Автоматический регулятор мощности дуговой электропечи

(А.с. 924923 H05 B7/148, F27 D11/10, G05 F1/66)

Изобретение относится к электротермии, в частности к автоматическим регуляторам мощности дуговых электропечей.

Известен автоматический регулятор мощности дуговой электропечи, содержащий в цепи управления каждым электродом задатчик мощности, блок зоны нечувствительности, соединенный выходом с потенциометром отрицательной обратной связи и с входом реверсивного тиристорного преобразователя, к выходу которого подключен двигатель перемещения электрода, и релейный элемент времени [1].

Недостатком известного регулятора является его невысокое быстродействие при отработке больших возмущений.

Известен также автоматический регулятор мощности дуговой электропечи, содержащий задатчик мощности, к выходу которого подключен вход элемента ограничения, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого через управляющий ключ соединен с источником постоянного напряжения, а выход подключен к тиристорному преобразователю, и релейный элемент времени, вход которого через пороговый элемент соединен с выходом задатчика мощности, а вход связан с управляющим входом ключа [2].

Однако известный автоматический регулятор не исключает возможности науглероживания жидкой стали при исчезновении напряжения на электродах печи. Так, при исчезновении напряжения на электродах печи, например, за счет отключения высоковольтного выключателя печного трансформатора по сигналу устройства защиты, напряжение и ток дуги становятся равными нулю. При этом электроды печи под действием напряжения на выходе задатчика мощности, обусловленного током разряда конденсаторов его выходных фильтров, перемещаются вверх либо вниз на определенное расстояние. Направление перемещения электродов зависит от знака отклонения мощности дуги от заданного значения в момент исчезновения напряжения, величина перемещения – от величины отклонения и постоянных времени цепей разряда конденсаторов выходных фильтров задатчика мощности. При этом перемещение электродов вниз вызывает их опускание в жидкий металл, а, следовательно, его науглероживание.

Цель изобретения - повышение качества плавки путем одновременного приподъема электродов печи при исчезновении на них напряжения.

Указанная цель достигается за счет того, что регулятор снабжен элементом ИЛИ, включенным между релейным элементом времени и управляющим входом ключа, и блоком контроля напряжения на электроде, связанным через реле времени со вторым входом элемента ИЛИ.

Фиг.1

Фиг.2

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого автоматического регулятора, на фиг.2 – принципиальная схема задатчика мощности.

Выход задатчика 1 мощности соединен с входами порогового элемента 2 и элемента 3 ограничения, выход которого подсоединен к первому входу сумматора 4. Выход порогового элемента 2 подключен через релейный элемент 5 времени к первому входу элемента ИЛИ 6, второй вход которого соединен через реле 7 времени с выходом блока 8 контроля напряжения на электроде 9 печи 10. Выход элемента ИЛИ 6 подключен к управляющему входу бесконтактного ключа 11, второй вход которого соединен с источником 12 постоянного напряжения. Выход бесконтактного ключа 11 соединен со вторым входом сумматора 4, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного тиристорного преобразователя 13, к выходу которого подключен двигатель 14 перемещения электрода 9. Задатчик 1 мощности содержит два разделительных трансформатора 15 и 16, два выпрямительных моста 17 и 18, два активно-емкостных фильтра 19 и 20, на выходы которых включены соответственно потенциометры 21 и 22 задания напряжения и тока дуги.

Регулятор работает следующим образом. При наличии напряжения на электродах 9 печи 10 и отсутствии отклонения от заданного режима печи сигнал на выходе задатчика мощности отсутствует. Напряжение на управляющем входе управляемого преобразователя 13 равно нулю, двигатель 14 перемещения электрода неподвижен. Сигнал на выходе блока 8 контроля напряжения на электродах 9 печи и на входе элемента ИЛИ 6 отсутствует.

При нарушении заданного режима печи на выходах элемента 3 ограничения, порогового элемента 2 и сумматора 4 появляются сигналы, величина и полярность которых зависит от величины и характера возмущения. При этом двигатель 14 разгоняется, перемещая электрод в направлении компенсации рассогласования. Если сигнал рассогласования, поступающий с задатчика 1 мощности, небольшой по величине (меньше порога насыщения элемента 3 ограничения), то двигатель разгоняется до пониженной скорости, величина которой пропорциональна величине напряжения на выходе сумматора 4.

В случае дальнейшего роста сигнала рассогласования скорость двигателя 14 возрастает и при достижении им величины порога насыщения элемента 13 ограничения дальнейшее увеличение скорости двигателя прекращается. Электрод 9 перемещается с пониженной скоростью, при этом появляется сигнал на выходе порогового элемента 2 и на входе релейного элемента 5 времени, выдержка времени которого обратно пропорциональна величине возмущения. По истечении выдержки времени релейного элемента 5 появляется сигнал на входе реле 7, на входе элемента ИЛИ 6 и на управляющем входе ключа 11, при этом на втором входе сумматора 4 появляется напряжение от источника 12. Сигнал задания скорости перемещения электрода резко возрастает, и двигатель 14 разгоняется до маршевой скорости.

После уменьшения возмущения до величины, меньшей порога срабатывания порогового элемента 2, исчезает сигнал на его входе, на входе элемента ИЛИ 6 и на входе ключа 11. Источник 12 постоянного напряжения отключается от сумматора 4. Напряжение задания двигателя снижается до величины порога насыщения элемента 3 ограничения, и скорость двигателя снижается до пониженной. При уменьшении возмущения до нуля двигатель останавливается.

В случае исчезновения напряжения на электродах 9 печи 10, вызванного, например, отключением высоковольтного выключателя печного трансформатора по сигналу устройства защиты, сигналы на входе задатчика 1 мощности, пропорциональные напряжению и току дуги, исчезают. Исчезает сигнал и на входе блока 8 контроля напряжения на электродах печи, при этом появляется сигнал на его выходе, на выходе реле 7 времени, на входе элемента ИЛИ 6 и на входе ключа 11. При появлении сигнала на входе ключа 11 появляется напряжение на втором входе сумматора 4 от источника 12. При этом двигатель 14 разгоняется в направлении подъема электрода 9, приподнимая его на определенную высоту. Вдержка времени реле 7 времени (время наличия сигнала на его выходе) выбирается такой, чтобы к моменту исчезновения сигнала на выходе реле 7 времени переходный процесс в выходной цепи задатчика 1 мощности закончился и сигнал на его выходе, обусловленный токами разряда конденсаторов его выходных фильтров, исчез. При исчезновении сигнала на выходе реле 7 времени исчезают сигналы на входе элемента ИЛИ и на управляющем входе ключа 11. Источник постоянного напряжения отключается от входа сумматора 4, напряжение задания скорости вращения двигателя 14 снижается до нуля, и двигатель останавливается. После подачи напряжения на электроды 9 регулятор запускается в работу, и работа устройства повторяется в описанном порядке.

Таким образом, данный регулятор мощности обеспечивает автоматический приподъем электродов печи при исчезновении на них напряжения, благодаря чему исключается возможность погружения электродов в жидкий металл и, следовательно, его науглероживание.