close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2334926

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 334 926
(13)
C2
(51) МПК
F27D 11/10 (2006.01)
H05B 7/148 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006100972/02, 10.01.2006
(72) Автор(ы):
Иванушкин Виктор Андреевич (RU),
Сарапулов Федор Никитич (RU),
Кожеуров Владимир Николаевич (RU),
Исаков Дмитрий Викторович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
10.01.2006
(43) Дата публикации за вки: 20.07.2007
Адрес дл переписки:
622031, Свердловска обл., г. Нижний Тагил,
Красногвардейска , 59, Нижнетагильский
технологический институт УГТУ-УПИ
2 3 3 4 9 2 6
электрода, и пороговый элемент, выход которого
соединен с управл ющим входом управл емого
ключа. Регул тор снабжен усилителем, блоком
ограничени ,
апериодическим
фильтром,
сумматором и блоком выделени модул сигнала
ошибки, выход которого соединен с входом
порогового элемента, а вход соединен с выходом
задатчика мощности, первым входом сумматора и
входом усилител , выход которого через блок
ограничений соединен с входом управл емого
ключа, выход которого через апериодический
фильтр соединен со вторым входом сумматора,
выход которого соединен с входом блока зоны
нечувствительности. 3 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к электротермии, в
частности
к
автоматическим
регул торам
положени электродов дуговых сталеплавильных
электропечей.
Техническим
результатом
изобретени вл етс повышение точности
поддержани заданного электрического режима и,
как следствие, повышение производительности
печи
и
снижение
удельного
расхода
электроэнергии. Согласно изобретению регул тор
содержит дл каждой фазы электропечи задатчик
мощности, блок зоны нечувствительности, выход
которого соединен с входом управл емого
реверсивного преобразовател , к выходу которого
подключен
электродвигатель
перемещени Страница: 1
RU
C 2
C 2
(54) РЕГУЛЯТОР ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
2 3 3 4 9 2 6
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2238616 С2, 20.10.2004. RU 94036249
A1, 20.02.1997. RU 2086076 C1, 27.07.1997. EP
0429774 A1, 05.06.1991. FR 2457029 A1,
12.12.1980.
(73) Патентообладатель(и):
ГОУ ВПО Уральский государственный
технический университет-УПИ (ГОУ ВПО "УГТУУПИ") (RU)
R U
(45) Опубликовано: 27.09.2008 Бюл. № 27
C 2
C 2
2 3 3 4 9 2 6
2 3 3 4 9 2 6
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 334 926
(13)
C2
(51) Int. Cl.
F27D 11/10 (2006.01)
H05B 7/148 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006100972/02, 10.01.2006
(72) Inventor(s):
Ivanushkin Viktor Andreevich (RU),
Sarapulov Fedor Nikitich (RU),
Kozheurov Vladimir Nikolaevich (RU),
Isakov Dmitrij Viktorovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 10.01.2006
(43) Application published: 20.07.2007
(73) Proprietor(s):
GOU VPO Ural'skij gosudarstvennyj
tekhnicheskij universitet-UPI (GOU VPO "UGTUUPI") (RU)
2 3 3 4 9 2 6
the output of which via the limit unit is
connected with the input of the control switch,
the output of which via the aperiodic filter is
connected to the second input of the summator,
the output of which is connected with the input
of dead band unit.
EFFECT: upgraded efficiency of furnace and
reduction of specific consumption of electric power.
3 dwg
R U
(57) Abstract:
FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE:
invention
refers
to
electrothermics,
particularly
to
automated
position regulators of electrodes of electric arc
steel
smelting
furnaces.
According
to
the
invention for each phase of the electric arc
furnace the regulator contains a setting power
mechanism, a unit of a dead band, an output of
which is connected with the input of controlled
reverse converter, to the output of which an
electric engine of electrode travel is connected,
and a threshold component, the output of which is
connected to the control input of a controlled
switch. The regulator is equipped with a
magnifier,
with
a
limit
unit,
an
aperiodic
filter, a summator and a unit for separation of
error signal module, the output of which is
connected
to
the
input
of
the
threshold
component, while the input is connected with the
output of the setting power mechanism, the first
input of the summator and input of the magnifier,
Страница: 3
EN
C 2
C 2
(54) POSITION REGULATOR OF ELECTRODE OF ELECTRIC ARC STEEL SMELTING FURNACE
2 3 3 4 9 2 6
Mail address:
622031, Sverdlovskaja obl., g. Nizhnij Tagil,
Krasnogvardejskaja, 59, Nizhnetagil'skij
tekhnologicheskij institut UGTU-UPI
R U
(45) Date of publication: 27.09.2008 Bull. 27
RU 2 334 926 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к электротермии, в частности к автоматическим регул торам
положени электродов дуговых сталеплавильных электропечей.
Известен регул тор положени электродов, содержащий задатчик мощности, блок зоны
нечувствительности, потенциометр обратной св зи, реверсивный преобразователь, к
выходу которого подключен двигатель перемещени электрода, и релейный элемент
времени [1]. Однако данный регул тор не обеспечивает качественного регулировани мощности вводимой в электропечь.
Известен также регул тор положени электродов дуговой электропечи, содержащий
задатчик мощности, подключенный к входу блок зоны нечувствительности, выход которого
св зан с входом управл емого реверсивного преобразовател , соединенного с двигателем
перемещений электрода, и выпр мительный мост [2]. Недостатком этого регул тора
вл етс низка точность регулировани .
Наиболее близким по технической сущности или прототипом вл етс регул тор
положени электрода, содержащий дл каждой фазы электропечи задатчик мощности,
выход которого соединен с входами первого и второго пороговых элементов и входом
блока зоны нечувствительности, первый выход которого соединен с движком
потенциометра отрицательной обратной св зи, охватывающей управл емый реверсивный
преобразователь, к выходу которого подключен электродвигатель перемещени электрода,
вход реверсивного преобразовател через первую диагональ выпр мительного моста
соединен со вторым входом блока зоны нечувствительности, причем втора диагональ
выпр мительного моста соединена с выходам управл емого ключа, вход которого через
элемент ИЛИ соединен соответственно с выходами первого и второго пороговых
элементов [3].
Данный регул тор не может поддерживать с высокой точностью заданный электрический
режим вследствие наличи ошибки регулировани , значение которой тем больше, чем
больше величина зоны нечувствительности регул тора, вл юща с в свою очередь
параметром его настройки, обеспечивающим устойчивость процесса регулировани . Такой
регул тор может длительно поддерживать мощность на уровне нижней (например, при
непрерывном опускании электрода в период проплавлени колодцев) либо верхней (при
подъеме электрода после окончани проплавлени колодцев в шихте и непрерывном росте
уровн жидкого металла в ванне печи) границ зоны нечувствительности. И в том, и в
другом случа х, очевидно, электрический режим печи отличаетс от оптимального
(заданного) и, следовательно, снижены показатели работы дуговой электропечи
(производительность и удельный расход электроэнергии). Кроме того, такой регул тор не
обеспечивает независимой настройки точности и устойчивости процесса регулировани .
Задачей изобретени вл етс повышение точности поддержани заданного
электрического режима (с обеспечением возможности независимой настройки устойчивости
регулировани ) путем непрерывной коррекции входного сигнала блока зоны
нечувствительности дополнительным сигналом в функции знака сигнала ошибки в
пределах статической зоны нечувствительности.
Указанный технический результат достигаемс тем, известный регул тор положени электрода дуговой сталеплавильной электропечи, содержащий дл каждой фазы
электропечи задатчик мощности, блок зоны нечувствительности, выход которого соединен
с входом управл емого реверсивного преобразовател , к выходу которого подключен
электродвигатель перемещени электрода, и пороговый элемент, выход которого соединен
с управл ющим входом управл емого ключа, дополнительно снабжен усилителем, блоком
ограничени , апериодическим фильтром, сумматором и блоком выделени модул сигнала
ошибки, выход которого соединен с входом порогового элемента, а вход соединен с
выходом задатчика мощности, первым входом сумматора и входом усилител , выход
которого через блок ограничени соединен с входом управл емого ключа, выход которого
через апериодический фильтр соединен со вторым входом сумматора, выход которого в
свою очередь соединен с входом блока зоны нечувствительности.
Сопоставительный анализ с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вл емый
Страница: 4
DE
RU 2 334 926 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
регул тор положени позвол ет при наличии в его структуре блока статической зоны
нечувствительности, обеспечивающего устойчивость процесса регулировани , повысить
точность поддержани заданного электрического режима и экономические показатели
электропечной установки.
Следовательно, за вл емое техническое решение соответствует критерию "Новизна".
Сравнение за вл емого решени не только с прототипом, но и с другими техническими
решени ми в данной области техники не позволило вы вить в них признаки, отличающие
за вл емое решение от прототипа, что позвол ет сделать вывод о соответствии критерию
"Изобретательский уровень".
Сущность предлагаемого технического решени подтверждаетс чертежом (фиг.1), на
котором представлена схема регул тора положени электрода дуговой сталеплавильной
электропечи.
Регул тор содержит управл емый реверсивный преобразователь 1, на выход которого
подключен электродвигатель 2 перемещени электрода 3. Вход управл емого
реверсивного преобразовател 1 соединен с выходом блока зоны нечувствительности 4,
вход которого соединен с выходом сумматора 5. Первый вход сумматора 5 соединен с
выходом задатчика мощности 6, входом усилител 7 и входом блока выделени модул 8
сигнала ошибки, выход которого через пороговый элемент 9 соединен с управл ющим
входом управл емого ключа 10. Выход усилител 7 через блок ограничени 11 соединен с
входом управл емого ключа 10, выход которого через апериодический фильтр 12
подключен ко второму входу сумматору 5.
Величина порога срабатывани порогового элемента 9 выбираетс такой, чтобы
дополнительный корректирующий сигнал с выхода усилител 7 через блок ограничени 11,
управл емый ключ 10 и апериодический фильтр 12 поступал на второй вход сумматора 5 в
пределах зоны нечувствительности блока 4. Величина порога ограничени блока 11 равна
по модулю величине порогового значени сигнала статической зоны нечувствительности
блока 4, а знак соответствует знаку сигнала ошибки регулировани .
Регул тор положени электрода дуговой сталеплавильной электропечи работает
следующим образом.
При наличии на выходе задатчика мощности 6 сигнала ошибки, превышающего порог
зоны нечувствительности блока 4, по вл етс сигнал на входе и напр жение на выходе
управл емого преобразовател 1, при этом электродвигатель 2 перемещает электрод 3 в
направлении уменьшени , рассогласовани . В это врем присутствуют сигналы на входе и
выводе усилител 7, выходе звена ограничени 11 и входе управл емого ключа 10.
Присутствуют сигналы также на входе и выходе звена выделени модул 8, a также входе
порогового элемента 9. Сигналы на выходе порогового элемента 9, управл ющем входе и
выходе управл емого ключа 10 отсутствуют. При этом дополнительный корректирующий
сигнал с выхода усилител 7 через блок ограничени 11, управл емый ключ 10 и
апериодический фильтр 12 не поступает на второй вход сумматора 5.
При уменьшении сигнала ошибки на выходе задатчика мощности 6 до значени ,
близкого к величине порогового сигнала зоны нечувствительности блока 4, по вл ютс сигналы на выходе порогового элемента 9 и управл ющем входе управл емого ключа 10.
При этом дополнительный корректирующий сигнал с выхода блока ограничени 11 через
открывшийс ключ 10 и апериодический фильтр 12 поступает на второй вход сумматора 5,
плавно вывод сигнал ошибки на входе блока 4 за границу порога зоны
нечувствительности на величину, равную по модулю пороговому сигналу статической зоны
нечувствительности. При этом электродвигатель 2 продолжает перемещать электрод 3 в
направлении уменьшени рассогласовани . При достижении величины сигнала
рассогласовани на выходе задатчика мощности 6 нулевого значени дополнительный
корректирующий сигнал на выходе усилител 7 становитс равным нулю, исчезают сигналы
на втором входе сумматора 5, на выходе блока зоны нечувствительности 4, входе
управл емого преобразовател 1, а также напр жение на его выходе. Электродвигатель 2
останавливаетс , прекраща перемещать электрод 3.
Страница: 5
RU 2 334 926 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
В случае по влени в процессе торможени электродвигател 2 на выходе задатчика
мощности 6 сигнала ошибки противоположной пол рности на выходе усилител 7 и втором
входе сумматора 5 снова по вл етс дополнительный корректирующий сигнал также
противоположной пол рности, который плавно выводит новый сигнал ошибки на входе
блока 4 за другую границу порога зоны нечувствительности на величину, также равную по
модулю пороговому сигналу статической зоны нечувствительности. При этом по вл ютс сигналы противоположной пол рности на выходе блока зоны нечувствительности 4, входе
управл емого преобразовател 1 и напр жение на его выходе. Электродвигатель 2 в этом
случае перемещает электрод 3 в противоположном направлении до устранени нового
рассогласовани до нулевого значени .
При нулевом значении сигнала ошибки на выходе задатчика мощности корректирующий
сигнал на выходе усилител 7 и соответственно втором входе сумматора 5 равен нулю,
отсутствуют также сигналы на выходе блока зоны нечувствительности 4 и входе
управл емого преобразовател 1, электродвигатель 2 перемещени электрода 3
неподвижен, управл емый ключ 10 открыт. При очередном по влении на выходе задатчика
мощности 6 сигнала ошибки в пределах зоны нечувствительности на втором входе
сумматора 5 снова по вл етс корректирующий сигнал соответствующей пол рности и
электродвигатель 2 перемещает электрод 3 в направлений устранени рассогласовани .
В случае по влени на выходе задатчика мощности 6 сигнала ошибки, превышающего
порог зоны нечувствительности блока 4, исчезают сигналы на выходе порогового элемента
9 и входе управл емого ключа 10, ключ 10 закрываетс и работа регул тора повтор етс в описанном пор дке.
Таким образом, предлагаемый регул тор при нахождении сигнала ошибки
регулировани в пределах зоны нечувствительности сдвигает статическую характеристику
блока зоны нечувствительности (соответственно "влево" или "вправо" в зависимости от
знака сигнала ошибки) путем непрерывной подачи на его вход через сумматор
дополнительного корректирующего сигнала. Причем максимальное значение
дополнительного сигнала равно по модулю пороговому значению блока зоны
нечувствительности, а знак соответствует знаку ошибки. При устранении ошибки
регулировании до нул (близкого к нулевому значению) корректирующий сигнал
автоматически снимаетс , благодар чему и повышаетс точность поддержани заданного
электрического режима печи, ее производительность и снижаетс удельный расход
электроэнергии.
Дл понимани сущности предлагаемого авторами технической решени приведем
более детальное описание процессов, происход щих при регулировании электрического
режима в дуговой сталеплавильной печи с использованием известных регул торов и
предлагаемого.
В известном решении на отрезке времени t1 (фиг.2) периода проплавлени колодцев в
твердой шихте (при отсутствии ее обвалов) длина дуги непрерывно удлин етс (за счет
отекани расплавл емого металла на подину печи), при этом ток дуги соответственно
снижаетс и регул тор посто нно работает на опускание электрода, поддержива значение
тока дуги у нижней границы зоны нечувствительности (i=Imin1<Iз, фиг.1). При обвале шихты
в этот период и отработке регул тором короткого замыкани (например, в момент времени
t11) электрод печи может остановитьс в любом положении в пределах зоны
нечувствительности 2?I1 и соответственно ток дуги прин ть значение в пределах от Imin1
до Imax1 (отрезок ?t1, фиг.2). При i>Imin1 по мере расплавлени шихты ток дуги за счет
непрерывного удлинени дуги снижаетс до значени i=Imin1.
По окончании проплавлени колодцев непрерывно растет уровень жидкого металла в
ванне печи, а длина дуги посто нно уменьшаетс , при этом ток дуги увеличиваетс и
электроды печи под воздействием такие регул торов посто нно поднимаютс вверх. В
этом случае ток дуги поддерживаютс на уровне верхней границы зоны
нечувствительности 2?I1 (Imax1>Iз). При обвалах шихты в этот период (t2, фиг.2) и
отработки регул тором короткого замыкани (например, отрезок времени ?t2) ток дуги
Страница: 6
RU 2 334 926 C2
5
10
15
20
25
30
может иметь любое значение в пределах зоны нечувствительности 2?I1 данного периода
плавки вплоть до значени , равного Imin1. По мере подъема уровн жидкого металла ток
дуги вновь возрастает до значени , равного Imax1. Аналогична картина (отлична от
оптимально заданной) наблюдаетс в периоды плавки t1 и t2 после отработки регул тором
обрыва дуги.
После расплавлени твердой шихты (металлургические периоды плавки t3 и t4)
электрический режим печи, как известно, становитс более спокойным и зона
нечувствительности регул тора обычно системой управлени сужаетс (фиг.2). Однако ток
дуги после отработки возмущени может в эти периоды длительно поддерживаетс таким
регул тором также в районе границ зон нечувствительности
(соответственно Imin2, Imax2 и Imin3, Imax3) и не соответствовать оптимальному значению.
Таким образом, в известных регул торах в пределах зоны (зон) нечувствительности
несоответствие значени тока дуги заданному значению регул тором не устран етс (т.к.
он снимает управл ющее воздействие в пределах зоны нечувствительности) и,
следовательно, не обеспечиваетс оптимально заданный режим дуговой печи.
(t<t1, фиг.3)
В предлагаемом решении при токе дуги i-ой стадии плавки меньше
регул тор также воздействует на механизм перемещени электрода в сторону его
опускани , увеличивав ток дуги. При достижении током дуги значени , равного нижнему
(момент времени t1 на фиг.3), ее
значению границы зоны нечувствительности
граница плавно сдвигаетс регул тором в сторону увеличени значени Imini на
величину ?Ii до значени , равного Iз (зона нечувствительности в целом плавно сдвигаетс дополнительно введенными элементами на величину, равную порогу чувствительности,
фиг.3). При этом регулируемый параметр (ток дуги) оказываетс вне сдвигающейс зоны
нечувствительности (точка А) и регул тор продолжает опускать электрод, увеличива ток
дуги. При достижении током дуги заданного значени (точка В, момент времени t2 на
фиг.3) регул тор снимает управл ющее воздействие, а граница зоны нечувствительности
возвращаетс на исходную позицию (вс зона нечувствительности плавно возвращаетс в
первоначальное положение, момент времени t3 на фиг.3). При этом ток дуги
устанавливаетс на уровне заданного значени (i=Iз).
(t<t1*, фиг.3) регул тор воздействует на механизм
При токе дуги больше
перемещени электрода в сторону его подъема, уменьша ток дуги. При достижении током
дуги значени , равного верхнему значению границы зоны нечувствительности
35
40
45
50
(момент времени t1* на фиг.3), ее граница сдвигаетс в сторону уменьшени значени на величину - ?Ii до значени , равного Iз (зона нечувствительности в целом плавно
сдвигаетс дополнительно введенными элементами на величину, равную порогу
чувствительности, но с обратным знаком, фиг.3). При этом регулируемый параметр (ток
дуги) оказываетс вне сдвигающейс зоны нечувствительности (точка А*) и регул тор
продолжает поднимать электрод, уменьша ток дуги. При достижении током дуги заданного
значени (точка В*, момент времени t2* на фиг.3) регул тор снимает управл ющее
воздействие, а граница зоны нечувствительности возвращаетс на исходную позицию (вс зона нечувствительности плавно возвращаетс в первоначальное положение, момент
времени t3*). Таким образом, в предлагаемом техническом решении регул тор
воздействует на механизм перемещени электрода в двух случа х: а) при нахождении
стабилизируемого параметра (тока дуги) вне установленной зоны нечувствительности за
счет наличи сигнала на выходе блока зоны нечувствительности, б) при нахождении
стабилизируемого параметра внутри статической зоны нечувствительности, изменением
(сдвигом) ее позиции относительно заданного значени регулируемого параметра
(одновременным увеличением или уменьшением пороговых значений границ зоны
нечувствительности). Изменение позиции зоны нечувствительности приводит к по влению
сигнала на выходе блока зоны нечувствительности и формированию регул тором
Страница: 7
RU 2 334 926 C2
5
10
15
20
25
30
управл ющего воздействи на механизм перемещени электрода. Причем в первом случае
задачей регул тора вл етс введение регулируемого параметра в границы статической
зоны нечувствительности (устойчивость регулировани ), а во втором - доведение
регулируемого параметра до заданного (оптимального) значени (точность регулировани ).
Дополнительно отметим, что в предлагаемом решении повышение точности
регулировани электрического режима печи достигаетс не за счет уменьшени величины
статической зоны нечувствительности (пределы ее уменьшени дл каждого из периодов
плавки ограничены и св заны с существенным ухудшением качества процесса
регулировани , а главное, с потерей устойчивости), а путем сохранени ее значени на
минимально возможном уровне дл данного периода плавки, обеспечивающем
устойчивость процесса регулировани , и дополнительного изменени ее позиции (с
сохранением значений оптимально выбранных порогов чувствительности) относительно
заданного значени при нахождении регулируемого параметра в пределах установленной
статической зоны нечувствительности.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №698174, кл. Н05В 7/148, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР №701513, кл. Н05В 7/148, 1979,
3. Авторское свидетельство СССР №1424702, кл. Н05В 7/148, 1987.
Формула изобретени Регул тор положени электрода дуговой сталеплавильной электропечи, содержащий
дл каждой фазы электропечи задатчик мощности, блок зоны нечувствительности, выход
которого соединен с входом управл емого реверсивного преобразовател , к выходу
которого подключен электродвигатель перемещени электрода, и пороговый элемент,
выход которого соединен с управл ющим входом управл емого ключа, отличающийс тем,
что он дополнительно снабжен усилителем, блоком ограничени , апериодическим
фильтром, сумматором и блоком выделени модул сигнала ошибки, выход которого
соединен с входом порогового элемента, а вход соединен с выходом задатчика мощности,
первым входом сумматора и входом усилител , выход которого через блок ограничени соединен с входом управл емого ключа, выход которого через апериодический фильтр
соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока зоны
нечувствительности.
35
40
45
50
Страница: 8
CL
RU 2 334 926 C2
Страница: 9
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
301 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа