(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノッチ位置を有する起動抵抗アレイと、
前記起動抵抗アレイが２次巻線に接続される電動機と、
前記電動機により駆動されるプッシャと、
前記起動抵抗アレイのノッチ位置を制御するノッチ位置制御部と、を具備するコークス押し出し制御装置において、
前記ノッチ位置制御部が、前記起動抵抗アレイを切り離した状態で前記電動機が発生し得る最大出力を発生するノッチ位置を前記プッシャがコークスと接する以前に選択するものであるコークス押し出し制御装置。
【請求項２】
前記起動抵抗アレイが、前記最大出力が前記起動抵抗アレイを接続した状態において発生する少なくとも１つのノッチ位置を有し、
前記ノッチ位置制御部が、前記プッシャがコークスと接する以前に前記少なくとも１つのノッチ位置を選択するものである請求項１に記載のコークス押し出し制御装置。
【請求項３】
前記ノッチ位置制御部が、前記プッシャがコークスと接する以前に前記少なくとも１つのノッチ位置を選択し、前記プッシャがコークスと接した後に前記起動抵抗アレイを切り離すノッチ位置を選択するものである請求項１に記載のコークス押し出し制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコークス押し出し制御装置に係り、特に、押し止まりの発生を低減することの可能なコークス押し出し制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は製鉄用コークスを製造するコークス炉の断面斜視図であって、高さ２０ｍ×幅０．５ｍ×長さ２０ｍの耐火れんが製の炉１０の中に石炭を投入して蒸焼きにしてコークス１１を製造する。コークス１１は、プッシャ１２によって矢印Ｘ方向に押し出されれ、貨車によって原料ヤードに送り出される。
【０００３】
プッシャ１２背後に固着されたラック１３は減速装置付誘導電動機１４によって回転駆動されるピニオン１５と嵌合しており、減速装置付誘導電動機１４を駆動することによってプッシャ１２は矢印Ｘ方向に移動する。
図２はコークス押し出し時にプッシャ１２がコークスから受ける反力の時間的変化を示すグラフであって、横軸は時間を、縦軸は反力を示す。即ち時刻ｔ0 で減速装置付誘導電動機が回転を開始するとプッシャ１２がコークス１１に突き当たるまでは反力は零である。時刻ｔ1 でプッシャ１２がコークス１１に突き当たるとコークス１１を圧縮し始め、時刻ｔ2 でコークス１１の圧縮は完了し、プッシャ１２には最大反力であるコークス１１の静止摩擦Ｔs が作用する。
【０００４】
時刻ｔ2 以後コークス１１は移動を開始するので、プッシャ１２に作用する反力は徐々に減少する。
図３は従来の誘導電動機の出力特性であって、横軸はスベリを、縦軸は出力を、またパラメータはノッチを表す。なおノッチは、誘導電動機１４の２次巻線に接続される起動抵抗アレイのノッチ位置である。なお、スベリｓは〔数１〕により定義される。
【０００５】
【数１】
0003718362.tif 000002
【０００６】
即ち、ノッチ ^５" の起動抵抗器が接続されていない運転状態にあっては、あるスベリｓS において誘導電動機の出力は最大値Ｔmax となる。そして、スベリｓS より小である領域においてはスベリが小となるに従って誘導電動機の出力は ^０．０" に向かって減少し、スベリｓS より大である領域においてはスベリが大となるに従って誘導電動機の出力は減少する。
【０００７】
従って、スベリｓS より大である領域では誘導電動機の速度が減少すると出力も減少してしまうため実際に使用することはできず、ノッチ ^５" に投入する前に誘導電動機のスベリをスベリｓS 以下にしておくことが必要となる。
誘導電動機の運転においては、ノッチ０の点ａで誘導電動機は回転を開始し、０→１→２→３→４と順次ノッチを切り換えて誘導電動機１４に流れる電流を増加して誘導電動機の速度を増加し、スベリがスベリｓS 以下となったノッチ ^４" のｅ点で起動抵抗アレイを切り離した状態であるノッチ ^５" に投入する。
【０００８】
即ち、従来ノッチ切替は、誘導電動機に流れる電流を監視しつつ操作員が手動により、あるいは単純なタイマにより誘導電動機起動後できるかぎり迅速にノッチ４に到達するように制御されていた。
このため、回転速度が低下してスベリが大きくなると誘導電動機の出力が増加する右下がりの特性となり、かつ、ノッチ切り替えの際に突入電流により保護リレイが動作しないように、起動抵抗の値を選択することが普通である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定常運転以外のノッチ、例えばノッチ ^０" から ^４" までの特性を右下がりとした場合には、定常運転以外のノッチでは最大出力を得ることができない。
このため、プッシャが受ける反力が最大となる前にノッチが ^５" に切り替えられていない場合には、炉内壁の状態、コークスの圧縮状態によっては押し止まりが発生するおそれがある。
【００１０】
また、定常運転を早期に実現するために、プッシャの速度を必要以上に増速すると、プッシャがコークスに衝突した際にプッシャが損傷するおそれもある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、押し止まりの発生を低減することの可能なコークス押し出し制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るコークス押し出し制御装置は、複数のノッチ位置を有する起動抵抗アレイと、起動抵抗アレイが２次巻線に接続される電動機と、電動機により駆動されるプッシャと、起動抵抗アレイのノッチ位置を制御するノッチ位置制御部と、を具備するコークス押し出し制御装置であって、ノッチ位置制御部が起動抵抗アレイを切り離した状態で電動機が発生し得る最大出力を発生するノッチ位置をプッシャがコークスと接する以前に選択する。
【００１２】
本発明にあっては、プッシャがコークスに接する以前に電動機が最大出力を発生し得るタップ位置に切り替えられる。
第２の発明に係るコークス押し出し制御装置は、起動抵抗アレイが、最大出力が起動抵抗アレイを接続した状態において発生する少なくとも１つのノッチ位置を有し、ノッチ位置制御部がプッシャがコークスと接する以前に少なくとも１つのノッチ位置を選択する。
【００１３】
本発明にあっては、プッシャがコークスに接する以前に起動抵抗アレイを接続した状態で電動機が最大出力を発生し得るタップ位置に切り替えられる。
第３の発明に係るコークス押し出し制御装置は、ノッチ位置制御部が、プッシャがコークスと接する以前に少なくとも１つのノッチ位置を選択し、プッシャがコークスと接した後に起動抵抗アレイを切り離すノッチ位置を選択する。
【００１４】
本発明にあっては、プッシャがコークスと接する以前に起動抵抗アレイを接続した状態で電動機が最大出力を発生し得るタップ位置に切り替えられ、プッシャがコークスと接した後に起動抵抗アレイが切り離される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図４は本発明に係るコークス押し出し制御装置の構成図であって、図１と同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付している。
即ち、プッシャ１２の背後にはラック１３が取り付けられ、誘導電動機１４１により減速機１４２を介して駆動されるピニオン１５と嵌合する。従って、プッシャ１２は誘導電動機１４１の回転方向によって前後に移動する。
【００１６】
誘導電動機１４１の回転軸には電磁ブレーキ４１およびパルスジェネレータ（ＰＧ）４２も直結されている。誘導電動機１４１は３相交流電源４３から電力の供給を受け、誘導電動機１４１の２次巻線には起動抵抗アレイ４４が接続される。
上記構成のコークス押し出し制御装置は、例えばマイクロプロセッサシステムである制御部４０を有する。ここで、判定部４０はバス４００を中心としてＣＰＵ４０１、メモリ４０２、パルス入力インターフェイス（ＰＩＩ／Ｆ）４０３、アナログ入力インターフェイス（ＡＩＩ／Ｆ）４０４、ディジタル入力インターフェイス（ＤＩＩ／Ｆ）４０５、およびディジタル出力インターフェイス（ＤＯＩ／Ｆ）４０６から構成される。
【００１７】
ＰＧ４２はＰＩＩ／Ｆ４０３に接続され、ＰＧ４２によって検出される誘導電動機１４１の回転速度速度に比例する周波数ｆのパルスを制御部４０に出力する。
誘導電動機１４１、および電磁ブレーキ４１を流れる電流はＡＩＩ／Ｆ４０４を介して、また誘導電動機１４１、および電磁ブレーキ４１の動作状態はＤＩＩ／Ｆ４０５を介して制御部４０に転送される。また、運転員が操作する操作盤４５の出力もＤＩＩ／Ｆ４０５を介して制御部４０に転送される。起動抵抗アレイ４４へのノッチ切替信号はＤＯＩ／Ｆ４０６を介して出力される。
【００１８】
図５は本実施形態で使用される誘導電動機の特性曲線であって、横軸は誘導電動機のスベリを、縦軸は誘導電動機出力を、そしてパラメータはノッチ位置を表す。
即ち、本実施形態では、起動抵抗が接続されないノッチ ^５" 以外のノッチ位置以外のノッチ位置 ^３" および ^４" においても誘導電動機が最大出力Ｔmax を発生し得るように、起動抵抗器の抵抗値が決定されている。
【００１９】
以下、起動抵抗アレイを接続したノッチ位置においても誘導電動機が最大出力を発生し得る起動抵抗アレイ４４の抵抗値の決定方法について説明する。
製造元から提供される誘導電動機の特性曲線から読み取り可能なパラメータを使用して、誘導電動機の出力Ｔm は〔数２〕により算出される。
【００２０】
【数２】
0003718362.tif 000003
【００２１】
〔数２〕をスベリｓの関数と見做して、スベリｓについて微分すると〔数３〕を得る。
【００２２】
【数３】
0003718362.tif 000004
【００２３】
誘導電動機の出力Ｔm が最大値Ｔmax をとる必要条件は、（ｄＴm ／ｄｓ）が零となることであるから、〔数４〕を満足することが要求される。
【００２４】
【数４】
0003718362.tif 000005
【００２５】
そしてノッチ位置 ^５" であるとき、即ち、誘導電動機の２次側に起動抵抗が接続されておらず、２次側抵抗が２次巻線抵抗だけであるときは、ｓ＝ｓX （＝例えば０．１）において誘導電動機の出力Ｔm は最大値Ｔmax となり、このときＫr は当然に ^１．０”となる。
そして、ｓ＝ｓX 以外のスベリ、例えばｓ＝０．３５および０．８５で誘導電動機の出力Ｔm が最大値Ｔmax をとるようにするには、Ｋr ＝３．５および８．５に設定すればよい。
【００２６】
従って、ｓ＝０．３５であるノッチ位置 ^４" においては２次側抵抗をノッチ位置 ^５" の場合の３．５倍、即ち、外部に接続する起動抵抗を２次巻線抵抗の２．５倍とすればよい。
また、ｓ＝０．８５であるノッチ位置 ^３" においては２次側抵抗をノッチ位置 ^５" の場合の８．５倍、即ち、外部に接続する起動抵抗を２次巻線抵抗の７．５倍とすればよい。
【００２７】
図６は上記に基づいて製作された起動抵抗アレイ４４の１実施例であって、３相のうち１相分の等価回路である。
即ち、誘導電動機４１の１次巻線には交流電源４３が起動スイッチ５１を介して接続される。また、誘導電動機４１の２次巻線の抵抗値はＲ0 であり、２次巻線には外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ5 が接続されている。さらに、外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ5 はリレイ接点Ｎ1 〜Ｎ5 を介して中性点に接地されており、リレイ接点Ｎ1 〜Ｎ5 は制御部４０のＤＯＩ／Ｆ４０６から出力されるノッチ切替信号に応じて励磁または無励磁状態となるコイルＣ1 〜Ｃ5 によって制御される。
【００２８】
即ち、誘導電動機を起動する時のノッチ ^０" においては、コイルＣ1 〜Ｃ5 は無励磁、リレイ接点Ｎ1 〜Ｎ5 は開となるため、２次巻線と第１の抵抗Ｒ1 とが並列接続された状態となる。以下ノッチを上げるごとに誘導電動機の外部に接続される起動抵抗の抵抗値は減少し、ノッチ ^５" では２次抵抗は２次巻線の抵抗だけとなる。
【００２９】
ノッチ ^３" 以上で誘導電動機４１は最大出力Ｔmax を発生できるので、プッシャ１２がコークスに接触する以前にノッチを ^０" から ^３" まで上げておくことが必要となる。
これを実現する方法としては各種の方法が使用可能であるが、誘導電動機起動後プッシャがコークスに接触するまでの時間は略一定であると考えることができるため、その時間内に予め定められたシーケンスによりノッチを切替ることとしてもよい。また、プッシャとコークスの間の距離を適宜の距離センサで検出し、検出された距離に応じて距離が零となる前にノッチを ^３" まで上げるようにしてもよい。
【００３０】
図５の太線は上記実施例の起動抵抗アレイを使用した場合の軌跡であって、ノッチ ^０" の点ａにおいて誘導電動機は起動し、点ｂ’まで増速した後にノッチ ^１" に、点ｃ’にまで増速した後にノッチ ^２" に、さらに点ｄ’にまで増速した後にノッチ ^３" に切替る。
ノッチ ^３" において誘導電動機は最大出力Ｔmax を出力することが可能であるため、プッシャとコークスが接触してプッシャが受ける反力が大きくなると電動機の速度が小に、スベリが大に、そして誘導電動機の出力は大となって押し止まりの発生が防止される。
【００３１】
コークスたいったん移動を開始すると、反力は次第に小となり、プッシャは増速されるため、ノッチを３→４→５と切替えることが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
第１の発明に係るコークス押し出し制御装置にあっては、プッシャがコークスに接する前に電動機が最大出力を発生し得るノッチ位置に切り替えられるので、押し止まりの発生を抑制することが可能とある。
第２および第３の発明に係るコークス押し出し制御装置にあっては、プッシャがコークスに接する前に起動抵抗器を接続した状態で最大出力を発生し得るノッチ位置に切り替えられるので、プッシャの速度を抑制した状態でプッシャをコークスに接触させることが可能となるとともに、押し止まりの発生を抑制することが可能とある。
【図面の簡単な説明】
【図１】コークス炉の断面斜視図である。
【図２】反力の時間的変化を示すグラフである。
【図３】従来の誘導電動機の出力特性図である。
【図４】本発明に係るコークス押し出し制御装置の構成図である。
【図５】本発明に係るコークス押し出し制御装置で使用される誘導電動機の特性曲線である。
【図６】起動抵抗アレイの１実施例である。
【符号の説明】
１２…プッシャ
１３…ラック
１４１…誘導電動機
１４２…減速機
１５…ピニオン
４０…判定部
４１…電磁ブレーキ
４２…パルスジェネレータ
４３…３相交流電源
４４…起動抵抗アレイ
４５…操作盤
【図１】
0003718362.tif 000006
【図２】
0003718362.tif 000007
【図３】
0003718362.tif 000008
【図４】
0003718362.tif 000009
【図５】
0003718362.tif 000010
【図６】
0003718362.tif 000011