Спосіб і система управління электротехнологическими режимами відновної плавки технічного кремнію в руднотермічних електричних печах

 

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме, до отримання металів і сплавів в руднотермічних електричних печах, і може бути використане у виробництві технічного кремнію, а також феросплавів на основі кремнію.

При веденні відновної плавки технічного кремнію електротехнологічні фактори повністю взаємопов'язані через температуру процесу. Температура залежить від рівня підводиться активної потужності, але, в свою чергу, температура впливає на потужність через опір газової фази. Крім того, температура регулює швидкість і повноту металургійних реакцій, які впливають на електричний опір ванни печі. Тому максимальна продуктивність печей, мінімальний витрата технологічної електроенергії і високе вилучення кремнію в сплав досягається при узгодженому по параметрам і в часі управлінні электротехнологическими режимами электропечних агрегатів.

Відомий спосіб і система автоматичного керування електричним режимом роботи руднотермической печі, що включає регулювання електричного режиму печі за рахунок регулювання електричних параметрів шляхом перемикання ступенів напруги (ПСН) пе� період між перепусками електрода заданого струму електрода шляхом переміщення його в заданій зоні при контролі струму електроду, положення електродотримача або перемикання ступенів напруги пічного трансформатора. При крайньому нижньому положенні електродотримача визначають положення зони коксування і відстань «електрод-під», який формують за сигналом відхилення фактичного положення зони коксування щодо нижнього зрізу контактної щоки електрода від заданого значення, за яким оптимізують електричний режим роботи печі, перемикаючи ступені напруги пічного трансформатора, або після вироблення певної кількості електроенергії коригують величину перепуску електродів по сигналу корекції з контуру керування положенням електродів, в якому додатково вимірюють температуру поду печі, а керування переміщенням електродів і контроль положення зони коксування здійснюють безперервно за допомогою гідравлічного контуру регулювання та персонального комп'ютера, при цьому в залежності від температури поду печі для підтримки оптимального температурного балансу виробляють обдув днища печі, а також додатково регулюють умови сходу і складу шихти, контролюючи проходження кожного компонента шихти, починаючи з дозатора і кінчаючи завантаженням у піч, для� управління електричним режимом роботи рудно-термічної печі, містить контур управління пічним трансформатором з пристроєм перемикання ступенів трансформатора, датчики струму і напруги, контур керування переміщенням електродів з послідовно з'єднаними датчиком положення електродотримача, блоком управління і блоком переміщення електрода, яка забезпечена контуром управління дозуванням з пристроєм дозування у вигляді дозаторів з тензодатчиками, що включає послідовно з'єднані тензодатчики, блоком управління і виконавчим механізмом, сполученим з пристроєм дозування, при цьому контур управління пічним трансформатором забезпечений оптичними пирометрами для вимірювання температури поду печі, з'єднаними з пристроєм керування приводами вентиляторів обдуву днища, а контур керування переміщенням електродів виконаний гідравлічним у вигляді гідравлічних механізмів притиску контактних щік електрода, гідравлічних механізмів перепуску електродів і гідравлічних механізмів переміщення електродів. (UA, патент №2400020, Н05В 7/148, F27D 11/10, F27B 3/28, опубл. 20.09.2010).

Недоліком даного способу і системи є низька ступінь залежності чаду електрода від кількості витраченої електроенергії, а також т�гольними і графитированними електродами, використовуються для виробництва технічного кремнію та інших сплавів, що мають жорсткі обмеження на залізовмісні домішки в готовому продукті.

Відомий спосіб управління технологією електродугового відновної плавки, що включає регулювання шихтового, електричного та електродного режимів шляхом періодичної зміни надлишку або нестачі вуглецю в шихті, перемикання ступенів напруги, переміщення і перепуску електродів, в якому визначають електричні параметри стану фаз і зон робочого простору шихти, дуги, розплаву, їх відхилення від заданих на поточний момент відновного циклу і здійснюють оперативне регулювання шихтового, електричного та електродного режимів за вказаною відхилення (UA, патент №2268556, Н05В 07/148, F27B 3/28, опубл. 20.01.2006).

Недоліки способу:

- низька точність вимірювання електричних параметрів ідентифікації стану фаз і зон робочого простору шихти, дуги, розплаву із-за наявності падіння напруги між недоступною для контакту нульовою точкою ванни печі і точкою заземлення кожуха, щодо якої виконуються вимірювання;

- неоднозначність перерозподілу струмів і потужностей, що виділяються в Ѿляет своєчасно встановити причини погіршення показників роботи печі;

- відсутність критеріїв вибору оптимального (в даний момент) керуючого впливу при виході параметрів стану фаз і зон робочого простору шихти, дуги, розплаву за встановлені межі в ході плавки:

а) коригування співвідношення компонентів шихти або подання разових добавок;

б) зміна напруги шляхом перемикання ступені напруги пічного трансформатора;

в) зміна положення електродів шляхом переміщення електродотримача або виконання операції перепуску;

д) випуск продуктів плавки.

Найбільш близьким винаходом до заявляється способу і системі є спосіб і система автоматичного керування електричним режимом трифазної рудотермической печі. (UA, патент №2294603, Н05В 7/148, опубл. 27.02.2007) включає один або три пічних трансформатора з вторинними обмотками, сполученими за схемою «трикутник на електродах» і ванну печі, що утворить разом з електродами електричне навантаження за схемою «зірка з ізольованою нейтраллю», при якому вимірюють струми і напруги на стороні високої напруги пічних трансформаторів напруги на електродах, задають значення опору електрода, як параметра регулювання положення електр�змеренних струмів і напруг, порівнюють задані і розраховані поточні значення опору навантаження, вибирають електрод з відхиленням поточних значень опору навантаження від заданих, впливають на привід обраного електрода для управління його станом до моменту досягнення неузгодженості поточного і заданого значення опору навантаження, що не перевищує заданої зони нечутливості, в якій вимірюють струми I12, I23, I31у вторинних обмотках пічного трансформатора датчиками, встановленими в шинному пакеті короткої мережі і напруги на електродах U1, U2, U3виділяють основні гармоніки I12, I23, I31струмів I12, I23, I31і основні гармоніки U1, U2, U3напруги на електродах U1, U2, U3, вимірюють або розраховують кути зсуву фаз між кожним напругою U1, U2, U3і будь-який з основних гармонік струмів I12, I23, I31, розраховують кути між векторами струмів, що визначають повний опір кожного електрода, визначають для кожного електрода відхилення поточного параметра регулювання положення електрода від заданого значення, формують завдання на переміще�ня електрода

Недоліками даного способу і системи є низька якість регулювання по вибраному параметру електричного режиму - повного опору (Zi) i-ї фази на стороні низької напруги трансформатора (далі - «на стороні НН») печі, що призводить до зниження продуктивності печі, збільшеному питомій витраті електроенергії і зниження вилучення провідного елемента в сплав.

Повне опір i-тої фази на стороні НН обчислюється за формулою

Zітек=Uфі/Iэі,

де: Uфі- фазна напруга, В;

Iэі- струм i-го електрода, кА;

i=1, 2 і 3 - номер електрода, відповідно до фази А, В і С.

При роботі електропечі порушення електричного режиму викликаються, в основному, двома возмущающими впливами:

- коливання напруги мережі живлення на стороні високої напруги трансформатора (далі - «на стороні ВН») пічного трансформатора;

- зміна активного опору ванни печі (зміна питомого електроопору шихти, рівня сплаву і шлаку у ванні печі, угар електродів і ін).

При коливаннях напруги на стороні ВН струм Iэізмінюється пропорційно Uфі, в результаті чого параметр Zітекзалишається �я змінюється пропорційно квадрату зміни Uфі.

Приклад ситуації, при якій зменшилася мережеве напруга (Uлинвн) на стороні ВН з 10,6 кВ до 10,4 кВ (що дуже чутливо для електропечі потужністю 16, MB*А, виплавляющей технічний кремній), наведено в таблиці 1. Активна потужність (Рп) печі зменшилася з 11,63 МВт до 11,11 МВт. Однак команди на переміщення електродів не формувалися, так як значення повного опору (Zітек) практично не змінилися (знаходилися в межах зони нечутливості).

Особливо небезпечними наслідками прийнятий спосіб регулювання характеризується при різкій зміні активного опору ванни печі в результаті грубих порушень технологічного режиму, викликаних збоями в роботі вагодозуючих пристроїв або помилок у завданні наважок компонентів шихти, недотриманні фракційного складу компонентів шихти (особливо відновника або кварциту), відколів і відривів частини електродів, обвалів шихти, накопиченні сплаву або шлаку під одним з електродів із-за тривалої не симетрії навантаження, роботи електрода дугою на вугільні блоки футеровки печі, при пропалення льотки та ін. Згідно векторної діаграми нап�зе, в якій виникло порушення, наприклад до фази Ст. Подальший розвиток ситуації призводить до різкого збільшення фазних напруг Uaі Ucаж до лінійних (збільшення в 1,73 рази) при зменшення фазної напруги Ubі, як наслідок, згідно способу, до необґрунтованого і небезпечному для ванни печі опускання електродів фаз А і С для повернення значень ZАтекі ZСтекв зону нечутливості. Крім того, якщо на одному з електродів переважає дуговий режим (cosϕ≥0,9), а на іншому режим опору (знаходиться в шлаку), то існує також велика ймовірність небезпечних для електротехнічного обладнання відключень електропечі в умовах перенапруг через спрацювання захистів.

Крім того, метод вимірювання струму у вторинних обмотках пічного трансформатора датчиками, встановленими в шинному пакеті короткої мережі на стороні НН поряд зі складністю монтажу і великими експлуатаційними труднощами має, практично, не атестовану похибка вимірювання параметра, що характеризує струм полуфаз короткої мережі, а тим більше струму електроду, з-за нелінійного впливу взаємодії сильних магнітних полів шинного пакета з оточуючими їх феромагнітними м�мі на практиці метод (Бєлан Ст. Д., Фішман А. Л., Година В. В. та інші «Особливості вимірювання електричних параметрів руднотермічних печей», Сталь №2. 2001. с. 25-27) визначення струму (Iе) електрода, заснований на вимірах фазного струму (Iфвн) на стороні ВН, визначення його значення за формулою, наприклад, для струму Iabннфази А (для струмів Ibcннфази В і Iсаннфази З аналогічно):

Iabнн=Iаbвнтр, де КтрА- паспортний коефіцієнт трансформації трансформатора фази А.

Потім послідовно визначаються кути зсуву фаз між струмами Iаbн, Ibснні Iсанн, їхньої векториIabн,IbcннІIзаннна стороні НН, далі формуються вектори струмів електродівIеаевіIез,, з яких визначаються модулі струмів електродів Iеа, Iеві Iес, використовувані для розрахунків активної потужності і активних опорів електродів.

Однак і цей метод, запозичений автором патенту з роботи (Бєлан Ст. Д., Фішман А. Л., Година В. В. та інші «Особливості вимірювання електричних параметрів руднотермічних печей», Сталь №2. 2001. с. 25-27) має також недолік визначення струму (Iе) електрода і, як наслідок, низьку точність обчислення основного параметра регулювання (Zе). Коефіцієнт Ктрє конструктивним параметром, тому не відповідає дійсним значенням при роботі печі, так як суттєво залежить від величини струмового навантаження. При коливаннях струмового навантаження на електродах значення Ктрпостійно змінюються навіть при однакових номерах ступенів напруги пічного трансформатора. Різниця лінійних напруг на стороні НН при цьому становить від 10 до 20 В, що призводить до перекосу фазни�про винаходу є створення способу управління энерготехнологическим режимом руднотермической печі, забезпечує стабілізацію введення оптимальної активної потужності печі в задану нижню частину ванни печі при рівномірному його розподілі по електродів. Основною метою регулювання активної потужності печі є підвищення її продуктивності, зниження питомої витрати електроенергії і підвищення вилучення кремнію в сплав. Це може бути досягнуто тільки при симетричному режимі роботи, а саме, тільки при симетрії струмового навантаження та активних потужностей електродів. Практика експлуатації електропечей показала, що навіть при стабільному заданому рівні повної активної потужності електропечі її продуктивність при несиметричною навантаженні по електродів стає менше, ніж при симетричному режимі роботи. Причому, зменшення продуктивності фази з мінімальним робочим струмом не компенсується збільшенням продуктивності фази з максимальним робочим струмом (Альтгаузен А. П. «Електротермічне обладнання», Довідник. / А. П. Альтгаузен. - М: Енергія. 1980 - 416 с.)

Тому спосіб передбачає узгоджене по параметрам і в часі виконання стабілізації струму електродів згідно розрахункової уставці, що обчислюється на основі заданих значень активної потужності печі і �системи для реалізації запропонованого способу, забезпечує отримання технічного результату.

Технічним результатом, що досягається при реалізації винаходу, є збільшення продуктивності печі, зниження витрати електроенергії і підвищення вилучення кремнію в сплав.

Перша задача передбачуваного винаходу вирішена в способі автоматичного управління рудотермической печі, що включає один або кілька пічних трансформаторів з вторинними обмотками, з'єднаними з електродами через шинний пакет за схемою "трикутник на електродах" і ванну печі, що утворить разом з електродами електричне навантаження за схемою "зірка з ізольованою "нейтраллю", при якому вимірюють лінійні струми і напруги на стороні ВН пічних трансформаторів напруги на електродах, додатково вимірюють фазні струми на стороні ВН, лінійна і фазна напруга на стороні НН трансформатора, задають значення активної потужності печі, нижню (hmin) і верхню (hmax) межі розташування робочих кінців електродів у ванні печі, найменший (Nmin) і найбільший (Nmax) номер ступені ПСН пічного трансформатора, відповідний максимальному для ведення процесу напрузі на стороні НН трансформатора згідно з технологиейтрода, енергетичну уставку чаду електрода, величину разової перепуску і прослизання (несанкціонованого перепуску) електрода, витрати активної електроенергії печі на плавку як параметрів електротехнологічного режиму, обчислюють активну, реактивну і повну потужність печі, уставки струмів і активної потужності електродів на основі заданої активної потужності печі і робочої напруги ступені трансформатора, поточні значення струмів електродів на основі фазних струмів і напруги на стороні ВН трансформатора, поточні значення усередненого і згладженого на заданому інтервалі значення активного опору ванни печі і активного опору в ланцюзі кожного електрода, довжину електрода, порівнюють розрахункові уставки і обчислювані поточні значення струмів електродів і при наявності відхилень визначають електрод з найбільшим відхиленням поточних значень струмів електродів від розрахункових уставок, впливають на привід переміщення електрода для управління його станом до моменту досягнення неузгодженості поточного і заданого значень струму електроду, що не перевищує заданої зони нечутливості, або заданих за технологією кордонів (hmin нижніх або hmax верхніх) распоощности печі і при наявності відхилень визначають електрод з найбільшим відхиленням поточних значень активної потужності і перемикають ступінь напруги пічного трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшою чи найменшою активною потужністю, крім того порівнюють заданий і поточне значення витрати активної електроенергії на плавку печі і при перевищенні поточного значення цієї величини над заданою порівнюють відхилення поточного усередненого і згладженого значення активного опору ванни печі з його заданим значенням і при наявності від'ємного відхилення здійснюють випуск продуктів плавки.

Новим є те, що при відхиленні регульованого параметра для його усунення вибирається найбільш раціональне для поточного стану енерготехнологічного режиму керуючий вплив: переміщення або перепуск електрода, перемикання ПСН трансформатора, - або формується рекомендація: завантажити (оперативно) безпосередньо до електрода разову коригувальну добавку відновника або відновлюваного елемента або обидва компоненти в пропорціях, визначених технологічними інструкціями, або змінити (збільшити/зменшити на задану дискрету) уставку співвідношення компонентів шихти для вагодозуючих пристроїв.

Крім того, якщо не досягається усунення неузгодженості поточного і заданого значчего порівнюють заданий і поточне значення активної потужності печі і при наявності відхилень визначають електрод з найбільшим відхиленням поточних значень активної потужності і перемикають ступінь напруги пічного трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшим відхиленням активної потужності. Для цього додатково вимірюють фазні струми (ІфА, ІфВ, ІфС) на стороні ВН трансформатора, лінійні (UлА, UлВ, UлС,) і фазні напруги (UфА, UфВ, UфС,) на стороні НН трансформаторів, розраховують струми (Іэ1, Іэ2, Іэ3) електродів за вимірюваннями фазних струмів (Іф1, Іф2, Іф3) на стороні ВН трансформаторів, середнє і згладжена на заданому інтервалі значення активної потужності (Рп) печі, електродів (Реа, Рев, Рез) і активні опори (RэА, RэВ, RэС,) ланцюга електрода, задають уставку (Рпу) і зону (Zpп) нечутливості для активної потужності печі, допустиму різницю (dU) лінійних напруг на стороні НН пічних трансформаторів, уставки захистів по фазному (Іфз) або/та лінійного (Ілз) струмів на стороні ВН трансформатора, уставки струму захисту (Іэз) і робочого струму (Іэу) електродів, зону нечутливості по струму захисту (zIэз) і робочого (zIэ) струму електроду, дві уставки активного опору (Rэymin і Rэymax) ланцюга електрода, енергетичну уставку чаду електрода (Wэу), величину разової перепуску (Lэу) і допустимої величини проковзування (несанкціонованого перепуску) (Lэд) електрода, і регулюють активну потужність печі в наступній послюдаются умови для електрода відстаючої (по відношенню до електрода з найбільшою потужністю) фази:

Rэо<Rэymax і ВКо=0, то піднімають електрод відстаючої фази,

де ВКо=0-ознака того, що відповідний электрододержатель не знаходиться у верхньому положенні;

Rэо - активне опір ланцюга електрода відстаючої (по відношенню до електрода з найбільшою потужністю) фази.

Rэymax - уставка максимального значення активного опору ланцюга електрода.

Якщо ж Rэо>Rэуmax, або электрододержатель відстаючої фази знаходиться у верхньому положенні (ВКо=1), тобто цей електрод піднімати небажано або неможливо, то піднімають електрод з найбільшою активною потужністю, причому для підйому цього електрода також необхідно, щоб виконувалась умова:

Rэв<Rэуmax і ВК=0,

де Rэв - активне опір ланцюга електрода з найбільшою потужністю (обуреної) фази.

Rэуmax - уставка максимального значення активного опору ланцюга електрода.

У разі якщо цей електрод також піднімати небажано або неможливо, то перемикають в бік зниження напруги ПСН трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшою активною потужністю. Для перемикання ПСН цього трансформатора необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек>Nmin), а р dU (зазвичай dU=1 або 2). Дотримання першої умови обумовлено конструктивної можливістю зниження напруги трансформатором або додержанням вимог технології, а другого покликане не порушити допустимий "перекіс" напруги. Якщо ж ПСН цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають в бік зниження напруги ПСН трансформатора, кінець обмотки якого підключений до електрода з найбільшою активною потужністю. Для перемикання ПСН цього трансформатора також необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек<Nmax), а різниця напруг з низькою боку між іншими трансформаторами і обраним трансформатором була менше dU. Якщо ж ПСН і цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають в бік зниження напруги (з урахуванням аналогічних обмежень) ПСН трансформатора, який електрично не пов'язаний з електродом з найбільшою активною потужністю.

Крім того: при Рп<Рпу-Zрп, визначають електрод з найменшою активною потужністю і, якщо дотримуються умови для електрода відстаючої (по відношенню до електрода з найменшою потужністю) фази:

Rэо>Rэуmin і НК=0, то опускають цей електрод, де ПК=0-ознака того, що электрододержатель відстаючої �до електрода з найменшою потужністю) фази;

Rэуmin - уставка мінімального значення активного опору ланцюга електрода

Якщо ж Rэо<Rэуmin, або відповідний электрододержатель знаходиться в нижньому положенні (ПК=1), або струм електрода (Іэо) відстаючої фази більше струму (Іэу), тобто електрод відстаючої фази опускати небажано або неможливо, то опускають електрод з найменшою активною потужністю (обуреної фази), причому для опускання цього електрода також необхідно, щоб виконувалась умова:

Rэв>Rэуmin і НК=0 і Іэв<Іэз-zIэ і Іфв<Іфз-zIф.

де Rэв - активне опір ланцюга електрода з найменшою потужністю (обуреної) фази;

Rэуmin - уставка мінімального значення активного опору ланцюга електрода;

Іэв і Іэз - поточний струм електрода обуреної фази і струм захисту електрода;

zIэ - зона нечутливості по струму електроду;

Іфв і Іфз - поточне значення і уставка захисту фазного струму на стороні ВН;

ZIф - зона нечутливості по фазному струму на стороні ВН.

У разі, якщо і цей електрод опускати небажано або неможливо, то перепускають електрод з найменшою активною потужністю на величину уставки разового перепуску, причому для перепуску цього електрода необхідно дотримання умови:

(I2е�ніж для опускання цього електрода також необхідно, щоб виконувалося умова:

(I2ео*t)≥Wэу і Rэо>Rэуmin і НК=0 і Іэо<Іэз-zIэ.

У разі, якщо і цей електрод перепускати немає необхідності або неможливо, перемикають у бік підвищення напруги ПСН трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найменшою активною потужністю. Для перемикання ПСН цього трансформатора необхідно, щоб він не знаходився в максимальному по напрузі положенні (Nтек>Nmin), різниця напруг з низькою боку між вибраним та іншими трансформаторами була менше dU, а струми електродів, підключених до цього трансформатора, були менше уставки з урахуванням зони нечутливості (Іэв≤Іэу-k*zIэ), де k=0.1...1,0 - коефіцієнт, що враховує динамічні властивості каналу «струм електрода - переміщення електродотримача в межах верхньої (hmin) і нижній (hmax) меж розташування електродів у ванні печі. Якщо ж ПСН цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають у бік підвищення напруги ПСН трансформатора, кінець обмотки якого підключений до електрода з найменшою активною потужністю. Для перемикання ПСН цього трансформатора також необхідно, щоб він не знаходився в максимальному по напрузі положенні (Nтек>Nmin), різниця напрключенних до цього трансформатора, дотримувалося умова Іэв≤Іэу-k*zIэ. Якщо ж ПСН і цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають у бік підвищення напруги (з урахуванням аналогічних обмежень) ПСН трансформатора, який електрично не пов'язаний з електродом з найменшою активною потужністю, а при неможливості його перемикання, якщо дотримуються умови для електрода з найменшою активною потужністю: Rе<Rэуmin і ВК-0, то піднімають цей електрод.

Крім того, якщо при дотриманні умови:

Рпу-Zpn<Рп<Рпу+Zpп

визначають електрод з найменшою активною потужністю і різниця між активними потужностями цього та інших електродів більше dPэ і струм менше Іэу, а також дотримуються умови для електрода відстаючої (по відношенню до електрода з найменшою активною потужністю) фази:

Rэо>Rэmах і НК=0 і Іэо≤Іэу-k*zIэ,

то опускають електрод відстаючої фази.

Для показності електричних параметрів Рп, Ре, Іе, Rе при виробленні керуючих впливів, виконується їх усереднення і згладжування за час з 5, 20 та 1 хв. Оптимальне значення інтервалу усереднення становить від 10 до 20 с. При інтервалі усереднення менше 20 знижується показність вимірюваних параметрів із-за коливань, пов'язаних з дуговим характе�сть розрахункових параметрів.

Обчислення середнього значення параметра на заданому інтервалі виконується за формулою:

Yn=Yn-1+(Xn-Yn-1)/n,

де Yn - усереднене значення параметра;

Yn-1 - усереднене значення, обчислене на попередньому кроці;

Xn - значення вимірюваного параметра на n-ому кроці усереднення.

На першому кроці (n=1) Yn=Хп.

Обчислення згладженого значення параметра на заданому інтервалі виконується за такою формулою:

Yn=a*Xn+(1-a)*Yn-1,

де: а - коефіцієнт згладжування, а=1/t;

t - період згладжування;

Yn - згладжене значення параметра;

Yn-1 - згладжене значення, обчислене на попередньому кроці;

Xn - значення вимірюваного параметра на n-ому кроці згладжування.

На першому кроці (n=1) Yn=Xn

Керуючі дії являють собою дискретні величини. Для умов ЗАТ «Кремній» (РФ, р. Шелехов) дискрета керуючого впливу по ПСН склала 1 щабель при допустимої різниці ступенів напруги з низькою боку між іншими трансформаторами і обраним трансформатором dU=2, а з переміщення електрода 10-15 мм. При дискретах більше 1 ступені і більше 15 мм спостерігається перерегулювання і можливий перевантаження по струму. При дискрете керуючого впливу менше 10 мм знижується шв�ості дозволяє обслуговуючому персоналу підвищити точність регулювання активної потужності печі і добитися рівномірного розподілу її по електродів, що в свою чергу збільшує продуктивність електропечі, знижує питома витрата електроенергії і підвищує ступінь вилучення кремнію.

Друга задача вирішена як реалізація способу за допомогою системи автоматичного управління электротехнологическим режимом руднотермической електропечі, що містить пристрій переміщення електродів, перемикач ступенів напруги (ПСН) пічного трансформатора, комплексний вимірювач параметрів трифазної мережі (КИПТС), датчики струму і напруги, підключені до високої боці пічного трансформатора і до КИПТС, входи яких підключені до електродів, включеним за схемою "трикутник на електродах" на стороні НН пічного трансформатора і замкнуті на ванну з металом за схемою "зірка" з ізольованим нулем; вимірювальні перетворювачі лінійного напруги (ИПЛ1...ИПЛ3), входи яких підключені до виводів обмоток боку НН трансформатора; програмований логічний контролер (ПЛК), введення якого підключені до КИПТС, ИПЛ1...ИПЛ3, ИПФ1...ИПФ3, а керуючі виходи до пристроїв керування механізмами перемикання ПСН трансформатора і переміщення электрододержателей, в яку згідно винаходу додатково введені вимір, �ув'язненим за схемою "трикутник на електродах" на стороні НН пічного трансформатора і замкнуті на ванну з металом за схемою "зірка" з ізольованим нулем; вимірювальні перетворювачі лінійного напруги (ИПЛ1...ИПЛ3), входи яких підключені до виводів обмоток на стороні НН трансформатора; пристрої управління перепуском електродів, вимірювальні перетворювачі напруги на електродах (ИПЭ1...ИПЭ3), входи яких підключені безпосередньо до електродів відносно нульової точки заземлення кожуха ванни печі, датчики положення ПСН і электрододержателей, датчики перепуску електродів, виходи яких спільно з виходами ИПЛ1...ИПЛ3, ИФЭ1...ИФЭ3 і ИПЭ1...ИПЭ3 приєднані до входів УСО ПЛК, відповідні керуючі виходи якого підключені до пристроїв управління перепуском електродів.

Спосіб може бути реалізований як при роботі в ручному режимі, так і в автоматичному з допомогою серійних засобів: контролерів або індустріальних ЕОМ.

Заявляється спосіб володіє новизною в порівнянні з прототипом відрізняючись від нього такими істотними ознаками, як вибір для управління таким складним відновним процесом плавки технічного кремнію і сплавів на оснаметров енерготехнологічного режиму - активної потужності печі і електродів, струму електродів і величини перепуску електрода, погоджене регулювання яких по параметрам і в часі дозволяє стабілізувати введення максимальної активної потужності в оптимальну зону положення електродів у ванні печі, що в сукупності забезпечує досягнення заданого технічного результату.

Заявляється система володіє новизною в порівнянні з прототипом відрізняючись від нього такими істотними ознаками, як введення вимірювального перетворювача напруги, підключений безпосередньо до електрода, що дозволяє визначати корисну активну потужність, що виділяється у ванні печі (без втрат в короткій мережі і токопереходе «щока-електрод»), і виконання каналу управління перепуском у вигляді датчика перепуску і схеми управління перепуском електродів, що дозволяє стабілізувати виділення корисної активної потужності в оптимальному для процесу положенні електродів у ванні печі, що в сукупності забезпечує досягнення технічного результату.

Заявляються спосіб і система пояснюються фіг. 1-4.

На фіг.1 представлена векторна діаграма напруг з низькою боку трехэлектродной електропечі, розрахованої за схемою «треимами руднотермической печі.

На фіг.3 представлена мнемосхема «Електропічний агрегат» енерготехнологічного режиму РТП-1 ЗАТ «Кремній»

На фіг.4 зображений відеокадр «Перепуск електродів» енерготехнологічного режиму РТП-1 ЗАТ «Кремній»

Згідно заявляється способу управління электротехнологическими режимами здійснюється за рахунок узгодженого по параметрам і в часі регулювання електричного режиму, режиму перепуску електродів та шихтового режиму. Регулюючими впливами є перемикання ступенів напруги пічного трансформатора, переміщення електродів, перепуск електродів, а також оперативна подача коригувальних добавок компонентів шихти безпосередньо до електродів або/та формування рекомендацій на коригування співвідношення компонентів шихти на чергову завантаження пічних бункерів. Визначають параметри електричного режиму: активну потужність печі і електродів, струми та активний опір ланцюга електродів, відхилення їх значень від встановлених меж. Здійснюють стабілізацію максимальної активної потужності, що вводиться в оптимальну зону ванни електропечі, і рівномірний розподіл її по електродів за рахунок регулювання струмового навантаження електродів, нвителя безпосередньо до електродів. Визначають угар електрода по інтегральному значенню квадрата струму електрода, положення електрода у ванні печі і поточну довжину електрода з урахуванням величини попереднього перепуску і прослизання, відхилення від базового значення і перепускають електрод на величину цього відхилення. Визначають параметр шихтового режиму, що характеризує баланс відновника у ванні печі, - усереднене і згладжена на заданому інтервалі активний опір ванни, величину і знак відхилення поточного значення цього параметра від установлених меж і формують рекомендацію на зміну співвідношення відновника і кварциту в шихті в залежності від знаку відхилення (збільшити або зменшити на певну величину).

Система управління электротехнологическими режимами, блок-схема якої наведена на фіг.2, містить вимірювальні трансформатори лінійного струму 30 на стороні ВН трансформатора і вимірювальний трансформатор напруги 1, підключені до входів комплексного вимірювача параметрів трифазної мережі (далі - «КИПТС») 2, інтерфейсний вихід якого підключений до блоку 21 алгоритму розрахунку параметрів і уставок електричного режиму програмованого логічного контролера (ПЛК), який п�напружень боку ВН трансформатора; блок 3 вимірювальних перетворювачів фазного струму на стороні ВН, підключених до вимірювальних трансформаторів фазного струму 31 на стороні ВН, блок 4 вимірювальних перетворювачів лінійного напруги на стороні НН, підключених до висновків вторинних обмоток трансформатора на стороні НН, блок 20 вимірювальних перетворювачів напруги на електроді, підключених безпосередньо до електроду і датчики положення ПСН трансформатора 32, приєднані на аналогові входу блоку 21 (ПЛК), який по внутрішній шині ПЛК обмінюється даними з блоком 22 алгоритму захисту від перевантаження блоком 23 алгоритму стабілізації струму електродів, блоком 24 алгоритму стабілізації активної потужності печі, блоком 27 визначення балансу електрода у ванні печі і блоком 28 узгодження параметрів і часу роботи алгоритмів і вибору оптимального управляючого впливу; датчики перепуску електродів 8, 9, 10 і переміщення электрододержателей 14, 15, 16 відповідно фаз А, В, С, підключені до блоку 25 (ПЛК) алгоритму розрахунку параметрів і уставок режиму перепуску електродів, пов'язаного з внутрішньої інтерфейсної шини ПЛК з блоком 26 алгоритму управління перепуском електрода, блоком 27 алгоритму визначення балансу анія по параметрам і по часу роботи алгоритмів і вибору оптимального управляючого впливу, відповідні виходу якого з'єднуються наступним чином:

- при виборі керуючого впливу (±dUфА, ±dUфВ, ±dUфС) - зміна напруги на стороні ВН трансформатора відповідно фаз А, В, С при збільшенні (+) або зменшення (-) номери ступені ПСН на одну одиницю з пристрою 5, 6, 7 управління перемикачами ступенів напруги трансформаторів відповідно фази А, В, С;

- при виборі керуючого впливу (±dНэА, ±dНэВ, ±dНэС) - переміщення вгору (+) або вниз (-) електродотримача відповідно фаз А, В, С на задану величину з пристроями 17, 18, 19 управління механізмами переміщення электрододержателей відповідно фаз А, В, С;

- при виборі керуючого впливу dLэА, dLэВ, dLэС - на перепуск електрода відповідно фаз А, В, С з пристрою 11, 12, 13 управління механізмами перепуску електродів відповідно фази А, В, С;

- при виробленні рекомендацій на коректування шихти dKш - дискрета зміни коефіцієнта співвідношення компонентів з пристроєм 29 - відображення рекомендацій шихтового режиму (наприклад, панель оператора системи дозування або АРМ оператора).

де mB(t) - поточне значення масової витрати відновника;

<полняемие в блоках ПЛК при роботі системи.

У блоці 21 алгоритму розрахунку параметрів і уставок електричного режиму здійснюється:

- перетворення вступників результатів вимірювань параметрів від блоків 2 (КИПТС), блоку 3 вимірювальних перетворювачів фазного струму на стороні ВН, блоку 4 вимірювальних перетворювачів лінійного напруги на стороні НН, блоку 20 вимірювальних перетворювачів напруги на електроді і датчиків положення ПСН трансформаторів, кодовані сигнали;

- визначення номера ступені ПСН і відповідного йому значення лінійної напруги на стороні НН;

- розрахунок уставок струмів електродів в залежності від значення уставки активної потужності печі і лінійного напруги на стороні НН;

- розрахунок поточних значень фазних струмів на стороні НН за формулою,

враховує залежність коефіцієнта трансформації від навантаження:

IфАнн=IфАвн*UлАвн/UлАнн,

де IфАнн, IфВнн, IфСнн- фазний струм на стороні НН трансформатора, відповідно, фази А, В і С, кА;

IфАвн, IфВн, IфСвн- фазний струм на стороні ВН трансформатора, відповідно, фази А, В і С, А;

UлАвн, UлВвн, UлСвн- лінійне напруга на стороні ВН �е на стороні НН трансформатора, відповідно, фази А, В і С, А;

- розрахунок поточних значень струмів електродів за відомою методикою (Бєлан Ст. Д., Фішман А. Л., Година В. В. та інші «Особливості вимірювання електричних параметрів руднотермічних печей», Сталь №2. 2001. с. 25-27) з використанням розрахункових значень фазних струмів на стороні НН, отриманих з урахуванням залежності коефіцієнта трансформації від навантаження;

- розрахунок поточних значень активної потужності і активного опору електродів і активного опору ванни печі за відомою методикою (Бєлан Ст. Д., Фішман А. Л., Година В. В. та інші «Особливості вимірювання електричних параметрів руднотермічних печей», Сталь №2. 2001. с. 25-27)

- розрахунок усереднених і згладжених на заданому інтервалі значень активної потужності печі, активної потужності і струмів електродів, активного опору електродів і активного опору ванни печі. При цьому використовуються наступні формули:

- для усереднення параметрів:

Yn=Yn-1+(Xn-Yn-1)/n,

де Yn - усереднене значення параметра;

Yn-1 - усереднене значення, обчислене на попередньому кроці;

Xn - значення вимірюваного параметра на n-ому кроці усереднення.

на першому кроці (n=1) Yn=Xn;

- для згладжування параметрів:<е параметра;

Yn-1 - згладжене значення, обчислене на попередньому кроці;

Xn - значення вимірюваного параметра на n-ому кроці згладжування, на першому кроці (n=1) Yn=Xn.

У блоці 22 алгоритму захисту від перевантаження безперервно порівнюються кодовані сигнали фазного струму (IфАвн,IфВн, IфСвн) на стороні НН і струму електроду (Iеа, Iев, Iес), отримані від блоку 21, з відповідними уставками захисту Iфзі Iез, визначається найбільше відхилення і переміщають вгору електрод з найбільшим відхиленням до усунення відхилення або досягнення верхньої межі положення електрода (ознака ВКв=1) у ванні печі, при цьому електрод переміщають вгору відстаючої (по відношенню до електрода з найбільшим відхиленням) фази електрода, а при наявності ознаки (ВКв=1) верхнього положення електрода відстаючої фази перемикають в бік зниження напруги щабель ПСН пічного трансформатора початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшим відхиленням. Для перемикання ПСН цього трансформатора необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек<Nmax), а різниця напруг з низькою боку між іншими трансформаторами і обраним трансф�ають в бік зниження напруги ПСН трансформатора, кінець обмотки якого підключений до електрода з найбільшим відхиленням. Для перемикання ПСН цього трансформатора також необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек<Nmax), а різниця напруг з низькою боку між іншими трансформаторами і обраним трансформатором була менше dU. Якщо ж ПСН і цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають в бік зниження напруги (з урахуванням аналогічних обмежень) ПСН трансформатора, який електрично не пов'язаний з електродом з найбільшим відхиленням.

У блоці 23 алгоритму стабілізації струму електродів виконується порівняння усереднених і згладжених на заданому інтервалі модулів струму електродів, що надходять від блоку 21, з уставками і регулювання струму електродів Іэі в межах зони нечутливості згідно умові:

Іэуі-zIэi<Іэі<Іэуі+zIэi,

де Іэуі - уставка струму електроду i-ї фази (i=A, B, C);

zIэi - зона нечутливості по струму електроду i-ї фази;

Іэі - усереднене і згладжена на заданому інтервалі поточне значення струму електродів i-тої фази.

Якщо Іэі>Іэуі+zIэi і дотримується умова для електрода i-тої фази: Rэi<Рэумах і BKi=0,

де BKi=0-ознака того, що відповідний электрододе�ставка максимального значення активного опору ланцюга електрода,

то формується керуючий вплив (+dHэi) на переміщення вгору електрода i-тої фази з найбільшим відхиленням струму електроду в бік збільшення від значення уставки струму електрода з урахуванням зони нечутливості.

Якщо ж Rэi>Rэуmax, або электрододержатель i-ї фази знаходиться у верхньому положенні (BKi=1), тобто цей електрод піднімати небажано або неможливо, то піднімають електрод відстаючої (по відношенню до електрода з найбільшим відхиленням струму) фази, причому для підйому цього електрода також необхідно, щоб виконувалась умова:

Rэо<Rэуmax і ВКо=0,

де Rэо - активне опір ланцюга електрода відстаючої фази;

Rэуmax - уставка максимального значення активного опору ланцюга електрода.

У разі якщо електрод відстаючої фази також піднімати небажано або неможливо, то формується керуючий вплив (-dUфi) на перемикання в бік зниження напруги ПСН трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшим відхиленням струму електроду. Для перемикання ПСН цього трансформатора необхідно, щоб він не знаходився в максимальному по напрузі положенні (Nтек<Nmax), а різниця напруг з низькою боку між іншими трансформато неможливо, то перемикають в бік зниження напруги ПСН трансформатора, кінець обмотки якого підключений до електрода з найбільшим відхиленням струму електроду. Для перемикання ПСН цього трансформатора також необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек<Nmax), а різниця напруг з низькою боку між іншими трансформаторами і обраним трансформатором була менше dU. Якщо ж ПСН і цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають в бік зниження напруги (з урахуванням аналогічних обмежень) ПСН трансформатора, який електрично не пов'язаний з електродом з найбільшою активною потужністю.

При Іэі<Іэуі-zIэi формуються керуючий вплив (-dHэi) на переміщення вниз електрода з найбільшим відхиленням струму електроду в бік зменшення від значення уставки струму електрода з урахуванням зони нечутливості або (+dUфi) на перемикання в бік зниження напруги ПСН трансформатора початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшим відхиленням струму.

При Іэі<Іэуі-zIэi,

визначають електрод з найбільшим відхиленням у бік зменшення струму електроду і, якщо дотримуються умови:

Rэi>Rэуmin і НК=0,

то формується керую� зменшення від значення уставки струму електрода з урахуванням зони нечутливості,

де ПК=0-ознака того, що электрододержатель відстаючої фази не знаходиться в нижньому положенні;

Rэi - активне опір ланцюга електрода i-ї фази;

Rэуmin - уставка мінімального значення активного опору ланцюга електрода.

Якщо ж Rэi<Rэуmin, або відповідний электрододержатель знаходиться в нижньому положенні (ПК=1), або струм електрода (Іэі) фази більше струму (Іэу), тобто електрод i-ї фази опускати небажано або неможливо, то електрод опускають відстаючої (по відношенню до електрода з найбільшим відхиленням у бік зменшення струму електроду) фази, причому для опускання цього електрода також необхідно, щоб виконувалась умова:

Rэо>Rэуmin і НК=0 і Іэо<Іэз-zIэ і Іфв<Іфз-zIф.

де Rэо - активне опір ланцюга електрода відстаючої фази;

Rэуmin - уставка мінімального значення активного опору ланцюга електрода;

Іэо і Іэз - поточний струм електрода відстаючої фази і струм захисту електрода;

zIэ - зона нечутливості по струму електроду;

Іфо і Іфз - поточне значення і уставка захисту фазного струму на стороні ВН;

ZIф - зона нечутливості по фазному струму на стороні ВН.

У разі якщо і цей електрод опускати небажано або неможливо, то перепускають електрод для перепуску цього електрода необхідно, дотримання умови:

(I2эі*t)≥Wэy і Rэi>Rэymin і НК=0 і Іэі<Іэз-zIэ, а при відсутності цієї умови перепускають електрод відстаючої фази, причому для перепуску цього електрода також необхідно, щоб виконувалась умова:

(I2ео*t)≥Wэу і Rэо>Rэymin і НК=0 і Іэо<Іэз-zIэ.

У разі якщо і цей електрод перепускати немає необхідності або неможливо, то формується керуючий вплив (+dUфi) на перемикання в бік підвищення напруги ПСН трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшим відхиленням у бік зменшення струму електроду. Для перемикання ПСН цього трансформатора необхідно, щоб він не знаходився в мінімальному по напрузі положенні (Nтек>Nmin), різниця напруг з низькою боку між вибраним та іншими трансформаторами була менше dU, а струми електродів, підключених до цього трансформатора, були менше уставки з урахуванням зони нечутливості (Іэі≤Іэу-k*zIэ), де k=0.1...1,0 - коефіцієнт, що враховує динамічні властивості каналу «струм електрода - переміщення електродотримача в межах верхньої (hmin) і нижній (hmax) меж розташування електродів у ванні печі. Якщо ж ПСН цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають в стороною потужністю. Для перемикання ПСН цього трансформатора також необхідно, щоб він не знаходився в максимальному по напрузі положенні (Nтек>Nmin), різниця напруг з низькою боку між вибраним та іншими трансформаторами була менше dU, а для струмів електродів, підключених до цього трансформатора, дотримувалося умова Іэі≤Іэу-k*zIэ. Якщо ж ПСН і цього трансформатора переключити неможливо, то перемикають у бік підвищення напруги (з урахуванням аналогічних обмежень) ПСН трансформатора, який електрично не пов'язаний з електродом з найбільшим відхиленням у бік зменшення струму електроду, а при неможливості його перемикання, якщо дотримуються умови для електрода з найменшим струмом електрода: Rэi<Rэymin і ВК - 0, то піднімають цей електрод.

Застосування ПСН виконується при дотриманні умови для поточних значеннях активного опору ланцюга електрода (Rе):

Rэymin≤Re≤Rэymax і Nтек≥Nmin.

У блоці 24 алгоритму стабілізації потужності печі виконується порівняння усереднених і згладжених на заданому інтервалі значення потужності печі, що надходять від блоку 21, з уставками і регулювання потужності печі Рп у межах зони нечутливості згідно умові:

Рпу-Zpп<Рп<Рпу+Zpп.

Последов�(с. 9).

У блоці 25 алгоритму розрахунку параметрів і уставок режиму перепуску електродів здійснюється:

- перетворення вступників результатів вимірювань параметрів від датчиків 8, 9, 10 перепуску і датчиків 14, 15, 16 положення електрода, а також розрахункові значення струмів електродів від блоку 21;

- визначення положення электрододержателей;

- облік величини перепуску і прослизання електродів;

визначення робочої довжини електрода за формулою:

де LБі- базова довжина електрода відповідно i-ї фази;

Lэі- разовий перепуск електрода i-ї фази;

mi - кількість операцій перепуску відповідно електрода i-ї фази; від моменту введення базової довжини електрода i-ї фази;

kyi- коефіцієнт чаду електрода i-ї фази;

WБі=(I2эі*t) - витрата енергії на угар з моменту введення базової довжини електрода i-ї фази;

kБi - коефіцієнт провідності ланцюга електрода i-ї фази.

У блоці 26 алгоритму управління перепуском електрода здійснюється формування послідовності команд операції видачі їх через блок 28 пристрою управління перепуском.

У блоці 27 визначення балансу відновника у ванні печі, порівнюються у� печі, отримані від блоку 21 з уставками і з урахуванням даних про стан электрододержателей, отриманих від блоку 25, формуються рекомендації на подачу коригувальних добавок 35 до електродів 34 на колошник ванни печі 33 або/і зміна на задану дискрету (dKш) співвідношення відновника і кварциту в шихті.

У блоці 28 збираються, аналізуються і ранжируються на базі встановленого пріоритету функціонування алгоритмів всі керуючі впливи електротехнологічних режимів, вибирається найбільш ефективне для поточного стану процесу плавки з наступним вирішенням його виконання. Найвищий пріоритет має алгоритм захисту від перевантаження (блок 22), потім алгоритм стабілізації струму електродів (блок 23), після нього алгоритм регулювання активної потужності (блок 24), потім алгоритм перепуску електродів (блок 26) та алгоритм визначення балансу відновника у ванні печі.

Спосіб регулювання энерготехнологическим режимом відновної плавки технічного кремнію і система, що реалізує цей спосіб, впроваджені як підсистема інтегрована в АСУТП РТП-1, що функціонує на промисловій відкритої печі №1 потужністю 16,5 MB*А ЗАТ «Кремній» (РФ, р. Шелехов), що виплавляє технічний крекий комплекс підсистеми реалізований на компонентах фірми SIEMENS згідно ідеології створення АСУ ТП РТП-1. Використовується:

- операційна система Windows 7 Professional SP1;

- Microsoft Internet Explorer (версія не нижче 6.0 SP1);

- програмне забезпечення WinCC, що включає компоненти:

SQL Server 2005 SP3;

- SIMATIC WinCC V7.0 SP2 Upd6.

Дослідно-промислова експлуатація системи, що реалізує цей спосіб, підтвердила ефективність застосування як способу, так і системи, інтегрованої в АСУ ТП РТП-1.

Результати дослідно-промислової експлуатації наведені в таблиці 2.

Аналіз даних таблиці 2 показує, що спосіб регулювання энерготехнологическим режимом відновної плавки технічного кремнію і система, що реалізує цей спосіб, забезпечує за всіма показниками досягнення мети винаходу: збільшення продуктивності електропечі, зниження питомої витрати електроенергії і підвищення ступеня вилучення кремнію.

Оптимальний діапазон уставок, виявлений при випробуваннях способу і системи:

а) для активної потужності печі: Рпу=(від 12,5 до 12,7) МВт;

Zpп=(від 0,2 до 0,4) МВт;

б) для струму електродів Іэу=(52,0 кА до 53,0) кА;

zIэ=(1,5-кА до 3,0) кА;

в) для активного опору:

Rэmin=(від 0,4 до 0,55) мОм;

Rэmax=(від 1,35 до 1,55) мОм.

д) для ном�ирокое застосування на 5-ти електропечах ЗАТ «Кремній», а також інших підприємствах виробництва кременистих феросплавів, тому відповідає критерію Промислова придатність.

1. Спосіб управління электротехнологическими режимами відновної плавки технічного кремнію в руднотермической електричної печі, що включає один або три пічних трансформатора з вторинними обмотками, з'єднаними з електродами за схемою "трикутник на електродах", і ванну печі, що утворить разом з електродами електричне навантаження за схемою "зірка з ізольованою "нейтраллю", при якому вимірюють лінійні струми і напруги на стороні високої напруги пічних трансформаторів напруги на електродах, додатково вимірюють фазні струми на стороні високої напруги, лінійна і фазна напруга з низької сторони трансформатора, задають значення активної потужності печі, верхньої та нижньої меж положення електродів у ванні печі, найменший і найбільший номер ступені перемикання ступенів напруги (ПСН) пічного трансформатора, відповідний максимальному для ведення процесу напрузі з низької сторони трансформатора у відповідності з заданими за параметрами технології, базову довжину електрода, енергетичну � електроенергії печі на плавку, обчислюють активну, реактивну і повну потужність печі, уставки струму електродів і активної потужності електродів на основі заданої активної потужності печі і робочої напруги ступені ПСН трансформатора, поточні значення струмів електродів на основі фазних струмів на стороні високої напруги і відносини лінійного напруги на стороні високої напруги до лінійному напрузі на стороні низької напруги трансформатора, порівнюють розрахункові уставки і обчислювані поточні значення струмів електродів і при наявності відхилень поточних значень струмів електродів від розрахункових уставок вибирають електрод з найбільшим відхиленням і, в залежності від знаку відхилення, переміщують вибраний електрод вгору або вниз в межах заданих меж положення електродів у ванні печі до моменту зменшення неузгодженості поточного і заданого значень струму електроду, що не перевищує заданої зони нечутливості, або заданих меж зони розташування електродів у ванні печі, причому при досягненні нижньої межі зони розташування електрода обуреної фази або неможливості його опускання порівнюють поточний і задане значення чаду електрода відстаючої фази і при перевищенні поточного значен�д обуреної фази при перевищенні поточного значення чаду цього електрода над заданим значенням, після чого порівнюють заданий і поточне значення активної потужності печі і при наявності відхилень вибирають електрод з найбільшим відхиленням поточних значень активної потужності і перемикають ступінь напруги пічного трансформатора, початок обмотки якого підключено до електрода з найбільшою чи найменшою активною потужністю, крім того, порівнюють заданий і поточне значення витрати активної електроенергії на плавку печі і при перевищенні поточного значення цієї величини над заданою порівнюють відхилення поточного усередненого і згладженого значення активного опору ванни печі з заданим значенням і при наявності від'ємного відхилення здійснюють випуск продуктів плавки.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розрахунок поточного значення фазного струму на стороні ВН виконується за формулою:
IфАнн=IФАвн*UлАвн/UлАнн,
де IФАнн, IфВнн, IфСнн- фазний струм на стороні НН трансформатора, відповідно, фази А, В і С, кА;
IфАвн, IфВн, IфСвн- фазний струм на стороні ВН трансформатора, відповідно, фази А,В і С, А;
UлАвн, UлВвн, UлСвн- лінійне напруга на стороні ВН трансформатора, з�нсформатора, відповідно, фази А,В і С, А;

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для обчислюваних параметрів електротехнологічного режиму виконується:
- усереднення розрахункових величин на заданому інтервалі за формулою:
Yn=Yn-1+(Xn-Yn-1)/n,
де Yn - усереднене значення параметра;
Yn-1 - усереднене значення, обчислене на попередньому кроці;
Xn - значення вимірюваного параметра на n-му кроці усереднення.
На першому кроці (n=1)Yn=Xn;
- згладжування розрахункових величин на заданому інтервалі за формулою:
Yn=a*Xn+(1-a)*Yn-1,
де а - коефіцієнт згладжування, а=1/t;
t - період згладжування;
Yn - згладжене значення параметра;
Yn-1 - згладжене значення, обчислене на попередньому кроці;
Xn - значення вимірюваного параметра на n-му кроці згладжування;
На першому кроці (n=1)Yn=Xn.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перемикання ступенів напруги виконується при дотриманні умови для поточних значеннях активного опору ланцюга електрода (Rе):
Rэymin≤Re≤Rэуmax і Nтек≥Nmin,
де Nтек, Nmin - поточний і найменший номер ступені ПСН пічного трансформатора, відповідний максимальному для ведення процесу напрузі на стороні НН трансформатора у відповідності з заданими за параметрами технології;
Rе�начения активного опору ланцюга електрода.

5. Система автоматичного управління электротехнологическим режимом руднотермической електропечі, що містить пристрої переміщення електродів, один або три пічних трансформаторів, оснащених перемикачем ступенів напруги (ПСН) пічного трансформатора, комплексний вимірювач параметрів трифазної мережі (КИПТС), датчики струму і напруги, підключені до високої боці пічного трансформатора і до КИПТС; програмований логічний контролер (ПЛК), введення якого підключені до КИПТС, а керуючі виходи до пристроїв керування механізмами перемикання ПСН трансформатора і переміщення электрододержателей, відрізняється тим, що вона додатково обладнана вимірювальними перетворювачами фазної напруги на стороні НН (ИФЭ1 ...ИФЭ3), входи яких підключені до електродів, включеним за схемою "трикутник на електродах" на стороні НН пічного трансформатора і замкнуті на ванну з металом за схемою "зірка" з ізольованим нулем; вимірювальними перетворювачами лінійного напруги (ИПЛ1 ...ИПЛ3), входи яких підключені до виводів обмоток на стороні НН трансформатора; пристроєм управління перепуском електродів, вимірювальними перетворювачами напруги �заземлення кожуха ванни печі, датчиками положення ПСН і электрододержателей, датчиками перепуску електродів, виходи яких спільно з виходами ИПЛ1 ...ИПЛ3, ИФЭ1 ...ИФЭ3 і ИПЭ1 ...ИПЭ3 приєднані до входів УСО ПЛК, відповідні керуючі виходи якого підключені до пристроїв управління перепуском електродів.



 

Схожі патенти:

Спосіб експлуатації електродугової печі, пристрій управління та/або регулювання для електродугової печі і електродугова піч

Винахід відноситься до електродугової печі, пристрою управління та/або регулювання і способу експлуатації печі електродуги. За допомогою принаймні одного електрода формується електрична дуга для розплавлення металу, причому електрична дуга, асоційована з принаймні одним електродом, має першу потужність випромінювання на основі першого встановленого набору робочих параметрів. Електродугову піч експлуатують згідно із заданою програмою функціонування, яка базується на очікуваному ході процесу, причому контролюють, чи небажане відхилення між фактичним ходом процесу і очікуваним ходом процесу. При наявності відхилення задають змінену другу потужність випромінювання і на основі зміненої другий потужності випромінювання визначають змінений другий набір робочих параметрів, зокрема щонайменше одне значення імпедансу. Технічний результат - зниження тривалості розплавлення при заощадженні коштів виробництва, зокрема охолодження печі електродуги. 3 н. і 11 з.п. ф-ли, 5 іл.

З'єднувальний елемент з композитного матеріалу з графіту і армованого вуглецевим волокном вуглецю

З'єднувальний елемент для з'єднання графітових електродів містить щонайменше одну зону з графіту і щонайменше одну зону з армованого вуглецевим волокном вуглецю, при цьому графіт містить менше 10 мас.% волокна і армований вуглецевим волокном вуглець містить понад 20 мас.% вуглецевого волокна. З'єднувальний елемент переважно містить графітове тіло у формі циліндра або подвійного конуса, при цьому в графітовому тілі передбачено кілька виїмок, що мають форму канавки, які заповнені матеріалом з армованого вуглецевим волокном вуглецю з масовою часткою вуглецевого волокна більше 20 мас.%. Винахід забезпечує створення з'єднувального елемента покращеної механічної міцності, зокрема, навіть коли з'єднувальний елемент має менший діаметр. 4 н. і 15 з.п.ф-ли, 4 іл.

Спосіб контролю процесу плавки в електродуговій печі і пристрій обробки сигналів, програмний код і носій даних для виконання цього способу

Винахід відноситься до способу контролю процесу плавки в електродуговій печі (11), а також до пристрою (21) обробки сигналів для електродугової печі (11), до програмного коду та носія для зберігання даних для здійснення цього способу. У способі за допомогою датчиків (22) корпусного звуку визначаються звукові сигнали або коливання з нутрощі корпусу (12) печі, з яких можна вивести параметри для розподілу матеріалу, що розплавляється, розплаву і шлаку в заповненні печі. У першу чергу визначаються параметр SM для термічного випромінювання, що виникає на стінці корпусу печі, параметр М для грудкуватості розплавляється матеріалу в обсязі заповнення печі і параметр ММ для зміни знаходиться біля стінки печі частки матеріалу, що розплавляється. Згідно з винаходом передбачено, що за допомогою системи (21) регулювання при оцінці параметрів переважно розподіл енергії на електродах (13) змінюється таким чином, що термічні піки навантаження послаблюються або запобігає їх зародження. Для цього модифікуються збережені в якості заданих значень импеданси гілок. Якщо цього регулювання не достатньо, то потім знижується теплова потужність электуговой печі (11). 3 н. і 9 з.п. ф-ли, 1 іл.

Пристрій для керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі

Винахід відноситься до електротермії, зокрема до пристроїв управління дуговими сталеплавильними печами. Технічний результат - зниження чутливості системи управління дугової сталеплавильної печі до мінливих параметрів процесу плавки, підвищення стабільності режимів роботи, зменшення рівня пульсацій силового струму, зниження втрат електроенергії, а також придушення коливань силового струму дугової сталеплавильної печі. Пристрій містить блок 1 завдання силового струму, вихід якого підключений до позитивного входу першого суматора 3, до негативного входу якого підключений перший вихід датчика 2 силового струму. Вихід суматора 3 підключений до першого входу помножувача 5, вихід якого підключений до входу регулятора 7, вихід якого підключений до входу приводу 11 переміщення електрода. Вихід приводу 11 переміщення електрода підключений до входу датчика 12 швидкості переміщення електрода, вихід якого підключений до входу ланки 8 моделі об'єкта управління. Вихід ланки 8 моделі об'єкта управління підключений до негативного входу суматора 3. Другий вихід датчика 2 силового струму підключений до послідовно сполученим датчику 4 коливань і фільтру 6, вихід якого соедин�имого значення амплітуди коливань струму, вихід другого суматора 10 підключений до входу першого компаратора 13, вихід якого підключений до послідовно сполученим першому формирователю 15 імпульсів і першого лічильника 17 імпульсів, також вихід першого компаратора 13 підключений до послідовно сполученим елемента «НЕ» 14, елементу «І» 16, другого формирователю 18 імпульсів і другого лічильника 19 імпульсів. Вихід першого лічильника 17 імпульсів і другого лічильника 19 імпульсів з'єднані відповідно з негативним і позитивним входами третього суматора 20, третій вхід якого з'єднаний з виходом блоку 22 завдання коефіцієнта посилення, вихід блоку 22 завдання коефіцієнта посилення з'єднаний також з першим входом другого компаратора 21, другий вхід якого з'єднаний з виходом третього суматора 20, вихід другого компаратора 21 з'єднаний з другим входом елемента «І» 16. Вихід третього суматора 20 з'єднаний з другим входом помножувача 5. 4 іл.

Спосіб визначення заходів випромінювання для теплового випромінювання, електродугова піч, пристрій для обробки сигналів, а також програмний код і носій інформації для виконання способу

Винахід відноситься до електродугової печі, пристрою для обробки сигналів і носія інформації для виконання способу визначення заходів випромінювання для вихідного від горить між електродом і расплавляемим матеріалом електричної дуги, що потрапляє на обмеження електродуговій печі теплового випромінювання. Вимірюють коливання корпусного шуму електродугової печі, при цьому з виміряного електродного струму визначають відноситься до частотного діапазону вимірювання електродного струму сигнал оцінки струму. З вимірюваних коливань корпусного шуму визначають відноситься до частотного діапазону вимірюваних коливань корпусного шуму сигнал оцінки коливань, в якості запобіжного випромінювання утворюють приватне сигналу з оцінки коливань сигналу оцінки струму, принаймні, для однієї загальної для виміряного електродного струму і вимірюваних коливань корпусного шуму частоти, пропонується спосіб, з допомогою якого забезпечується можливість визначення характеризує робочий стан електрода електродуговій печі величини. Технічний результат - підвищення точності визначення випромінювання електричної дуги. 4 н. і 15 з.п. ф-ли, 5 іл.

Спосіб регулювання потужності, споживаної групою дугових сталеплавильних печей змінного струму

Винахід відноситься до електротехніки, а саме до електрометалургії, а також до способів регулювання потужності, споживаної групою дугових сталеплавильних печей (ДСП) змінного струму

Пристрій для управління установкою електродуговій печі

Винахід належить до області електрометалургії

Спосіб безперервного контролю рівня розплаву у ванні рудно-термічної печі, що працює в режимі опору

Винахід відноситься до області електротермії, а саме до контролю технологічних параметрів при виробництві плавлених фосфатів, карбіду кальцію в рудно-термічних печах, і може бути використане в кольоровій металургії

Регулятор потужності дугової сталеплавильної печі

Винахід відноситься до металургії, зокрема до автоматичного регулювання потужності дугових сталеплавильних печей
Up!