Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




18.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


17.10.2019


15.10.2019


13.10.2019


13.10.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Автоматизация управления электродами в процессе плавки

Автоматизация управления электродами в процессе плавки

21.03.2019


Если в соответствии с состоянием металла, шлака и футеровки печи определены оптимальные значения рабочего напряжения и силы тока, то установленные значения электрических параметров должны выдерживаться как можно более точно. Степень соответствия фактических значений силы тока и мощности заданным величинам зависит от качества системы автоматического регулирования электропечи.

Система автоматического регулирования включает объект регулирования, снабженный датчиками, — одну из фаз дуговой печи с трансформаторами тока и напряжения, собственно регулятор, т. е. устройство, реагирующее на отклонение электрического режима печи от заданного и сообразно этому включающее третий элемент системы — исполнительный механизм, обеспечивающий подъем или опускание электрода. Качество регулирования зависит от чувствительности, быстродействия и устойчивости системы.

Свойство регулятора вызывать перемещение электродов лишь при определенном, отличном от нуля значении разности между фактическим и заданным значениями регулируемой величины называется зоной нечувствительности регулятора. Чем больше зона нечувствительности регулятора, тем грубее регулирование.

Быстродействие является одной из важнейших характеристик регулятора, показывающей, как долго печь после появления отклонения будет работать в режиме, отличном от заданного. Чем меньше быстродействие, т. е. чем больше время регулирования, тем большую часть общего рабочего времени печь работает в режиме, отличающемся от заданного. Быстродействие системы регулирования определяется главным образом ее инерционностью — степенью уравновешивания электрода, инерцией якоря двигателя, перемещающего электрод и т. п.

Система регулирования электродов должна быть устойчивой. Будучи выведена из заданного установившегося состояния, она самопроизвольно стремится к прежнему состоянию. Установленные на действующих печах автоматические регуляторы в разной степени обладают указанными свойствами.

Релейно-контакторные автоматические регуляторы, -сохранившиеся на печах старой конструкции, относятся к числу наиболее простых регуляторов дифференциального типа. Поэтому на его примере удобнее всего рассмотреть принцип действия подобных устройств. Действие регулятора, схема которого дана на рис. 20, основано на поддержании постоянного заданного соотношения между током, проходящим через электрод, и напряжением на дуге регулируемой фазы. Сравнение заданной величины этого отношения с фактической осуществляется с помощью дифференциального реле.
Автоматизация управления электродами в процессе плавки

Дифференциальное реле снабжено двумя катушками H и Т, сердечники которых связаны с токоведущим коромыслом, замыкающим контакты КП и КС (подъема и спуска) при втягивании сердечника той или иной катушкой. Сила тока в катушке T пропорциональна силе тока в регулируемой дуге, так как эта катушка включена последовательно с обмоткой трансформатора тока соответствующей фазы печи. Катушка напряжения H включена между шинами, подводящими ток к электроду, и корпусом печи, т. е. параллельно дуге; по ней проходит ток, сила которого пропорциональна напряжению дуги.

Когда сила тока и напряжение на дуге равны заданным величинам, коромысло реле находится в равновесии и контакты КП и КС разомкнуты. При отклонении электрического режима от установленного равновесие между втягивающими усилиями катушек нарушается. В той катушке, где ток превысил заданное значение, усилие больше и сердечник втягивается кверху. При этом замыкается соответствующий контакт и создается замкнутая цепь для включения двигателя исполнительного механизма перемещения электродов. Вращение двигателя в определенном направлении продолжается до тех пор, пока замкнуто коромысло и соответствующий контактор.

Напряжение дуги и сила тока непосредственно связаны с длиной дуги. Чем короче дуга, тем меньше ее электрическое сопротивление, выше сила тока и ниже напряжение. Поэтому регулирование тока и напряжения осуществляется за счет изменения длины дуги. При чрезмерном опускании электрода или при соприкосновении его с металлом сопротивление дуги падает, сила тока растет, напряжение уменьшается. При этом возрастает ток в катушке T и ослабевает ток в катушке Н; втягивающее усилие катушки T становится больше усилия, действующего на сердечник катушки H — коромысло замыкает контакт подъема КП. При подъеме электрода длина дуги возрастает, сила тока уменьшается, а напряжение растет. Когда ток п напряженно достигнут заданного значения, коромысло займет горизонтальное положение, оба контакта реле окажутся разомкнутыми и двигатель остановится. Задание регулятору изменяется с помощью реостатов 4 и 6, регулирующих ток в катушках T и Н.

Автоматический пуск печи происходит при включенных регуляторах трех фаз и поднятых электродах. Под воздействием автоматических регуляторов электроды начинают опускаться. Электрод, который первым касается шихты, немедленно останавливается. Это происходит потому, что исчезает напряжение на электроде, а следовательно, и ток в катушке H, благодаря которому был до сих пор замкнут контакт КС. После соприкосновения с шихтой другого электрода возникает ток короткого замыкания; токи в катушках T регуляторов обоих электродов резко возрастают, а в катушках H они отсутствуют. Замыкаются контакты КП, и электроды начинают перемещаться вверх, а между шихтой и электродами зажигаются дуги. После соприкосновения с шихтой третьего электрода зажигается третья дуга.

Скорость вращения двигателя исполнительного механизма можно регулировать вручную, меняя сопротивление реостата, включенного последовательно в цепь его якоря. Обычно скорость вращения двигателя при подъеме электрода на 20—30% больше, чем при спуске. Большая скорость подъема позволяет во время обвалов шихты или при других нарушениях нормального хода плавки, вызывающих короткое замыкание, быстро поднять электрод, не допуская автоматического отключения всей печи. При опускании, наоборот, высокая скорость нежелательна, так как это может вызвать частое соприкосновение электрода с металлом и науглероживание ванны, а также поломку электродов.

В регуляторе этого типа скорость перемещения электродов не зависит от величины отклонения электрического режима от заданного.

Это означает, что даже очень грубые возмущения в работе печи будут ликвидироваться так же медленно, как и самые незначительные. Зона нечувствительности релейно-контакторного регулятора по току доходит до ±10%. Если заданная величина силы тока составляет 20 000 о, регулятор будет приходить в действие лишь при токах менее 18000 и более 22 000 а. Работа релейно-контакторного регулятора часто нарушается вследствие обгорания контактов.

Бесконтактные регуляторы с электромашинными усилителями отличаются

более высокой чувствительностью и меньшей инерцией. В устройствах этого типа роль регулятора заданного режима выполняет специальная машина постоянного тока, называемая электромашинным усилителем (ЭМУ). Одновременно ЭМУ генерирует ток для питания двигателя перемещения электрода. Нa рис. 21 показан принцип действия такого регулятора. Сравнение тока и напряжения регулируемой дуги осуществляется в таком регуляторе после их выпрямления. Через трансформатор тока TT переменный ток поступает на селеновый выпрямитель ВТ, в котором преобразуется в постоянный; выпрямленный ток проходит через сопротивление Cd. Напряжение от шин низкой стороны печного трансформатора подается на выпрямитель BH. Выпрямленный ток. пропорциональный поданному напряжению, проходит по регулируемому сопротивлению ас.

Падение напряжения на участке потенциометра cd пропорционально силе тока регулируемой фазы, а падение напряжения на участке ас — напряжению дуги данной фазы. Когда электрический режим соответствует заданному, значения падений напряжения в сопротивлениях ас и Cd равны. Так как токи в этих участках направлены навстречу друг другу, то по обмотке управления усилителя ОУ ток не идет, напряжение на якоре усилителя отсутствует, соединенный параллельно с ним якорь двигателя исполнительного механизма передвижения электрода неподвижен.

При отклонении тока или напряжения от заданной величины в участках потенциометра ас и cd возникает результирующий ток, величина и знак которого определяются величиной и знаком отклонения. Чем больше отклонение тока или напряжения дуги от заданных величин, тем большее напряжение вырабатывает генератор ЭМУ и тем быстрее вращается электродвигатель, поднимая или опуская электрод.

Короткозамкнутая обмотка якоря генератора служит для усиления слабого магнитного потока, создаваемого обмоткой управления ОУ. Даже при слабом магнитном потоке в короткозамкнутой обмотке вследствие ее малого сопротивления получается ток очень большой силы. Этот ток создает магнитное поле, мощность которого в тысячи раз больше, чем мощность магнитного поля, создаваемого обмоткой управления ОУ. Поэтому рабочее напряжение на щетках генератора ЭМУ оказывается достаточным для работы электродвигателя исполнительного механизма.

Величина мощности, подводимой в печь, устанавливается с помощью регулирующего автотрансформатора PН, изменяющего величину напряжения на сопротивление ас.

Регуляторы с электромашинными усилителями отличаются высоким быстродействием. Зона их нечувствительности по току уменьшается до ±5%. Это дает возможность полнее использовать мощность трансформатора в период плавления, сократить продолжительность работы электропечной установки с подключенным дросселем. Число автоматических отключений печи из-за коротких замыканий уменьшается более чем в 100 раз.

В настоящее время разрабатываются и осваиваются более совершенные регуляторы с магнитными усилителями вместо вращающихся, а также гидравлические регуляторы. Поскольку качество регулирования зависит также и от особенностей исполнительных механизмов, совершенствованию их также уделяется должное внимание. Исполнительные механизмы с канатно-барабанной передачей заменяются механизмами с реечной передачей. На крупных дуговых сталеплавильных печах применяют гидравлические исполнительные механизмы и регуляторы. Внедрение простых и совершенных систем автоматического регулирования электродов позволяет наряду с повышением технико-экономических показателей работы дуговых электропечей осуществить их комплексную автоматизацию.