UA136090U - Система електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі - Google Patents

Abstract

Система електроживлення дев’ятиелектродної дугової електропечі містить удосконалену систему автоматичного керування режимами роботи електропечі, що забезпечує контроль розподілу потужностей між вторинною та третинною обмотками триобмоткового пічного трансформатора, що сприяє пришвидшеному розтопленню металобрухту за рахунок оптимального розподілу тепла у ванні електропечі, яке створюється електричними дугами. Використання дев’яти електричних дуг забезпечує швидше розтоплення твердої шихти у порівнянні з триелектродними чи шестиелектродними електропечами за рахунок більшої кількості електричних дуг, які є джерелами тепла.

Description

Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема стосується електроживлення дугових сталеварних електропечей великої та надвеликої місткості і призначений для скорочення часу розтоплення твердої шихти у рідкий стан.

Відома система електроживлення багатоелектродної дугової сталеварної печі (патент

України на винахід Мо 112577, МПК НОБВ 7/20, НОБВ 7/144, Е27О0 11/10, публ. 26. 09.2016 р., бюл. Мо 18), яка містить дев'ять електродів, з яких три електроди змінного струму живляться безпосередньо від вторинної обмотки пічного трансформатора, що живляться від тієї ж вторинної обмотки пічного трансформатора, але через три однофазні некеровані випрямлячі змінного струму у постійний.

ІЗ відомих систем електроживлення найближчою за своєю суттю є система електроживлення багатоелектродної електродугової сталеварної печі (патент України на винахід Мо 114133, МПК НОБВ 7/144, НОБВ 7/02, НОБВ 7/00, Б27В 3/08, НОгО 3/00, публ. 25. 04.2017 р., бюл. Мо8) де електродугова піч, що живиться від трифазного джерела напруги, містить ванну у вигляді трьох спарених круглих ванн, пічний трансформатор, від вторинної обмотки якого напруга подається безпосередньо до трьох електродів змінного струму, а до шести електродів імпульсного струму напруга подається через однофазні випрямлячі, вимірювальні органи напруги та струмів, систему керування переміщеннями електродів.

Основним недоліком цієї системи електроживлення є те, що ванна такої форми не забезпечує рівномірне поширення тепла в шихті, а регулювання розподілу потужності між електродами змінного та імпульсного струмів відсутнє, що призводить до перевантаження проводів коротких мереж і, відповідно, їх перенагрівання.

В основу корисної моделі поставлена задача створити систему електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі, яка б забезпечила оптимальні режими розподілу потужностей між електродами змінного струму та електродами імпульсного струму і тим самим забезпечила рівномірне і швидке розтоплення шихти у ванні електропечі.

Поставлена задача вирішується тим, що у системі електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі, що містить трифазне джерело живлення, три електроди змінного струму, які приєднані до проводів короткої мережі змінного струму, три однофазні некеровані випрямлячі змінного струму у постійний, до виводів яких через проводи короткої мережі

Зо імпульсного струму приєднані шість електродів імпульсного струму, вимірювальні органи струму, вимірювальні органи напруги. Додатково встановлено перший та другий аналого- цифрові перетворювачі напруги, перший та другий аналого-цдцифрові перетворювачі струму, перший та другий блоки запам'ятовування напруги, перший та другий блоки запам'ятовування струму, перший та другий блоки обчислення активної, реактивної та повної потужностей, блок обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму, перший та другий блоки порівняння, блок задання потужності синусоїдного струму, блок задання потужності імпульсного струму, триобмотковий пічний трансформатор, дугову електропіч круглої форми, другі вимірювальні органи струму, другі вимірювальні органи напруги, систему регулювання величини синусоїдного струму, систему регулювання величини імпульсного струму, при цьому до виводів трифазного джерела живлення через послідовно увімкнені перші вимірювальні органи струму приєднані виводи первинної обмотки триобмоткового пічного трансформатора, до виводів вторинної обмотки якого приєднані послідовно з'єднані другі вимірювальні органи струму та проводи короткої мережі змінного струму, а до виводів його третинної обмотки приєднані проводи короткої мережі імпульсного струму, паралельно до первинних обмоток триобмоткового пічного трансформатора приєднані перші вимірювальні органи напруги, виходи яких приєднані до входів першого аналого-дифрового перетворювача напруги, виходи якого приєднані до входу першого блока запам'ятовування напруги, а його вихід приєднаний до другого входу першого блока обчислення активної, реактивної та повної потужностей, до другого входу якого приєднаний вихід першого блока запам'ятовування струму, входи якого приєднані до виходів першого аналого-дифрового перетворювача струму, до входів якого приєднані виходи перших вимірювальних органів струму, вихід першого блока обчислення активної, реактивної та повної потужностей приєднаний до першого входу блок обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму, до другого входу якого приєднаний вихід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності, до першого входу якого приєднаний вихід другого блока запам'ятовування струму, входи якого з'єднані з виходами другого аналого-дифрового перетворювача струму, до входів якого приєднані виходи другого вимірювального органу струму, який увімкнено послідовно з проводами короткої мережі синусоїдного струму, приєднаних до виводів третинної обмотки триобмоткового пічного трансформатора, а до виходів проводів коротких мереж синусоїдного струму приєднані бо електроди синусоїдного струму, другий вхід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності приєднаний до виходу другого блока запам'ятовування напруги, входи якого приєднані до виходів другого аналого-дифрового перетворювача напруги, до входів якого приєднані виходи другого вимірювального органа напруги, який увімкнений паралельно до третинної обмотки трьох обмоткового пічного трансформатора, третій вхід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності приєднаний до другого виходу першого блока порівняння, другий вихід якого приєднаний до першого входу першого блока порівняння, до другого входу якого приєднаний вихід блока задання допустимої потужності синусоїдного струму, перший вихід першого блока порівняння приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг синусоїдного струму, третій вхід блока обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму приєднаний до другого виходу другого блока порівняння перший вхід якого приєднаний до виходу блока обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму, до другого входу другого блока порівняння приєднаний вихід блока задання допустимої потужності імпульсного струму, а вихід другого блока порівняння приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг імпульсного струму.

Суть корисної моделі пояснюють креслення.

На Фії 1 показано систему електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі, схема.

На фіг 2 показано схему розміщення електродів синусоїдного струму та електродів імпульсного струму.

В системі електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі до джерела трифазної напруги 1 через послідовно з'єднані перші вимірювальні органи струму 2 приєднані первинні обмотки 5 триобмоткового пічного трансформатора 3, до вторинної обмотки 6 якого приєднані входи блока некерованих однофазних випрямлячів 8, до виходів яких, через проводи короткої мережі імпульсного струму 11, приєднані електроди імпульсного струму 9 дев'ятиелектродної дугової електропечі 4. До третинної обмотки 7 триобмоткового пічного трансформатора 3, через послідовно з'єднані другі вимірювальні органи струму 23 та проводи короткої мережі синусоїдного струму 12, приєднані електроди синусоїдного струму 10 дев'ятиелектродної дугової електропечі 4. Паралельно до первинних обмоток 5 триобмоткового пічного трансформатора 3, приєднаний перший вимірювальний орган напруги 13, виходи якого приєднані до входів першого аналого-дифрового перетворювача напруги 14, до виходів якого

Зо приєднані входи першого блока запам'ятовування напруги 15 вихід якого приєднаний до другого входу першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей 16. Перший вхід першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей16б з'єднаний з виходом першого блока запам'ятовування струму 17, до входів якого приєднані виходи першого аналого- цифрового перетворювача струму 18 входи якого приєднані до виходів перших вимірювальних органів струму 2. Вихід першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей 16 приєднаний до першого входу блока визначення активної, реактивної і повної потужностей імпульсного струму 19, до другого входу якого приєднаний перший вихід другого блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей синусоїдного струму 20, перший вхід якого з'єднаний з виходом другого блока запам'ятовування струму 21, входи якого з'єднані з виходами другого аналого-дифрового перетворювача струму 22, до входів якого приєднані виходи других вимірювальних органів струму 23. До другого входу блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей імпульсного струму 19 приєднаний вихід другого блока запам'ятовування напруги 24, входи якого приєднані до виходів другого аналого-дифрового перетворювача напруги 25, входи якого приєднані до виходів другого вимірювального органа напруги 26, який увімкнений паралельно до третинної обмотки 7 триобмоткового пічного трансформатора 3. До третього входу блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей імпульсного струму 20 приєднаний другий вихід першого блока порівняння 27, перший вхід якого приєднаний до другого виходу другого блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей синусоїдного струму 20. До другого входу першого блока порівняння 27 приєднаний вихід блока задання допустимої потужності синусоїдного струму 28.

Перший вихід блока порівняння 27 приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг синусоїдного струму 29, вихід якої приєднаний до виконавчого приводу електродів синусоїдного струму 10. До першого входу другого блока порівняння 30 приєднаний вихід блока обчислення активної та реактивної потужностей імпульсного струму 19, до другого входу якого приєднаний другий вихід другого блока порівняння 30. Другий вхід другого блока порівняння 30 з'єднаний з виходом блока задання допустимої потужності імпульсного струму 31, а перший вихід другого блока порівняння 30 приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг імпульсного струму 32, вихід якої приєднаний до виконавчого приводу електродів імпульсного струму 9.

Система електроживлення дев'ятиелектродної дугової електропечі працює наступним (516) чином:

Від третинної обмотки 7 триобмоткового пічного трансформатора З через проводи короткої мережі синусоїдного струму 12 до електродів синусоїдного струму 10 подається синусоїдна напруга під дією якої між електродами синусоїдного струму 10 та шихтою, укладеною у ванні дев'ятиелектродної дугової електропечі 4, горять електричні дуги. Ці дуги розміщені над шихтою у вершинах внутрішнього рівностороннього трикутника, як показано на кресленні 2 (електроди

А, В ї С), які у нормальному режимі споживають до 67 95 номінальної потужності пічного трансформатора 3. Це дозволяє нагрівати тверду шихту до стану розтоплення у центрі ванни та поблизу електродів синусоїдного струму 10 А, В ії С на кресленні 2). В той самий час від вторинної обмотки б триобмоткового пічного трансформатора 3, через три некеровані однофазні випрямлячі змінного струму у постійний 8 та проводи короткої мережі імпульсного струму 11 подається напруга до шести електродів імпульсного струму 9, під дією якої між електродами 1А, 1К, 2А, 2К, ЗА ї ЗК (див креслення 2), розміщеними у вершинах зовнішніх рівносторонніх трикутників та шихтою горить шість електричних дуг імпульсного струму.

Потужність, яку в нормальному режимі роботи електропечі споживають електричні дуги імпульсного струму 9, досягає 33 95 потужності триобмоткового пічного трансформатора 3.

Значення потужності електричних дуг синусоїдного струму визначаються у блоці 20, куди через перший вхід від другого блока запам'ятовування струму 21 надходить масштабоване миттєве значення струмів електричних дуг синусоїдного струму у дискретній формі, яке зберігається у цьому блоці на заданому інтервалі часу. На вхід третього блока запам'ятовування 21 надходить дискретне значення миттєвого струму з виходів другого аналого-дифрового перетворювача струму 22, який отримує миттєве значення струму від других вимірювальних органів струму 23.

На другий вхід блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей імпульсного струму 19 надходить масштабоване миттєве значення напруги третинної обмотки 7 триобмоткового пічного трансформатора З у дискретній формі з виходу другого блока запам'ятовування напруги 24, до входів якого надходить миттєве значення напруги у дискретній формі від другого аналого-дифрового перетворювача напруги 25, який отримує миттєве аналогове значення напруги від другого вимірювального органа напруги 26. У блоці 20 відбувається обчислення значень повної, активної та реактивної потужностей синусоїдного струму, які споживаються електричним контуром та електричними дугами синусоїдного струму. З другого виходу блока 20

Зо значення повної потужності на перший вхід першого блока порівняння 27, у якому порівнюється із допустимим, яке задається блоком задання повної потужності 28. Якщо реальне значення повної потужності, що віддається третинною обмоткою 7 триобмоткового пічного трансформатора 3, не перевищує допустимого, то з другого виходу другого блока порівняння 27 сигнал надходить на третій вхід блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей синусоїдного струму 20, що свідчить про відсутність перевантаження третинної обмотки 7 триобмоткового пічного трансформатора 3. Якщо визначена повна потужність третинної обмотки 7 перевищує допустиму, то з першого виходу другого блока порівняння 27 сигнал надходить на вхід системи регулювання потужності дуг синусоїдного струму 29, де виробляється сигнал, який подається на виконавчі органи приводу електродів змінного струму для їх підняття з метою збільшення довжини дуг і, як наслідок, їх опору. Одночасно з першого виходу другого блока обчислення активної, реактивної і повної потужностей синусоїдного струму 20 на другий вхід блока визначення активної і реактивної потужності імпульсного струму 19 надходять значення активної та реактивної потужностей, які віднімаються від активної і реактивної потужностей, що надходять з виходу першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей 16, де здійснюється визначення активної, реактивної та повної потужностей, що отримує первинна обмотка 5 триобмоткового пічного трансформатора 3.

Визначення величин активної, реактивної та повної потужностей пічного трансформатора відбувається таким чином, що на перший вхід першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей 16 надходить масштабоване миттєве значення струму у дискретній формі від першого блока запам'ятовування струму 17, для заданого інтервалу часу, на входи якого надходить миттєве значення струму в дискретній формі від першого аналого-дифрового перетворювача струму 18 на входи якого надходить аналоговий сигнал струму від першого вимірювального органу струму 2. На другий вхід першого блока визначення активної, реактивної та повної потужностей 16 надходить масштабоване миттєве значення напруги мережі живлення в дискретній формі від першого блока запам'ятовування напруги 15, на входи якого надходить миттєве дискретне значення напруги з виходів першого аналого-дифрового перетворювача напруги 14, на вхід якого надходить масштабоване миттєве значення напруги мережі живлення від першого вимірювального органа напруги 13. У блоці визначення активної і реактивної потужності імпульсного струму 19 здійснюється обчислення активної, реактивної та повної бо потужності, яка надходить у дугову електропіч від вторинної обмотки 6, триобмоткового пічного трансформатора 3. Із блока визначення активної і реактивної потужності імпульсного струму 19 сигнал надходить на перший вхід другого блока порівняння 30, на другий вхід якого надходить інформація про допустиме значення повної потужності імпульсного струму від блока задання 31. Якщо поточне значення повної потужності імпульсного струму не перевищує допустимої величини, то з другого виходу другого блока порівняння сигнал надходить на третій вхід блока визначення активної і реактивної потужності імпульсного струму 19, а система регулювання потужності дуг імпульсного струму 32 в такому випадку не реагує на таку ситуацію. Якщо реальна величина повної потужності, що споживається від вторинної обмотки 6 триобмоткового пічного трансформатора З перевищує допустиме, то з першого виходу другого блока порівняння 30 сигнал надходить на вхід системи регулювання потужності дуг імпульсного струму 32, де виробляється сигнал для зменшення величини імпульсного струму, який посилається до виконавчого приводу електродів імпульсного струму, з метою зміни положення електродів, спрямованої на збільшення опору дуг імпульсного струму. Для регулювання режимів дугової електропечі у разі зменшення потужностей електричних дуг використовуються існуючі системи керування електричними режимами електропечей. Над поверхнею шихти ближче до стінок електропечі, як показано на кресленні 2, розміщуються катодні електроди імпульсного струму 1К, 2К, ЗК під якими температура дуги є нижчою, ніж під анодними електродами ТА, 2А, ЗА, які розміщуються у вершинах рівностороннього трикутника, які розміщені дальше від стінок електропечі.

Запропонована система автоматичного керування режимами роботи електропечі забезпечує контроль розподілу потужностей між вторинною та третинною обмотками триобмоткового пічного трансформатора, що сприяє пришвидшеному розтопленню металобрухту за рахунок оптимального розподілу тепла у ванні електропечі, яке створюється електричними дугами. Крім того, система автоматичного контролю не допускає довготривалих перевантажень обмоток пічного трансформатора, чим забезпечує покращення умов його експлуатації. Використання дев'яти електричних дуг забезпечує швидше розтоплення твердої шихти у порівнянні з триелектродними чи шестиелектродними електропечами за рахунок більшої кількості електричних дуг, які є джерелами тепла. Вказану систему електроживлення доцільно використовувати для дугових електропечей місткістю 150 тонн і більше.

Зо

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система електропостачання дев'ятиелектродної дугової електропечі, що містить трифазне джерело живлення, три електроди змінного струму, які приєднані до проводів короткої мережі змінного струму, три однофазні некеровані випрямлячі змінного струму у постійний, до виводів яких через проводи короткої мережі імпульсного струму приєднані шість електродів імпульсного струму, вимірювальні органи струму, вимірювальні органи напруги, яка відрізняється тим, що додатково містить перший та другий аналого-цифрові перетворювачі напруги, перший та другий аналого-дифрові перетворювачі струму, перший та другий блоки запам'ятовування напруги,

   перший та другий блоки запам'ятовування струму, перший та другий блоки обчислення активної, реактивної та повної потужностей, блок обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму, перший та другий блоки порівняння, блок задання потужності синусоїдного струму, блок задання потужності імпульсного струму, триобмотковий пічний трансформатор, дугову електропіч круглої форми, другі вимірювальні органи струму, другі вимірювальні органи напруги, систему регулювання величини синусоїдного струму, систему регулювання величини імпульсного струму, при цьому до виводів трифазного джерела живлення через послідовно увімкнені перші вимірювальні органи струму приєднані виводи первинної обмотки триобмоткового пічного трансформатора, до виводів вторинної обмотки якого приєднані послідовно з'єднані другі вимірювальні органи струму та проводи короткої мережі змінного струму, а до виводів його третинної обмотки приєднані проводи короткої мережі імпульсного струму, паралельно до первинних обмоток триобмоткового пічного трансформатора приєднані перші вимірювальні органи напруги, виходи яких приєднані до входів першого аналого- цифрового перетворювача напруги, виходи якого приєднані до входу першого блока запам'ятовування напруги, а його вихід приєднаний до другого входу першого блока обчислення активної, реактивної та повної потужностей, до другого ходу якого приєднаний вихід першого блока запам'ятовування струму, входи якого приєднані до виходів першого аналого-дифрового перетворювача струму, до входів якого приєднані виходи перших вимірювальних органів струму, вихід першого блока обчислення активної, реактивної та повної потужностей приєднаний до першого входу блока обчислення активної та реактивної потужності імпульсного бо струму, до другого входу якого приєднаний вихід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності, до першого входу якого приєднаний вихід другого блока запам'ятовування струму, входи якого з'єднані з виходами другого аналого-дифрового перетворювача струму, до входів якого приєднані виходи другого вимірювального органа струму, який увімкнено послідовно з проводами короткої мережі синусоїдного струму, приєднаних до виводів третинної обмотки триобмоткового пічного трансформатора, а до виходів проводів коротких мереж синусоїдного струму приєднані електроди синусоїдного струму, другий вхід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності приєднаний до виходу другого блока запам'ятовування напруги, входи якого приєднані до виходів другого аналого-цдцифрового перетворювача напруги, до входів якого приєднані виходи другого вимірювального органа напруги, який увімкнений паралельно до третинної обмотки триобмоткового пічного трансформатора, третій вхід другого блока обчислення активної, реактивної та повної потужності приєднаний до другого виходу першого блока порівняння, другий вихід якого приєднаний до першого входу першого блока порівняння, до другого входу якого приєднаний вихід блока задання допустимої потужності синусоїдного струму, перший вихід першого блока порівняння приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг синусоїдного струму, третій вхід блока обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму приєднаний до другого виходу другого блока порівняння, перший вхід якого приєднаний до виходу блока обчислення активної та реактивної потужності імпульсного струму, до другого входу другого блока порівняння приєднаний вихід блока задання допустимої потужності імпульсного струму, а вихід другого блока порівняння приєднаний до входу системи регулювання потужності дуг імпульсного струму. п а НИ НІ шу : пев й ши В НН І НН І І РИ дон я еБАЖЕЖА ЦІ пі сне до нен - ак, - НН м ше. н шо Е : ПО ЕНН ша во ням же на Ск умосвнаю Н Хе ту Мой у А кн

   Фіг. 1

   ; ж Бо я я однини шия Мк | і г нассови шт рози ку те ЕЕ чай я Ж і Ода . Ж гар ши р й і Ї чи а о. я зу / й З ся і Ссоннин

   Фіг. 2