Устройство для определения ускорения электрода регулятора дуговой печи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСКОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА РЕГУЛЯТОРА ДУГОВОЙ ПЕЧИ, содержащее датчик скорости перемещения электрододержателя, выход которого связан с входом дифференцирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения ускорения электрода.устройство снабжено двумд интеграторами и двумя масштабными усилителями, выход датчика скорости подключен к первым входам одного изинтеграторов и масштабного усилителя , вторые входы которых соединены друг с другом, а их выходы подключены к вх:одам второго масштабного усилителя , третий вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход - с входом второго интегратора, связанного ВБ1ХОДОМ с входсж дифференцирующего блока и вторыми входами первых интегратора и масштабного усилителя. 00 ю ел D1 эо

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 1 (21) 3309314/24-07 (22) 03.06.81 . (46) 15.04.84. Бюл. 9 14

f72) А.Г.Матисон, В.В.Михайлов, Н.Я.Седойкин, Ю.Й.Тимонов и М.Н.Ананьев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 621.365.22(088.8) 56) 1. Авторское свидетельство СССР, Ф 290485, кл. Н 05 В 7/18, 1969.

2. Электротехническая промышленность. Сер. "Электропривод", вып. 7 (24), M., Информэлектро. 1973, (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УСКОРЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА РЕГУЛЯТОРА ДУГОg(5g Í 05 В 7/148; F 27 D 19/00

ВОЙ ПЕЧИ, содержащее датчик скорости перемещения электрододержателя, выход которого связан с входом дифференцирующего блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения ускорения электрода устройство снабжено двумя интеграторами и двумя масштабными усилителями, выход датчика скорости подключен к первым входам одного из интеграторов и масштабного усилите.ля, вторые входы которых соединены друг с другом, а их выходы подключены к входам второго масштабного усилителя, третий вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход — с входом второго интегратора, (а связанного выходом с входом дифференцирующего блока и вторыми входами первых интегратора и масштабного усилителя.

1086558

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в регуляторах электрического режима дуговых печей.

Известны регуляторы дуговых печей, в которых для улучшения динамических характеристик системы регулирования применен датчик смещения электрода относительно вертикальной стойки электрододержателя, выход которого подключен к одному из входов управ- 10 ляющего блока. (1 .

Для улучшения технико-зкономических показателей электропечного агрегата необходимо снижать дисперсию тока дуги, ъто может быть достигну- 15 то за счет повышения скорости перемещения электрододержателя с электродом до б — 10 м/мин.

Однако при скоростях, превышающих

2,5 м/мин, возникают колебаний рука- g0 ва электрододержателя из-за его огра. ниченной механической жесткости, амплитуда которых пропорциональна скорости и массе электрода.

При скоростях перемещения более

5 м/мин, амплитуда колебаний может . достигнуть 30 — 704 длины дуги, что приводит к возникновению в системе регулирования автоколебаний, резкому увеличению дисперсии тока дуги и, следовательно, ухудшению показателей печи. При больших колебаниях конец электрода может окунаться в расплавленный металл, неуглераживая его.

Введение датчика смещения электрода позволяет получить в системе автоматического регулирований (управляющем блоке) сигнал, пронорциональный ускорению электрода, используемый для демпфирования механических колебаний электрода. 40

Недостатками данного устройства являются также низкая надежность и помехозащищенность выходного сигнала датчика смещения, устанавливаемого на консоли злектрододержателя, 45 .где на датчик воздействуют высокие температуры и электрические помехи, создаваемые рабочими дугами печи.

Сигнал датчика достигает величины нескольких десятков или сотен милли- 50 вольт и защита его от электрических помех, а затем и усиление до требуемой величины связаны с большими трудностями

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст. ройство, содержащее датчик скорости перемещения (например, тахогенератор), непосредственно связанный с исполнительным органом, совершающим 60 упругие колебания, и дифференцирую» щий блок, вход которого соединен с .тахогенератором, а выход с одним из входов системы управления исполнительным органом (2) .

Недостатком такой системы, приме- нительно к дуговым электроплавильным печам, является невозможность связать с колеблющимся электродом тахогенератор, являющийся источником достоверной информации о движении электрода, а следовательно, и невозможность получения сигнала, необходимого для демпфирования механических колебаний электрода с целью повышения максимальной скорости перемещения электрода, снижения дисперсии тока дуги и повышения технико-экономических показателей электро печного агрегата.

Цель изобретения — повышение точ-. ности определения ускорения электрода °

Пля достижения цели УСтройствО для определения ускорения электрода регулятора дуговой печи, содержащее датчик скорости перемещения электрододержателя, выход которого связан с входом дифференцирующего блока, снабжено двумя HHTQTpcLTopBMH и двумя масштабными усилителями, выход датчика скорости подключен к первым входам одного из интеграторов и масштабного усилителя, .вторые входы которых соединены друг с другом, а их выходы подключены к входам второго масштабного усилителя, третий вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход — с входом второго интегратора, связанного выходом с входом дифференцирующего блока и вторыми входами первых интегратора и масштабного усилителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема одной фазы регулятора электрического режима дуговой печи; на фиг.2— схема устройства для определения ускорения электрфца.

Регулятор дуговой печи содержит датчик мощности 1, устройство управления 2, усилитель мощности 3, двигатель перемещения электрода 4, датчик частоты вращения 5 двигателя перемещения электрода.

Устройство для определения ускорения электрода содержит датчик частоты вращения 5, электронную модель

6, иммитирующую колебание электрода по частоте колебаний и декременту их затухания и дифференцирующий блок 7.

В свою очередь электронная модель 6 состоит из интегратора 8, масштабного усилителя 9, второго масштабного усилителя 10, второго интегратора 11 и задатчика напряжения 12.

Работа предлагаемого устройства состоит в следующем.

Для механизма перемещения электрода с учетом диссипативных сил, которые можно представить в виде вязкого трения, пропорционального относительной скорости якоря электродвигателя и приведенной к вращатель1086558 ному движению скорости перемещения электрода, можно составить систему уравнений

M)q 36w hhc с

dt 1

bw - wc -wA,e 2

ahllsp

=C3AA(uc 43C) 3 где М - упругий момент в механизме перемещения; 10

b — коэффициент вязкого трения

М вЂ” момент на валу электродвигателя, создаваемый весом электрода н других подвиж» 15 ных частей;

Qc — приведенная к вращательному движению скорость. перемещения. электрода; (дАв- частота вращения якоря 20 электродвигателя перемещения электрода

С „ — приведенный коэффициент yri ругости1

1 — момент инерции. 25

Колебательное движение электрода, описываемое системой дифференциальных уравнений (1) .— (3), может быть смоделировано устройством, приведенным на Фнг. 2. Входным сигналом для 30 него является напряжение на выходе датчика частоты .вращения двигателя перемещения электрода (тахогенератора) 5(Ядз), .Установленного на валу двигателя перемещения электрода.

В соответствии с уравнением (3) Й =С ii J(Mg s-,) й. to интегрирование разности (а э- ыс осуществляется ин.тегратором 8, на выходе которого сигнал пропорционален М . Масштабный усилитель 9 вычисляет разность аса по 40 уравнению (2), а на входе масштабного усилителя 10 происходит суммирование сигналов М „ (выход интегратора 8)ьи (выход масштабного усилите» ля 9) и сигнала, пропорционального

М . В результате в соответствии с уравнением (1) на выходе масштабного усилителя 10 имеем сигнал, пропорциональныйЯа,ДД . После интегрирования этого сигйала интегратором 11 на вы- 50 ходе последнего получаем сигнал, пропорциональный Q, т.е. скорости перемещения электрода.

Настройка модели для получения частоты колебаний, повторяющей часто-55 ту колебаний электрода, производится изменением постоянных интегрирования интеграторов 8 и 11, а декремента затухания изменением коэффициента усиления масштабного усилителя 10. 60

Таким образом, модель, установленная в шкафу регулятора и непод,верженная воздействию теплового излучения печи и помех от горящих в печи дуг, позволяет получить инфор-65 мацию о движении электрода, используя сигнал тахогенератора, имеющегося в существующих системах.

Изменение по ходу плавки частоты колебаний электрода, вследствие его угара, составляет не более 10%. Такое расхождение частот колебаний модели и электрода не оказывает существенного влияния на процесс демпфирования.

При появлении больших отклонений режима печи от заданного (типа экс.плуатационных коротких замыканий) в существующих регуляторах двигатель перемещения электрода разгоняется до максимальной скорости практически без колебаний, в то время как электрод вследствие наличия упругой связи начинает совершать колебательное движение, амплитуда которого пропорциональна скорости перемещения электрода.

При больших скоростях перемещения электрода амплитуда колебаний превосходит длину дуги, что приводит к обрывам последней, повторному .зажиганию дуги, новому обрыву и т.д., т.е. в системе возникают автоколебания, увеличивающие дисперсию тока дуги, а следовательно, и ухудшающие технико-экономические показатели электропечного агрегата.

В предлагаемом устройстве при лик.видации больших отклонений режима от заданного при разгоне двигателя начинает разгоняться и электрод. При этом после прохождения через модель 6 сигнал с датчика частоты вращения двигателя перемещения электрода (тахогенеюатора) 5 становится пропорциональным скорости перемещения электрода. Сигнал дифференцируется и на выходе блока 7 получается сигнал, пропорциональный ускорению электрода.

Этот сигнал встречно сигналу с выхода задатчика мощности 1 подается на ,вход устройства управления 2. Подтор маживание двигателя в процессе разгона позволяет энергию, накопленную в упругом звене передачи в начале разгона, рекуперировать через электродвигатель в сеть и тем самым исключить колебательный характер движения электрода.

Таким образом, введение на вход устройства управления 2 сигнала, пропорционального ускорению электрода (отрицательная обратная связь по ускорению электрода), оказывается эквивалентным получению более благоприятного соотношения масс якоря электродвигателя и поступательно движущихся частей механизма перемещения электрода. Двигатель в этом случае реагирует на колебания электрода, демпфируя их.

Использование изобретения позволяет увеличить максимальную скорость.1086558

В Ф 44ФВФ 1(Р

Составитель, О. Турпак

Редактор А.Гулько ТехредИ.Тепер

Корректор Л. Пилипенко . Заказ 2267/52 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 перемещения электродов электроплавильных печей до 10 м/мин против мак симально достигнутых 4 - 4,5 м/мин.

Повышение скорости обеспечивает снижение дисперсии тока дуги на 20ЗОВ, позволяет сократить удельный расход электроэнергии на 10 - 15%, повысить производительность печи на

7 - 1ОЪ н уменьшить науглероживание металла.