РЕГУЛЯТОР РЕЖИМА ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электрическим режимом дуговых печей постоянного и переменного тока с вертикально перемещающимся электродом.
Известен регулятор режима дуговой печи, содержащий элемент измерения режима, связанный выходом с первым входом элемента сравнения, подключенным вторым входом к выходу задающего элемента, а выходом - через усилительный элемент к исполнительному двигателю с механизмом перемещения электрода дуговой электропечи, включающей в себя электрод и ванну с шихтой (Регулятор мощности дуговой сталеплавильной печи, патент на полезную модель №82400 U1, МПК Н05В 7/148, G05B 11/00, опубликовано: 20.04.2009 Бюл. №11).
Данное устройство, обеспечивая работу печи в различных режимах зажигания дуги, устранения обрывов дуги и ликвидацию эксплуатационных коротких замыканий, не устраняет ударов электрода о шихту при его движении вниз. Система управления, построенная по указанной выше структуре, обеспечивает спуск электрода с высокой скоростью, достигающей нескольких метров в минуту. При соприкосновении электрода с шихтой происходит удар, который может привести к поломке электрода. Запаздывание сигналов в канале управления и самом приводе приводят к тому, что процесс торможения двигателя наступает не в момент соприкосновения электрода с шихтой, а с запаздыванием. В течение этого времени двигатель, продолжая движение по инерции, погружает электрод в шихту. Если шихта твердая (особенно с большими кусками), то сила удара электрода о шихту может достигать больших значений, превышающих продольную прочность электрода.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении срока службы электрода путем снижении силы удара электрода о шихту при зажигании дуги.
Поставленная задача решается тем, что известный регулятор режима дуговой печи, содержащий элемент измерения режима, связанный выходом с первым входом элемента сравнения, подключенным вторым входом к выходу задающего элемента, а выходом - через усилительный элемент к исполнительному двигателю с механизмом перемещения электрода дуговой электропечи, включающей в себя электрод и ванну с шихтой, сумматор, согласно полезной модели, дополнительно снабжен измерителем промежутка между торцом электрода и шихтой в печи, элементом выделения направления движения электрода, блоком умножения, элементом задания ползучей скорости, ключевым элементом и пороговым элементом, соединенным входом с выходом измерителя промежутка между торцом электрода и шихтой, а выходом - с сигнальным входом ключевого элемента, управляющий вход которого подключен к выходу блока выделения направления движения электрода, связанного входом с выходом элемента сравнения и первым входом блока умножения, подключенного выходом к входу усилительного элемента, а вторым входом - к выходу сумматора, связанного первым входом с выходом ключевого элемента, а вторым входом - с выходом элемента задания ползучей скорости.
Кроме того, измеритель промежутка между торцом электрода и шихтой может включать в себя последовательно соединенные разделительный конденсатор, генератор высокой частоты, резистивный шунт с параллельно подключенным к нему своими входами выпрямителем, а выходы выпрямителя являются выходом измерителя, причем разделительный конденсатор подключен к токоподводу электрода, а резистивный шунт подсоединен к ванне с шихтой.
Такое выполнение предлагаемого устройства обеспечивает снижение скорости спуска электрода при его приближении к шихте на расстояние, достаточное для торможения двигателя без выбега. Как известно, сила удара движущегося предмета о преграду пропорциональна квадрату скорости, поэтому снижение скорости электрода при приближении его к шихте уменьшает силу удара, повышая надежность работы печи и срок службы электрода.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема регулятора режима дуговой печи, а на фиг.2 - электрическая схема измерителя промежутка между электродом и шихтой.
Регулятор режима дуговой печи, включающей в себя ванну с шихтой 1, электрод 2 и токоподвод 3 с элементом измерения режима 4, состоит из механизма 5 перемещения электрода, двигателя 6, усилительного элемента 7, выполненного в виде силового преобразователя напряжения, элемента сравнения 8, задающего элемента 9, блока умножения 10, элемента выделения направления движения электрода 11, сумматора 12, элемента задания ползучей скорости 13, ключевого элемента 14, порогового элемента 15 и измерителем промежутка между торцом электрода и шихтой 16.
Измеритель 16 соединен выходом с входом порогового элемента 15, подключенного выходом к сигнальному входу ключевого элемента 14, управляющий вход которого связан с выходом элемента выделения направления движения электрода 11. Выход измерителя режима 4 подключен к первому входу элемента сравнения 8, соединенного вторым входом с выходом задающего элемента 9. Выход элемента сравнения 8 подключен одновременно к входу элемента выделения направления движения электрода 11 и первому входу блока умножения 10, второй вход которого соединен с выходом сумматора 12, связанного первым входом с выходом ключевого элемента 14, а вторым входом - с выходом элемента задания ползучей скорости 13.
Кроме, того, измеритель 16 промежутка между торцом электрода и шихтой может содержать последовательно соединенные разделительный конденсатор 18, генератор высокой частоты 17, резистивный шунт 19 с параллельно подключенным к нему своими входами диодным выпрямителем 20, выходы которого являются выходом измерителя. Причем разделительный конденсатор 18 подключен к токоподводу электрода 3 а резистивный шунт 19 подключены к ванне с шихтой печ 1.
Устройство работает следующим образом.
д
п
д max
п
д max
д, з
В начале работы печи, когда на все аппараты подано напряжение питания, электрод 2 находится в поднятом положении, что соответствует разрыву цепи питания печи, отсутствует электрическая дуга и, следовательно, в печи не протекает ток. Тем не менее при этом на выходе элемента измерения 4 (в рассматриваемом примере на выходе этого элемента вырабатывается сигнал, пропорциональный разности напряжения между электродом и ванной с шихтой, и току дуги I) будет вырабатываться сигнал, равный напряжению печи U, т.е. U=U. Поскольку максимальное значение сигнала обратной связи U, соответствующее отсутствию тока печи и, соответственно, отсутствию электрической дуги, больше напряжения задания U, формируемого задающим элементом 9, то на выходе элемента сравнения 8 появится сигнал ΔU<0, который включит двигатель 6 на спуск электрода 2. При этом электрод 2 будет опускаться до тех пор, пока не коснется загруженной в печь шихты 1.
U
В представленном варианте исполнения измерителя промежутка между торцом электрода и шихтой (см. фиг.2) измерение расстояния между торцом электрода и шихтой осуществляется путем контроля емкостного тока, протекающего от высокочастотного генератора 17 по цепи, содержащей разделительный конденсатор 18 Сp, резистивный шунт 19 и емкость промежутка С между торцом электрода и шихтой 1. В электрической цепи основным переменным сопротивлением обладает емкость промежутка между торцом электрода и шихтой. По мере приближения электрода к шихте емкость промежутка Си увеличивается, что приводит к увеличению тока, протекающего по измерительной цепи. Контроль тока осуществляется с помощью порогового элемента 15, подключенного входом к резистивному шунту 19 Rш. При достижении током заданного значения, соответствующего расстоянию, необходимому для торможения исполнительного двигателя, пороговый элемент переключается и изменяет задание скорости движения электрода на ползучую скорость.
В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение силы удара электрода о шихту за счет снижения скорости перемещения электрода в момент приближения к шихте. Как следствие, уменьшается риск поломки электрода и повышается надежность работы печи в целом.