Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи

Авторы патента:

H05B7/148 - автоматическое управление мощностью (устройства для подачи электродов H05B 7/109; автоматическая подача или перемещение электродов или изделий для точечной или шовной сварки или резки B23K 9/12; расположение электродов в печи или на ней F27D 11/10; управление положением вообще G05D 3/00; регулирование электрических характеристик дугового разряда вообще G05F 1/02; регулирование электрической мощности вообще G05F 1/66)

Владельцы патента RU 2436265:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки и, как следствие, повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии. Предлагаемое устройство содержит блок (1) задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу сумматора (2), к отрицательному входу которого подключен выход датчика (3) силового тока. Выход сумматора (2) подключен к входу регулятора (4), выход которого подключен ко входу привода (5) перемещения электрода. Выход привода (5) перемещения электрода подключен к входу датчика (6) скорости перемещения электрода, выход которого подключен ко входу звена (7), характеризующего модель объекта управления. Выход звена (7) подключен к отрицательному входу сумматора 2. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами.

Известно, что в процессе плавки металла в дуговой сталеплавильной печи изменяется сопротивление шихты R_X и другие параметры силовой цепи, что приводит к увеличению колебательности силового тока. Это приводит к увеличению времени плавки и снижению энергоэффективности печи. Одним из важнейших свойств, которым должна обладать система управления, является малая чувствительность к изменяющимся параметрам.

Известно устройство (см. заявка на изобретение РФ №95112317. - Опубл. 27.07.1996), содержащее адаптивный блок изменения коэффициента усиления, один вход которого подсоединен к выходу блока сравнения, а второй вход соединен с выходом трехфазного выпрямителя адаптивного блока автоматического задания режима, а выход через силовой усилитель связан с исполнительным механизмом перемещения электродов. Недостатком данного устройства является многокритериальность адаптации (к сигналу с блока сравнения и к сигналу с блока автоматического задания), что может привести к неоднозначности решения поставленной задачи.

Наиболее близким техническим решением является устройство для регулирования электрической дуги (см. патент РФ №2046555. - Опубл. 20.10.1995), содержащее вычитатель, датчик тока дуги, регулятор, привод, электрод, датчик скорости перемещения электрода, дифференциатор, первый и второй делители. Недостатком данного устройства является наличие в схеме управления делителей, т.к. при процессах с низкой скоростью изменения регулируемых параметров деление малых величин может негативно сказаться на качестве регулирования.

Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является наличие датчика тока, датчика скорости перемещения электрода, устройства суммирования, регулятора, привода.

Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки и, как следствие, повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, на фиг.2 приведены диаграммы функций чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменению R_X.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи содержит блок 1 задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу сумматора 2, к отрицательному входу которого подключен выход датчика 3 силового тока. Выход сумматора 2 подключен к входу регулятора 4, выход которого подключен ко входу привода 5 перемещения электрода. Выход привода 5 перемещения электрода подключен ко входу датчика 6 скорости перемещения электрода, выход которого подключен ко входу звена 7, характеризующего модель объекта управления. Выход звена 7 подключен к отрицательному входу сумматора 2.

Устройство работает следующим образом. Сигналы с блока 1 задания силового тока и датчика 3 силового тока поступают в сумматор 2, сигнал рассогласования на выходе сумматора 2 воздействует на регулятор 4, выходной сигнал регулятора 4, воздействуя на привод 5 перемещения электрода, приводит к перемещению l_X электрода. Для снижения чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам в структуру системы управления введена обратная связь по скорости, содержащая датчик 6 скорости, выход которого подключен ко входу звена 7, характеризующего модель объекта управления, выход которого подключен к отрицательному входу сумматора 2.

Передаточная функция звена 7, характеризующего модель объекта управления, имеет вид

где β - градиент потенциала в столбе дуги;

К_ОСТ - коэффициент обратной связи по току;

- постоянная времени контура силового тока дуговой сталеплавильной печи;

L_X, R_X - суммарные индуктивность и сопротивление контура силового тока дуговой сталеплавильной печи.

р - оператор Лапласа

Известно [1], что при определении функции чувствительности значение изменяемого параметра принимается номинальным. При этом условии функции чувствительности к изменению R_X для систем без обратной связи по скорости и с предлагаемой обратной связью по скорости имеют вид соответственно,

где S_O - чувствительность системы к объекту управления;

- чувствительность объекта управления к параметру R_X.

Сравнение различных систем по функциям чувствительности можно провести по виду переходных процессов этих функций или использовать квадратичную интегральную оценку [2].

По известной методике [2] квадратичные интегральные оценки функций S_O и имеют вид

Отмечается [3], что значение T_C составляет тысячные доли секунды, поэтому

Результаты моделирования по выражениям функций чувствительности (1, 2) приведены на фиг.2, где пунктирная линия - график функции чувствительности для системы без обратной связи по скорости, сплошная линия - график функции чувствительности для системы с предлагаемой обратной связью по скорости.

Достигаемый технико-экономический эффект обусловлен снижением чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменению параметра R_X, за счет введения обратной связи по скорости, что повышает стабильность режимов работы, уменьшает уровень пульсации силового тока, в результате чего снижаются потери электроэнергии.

Литература

1. Дорф Р. Современные системы управления. / Р.Дорф, Р.Бишоп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. - 832 с.

2. Бессекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования. / В.А.Бессекерский, Е.П.Попов. - М.: Наука, 1966. - 992 с.

3. Миронов Ю.М. Передаточные функции электрической цепи электрометаллургической печи как элемента системы управления. / Ю.М.Миронов // Электричество. - 1978. - №8. - С.88-91.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, содержащее датчик силового тока, датчик скорости перемещения электрода, устройство суммирования, регулятор, привод перемещения электрода, отличающееся тем, что выход датчика силового тока подключен к отрицательному входу сумматора, к положительному входу которого подключен выход блока задания силового тока, выход сумматора подключен ко входу регулятора, выход которого подключен ко входу привода перемещения электрода, выход привода перемещения электрода подключен ко входу датчика скорости перемещения электрода, выход которого подключен ко входу звена, характеризующего модель объекта управления, выход звена, характеризующего модель объекта управления, подключен к отрицательному входу сумматора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. .

Способ регулирования мощности дуговой трехэлектродной электропечи переменного тока с применением однофазных управляемых реакторов // 2432718

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока, и направлено на уменьшение удельного расхода электроэнергии, повышение их производительности, минимизацию негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Способ пофазного регулирования мощности трехэлектродной электропечи переменного тока // 2424639

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых электропечах переменного тока и направлено на увеличение их производительности, снижение удельного расхода электроэнергии, уменьшение их негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Способ управления работой руднотермической печи // 2424481

Изобретение относится к металлургии и химической электротермии, в частности к руднотермическим электропечам. .

Способ определения электрических сопротивлений зон рабочего пространства дуговой электропечи // 2418394

Изобретение относится к области измерений электрических параметров дуговых электропечей. .

Способ управления электрическим режимом рудовосстановительных печей по отклонениям от максимумов полезной мощности (наибольшей производительности) // 2407052

Изобретение относится к области металлургии, в частности к рудовосстановительным электропечам ферросплавного производства, и может быть использовано в электротермии при получении любой продукции, технологические процессы которых осуществляются в плавильных агрегатах, оснащенных трансформаторами переменного тока.

Задатчик мощности регулятора электрического режима дуговой печи // 2402890

Изобретение относится к электротермии. .

Способ эксплуатации пирометаллургической печи и печь // 2402056

Изобретение относится к способу работы пирометаллургической печи, в частности дуговой печи, при работе которой несколько рабочих параметров удерживают внутри заданных пределов.

Способ и система автоматического управления электрическим режимом рудно-термической печи // 2400020

Способ контроля и регулирования межэлектродного промежутка в процессе вакуумной дуговой плавки и устройство для его осуществления // 2395596

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов и может быть использовано при выплавке слитков из титановых сплавов.

Регулятор мощности дуговой сталеплавильной печи // 2448165

Изобретение относится к металлургии, в частности к автоматическому регулированию мощности дуговых сталеплавильных печей

Способ непрерывного контроля уровня расплава в ванне рудно-термической печи, работающей в режиме сопротивления // 2475686

Изобретение относится к области электротермии, а именно к контролю технологических параметров при производстве плавленых фосфатов, карбида кальция в рудно-термических печах, и может быть использовано в цветной металлургии

Устройство для управления установкой электродуговой печи // 2475800

Изобретение относится к области электрометаллургии

Способ регулирования мощности дуговой электропечи переменного тока с применением совмещенного управляемого реактор-трансформатора // 2476034

Изобретение относится к области электрометаллургии

Способ регулирования мощности, потребляемой группой дуговых сталеплавильных печей переменного тока // 2486716

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности, потребляемой группой дуговых сталеплавильных печей (ДСП) переменного тока

Способ определения меры излучения для теплового излучения, электродуговая печь, устройство для обработки сигналов, а также программный код и носитель информации для выполнения способа // 2499371

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству для обработки сигналов и носителю информации для выполнения способа определения меры излучения для исходящего от горящей между электродом и расплавляемым материалом электрической дуги, попадающего на ограничение электродуговой печи теплового излучения. Измеряют колебания корпусного шума электродуговой печи, при этом из измеренного электродного тока определяют относящийся к частотному диапазону измеренного электродного тока сигнал оценки тока. Из измеренных колебаний корпусного шума определяют относящийся к частотному диапазону измеренных колебаний корпусного шума сигнал оценки колебаний, в качестве меры излучения образуют частное из сигнала оценки колебаний и сигнала оценки тока, по меньшей мере, для одной общей для измеренного электродного тока и измеренных колебаний корпусного шума частоты, предлагается способ, с помощью которого обеспечивается возможность определения характеризующей рабочее состояние электрода электродуговой печи величины. Технический результат - повышение точности определения излучения электрической дуги. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи // 2507723

Изобретение относится к электротермии, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. Технический результат - снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки, повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии, а также подавление колебаний силового тока дуговой сталеплавильной печи. Устройство содержит блок 1 задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу первого сумматора 3, к отрицательному входу которого подключен первый выход датчика 2 силового тока. Выход сумматора 3 подключен к первому входу умножителя 5, выход которого подключен к входу регулятора 7, выход которого подключен к входу привода 11 перемещения электрода. Выход привода 11 перемещения электрода подключен к входу датчика 12 скорости перемещения электрода, выход которого подключен к входу звена 8 модели объекта управления. Выход звена 8 модели объекта управления подключен к отрицательному входу сумматора 3. Второй выход датчика 2 силового тока подключен к последовательно соединенным датчику 4 колебаний и фильтру 6, выход которого соединен с положительным входом второго сумматора 10, отрицательный вход которого соединен с блоком 9 задания допустимого значения амплитуды колебаний тока, выход второго сумматора 10 подключен к входу первого компаратора 13, выход которого подключен к последовательно соединенным первому формирователю 15 импульсов и первому счетчику 17 импульсов, также выход первого компаратора 13 подключен к последовательно соединенным элементу «НЕ» 14, элементу «И» 16, второму формирователю 18 импульсов и второму счетчику 19 импульсов. Выход первого счетчика 17 импульсов и второго счетчика 19 импульсов соединены соответственно с отрицательным и положительным входами третьего сумматора 20, третий вход которого соединен с выходом блока 22 задания коэффициента усиления, выход блока 22 задания коэффициента усиления соединен также с первым входом второго компаратора 21, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 20, выход второго компаратора 21 соединен с вторым входом элемента «И» 16. Выход третьего сумматора 20 соединен со вторым входом умножителя 5. 4 ил.

Способ контроля процесса плавки в электродуговой печи и устройство обработки сигналов, программный код и носитель данных для выполнения этого способа // 2507724

Изобретение относится к способу контроля процесса плавки в электродуговой печи (11), а также к устройству (21) обработки сигналов для электродуговой печи (11), к программному коду и носителю для хранения данных для осуществления этого способа. В способе с помощью датчиков (22) корпусного звука определяются звуковые сигналы или колебания из внутренности корпуса (12) печи, из которых можно вывести параметры для распределения расплавляемого материала, расплава и шлака в заполнении печи. В первую очередь определяются параметр SM для термического излучения, возникающего на стенке корпуса печи, параметр М для кусковатости расплавляемого материала в объеме заполнения печи и параметр ММ для изменения находящейся у стенки печи доли расплавляемого материала. В соответствии с изобретением предусмотрено, что посредством системы (21) регулирования при оценке параметров преимущественно распределение энергии на электродах (13) изменяется таким образом, что термические пики нагрузки ослабляются или предотвращается их зарождение. Для этого модифицируются сохраненные в качестве заданных значений импедансы ветвей. Если этого регулирования не достаточно, то затем снижается термическая мощность электрических дуг. Тем самым можно реализовать быстро и надежно действующий режим работы для процессов в электродуговой печи (11). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Соединительный элемент из композитного материала из графита и армированного углеродным волокном углерода // 2514733

Соединительный элемент для соединения графитовых электродов содержит по меньшей мере одну зону из графита и по меньшей мере одну зону из армированного углеродным волокном углерода, при этом графит содержит меньше 10 масс.% волокна и армированный углеродным волокном углерод содержит более 20 масс.% углеродного волокна. Соединительный элемент предпочтительно содержит графитовое тело в форме цилиндра или двойного конуса, при этом в графитовом теле предусмотрено несколько выемок, имеющих форму канавки, которые заполнены материалом из армированного углеродным волокном углерода с массовой долей углеродного волокна больше 20 масс.%. Изобретение обеспечивает создание соединительного элемента улучшенной механической прочности, в частности, даже когда соединительный элемент имеет меньший диаметр. 4 н. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Способ эксплуатации электродуговой печи, устройство управления и/или регулирования для электродуговой печи и электродуговая печь // 2514735

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству управления и/или регулирования и к способу эксплуатации электродуговой печи. С помощью по меньшей мере одного электрода формируется электрическая дуга для расплавления металла, причем электрическая дуга, ассоциированная с по меньшей мере одним электродом, имеет первую мощность излучения на основе первого установленного набора рабочих параметров. Электродуговую печь эксплуатируют согласно заданной программе функционирования, которая основывается на ожидаемом ходе процесса, причем контролируют, имеется ли нежелательное отклонение между фактическим ходом процесса и ожидаемым ходом процесса. При наличии отклонения задают измененную вторую мощность излучения и на основе измененной второй мощности излучения определяют измененный второй набор рабочих параметров, в частности по меньшей мере одно значение импеданса. Технический результат - снижение длительности расплавления при сбережении средств производства, в частности охлаждения электродуговой печи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.