книги из ГПНТБ / Рудницкий В.Б. Автоматизация процессов рудной электроплавки в цветной металлургии

руднотермических печей должна удовлетворятъ следую­ щим общим требованиям:

—возможность изменения задания в пределах 30—■ 120% /ш с точностью установления задания не менее 3%;

—возможность быстрого перехода с автоматического управления на ручное и обратно без изменения положе­ ния электрода;

—высокая надежность и простота обслуживания.

Г л а в а VI

БЕСКОНТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ТИПА БРМ-1

Рассмотренные в гл. V регуляторы мощности не пол­ ностью удовлетворяют требованиям регулирования мощ­ ности шестиэлектродных руднотермических печей для плавки медно-никелевых руд и концентратов. Отсутствие серийно выпускаемых регуляторов, отвечающих особен­ ностями работы данных печей, вызвало необходимость разработки нового регулятора мощности. Кировоканским институтом «НИИАвтоматика» и Кишиневским по­ литехническим институтом создан и внедрен в производ­ ство бесконтактный регулятор мощности БРМ-1 [68, 69, 70]. Освоение регулятора БРМ-1 в промышленных усло­ виях осуществлено совместно с сотрудниками комбината «Печенганикель» на руднотермических печах комбината. Ниже рассмотрено устройство бесконтактного регулято­ ра мощности типа БРМ-1 и результаты его внедрения на руднотермических печах для плавки медно-никелевого сырья.

1.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

ИУСТРОЙСТВО РЕГУЛЯТОРА БРМ-1

Блок-схема регулятора

Конструкцию регулятора разрабатывали с учетом из­ ложенных выше особенностей исследуемых печей как объектов регулирования электрической мощности.

Принцип действия регулятора мощности БРМ-1 осно­ ван на поддержании фазной или электродной проводи­

мости печи в соответствии с заданием. Регулятор осуще­ ствляет измерение проводимости шлака под каждым электродом (частное от деления силы фазного тока на соответствующее напряжение), сравнивает ее с заданием и в зависимости от знака рассогласования выдает коман­ ду на перемещение электрода вверх или вниз до доведе­ ния проводимости под электродом до заданной вели­ чины.

Функциональная блок-схема регулирования проводи­ мости одного электрода фазы с регулятором БРМ-1 по­ казана на рис. 38. Сигналы от измерительных трансфор-

Рис. 38. Функциональная блок-схема регу­ лирования проводимости одного электрода

маторов тока и напряжения, установленных в цепи пита­ ния электродов руднотермической электропечи ОР, поступают в измерительную часть регулятора. Входные преобразователи тока и напряжения TT, ТН выдают сиг­ налы в виде напряжения постоянного тока, пропорцио­ нального силе тока фазы и напряжению на электроде. Блок деления БД, выполненный в виде аналогового вы­ числительного устройства, служит для получения частно­ го, пропорционального проводимости на электроде.

На входе регулирующей части включен элемент срав­ нения ЭС, в котором величина измеренной проводимости сравнивается с заданием и подается на преобразователь­ ный элемент ПЭ. Сигнал рассогласования поступает на вход каналов управления подъемом и опусканием элект­ рода.

Так как в рассматриваемых печах у полезного сигна­ ла более низкочастотный спектр, чем у помех, то для уменьшения влияния помех в САР необходимо предус­ мотреть корректирующее звено. Обычно, если у полезно­ го сигнала более низкочастотный спектр, чем у помех,

влияние помех уменьшают введением последовательного фильтра [71]. Однако при этом вследствие сужения по­ лосы частот запас устойчивости системы уменьшается, а длительность переходного процесса возрастает. Изме­ нение коэффициента усиления в такой системе может привести к ухудшению статических или динамических свойств.

В релейных САР введение последовательного филь­ тра хотя и уменьшает число включений [49] и, следо­ вательно, увеличивает эксплуатационную надежность, но, как и в иных системах, ухудшает их статические или динамические свойства. Это противоречие устраняется, если осуществить САР, обладающую узкой полосой про­ пускания частот по отношению к возмущающему воз­ действию и широкой полосой пропускания частот по от­ ношению к полезному сигналу. Задача может быть ре­ шена путем изменения структуры релейной САР. Общая

САР, основанный на изменении ее структуры в зависи­ мости от знаков отклонения регулируемого параметра до и после элементов САР, свойства которых подлежат коррекции [74]. Специальное корректирующее устрой­ ство включает фильтр в зависимости от знаков величин на входе и выходе этого фильтра, что существенно улуч­ шает динамические свойства системы.

Сущность примененного способа коррекции заключа­ ется в следующем. На рис. 39 изображены переходные процессы в САР с последовательным фильтром без кор­ рекции и с введением коррекции. Пусть переходной процесс на входе фильтра характеризуется затухающи­ ми колебаниями 1. Изменение величины на выходе филь­ тра, включенного последовательно с измерительным элементом, выглядит в виде кривой 2. Эта же САР без фильтра не срезает высокочастотные слагающие возму^ щения и переходной процесс в ней характеризуется кри­ вой 1'. Задача приближения переходного процесса 1 к процессу V с обеспечением одновременно фильтраций возмущающих воздействий может быть решена следу­ ющим образом.

В систему вводят устройство, сравнивающее между собой знаки величин-на входе и выходе фильтра, ухуд­ шающего динамические свойства САР. В моменты, ког­ да знак ординаты кривой 1 изменится относительно зна­ ка ординаты кривой 2, измеряется структура исходной

на рис. 39 показаны: 5 — включение знакочувствительно­ го элемента; Ти Т2, Т3— периодичность включения зна­ кочувствительного элемента; 2Аср — зона нечувствитель­ ности знакочувствительного элемента.

Как видно из рис. 39, переходной процесс в системе с коррекцией оканчивается за более короткое время тк, приближаясь к переходному процессу в системе без фильтра т0. Таким образом, любое возникшее первона­ чально отклонение, вызванное воздействием возмуще­ ний, проходит через элементы схемы, обеспечивающие соответствующую фильтрацию высоких частот, а воздей­ ствие по цепи обратной связи воспринимается без про­ хождения фильтрующего устройства.

Роль фильтра в регуляторе БРМ-1 выполняет реле времени. Выдержку времени реле устанавливают при настройке регулятора в зависимости от характера тех­ нологических возмущений и режима работы печи.

Каждый канал управления подъемом и опусканием электрода содержит (рис. 38) : усилитель сигнала рас­ согласования У, реле времени PB, формирователь ре­ лейного сигнала Ф, релейный усилитель РУ. На выход регулирующей части регулятора включены соленоиды гидрозолотников С, управляющие гидравлическим ис­ полнительным механизмом (ИМ) подъема и опускания электрода. В случае применения электрических испол­ нительных механизмов на выход регулирующей части регулятора подключают катушки контакторов или уп­ равляющие обмотки магнитных усилителей, которые

трехэлектродных печей, т. е. практически для РТП с лю­ бым числом электродов и фаз.

Наличие в регуляторе БРМ-1 фильтра с коррекцией обеспечивает включение соленоида (вверх или вниз) при отклонении регулируемой величины с выдержкой во времени, а отключение соленоида сигналом противопо­ ложного знака без выдержки времени.

На каждую фазу предусмотрен блок перераспреде­ ления мощности (БП), обеспечивающий поддержание заданной мощности фазы одним из электродов в слу­ чае, если другой электрод находится на нижнем конце­

вом выключателе или остановлен вследствие неисправ ности.

Принципиальная схема регулятора

Бесконтактный регулятор мощности БРМ-1 состоит из шести идентичных каналов. Ниже рассмотрена прин­ ципиальная схема регулятора для двух каналов — двух электродов одной фазы (рис. 40).

С входного преобразователя тока ТТ снимается на­ пряжение постоянного тока, пропорциональное силе то­ ка фазы, которое поступает на блоки деления Б Д -1 и Б Д -2 в качестве делимого. С входных преобразователей

Рис. 40. Принципиальная схема регулятора мощности БРІѴѴ-1

напряжения 77/-1, 777-2 снимается напряжение постоян­ ного тока, пропорциональное напряжению «электрод — под», которое поступает на блоки деления в качестве де­ лителя.

В измерительной части регулятора БРМ-1 в качест­ ве блока деления применено вычислительное устройство аналогового типа, представляющее собой время-импуль­ сное делительное устройство, вырабатывающее на вы­ ходе отрицательные импульсы, амплитуда и частота сле­ дования которых постоянны, а длительность импульсов изменяется пропорционально частному от деления вы­ ходных напряжений [75].

Схема блока деления собрана на транзисторах Ті— Т6. Для управления ключами Т2 и Т3 используется на­ пряжение 6 в частотой 1400 гц, вырабатываемое специ­ альным генератором, расположенным в блоке питания. Применение управляющего напряжения частотой 1400гц вместо частоты 50 гц снижает собственное время запаз­ дывания блока деления.

При положительной полуволне управляющего напря­ жения ключ Т2 (п—Р—п) открыт, а ключ Г3 и транзис­ тор Ті закрыты; конденсатор Сі заряжается по цепи Rs, R 1.2, D1, R7 до величины напряжения, пропорционально силе тока фазы. При этом триод Т4 закрыт, а на кол­ лекторе выходного составного ключа Т5—Т6 напряже­ ние равно нулю, так как он насыщен отрицательным на­ пряжением, поступающим на фазу через сопротивление

/?з.

При отрицательной полуволне управляющего напря­ жения ключ Тз открывается и заряд конденсатора Сі прекращается, при этом диод Д і препятствует разряду конденсатора через открытый триод Т3. Одновременно ключ Т2 запирается, Т\ открывается и начинается раз­ ряд конденсатора С\. Транзистор Тх включен по схеме с общей базой, в результате чего обеспечивается разряд конденсатора С\ током, пропорциональным напряжению на электроде. Ток разряда, протекая по сопротивлению /?7, насыщает триод Г4, который, открываясь, шунтирует базу триода Г5. Составной ключ Т5—Т6 запирается и на его коллекторе появляется импульс отрицательного на­ пряжения, длительность которого определяется време­ нем разряда конденсатора С\. Время разряда прямо про­ порционально напряжению на конденсаторе (т. е. силе

тока фазы) и обратно пропорционально силе тока раз­ ряда (т. е. напряжению на электроде).

Описанный цикл работы устройства (заряд — разряд конденсатора) повторяется с частотой 1400 гц. Посто­ янная составляющая полученной последовательности импульсов, выделяемая при помощи усредняющего филь­ тра, пропорциональна отношению силы тока фазы к на­ пряжению на электроде, т. е. проводимости.

Блок формирования командной информации (БФ-1, БФ-2) предназначен для выработки команды управле­ ния (подъем и спуск) электродами в зависимости от ус­ тановленного задания и величины проводимости. Вы­ ходной сигнал с блока деления подается в одну диаго­ наль моста R 1—Ri. Во вторую диагональ моста в каче­ стве опорного напряжения подается стабилизированное напряжение постоянного тока. Ступенчатое сопротивле­ ние RQ является задатчиком регулируемого параметра. Разностное напряжение с моста сравнения подается на инвертор, состоящий из триодов Ти Т2, сопротивлений Rs—Rio и диодов Д 4, Д$. При увеличении проводимости потенциал на коллекторе Т\ уменьшается, а на коллек­ торе Т2 увеличивается, и релейный сигнал через диод Д4 поступает на вход канала управления подъемом эле­ ктрода. При уменьшении проводимости релейный сигнал через диод Д 5 поступает на вход канала управления спуском электрода.

Оба канала управления перемещением электрода идентичны. Каждый канал содержит усилитель сигнала рассогласования, реле времени, несимметричный триг­ гер. Усилитель сигнала рассогласования выполнен на

сопротивлением ^ і2 изменяется уровень сигнала, необ­ ходимый для отпирания триодов Т3, Г4 и тем самым ре­ гулируется чувствительность блока формирования. Вто­ рой каскад Т3— эмиттерный повторитель, служит для усиления мощности и согласования выходного усилите­ ля с входом реле времени.

Реле времени состоит из конденсатора Си сопротив­ лений Ris, R і9 и диодов Д6, Д 8. При отсутствии сигнала рассогласования триод Ts открыт и конденсатор С\ пол­ ностью заряжен до напряжения 12 в. При появлении сигнала рассогласования триод Т5 запирается и конден­