Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфазной электропечи

 

Изобретение позволяет повысить точность определения стадий плавления стали в дуговой электропечи. Уст ройство содержит датчик 1 времени, соединенный с элементом 7 задержки, с датчиком комплексной информативной координаты (ДКИК) 3 и с регистрирующим блоком 6. Входы блоКов опре- .деления вероятности стадии плавления (БОВСП) 4i., ... ,4rt соединены с . выходом ДКИК 3. Входы БОВСП 4 подключены к соответствующим входам блока 5 выделения максимального значения , соединенного с регистрирую- 8 to Oi 00 со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

,(1 ц®

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3787996/24-07 (22) 10. 09.84 (46) 07. ° 03.86.Бюл.й 9

«(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Донецкий металлургический завод им. В.И.Ленина (72) 0.10.Лозинский, Л.Д. Костинюк, Я.С.Паранчук, В.Я.Перевознюк, Я.Б.Сметанюк, Г.С.Легостаев, В.В.Станиславский, В.Н.Коломота и Г.Г.Житник (53) 621.365.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1146835, кл. Н 05 В 7/144, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 .1081814, кл. H 05 В 7/144, 1982.

ÄÄSUÄÄ 1216836 А (51) g Н 05 В 7/144 (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАДИЙ ПЛАВЛЕНИЯ СТАЛИ В ДУГОВОЙ

ТРЕХФАЭНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение позволяет повысить точность определения стадий плавления стали в дуговой электропечи. Уст ройство содержит датчик 1 времени, соединенный с элементом 7 задержки, с датчиком комплексной информативной координаты (ДКИК) 3 и с регистрирующим блоком 6. Входы !блоков опре деления вероятности стадии плавления (БОВСП) 41...,4д соединены с выходом ДКИК 3. Входы БОВСП 4 подключены к соответствунлцим входам I блока 5 выделения максимального значения, соединенного с регистрирую1?16836 щим блоком 6. Элемент 7 задержки выходом подключен к управляющим входам дифференциатора 8 каждого

БОВСП 4, кроме последнего. Каждый

БОВСП 4 содержит элемент 9 вычисления априорной вероятности, соединенный с входом дифференциатора 8 этого блока. Второй и последующие

БОВСП снабжены элементами 10 вычитаь

Изобретение относится к электрометаллургии и предназначено, в частности, для контроля работы дуговых электропечей.

Цель изобретения — повышение точности определения стадии плавления.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — график изменения комплексной информативной координаты U (t) до момента подвалки, на фиг.3— график изменения вероятностей пяти стадий до момента подвалки; на фиг.4 - график плотности распределения f комплексной информативной координаты U< иллюстрирующий вычисление приращения вероятности J -й стадии 4 Pj (ht) в предлагаемом устройстве.

Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфазной электропечи содержит датчик 1 времени, а в каждой фазе датчик 2 тока дуги, выход которого соединен с входом датчика 3 комплексной информативной координаты, Входы блоков 4„,..., 4, определения вероятности стадии плавления, число которых равно числу стадий, соединены с выходом датчика 3 комплексной информативной координаты. Выходы блоков 4 подключены к соответствующим входам блока 5 выделения максимального значения, который выходом соединен с входом регистрирующего блока 6. Элемент 7 задержки входом соединен с выходом датчика 1 времени, а выходом подключен к управляющим входам дифференциатора 8 каждого блока,41,..., 4 определения вероятностй стадйи плавления, кроме последнего. Выход датчика 1 времения. В данном устройстве в качестве комплексной информативной коор-. динаты принята сумма относительных значений гармоник тока дуги, что позволяет точнее определять моменты начала и окончания стадий плавления, уменьшить количество датчиков коь.. в лексной информативной координаты и упростить конструкцию БОВСП. 4 ил. ни также подключен к управляющему входу датчика 3 комплексной информативной координаты, к управляющему входу каждого блока 4 определения

5 вероятности стадии плавления и к дополнительному входу регистрирующего блока 6.

Каждый блок 4 определения вероятности стадии плавления содержит элемент вычисления априорной вероятности 9„ вход и управляющий вход которого являются соответственно входом и управляющим входом блока 4 определения вероятности стадии плавления . Выход элемента 9, блока 44 соединен с первым входом блока 5 и с входом дифференциатора 8, выход которого подключен к первому входу элемента 10 вычитания блока 4z. Блоки 4< 4 содержат элемент 10 вычитания, первый вход которого соединен с выходом дифференциатора 8 предыдущего блока 4, а второй вход подключен к выходу элемента 9 и входу дифференциатора 8, выход которого соединен с первым входом элемента 10 следующего блока 4. Выходы каждого элемента 10 блоков 4q„ 4 соединены соответственно с вто30 рым и последующими входами блока 5.

В блоке 4д первый вход элемента

10 соединен с выходом дифференциатора 8< 1 блока 4 1, а второй вход — с выходом элемента 9 . у5 1)атчик 3 комплексной информативной координаты содержит анализатор 11 гармоник, вход которого является входом датчика 3, а выходов соединены с соответствующими н вхо4р дами сумматора 12. Выход сумматора 12 подключен к входу блока 13 интегрирования, выход которого явля12168 16

1О

t+6t.

u„= 5 u (t)dt

55 ется выходом датчика 3 комплексной информативной координаты. Управляющий вход блока 13 является управляющим входом датчика 3.

Система уравнений для определения вероятностей технологических стадий. имеет вил:

P„(t+ ) = Р„(.) + д Р, (at);

P,(4Ц=P(t) ° р,(а )- p„(t); р„(t. t) = P,(t)+< „())+ла„„(д ), (+ ) = (< ) - 6 P„-, (1 . )

P„(t+aK) P (t+ht)+ .+P (t+at)+..

+ Pn(6+a, t) = 1 где Р () — вероятность j -й стадии в момент времени т

Р1Й Ф)- вероятность 1-й стадии в момент времени t+6t

Л 1 () — приращение вероятности ,1-й стадии за период ht.

Определяя значения вероятностей на каждом шаге дискретизации ht, получают картину эволюций технологических стадий.

Для управления электрическим режимом в процессе выплавки стали в большинстве дуговых электропечей необходимо определять такие стадии (фиг .2): 1 — прорезка колодцев;

ll — образование "лужи" жидкого металла; 111 — обвалы шихты; 117Ó— формирование ванны жидкого металла;

У вЂ” доплавление.

Каждой из этих технологических стадий соответствуют определенные значения комплексной информативной координаты, характер изменения которой случайный. Изменение значений комплексной информативной координаты тесно связано с изменением характера технологических процессов, происходящих в дуговой электропечи, при переходе с одной стадии плавленная на другую.

Режимы горения дуги в период плавления на стадиях 1 и Ш, а также П и 1У идентичны, что обуславливает одинаковый характер изменения комплексной информативной коор* динаты (фиг.2, следовательно, параметры кривых плотности распределения на этих стадиях одинаковы. В предлагаемом устройстве задействовано пять блоков определения вероят. ности стадии плавления.

Устройство работает следующим образом.

В процессе плавления датчик 2 тока дуги вырабатывает сигнал, пропорциональный мгновенному значению тока дуги 1, который поступает на вход датчика 3 комплексной информативной координаты, т,е. на вход анализатора 11 гармоник.

Анализатор 11 гармоник из этого сигнала выделяет напряжения U q -()1, пропорциональные мгновенным значениям (2-7)-й rармоник, нормированных к первой, которые суммируются в блоке 12, Выходное напряжение блока 12 О И поступает на вход блока 13 интегрирования, на выходе которого формируется сигнал в конце каждого време ного интервала 6 t (при 6 t

= const} пропорциональный среднему значению сигнала U 1-, (т-) Через одинаковый интервал времени д1 датчик 1 времени формирует управляющий сигнал L>y на считывание информации с блока 13, и на входы блоков 4,..., 4 5 определения вероятности стадии плавления поступает напряжение (), представляющее собой комплексную информативную коор. динату. По управляющему сигналу Оу включаются блоки 4, ° ° °, 45, каждый из которых вырабатывает напряжение, пропорциональное вероятностям пяти стадий 0Р, (1р ..., 0,, (фиг.3) . По мере изменения значения комплексной информативной координаты 0 (Офиг. 2) изменяются выходные напряжения блоков 4„,..., 4 (фиг,3), из которых блок 5 выделяет максимальное напряжение, соответствующее наличию конкретной стадии в данный момент времени, регистрируемое блоком 6.

С целью прогнозирования моментов начала и окончания. стадий управляющий сигнал датчика 1 времени фиксируется регистрирующим блоком 6.

Блок 4 определения вероятности .. стадии плавления работает следующим образом. В момент времени „,= „,,+ t с помощью управляющего сигнала Uy датчика 1 времени информация считы- i вается с датчика 3 и поступает в виде сигнала 0 на входы элементов

9„,..., 9„, которые являются входами блоков 4,... 4 . В элементе 9

1 216836

Использование элемента вычисле.ния априорной вероятности позволяет включать предлагаемое устройство в любой момент времени без определения начальных условий, так как .по значению комплексной информативной координаты U () в элемен1 тах 9„,..., 9 за период вычисляется вероятность каждой стадии, а за следующей период Аt дифференциаторы 3,..., 8 „вычисляют приращения вероятности каждой стадии,по которым определяются вероятности наличия .каждой стадии. Благодаря

45 этому расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства и упрощается его эксплуатация в процессе работы. где h 0< = U, +, -0, — приращение комплексной информативной координаты за период ht

Р (И;)- площадь под кривой распределения, равная вероятности того, что значение (1,- принадлежит ) -й стадии; по управляющему сигналу Йу происходит, вычисление априорной вероят1 ности J -й стадии по известной зависимости а>+3Q. (о - о, . ) - Тгф, "

Ц где а и@ — соответственно матеJ J матическое ожидание и среднеквадратическое отклонение комплексной информативной координаты для J -й стадии.

Значения а„ и „ определяются заранее на основании анализа их из менения на протяжении серии плавок для конкретной печи и хранятся в памяти элемента 9.

Выходной сигнал элемента 9 соответствует вероятности Р 1-й стадии и является выходным сигналом блока 41, согласно первому уравнению системы уравнений. Так как комплексная информативная координата изменяется во времени, т.е. V< -g(g) то справедливо тождество, P„(e) =Р (" ).

Управляющий сигнал ()у датчика 1 времени поступает также на элемент 7 задержки, время запаздывания которо-, го определяется временем вычисления Р„ в элементе 9. Ло выходному задержанному сигналу U> включается дифференциатор 8 и запоминает значение U < ((.„,)

В момент времени .„.. = +6 датчик 1 времени опять дает команду на считывание информации с датчика 3. Элемент 9 по управляющему сигналу U у вычисляет следующее значение P„(t + ). По сигналу с элемента 7 включается дифференциатор 8, который запоминает напряжение, про. порциональное Р, („) = V„(u „), и одновременно вычисляет приращение вероятности j -й стадии за период 6 1 (фиг. 4) Pj(Uy 1- вероятность того, что значение (1 ;+ принадлежит J -й

1 стадии. Величина 6Р (61)представляет . собой площадь под кривой распределения (фиг.4) 1

При появлении напряжения на выходе дифференциатора 9 происходит, вычитание двух сигналов в элемен10 те 10 по выражению

P(+«)= >.(„) Л1 „(д )Р4 Ч

Таким образом, через равные проме15 жутки времени 6 t на выходе блоков 41 ...,,,4g получают напряжения, пропорциональные вероятностям пяти стадий (фиг.3) .

В предлагаемом устройстве исполь20 зуется одна суммарная комплексная информативная координата как функция многих параметров. В качестве такой координаты принято сумму относитель ных (нормированных к первой) значений гармоник тока дуги. Использование комплексной информативной координаты позволяет точнее определять моменты начала и окончания стадий плавлейия.

Использование комплексной инфор50 мативной координаты позволяет также упростить конструкцию предлагаемого устройства и, повысить надежность его работы по сравнению с известным за счет уменыпения количества датчиков информативных координат и упрощения конструкции блоков определения вероятности стадий плавления.

7 l2 формула изобретения

16836

Устройство для определения стадий плавления стали в дуговой трехфаэной электропечи, содержащее датчик времени и в каждой фазе датчик тока, выход которого соединен с входом датчика комплексной информативной координаты, h блоков определения вероятности стадии плавления,чис. ло которых равно числу стадий и которые своими входами связаны с выходом датчика комплексной информативной координаты, а выходами соединены с соответствующими входами блока выделения максимального значения, который выходом .подключен к входу регистрирующего блока, причем каждый из(n -1) блоков определения вероятности стадии плавления содержит дифференциатор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения стадии плавления, оно снабжено элементом задержки, вход которого соединен с выходом датчика времени, а выход соединен с управляющими входами дифференциаторов (н -1) блоков определения вероятности стадии плавления, выход датчика времени также соединен с управляющим входом датчика комплексной информативной координаты, с управлянзцим входом каждого из блоков определения вероятности стадии плавления и с дополнительным входом регистрирующего блока, а каждый из 1 блоков определения вероятности стадии плавления дополнительно содержит элемент вычис5 ления априорной вероятности, вход и управляющий вход которого являются соответственно входом и управляющим входом каждого из h блоков определения вероятности стадии плавления, а выход каждого элемента вычисления априорной вероятности (h -1) блоков определения вероятности стадии плавления соединен с входом дифференциатора данного бло15 ка, второй и последующие блоки определения вероятности стадий плавления снабжены элементами вычитания, при этом выход элемента вычисления априорной вероятности первого бло20 ка определения вероятности стадии плавления является его выходом, первый вход каждого элемента вычитания второго и последующего блоков определения вероятности стадии соединен с выходом дифференциатора предыдущего блока определения вероятности стадии плавления, второй вход каждого элемента вычитания подключен к выходу элемента вычисления

30 априорной вероятности данного блока определения . вероятности стадии плавления, выход каждого элемента вычитания является выходом данного блока определения вероятности стадии плавления.

1216836

/pe(ф/) =HFDF

Составитель Е.Долбилин

Техред И.Дубичнак

Корректор А. Зимокосов

Реда к тор В. Пе траш

Филиап Г!ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 1005/61 Тираж 767 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, !!осква, Ж-35, Раушская наб.„ д.4/5