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

мент 6 образует отрицатель ную обратную связь между исполнительным механизмом 4 и эле ментом 2, изменяя результаты сравнения в функции скорости переме щения электрода. Элемент 9 осуществляет дополнительную связь между объектом регулирования 1 и измерительным элементом 2, изменяя результаты сравнения в зависимости от недобора или пере­

бора мощности.

В некоторых регуляторах предусматривают еще программный датчик 8, позволяющий изменять эффективность действия обратных связей.

Такое усложнение структурной схемы системы регулирования мощности дуговой печи дополнительными стабилизирующими эле­ ментами обусловлено желанием приспособить ее к удовлетворению сложных требований, предъявляемых к ней сталеплавильным агре­ гатом. Этим же объясняется и многообразие разработанных типов и конструкций регуляторов.

Системы автоматического регулирования мощности дуговых ста­ леплавильных печей можно классифицировать по различным показа­ телям. По виду структурной схемы они подразделяются на:

1)регуляторы с обратной связью пропорционально измеряемой величине (элемент 7);

2)регуляторы с обратной связью пропорционально скорости

перемещения электрода (элемент 6); 3) регуляторы с программным изменением жесткости обратной

связи во времени (добавляется элемент 8, действующий совместно

сэлементами 7 и ff);

4)регуляторы с коррекцией мощности (добавляется элемент 9,

действующий совместно с элементами 7 и 6).

26

По примененному типу привода регуляторы делятся на 1) регуля­ торы с электромеханическим приводом и 2) регуляторы с гидравли­ ческим приводом.

6. Чувствительность, быстродействие и устойчивость систем регулирования электродов

Крегуляторам мощности дуговых печей предъявляют требования

вотношении высокой чувствительности и быстродействия при сохра­ нении устойчивости регулирования.

Под шириной зоны нечувствительности понимают величину

где А j , А 2— минимальные значения регулируемого параметра соот­ ветственно в положительном и отрицательном напра­

Для дифференциальной системы регулирования параметр регу­

где b и с — постоянные.

Впределах зоны нечувствительности изменения напряжения ничтожно малы и не превышают 2% [7], поэтому для зоны нечувстви­ тельности дифференциальных регуляторов можно принять то же выражение (1-31).

Врелейно-контакторных и других аналогичных системах авто­

матического регулирования уменьшению нечувствительности пре­ пятствует трение в измерительном устройстве. В регуляторах с элек­ тромашинными магнитными и другими аналогичными усилителями величина зоны нечувствительности (в пропорциональном режиме) определяется моментом сил трения и моментом от неуравновешения электрододержателя с электродом, приведенными к валу двигателя, и может быть выражена через эти моменты и параметры системы

•• 27

Из формулы (1-32) следует, что ширина зоны нечувствительно­ сти В тем уже, чем меньше момент, обусловленный неуравновешен­ ностью системы, и меньше момент сил, вредных сопротивлений, а также чем меньше сопротивление главной цепи двигателя и чем больше коэффициент усиления регулятора.

Возможность повышения нечувствительности регулятора в ре­ зультате увеличения коэффициента усиления очень ограничена, так как это приводит к снижению устойчивости работы системы регули­ рования.

Чувствительность гидравлического регулятора характеризуется в общем виде отношением максимальной ошибки (погрешности) к ходу золотника распределителя, причем под ошибкой системы пони­ мают рассогласование в перемещениях входа (золотника) и выхода (силового поршня), которое характеризует точность отработки системой входного сигнала [8].

Необходимость возможно более быстрой ликвидации всяких нару­ шений заданного режима, и особенно таких, как короткие замыкания и обрывы дуги, приводит к необходимости повышения быстродей­ ствия системы автоматического регулирования мощности дуговых печей.

Степень быстродействия систем регулирования зависит от их конструктивных параметров и характеристик (длительности переход­ ных электромагнитных и электромеханических процессов, величины зоны нечувствительности и зазоров в звеньях механизмов, переда­ точного отношения механизма и прочих параметров, определяю­ щих статическую точность системы).

Наиболее важным из этих параметров, если не учитывать зазоров и сил трения, является инерционность элементов привода, особенно имеющих большие скорости перемещения. Для процесса разгона уравнение движения будет иметь вид

Из этого уравнения следует, что для изменения скорости движе­

28

Из уравнений (1-34) и (1-35) следует, что время разгона или тор­ можения пропорционально суммарному моменту инерции всей системы, приведенному к валу двигателя.

Чтобы уменьшить время разгона и торможения системы, необхо­ димо в первую очередь уменьшить момент инерции тех частей, ско­ рость которых велика. В механизмах, приводимых в действие от электродвигателей, основная инерция вращающихся частей сосредо­ точена в якоре двигателя, имеющим наибольшую скорость вращения.

Другим способом уменьшения времени разгона и торможения является форсирование. Одним из методов форсированного тормо­ жения является, например, динамическое торможение или противо­ ток. Помимо инерционности системы, сказывающейся на времени переходного процесса, большое влияние на качество регулирования могут оказывать запаздывания, вызванные неудовлетворительным выполнением механизма перемещения электродов, люфтами, зазо­ рами, проскальзываниями.

Так, в гидравлических приводах, в которых инерция движу­ щихся частей мала, решающее значение на переходный процесс оказывает запаздывание, составляющее 0,05—0,1 с. В электромеха­ нических приводах это запаздывание может быть сведено при очень качественном исполнении механизмов до 0,1 с., но может достигать и 0,5—0,6 с.

Вредное влияние оказывают также упругие звенья, вызывающие дополнительные колебания электродов, как, например, троссовая передача при электромеханическом приводе или резиновые шланги для подачи рабочей жидкости к силовым цилиндрам при гидравли­ ческом приводе. Современная промышленная дуговая печь является трехфазным агрегатом без нулевого привода и всякое изменение режима в одной из фаз вызывает нарушение в других фазах даже при правильных положениях электродов.

Существующие системы регулирования не позволяют автономно регулировать фазы, поэтому в какой-то степени дополнительные перемещения электродов неизбежны. Известно, что для анализа устойчивости систем регулирования электродов дуговых сталепла­ вильных печей, кроме обычных критериев устойчивости, необходимо учитывать ограниченность области существования электрической

В общем виде критерий ограничения перерегулирования можно представить следующим выражением [9]:

29