Регулирование давления в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи ДСП-25Н5 (стр. 4 из 11)

Рассмотрим структурную схему типовой САР (рисунок 3).

Рисунок 3 - Структурная схема типовой САР.

На рисунке 3 регулирующее устройство РУ с исполнительным механизмом ИМ, задающим ЗУ и суммирующими устройствами образуют автоматический регулятор 1. Регулирующий орган РО, собственно объект регулирования ОР и измерительное устройство ИУ образуют обобщенный объект регулирования 2. Таким образом, автоматическая система регулирования состоит из регулятора (Р) и объекта (О), взаимодействующих между собой по замкнутому контуру (рисунок 4).

Рисунок 4 - Упрощённая структурная схема типовой САР.

Объект управления, как уже отмечалось выше, у нас представлен совокупностью двух типовых звеньев: апериодического и звена запаздывания.

Инерционное или апериодическое звено 1 – го порядка (применяется при теплообмене, при подаче газа в емкость). Звено характеризуется передаточным коэффициентом kи постоянной времени Т, определяемой, например, по касательной в точке t₀ (максимальной скорости изменения выходной величины);

Запаздывающее звено, в котором входная величина копируется на выход, но с некоторой задержкой по времени Y(t + T) = X(t) (например, ленточный транспортер или эскалатор метро). Звено характеризуется временем задержки τ.

4 Составление функциональной схемы

По ходу плавки в электродуговую печь требуется подавать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы тока дуги. Регулирование напряжения производится переключением обмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния между электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов. При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродов производятся автоматически при помощи автоматических регуляторов, установленных на каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрического режима может быть установлена на весь период плавки.

В состав автоматизированной плавильной установки входят следующие агрегаты: I – дуговая плавильная печь, II – печной трансформатор, III – переключатель ступеней напряжения, IV – выключатель электропитания. Эта установка оборудована также комплексом контрольно – измерительных приборов.

Для измерения напряжения фазы после печного трансформатора на схеме имеется точка отбора (ЕЕ) с позиционным обозначением 1а.В этой точке снимаются показания (рабочее напряжение) и сигнал передаёт на нормирующий преобразователь Е825/1 (ЕУ) с позиционным обозначением на схеме – 1б.Затем в этой системе регулирования параметров электрического режима Е(ток, напряжение, мощность, количество израсходованной энергии) расположен на щите управления вторичный прибор (EIR – показывающий и регистрирующий значение напряжения фазы) – 1в.На этом приборе отображается численное значение рабочего напряжения (≈280В). До печного трансформатора (II) осуществляют снятие показаний по измерению тока фазы – трансформатор тока (ЕЕ) – 1г. Для преобразования полученного значения в унифицированный сигнал используется нормирующий преобразователь Е824 (ЕУ) – 1д. Сигнал поступает на щит управления: на прибор с позиционным обозначением 1е (EIR – прибор показывающий и регистрирующий). Задатчик Z с позиционным номером 1з вырабатывает задание для регулятора и подаёт его непосредственно на регулятор (EC) напряжения – 1ж.С регулятора сигнал поступает на исполнительный механизм – 1и – привод электрода, который перемещает электрод в нужную сторону на определённую длину, тем самым в печи поддерживается необходимый электрический режим. Расход электроэнергии на 1 тонну выплавленной стали и производительность печи зависят не только от технологических факторов (марки выплавленной стали, качества шихты и электродов, умения персонала, длительности простоев), но и от того, насколько правильно выбран электрический режим печи. Регулировать электрический режим можно, изменяя либо питающее напряжение(что было описано выше), либо длину, а, следовательно, и токи дуг.Первым способом пользуются обычно при переходе от одного этапа плавки к другому. Второй способ позволяет регулировать режим печи непрерывно и плавно, опуская и поднимая электроды при помощи системы автоматического регулирования, поддерживающей токи фаз печи на заданном уровне.

Так как регулирование режима ДСП осуществляется в основном путём изменения длины дуги, а с нею и тока, целесообразно в системе автоматического регулирования выявить зависимость от тока её основных параметров: полной (активной) мощности и количества израсходованной электроэнергии. Поэтому в рассматриваемой САР имеется нормирующий преобразователь Е829 (EY) – 1к для определения активной мощности фазы (P=IU) и показывающий и регистрирующий прибор на щите управления (EIR) также для отображениячисленного значения потребляемой мощности – 1л. Прибор с позиционным номером 1мявляется счётчиком электроэнергии (EQRS) и, одновременно, вычислительным устройством (Q=IUt). С него сигнал поступает на специальный дозатор электроэнергии (ES) – 1н,который имеет своё задание Z – 1п (по энергии)и 1о (по времени). KS – прибор для управления процессом во временной программе, установленный по месту для определения времени, прошедшего с начала плавки (необходимого для последующего расчёта электроэнергии). Примером может быть командный электропневматический прибор, многоцепное реле времени, и т.п. Прибор с номером 1с на щите управления (TIR) является показывающим и регистрирующим температуру футеровки (Тф), на который поступает сигнал с датчика температуры (ТЕ) – 1р, установленного по месту (например, термопара). Приборы 1ри 1с образуют отдельную систему контроля температуры металла. Со специального дозатора электроэнергии с позиционным обозначением 1н сигнал поступает на исполнительный механизм 1т, с помощью которого происходит включение привода переключателя печного трансформатора и переключение ступеней напряжения, то есть изменение электрического режима плавки. Регулятор 1ж обрабатывает новую информацию (произошло изменение величины напряжения) и, в зависимости от величины рассогласования между показанием прибора 1а и величиной задания 1з, вырабатывает сигнал на исполнительный механизм, приводящий в действие привод электрода, который, в свою очередь, перемещает электрод. Дуги горят между концами электродов и металлом печи, который является нулём трёхфазной звезды нагрузки. Перемещением электродов вверх и вниз можно регулировать длину дуги, а с ней ток и мощность каждой фазы печи, устраняя колебания тока, короткие замыкания и обрывы дуг. Выше описанный комплект приборов используют для каждой фазы соответственно.

В схеме кроме рассмотренных ранее приборов, входящих в каскадную систему автоматического регулирования параметров электрического режима печи, имеются также:

1) Датчик положения (GE), например, типа ППФ-3 – 2а – для приёма сигнала о положении электрода (G) в каждый момент времени в течение плавки (по месту) и передачи показаний на щит управления на показывающий прибор с сигнализацией (GIA) – 2б. На щите расположены две сигнальных лампочки, свидетельствующие о перемещении электрода (движении его вверх и вниз).

2) Приборы для контроля температуры металла:

по месту – датчик (например, термопара) – TEc позиционным обозначением 3а, на щите управления – вторичный прибор TIR – показывающий, регистрирующий температуру металла (Tм) в градусах (^оС) – 3б.

3) Чтобы в процессе работы печи не было перегрева отдельных частей её конструкции, используют систему контроля параметров водяного охлаждения (температура, расход и давление воды) – O.Для этого по трубопроводу подают воду, идущую на охлаждение отдельных частей конструкции печи (эркер, кожух, свод и газоотсос печи). Для измерения давления подаваемой в печь воды на трубопроводе установлен манометр (PE) – позиционный номер на схеме – 4а. На щите управления установлен вторичный прибор (PRA), регистрирующий величину давления охлаждающей жидкости и сигнализирующий об изменении давления подаваемой воды – 4б. Для измерения расхода воды на трубопроводе выхода из печи установлена диафрагма – FE – позиционное обозначение – 5а и дифманометр – (FT) – 5б. Т – дистанционная передача (промежуточное преобразование с дистанционной передачей сигнала). По перепаду давления регистрирующий и сигнализирующий о подаче воды в печь вторичный прибор (FRA) определяет величину расхода и регистрирует это значение – 5в.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости имеется датчик температуры (TE) – 6а и вторичный прибор на щите управления для отображения численного значения температуры воды (TIR) – 6б.

4) Процесс плавления сопровождается выделением большого количества различных газов в рабочее пространство печи (CO, H₂, N₂ и др.). С течением времени давление газов в рабочем пространстве становится достаточно большим, около 0,5 – 1 атм. Для того, чтобы не было нарушений в технологическом процессе плавки, и чтобы очередная плавка не привела к разрыву печи (вследствие накопления в ней газов), необходимо в рабочем пространстве печи поддерживать определённое давление печной среды. Регулирование давления в печи осуществляется с помощью шибера 7з. Давление газов измеряется дифманометром (PE) непосредственно в печи – 7а, отображается на вторичном регистрирующем приборе (PIR) – 7б. Сигнал с датчика поступает на регулятор давления (PC) с позиционным обозначением 7г.На регулятор также поступает сигнал с задатчика Z – 7в. Регулятор сравнивает два поступивших сигнала и вырабатывает управляющее воздействие на исполнительный механизм – 7ж, который, в свою очередь, открывает и закрывает шибер и, тем самым, изменяет проходное сечение газоотводящего устройства. Приборы с позиционными обозначениями 7д и 7е (PHK и PS) соответственно блок управления и электропневматический преобразователь.