зміну регульованих напруг на зовнішніх провідниках 5. Як вже було вказано, тактова частота при цьому становить близько 20 ме.
На фіг. З наведена діаграма процесу регулювання електродугової печі 6 в початковій фазі процесу плавлення. Для цього регулювання застосовують блок 26 регулювання струму перевантаження, який забезпечує можливість оперативного реагування на швидкі зміни струму в початковій фазі процесу плавлення. У наступному описі як електричний параметр застосовують повний опір 7. Це не слід розуміти як обмеження винаходу. При цьому, як зображено на фіг. 4, не на кожну зміну струму необхідно реагувати при перемиканні відводів
Тві-Твм обмотки за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20. Якщо виміряний повний опір 7-2: протягом певного часового інтервалу є меншим, ніж граничне значення 7сгепг повного опору, втручання за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 є необхідним. Усунення струму перевантаження забезпечується шляхом перемикання напівпровідникового ступеневого перемикача 20 на відвід Те: обмотки з найменшою напругою або на заданий відвід Топ обмотки.
При здійсненні процесу, який зображений на фіг. З, на першій стадії 31 вимірюють електричний струм і напругу та визначають поточний струм Іі поточну напругу Ше. Для цього, як зображено на фіг. 1, в кожній лінії 7 передбачені відповідні датчики 15 струму і датчики 16 напруги. На другій стадії 32 для кожної лінії 7 розраховують поточний повний опір 7і«. На третій стадії 33 з-поміж трьох ліній 7 вибирають лінію з найменшим повним опором ті. Для визначення лінії 7 із найнижчим повним опором Атіп для всіх ліній 7 здійснюють фільтрування значень найнижчого повного опору 7тіп за допомогою фільтра 34 нижніх частот. На порівняльній стадії 35 перевіряють, чи є найменший повний опір Ятіп нижчим, аніж граничне значення 7сгепг повного опору.
Насамкінець на останній стадії 36 можна розрахувати найвищий струм, що відповідає найнижчому повному опору 7тіп. За допомогою регулятора характеристики можна розрахувати необхідну різницю АТ між напругами на відводах обмотки, яка залежить від граничного значення степ повного опору і виміряного мінімального повного опору 7тіп.. Значення цієї різниці АТ віднімають від значення напруги на поточному відводі Ті обмотки (ступеня трансформатора). Ступінь Те напруги на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6, який
Зо має бути підключений, розраховують на підставі різниці між значенням напруги на поточному відводі Тл обмотки на первинній стороні 6Р пічного трансформатора 6 і значенням АТ»: різниці між напругами на відводах обмотки на первинній стороні бР пічного трансформатора 6.
Регулювання потужності пічного трансформатора 6 шляхом підключення відповідного відводу
Тв обмотки первинної сторони 6Р здійснюють симетрично за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 для всіх ліній 7 електродугової печі 10. Тактова частота при цьому становить близько 20 мс.
Поточний повний опір 7-2: зменшують до значення нижче граничного значення 7сгеп. ПОВНОГО опору за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача 20 шляхом його перемикання на відвід обмотки первинної сторони 6Р пічного трансформатора 6 із найнижчою напругою.
Таким чином знижують напругу на вторинній стороні 65 пічного трансформатора 6. Зменшення напруги на вторинній стороні 65 пічного трансформатора б може бути здійснене окремо в кожній окремій лінії 7.
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 6Р Пічний трансформатор 6Р Первинна сторона 65 Вторинна сторона 7 Лінія, фаза 8 Підвідні лінії 9 Мережа енергозабезпечення 10 Електродугова піч 11 Металоприймач 12 Зовнішня стінка 13 Внутрішня стінка бо 15 Датчик струму
16 Датчик напруги 20 Силовий ступеневий перемикач, напівпровідниковий ступенеї 22 Загальна система регулювання 24 Регулювання потужності залежно від температури 26 Регулювання струму перевантаження 28 Регулювання рівня флікер-шуму 30 Блок керування і регулювання 31 Перша стадія 32 Друга стадія 33 Третя стадія 34 Фільтрування за допомогою фільтра нижніх частот 35 Стадія порівняння 36 Остання стадія
Тві-Твм Відвід обмотки, ступінь трансформатора
Та Поточний відвід обмотки
Твоп. Заданий відвід обмотки
АТ» Різниця між напругами на відводах обмотки
З1-Зм Напівпровідниковий перемикальний елемент
Звоп Задане положення
Еш Фактичне значення електричного параметра
Еєхтвєм Екстремум фактичного значення електричного параметра
Есієпг Границя фактичного значення електричного параметра
Імах Верхнє граничне значення струму
Істепг Граничне значення струму дво, Задане значення напруги на зовнішньому провіднику
У Повна провідність 7 Повний опір 7сгепг Граничне значення повного опору 2міп Мінімальне значення повного опору
Зо «а Поточне значення повного опору
Claims (8)
1. Пристрій для регулювання електродугової печі (10) в початковій фазі процесу плавлення, що містить: три лінії (7), кожна з яких містить відповідний електрод (4) і відповідний зовнішній провідник (5) для підведення електричної енергії, причому в кожну лінію (7) включений датчик (16) для вимірювання поточної напруги і датчик (15) для вимірювання поточного струму; блок (30) керування і регулювання, виконаний з можливістю розрахунку фактичного значення електричного параметра (Ес) для кожної лінії (7) залежно від часу; принаймні один пічний трансформатор (6), що має первинну сторону (6Р) і вторинну сторону (65); принаймні один силовий ступеневий перемикач (20) для перемикання відводів (Т51- Гм) первинної сторони (6Р), причому три електроди (4) електрично з'єднані з вторинною стороною (65), який відрізняється тим, що силовий ступеневий перемикач виконаний у формі напівпровідникового ступеневого перемикача (20), що має тривалість такту перемикання в діапазоні 20 мілісекунд.
2. Пристрій за пунктом 1, причому блок (30) керування і регулювання виконаний із можливістю реалізації алгоритму регулювання для розрахунку заданого положення (5501) напівпровідникового ступеневого перемикача (20) для встановлення граничного значення (Ісгепг) струму, а також розрахунку відповідного граничного значення (Істепг) струму залежно від значень, виміряних датчиками (15, 16) кожної лінії (7), і відповідних результуючих фактичних значень (Ес) електричного параметра, і встановлення у відповідне заданому відводу (Топ) обмотки задане положення (во).
3. Спосіб регулювання електродугової печі (10) у початковій фазі процесу плавлення, що включає наведені далі стадії: вимірювання струму і напруги для кожної з трьох ліній (7) вторинної сторони (65) пічного трансформатора (6); розрахунок відповідної заданої напруги (азої) на зовнішньому провіднику і відповідного 60 заданого відводу (Топ) обмотки первинної сторони (6Р) пічного трансформатора (6) на підставі робочих параметрів, заданих блоком (20) керування і регулювання згідно з алгоритмом регулювання для дотримання верхнього граничного значення (Імах) струму; вибір заданого відводу (Тсої) обмотки на первинній стороні (6Р), який має бути підключений, симетрично для всіх ліній (7) електродугової печі (10) за допомогою напівпровідникового ступеневого перемикача (20) шляхом його встановлення у відповідне задане положення (55011).
4. Спосіб за пунктом 3, причому для кожної лінії (7) розраховують фактичне значення (Ес) електричного параметра, з-поміж ліній (7) вибирають лінію, в якій фактичне значення електричного параметра є екстремальним (Еєхтвеєм), після чого порівнюють, чи є екстремум (Еєхтяєм) фактичного значення електричного параметра меншим, аніж границя (Есгепг) фактичного значення електричного параметра.
5. Спосіб за пунктами 3-4, причому як фактичне значення (Еві) електричного параметра використовують значення повного опору (7) або повної провідності (У).
6. Спосіб за пунктами 3-5, причому тривалість такту визначення заданого положення (5501) напівпровідникового ступеневого перемикача (20) і відповідного перемикання на заданий відвід (Топ) обмотки лежить в діапазоні 20 мс.
7. Спосіб за пунктом 3, причому для визначення електричних параметрів здійснюють узгоджене з динамікою процесу регулювання фільтрування за допомогою фільтра нижніх частот.
8. Спосіб за пунктами 3-7, причому узгодження напруг на зовнішніх провідниках на вторинній стороні (65) здійснюють асиметрично. : - - 1 І Си І йо, ! и КОТИ ії ! в т Сон б й "АВС. ї ро рах х 3 ре схо яидя соткт і Її З | шу й о. же і. -о ! : шенні ве і Содстрстий г | 7 п 3
За. 5 "в | 188. щ ке 15 Пі Ії Іще и ; у З | 10 ; ці і і А і снн-Х5О 5 Те, т Ф: - 5 : 5. в ссці і ЗСН щи І и ся- д нишни фрчеоетоветевмсо , СО що хх у хх теле КК М ! ме г нт ФІГ; 17 З З се-0-еи5 2 шк шини В Тен АТв | Го | ши: ге ; І у температура і - такті Й ч9Г. 2
Винірювянна струму | ї Бимірювання напруга 1 : г ше; гас З і Ефективнезначення ! Розрахунок фактичного шк і І І повного впору --і | й ; і г - Мо Н пек я й ДЛЯ кожної лінії їж І пи «Ж Ерь ба 4 ! бір мініквувац 33 З і їдля трьох піній) ре З | | ет Є дгевх | ; ! Е Фільтрування крізь фільте 34 і нижніх частот ри і наприклад 100 ме яко (ВО 200 яю) и 5 в сени У Еехтвви М, ій оо і ек ба їй Ковт ; і ТАК
Й . М ння ЗБ Іво яті оон нені нс нон Симетрична 1 і регулювання Е Я нн КО ТКИНОСТІ ;
ФІГ. З
АТе ! Параметрична поверхня З із гістерезисомМ ЛЕ ства Єтіа Пстерезис
ФІГ. 4
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102012109844.1A DE102012109844B4 (de) | 2012-10-16 | 2012-10-16 | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Lichtbogenofens in der Anfangsphase eines Schmelzprozesses |
| PCT/EP2013/071043 WO2014060262A1 (de) | 2012-10-16 | 2013-10-09 | Vorrichtung und verfahren zur regelung eines lichtbogenofens in der anfangsphase eines schmelzprozesses |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA115884C2 true UA115884C2 (uk) | 2018-01-10 |
Family
ID=49354647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201503532A UA115884C2 (uk) | 2012-10-16 | 2013-09-10 | Пристрій і спосіб регулювання електродугової печі у початковій фазі процесу плавлення |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150215998A1 (uk) |
| EP (1) | EP2910086B1 (uk) |
| KR (1) | KR102131059B1 (uk) |
| CN (1) | CN104813739B (uk) |
| BR (1) | BR112015006989B1 (uk) |
| DE (1) | DE102012109844B4 (uk) |
| HK (1) | HK1214070A1 (uk) |
| RU (1) | RU2654520C2 (uk) |
| TR (1) | TR201802879T4 (uk) |
| UA (1) | UA115884C2 (uk) |
| WO (1) | WO2014060262A1 (uk) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3943407A (en) * | 1973-08-01 | 1976-03-09 | Scientific Enterprises, Inc. | Method and apparatus for producing increased quantities of ions and higher energy ions |
| US4463432A (en) * | 1981-08-26 | 1984-07-31 | Westinghouse Electric Corp. | Power controller using dual deadbands for reducing oscillatory load manipulations |
| US4677643A (en) * | 1984-03-09 | 1987-06-30 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh | Device for feeding one or a plurality of electrodes in an electrothermal 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 |
| US6058134A (en) * | 1992-02-25 | 2000-05-02 | Toivonen; Lassi | Method for measuring the electric quantities of an AC electric-arc furnace |
| US6603795B2 (en) * | 2001-02-08 | 2003-08-05 | Hatch Associates Ltd. | Power control system for AC electric arc furnace |
| DE102006050624A1 (de) * | 2006-10-26 | 2008-04-30 | Siemens Ag | Reaktanzvorschalteinrichtung |
| 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 DE102012109844.1A patent/DE102012109844B4/de active Active
-
2013
- 2013-09-10 UA UAA201503532A patent/UA115884C2/uk unknown
- 2013-10-09 WO PCT/EP2013/071043 patent/WO2014060262A1/de active Application Filing
- 2013-10-09 US US14/428,691 patent/US20150215998A1/en not_active Abandoned
- 2013-10-09 TR TR2018/02879T patent/TR201802879T4/tr unknown
- 2013-10-09 BR BR112015006989-4A patent/BR112015006989B1/pt active IP Right Grant
- 2013-10-09 KR KR1020157011003A patent/KR102131059B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-09 EP EP13776457.7A patent/EP2910086B1/de active Active
- 2013-10-09 RU RU2015118353A patent/RU2654520C2/ru active
- 2013-10-09 CN CN201380061254.8A patent/CN104813739B/zh active Active
-
2016
- 2016-02-19 HK HK16101873.2A patent/HK1214070A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112015006989A2 (pt) | 2018-04-24 |
| HK1214070A1 (zh) | 2016-07-15 |
| CN104813739A (zh) | 2015-07-29 |
| DE102012109844B4 (de) | 2016-05-25 |
| KR20150064133A (ko) | 2015-06-10 |
| US20150215998A1 (en) | 2015-07-30 |
| TR201802879T4 (tr) | 2018-03-21 |
| BR112015006989B1 (pt) | 2021-09-28 |
| DE102012109844A1 (de) | 2014-04-17 |
| EP2910086B1 (de) | 2017-12-13 |
| RU2654520C2 (ru) | 2018-05-21 |
| CN104813739B (zh) | 2017-10-13 |
| EP2910086A1 (de) | 2015-08-26 |
| RU2015118353A (ru) | 2016-12-10 |
| KR102131059B1 (ko) | 2020-07-08 |
| WO2014060262A1 (de) | 2014-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2487391C2 (ru) | Автоматический регулятор напряжения и тороидальный трансформатор | |
| EA009868B1 (ru) | Устройство управления для восстановительных печей переменного тока | |
| CN101441035B (zh) | 矿热炉冶炼电气制度的自动控制方法 | |
| BRPI0802444A2 (pt) | sistema para regulaÇço de tensço de carga em circuitos de distribuiÇço de energia e mÉtodo para regulaÇço de tensço de carga em circuitos de distribuiÇço de energia | |
| KR102131058B1 (ko) | 전기 아크로의 프로세스 기반 파워 제어를 위한 장치 및 방법 | |
| US11953265B2 (en) | Method for operating an electric arc furnace | |
| UA115884C2 (uk) | Пристрій і спосіб регулювання електродугової печі у початковій фазі процесу плавлення | |
| EP2146554A1 (en) | Apparatus and process for adjusting alternating-current lighting devices | |
| CN104782227B (zh) | 用于减少在电弧炉运行中的电网反作用的装置和方法 | |
| RU2758063C1 (ru) | Система управления для дуговой сталеплавильной печи | |
| CS213877B1 (cs) | Způsob automatické regulace odporově-obloukových pecí k tavení žárovzdorných materiálů a zapojení k provádění způsobu | |
| JPH09191574A (ja) | 節電装置 | |
| UA22450U (en) | The combined balancing unit | |
| JP2013020852A (ja) | アーク炉の表示灯制御装置 | |
| JPH0712319A (ja) | 灰溶融炉における電力制御方法 |