1.3 Анализ систем управления приводом перемещения электродов (су ппэ) дсп

Для регулирования положения электродов дуговых сталеплавильных печей применяют системы управления приводами перемещения электродов ДСП, которые можно классифицировать по различным показателям. По способу управления системы управления приводом перемещения электродов могут быть с дифференциальными, токовыми и импедансными регуляторами положения электродов (РПЭ).

Изначально на практике широкое распространение получили токовые РПЭ. Однако, ведущими учёными было доказано, что контроля только тока недостаточно. Токовые регуляторы имеют множество недостатков. Например, при исчезновении напряжения регулятор срабатывает на опускание электродов, что обусловливает необходимость специального устройства, предотвращающего их опускание. При включении токового регулятора электроды трёх фаз опускаются. Дуги зажигаются только в том случае, когда два электрода (или три) одновременно касаются металла. В других случаях возможна поломка электрода или науглероживание металлической ванны. Может произойти погружение в ванну того электрода, под которым была самая короткая дуга. Токовый регулятор не обеспечивает постоянство мощности дуги, поэтому в современном мире они применяются только на устаревших установках.

СУ ППЭ с дифференциальным регулятором по сравнению с СУ ППЭ с токовым регулятором более точно управляет ППЭ, поскольку помимо тока дуги использует также и полное напряжение дуги. Однако при этом недостатком дифференциального регулятора является большая зависимость мощности печи от колебаний напряжения сети. Поэтому СУ ППЭ с дифференциальным регулятором также не обеспечивает стабильный процесс горения дуг.

В данный момент наибольшее распространение получили импедансные регуляторы.

В основе импедансных регуляторов перемещения электродов (см. рис. 1.2) лежат три независимых регулятора полного сопротивления для трех фаз:

(1.1)

где и – постоянные коэффициенты, зависящие от коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов напряжения и тока;

– полное сопротивление дуги.

На рисунке 1.2 приведена структурная схема СУ ППЭ ДСП с импедансным регулятором для одной фазы. Для двух других фаз схема аналогична. В работе регулятора применяются значения с датчика напряжения ДН на выходе печного трансформатора и датчика тока ДТ дуги. Информация с выходов этих блоков передается на вход блока деления, где полученное напряжение делится на ток дуги, вследствие чего на выходе появляется сигнал с информацией об импедансе, т.е. полном сопротивлении дуги. Этот сигнал сравнивается с заданным значением сопротивления дуги с помощью задатчика сопротивления ЗС, формируя сигнал рассогласования, поступающий на РПЭ, с выхода которого сигнал управления поступает на ППЭ, изменяя величину дугового зазора, т.е. длину дуги.

Преимущество применения импедансного РПЭ заключается в том, что при исчезновении напряжения на печи (отключение главного выключателя) сигнал разбаланса в плечах тока и напряжения регулятора отсутствует и электроды неподвижны. Также импедансный регулятор позволяет осуществить автоматический пуск печи, поскольку в момент соприкосновения первого электрода с шихтой напряжение становится малым и регулятор останавливает электрод. При подходе второго электрода зажигаются дуги в двух фазах печи.

При импедансном регулировании с увеличением силы тока в одной из фаз перемещения электродов остальных фаз значительно меньше (или совсем отсутствуют), так как увеличение силы тока двух других фаз сопровождается одновременным повышением напряжений в них (вследствие "перекоса" звезды напряжений). Чувствительность импедансного регулятора выше, чем у токового регулятора при прочих равных условиях, так как одновременно с увеличением силы тока снижается напряжение соответствующей фазы, и наоборот.

На рисунке 1.2 приняты следующие обозначения: ПТ – печной трансформатор; ДН – датчики напряжения; ДТ – датчики тока; МН – масштабирующий коэффициент напряжения; МТ – масштабирующий коэффициент тока; ЗС – задатчик сопротивления; РПЭ – регулятор положения электродов; ППЭ – привод перемещения электродов.

Рисунок 1.2 – Структурная схема системы управления приводом перемещения электродов ДСП с импедансным регулятором

Из рассмотренных СУ ППЭ с различными РПЭ системы управления с импедансными регуляторами лучше остальных позволяют регулировать длины дуг. Поэтому в дальнейшем в работе исследования будут проводиться для СУ ППЭ с импедансными регуляторами.