Файл: Пирожников, В. Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.pdf

в) программное регулирующее устройство 7; г) устройство сигнализации — световое табло 8.

Программное регулирующее устройство состоит из следующих блоков: программного регулирования БПР, регулирования мощ­ ности БРМ, переключения ступеней напряжения БСН; управле­ ния световым табло БТБ, регулирования температуры металла БРТ.

В блоке БПР хранятся директивные режимы для всех марок стали, выплавляемых в печи, и возможные методы их выплавки. Этот блок контролирует время работы печи под током на каждом технологическом интервале, осуществляет последовательную смену интервалов плавки и выдает предусмотренные программой задания управляющим блокам системы.

Блок БСН управляет переключением ступеней напряжения,

марной активной мощности трех фаз, стабилизирует вводимую в печь мощность, корректируя уставку тиристорного регулятора 3 положе­ ния электродов при отклонении мощности от заданной.

Блок-схема регулирования мощности представлена на рис. 70. Она включает в себя устройство контроля суммарной вводимой мощ-

143

Tpl

ности, состоящее из датчика мгновенной мощности ДМ, высокоста­ бильного усилителя постоянного тока УПТ и ДС-фильтра Ф, задат­ чика мощности ЗМ, связанного с переключателем ступеней напря­

мощности трехфазных электрических цепей, подключенный ко вто­ ричным цепям трансформатора тока и напряжения, установленных на стороне высокого напряжения печного трансформатора. Работа преобразователя основана на эффекте Холла [погрешность амплитуд­ ной характеристики датчика — зависимость £/вых = f (Ра) не пре­ вышает 2,5% ].

Напряжение, снимаемое с датчика, пропорциональное мгновен­ ной мощности трех фаз печи, усиливается усилителем УПТ и усред­ няется PC-цепочкой, имеющей постоянную времени, регулируемую в диапазоне 10—20 с. Напряжение, пропорциональное средней мощ­

рабочая точка усилителя, выбранная из условия обеспечения номи­ нальной силы тока печного трансформатора и заданная силой тока /3ад в основной управляющей обмотке, смещается по нагрузочной характеристике усилителя, при этом уставка регуляторов положе­ ния электродов API— АРЗ изменяется таким образом, что потреб­ ляемая мощность остается постоянной. Оптимальные значения сил

144

токов отдельных фаз печи с учетом имеющейся несимметрии токо­ подвода устанавливаются переменными сопротивлениями R 1—Р 3, включенными в цепи задания тиристорных регуляторов A P I—АРЗ.

Регулирование теплового режима печи должно обеспечить за­ данный температурный режим металла. Температура металла в ванне измеряется устройством 2 (см. рис. 69) по команде от светового табло.

В соответствии с заданными измеренными температурами ме­ талла блоком БРТ устанавливается требуемая мощность и ступень напряжения печного трансформатора.

Мощность Р для каждого технологического интервала рафинировки длительности At определяется по уравнению

Для своевременного выполнения операции, предписываемых технологией плавки, на световое табло 8 (см. рис. 69) выводятся сигналы для сталевара. Световым табло управляет блок БТБ.

Программа плавки представлена в виде определенной последо­ вательности временных интервалов, характеризующихся своими электрическим, тепловым и технологическим режимами (табл. 10). При этом на основании требований технологических инструкций и статистического анализа производственных данных регламенти­ рованы продолжительности технологических интервалов, время вве­ дения шлакообразующих и легирующих материалов, измерения тем­ пературы металла, включения электромагнитного перемешивания

идругих операций. Продолжительность работы до подвалки шихты

ипосле подвалки до момента снижения ступени напряжения опре­ делены на основании непрерывного измерения температуры внутрен­ ней поверхности кладки.

Врезультате применения данной системы управления значи­ тельно повысилась точность поддержания заданного электрического режима. Регистрограммы, приведенные на рис. 71, показывают характер изменения суммарной мощности трех фаз печи в начале периода плавления при работе системы (б) и без нее (а).

Стабилизация электрического режима позволила в 1,5—2,0 раза сократить колебания продолжительностей отдельных технологичес­ ких интервалов от плавки к плавке и расхода электроэнергии по интервалам, а также существенно уменьшить вариации продолжи­ тельности всей плавки и общего расхода электроэнергии.

146

Время от Включения печи, мин

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \

Р и с . 71. Регистрограммы средней суммарной мощности в период плавления'твердой шихты

В табл. 11 приведены основные технико-экономические показа­ тели, характеризующие работу дуговой сталеплавильной печи с системой управления и без нее при выплавке трансформаторной стали ЭЗА. Как следует из табл. 11, применение системы управления позволяет сократить продолжительность плавки трансформаторной стали в среднем на 7 мин, или на 3,3%, снизить удельный расход электроэнергии на 12 кВт ч/т, или на 3,1%.

Т а б л и ц а 11

Технико-экономические показатели работы электропечи при выплавке стали ЭЗА

6. Применение вычислительной техники в электросталеплавильном производстве

Управление электрическим режимом

В последние годы производство электростали в наиболее разви­ тых странах характеризуется увеличением емкости печей, повыше­ нием мощности трансформаторов, совершенствованием технологии и методов управления рабочим процессом, причем для управления процессом электроплавки все большее применение получают средства вычислительной техники.

Из локальных систем наибольшее распространение получили специализированные системы управления введением электро­ энергии.

Фирма «Демаг» (ФРГ) разработала систему «Програмелт», пред­ назначенную для программированного контроля расхода электро­ энергии на отдельных стадиях плавки [69]. Эта система, суммируя на счетных декадах импульсы, поступающие от электрического счетчика, контролирует расход электроэнергии и по израсходовании заданного программой количества энергии сигнализирует плавиль­ щику об окончании очередной и необходимости перехода к следую­ щей стадии процесса; при этом на световом табло сообщаются необ­ ходимые ступень напряжения и расход электроэнергии. Требуемый на расплавление шихты расход электроэнергии рассчитывается вы­ числительным устройством по данным о массе садки. Расход энергии на различных стадиях доводки задается в зависимости от состава и температуры металла, а также от количества присадок.

Система «Програмелт» испытывалась на трех заводах на электро­ печах при изменении ступени напряжения трансформатора меняется задание регулятору положения электродов с тем, чтобы на каждой ступени вторичного напряжения поддерживалась оптимальная сила тока, определенная из электрической характеристики печи (диаграммы Рике).

Применение системы программированного контроля позволило заметно сократить расход электроэнергии (до 70 кВт-ч/т стали) и продолжительность плавки при существенном уменьшении вариа­ ций этих показателей на разных плавках [70].

Широкое применение за рубежом, особенно р США, получили счетно-решающие устройства для контроля и регулирования на­ грузки электропечей в соответствии с установленным лимитом энер­ гии, а также для оптимизации коэффициента нагрузки, представ­ ляющего собой отношение среднего потребления энергии за конт­ рольный период к максимальному потреблению. Так как нагрузка выше лимита, установленного договором между заводом и электри­ ческой кампанией, обходится обычно очень дорого (от 1,25 до 3,50 долл/кВт), а стоимость 1 кВт ч энергии с повышением коэффи­ циента нагрузки в пределах установленного лимита значительно снижается, регулирование нагрузки электропечей вычислительными устройствами оказывается очень эффективным. Так, повышение коэффициента нагрузки с 0,75 до 0,80 на установке с лимитом

148