Динамические режимы системы регулирования тока дуговой плавильной печи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

времени опережения W. Следовательно требуется разработка автоматизированной системы управление электроприводом механизма качания кристаллизатора с целью поддержания оптимальной величины времени опережения.

Список литературы

1.Суспицын Е.С., Лазаренко А.С., Астафьев Е.В. Исследование электропривода механизма качания кристаллизатора МНЛЗ ОАО «ММК»

2. Марголин Ш.М. Электропривод машин непрерывного литья заготовок. М.: Металлургия, 1987. 279 с.

3.Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ: монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. 100 с.

D. Demkin, A. Belui, S. Lukiuanov, R. Pishnograev

Working out of dynamic model of the electric drive of the mechanism качания crys-tallizer MNLZ OPEN SOCIETY "ММК"

The results of researches of the electric drive of casting mold tilting mechanism of the continuous casting machine are presented. The simulator of the electrical drive tilting mechanism has made possible to compare real and simulated lead time.

Keywords: crystallizer, the mechanism pumping, speed pumping.

Получено 06.07.10

УДК 62-83:621/.69

В.И. Доманов, канд. техн. наук, доц. (8422) 77-81-04, [email protected],

А.В. Доманов, канд. техн. наук, доц., (8422) 77-81-04, [email protected], К.Е. Карпухин, асп., (8422) 77-81-04, [email protected] (Россия, Ульяновск, УлГТУ)

ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ДУГОВОЙ ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

Рассматриваются вопросы динамики системы регулирования тока дуговой плавильной печи. Анализируются различные режимы работы и их влияние на поведение системы регулирования. Показано преимущество применения упреждающей коррекции в данной системе регулирования.

Ключевые слова: дуговая плавильная печь, система регулирования, упреждающая коррекция.

Дуговая плавильная печь (ДПП) является сложным техническим объектом, содержащим несколько систем управления, связанных одним

технологическим процессом. Эти системы можно разделить на управляемые и неуправляемые (контролируемые). Управляемые системы: подъем -опускание свода, наклон пода, перемещение электрода. Неуправляемые системы: системы охлаждения и контроля температуры, привод насоса гидросистемы.

Наиболее ответственным узлом является электрогидропривод перемещения электрода. Сигнал задания тока формируется в промышленном контроллере по команде с пульта управления и поступает на вход системы управления приводом. С датчика Холла туда же поступает сигнал обратной связи по току. Возможность формирования сигнала задания на контроллере позволяет обеспечить безударное зажигание дуги.

В исследуемой ДПП регулирование тока обеспечивается перемещением электрода. В этом случае структурная схема одноконтурной системы регулирования тока имеет следующий вид (рис. 1).

щ Н .Э1 щ2 Щз

ЩРТ К1/ я - ГГ - К2 Кз

Т р +1 Л Т2 Р +1 р

1Д

1х

УРОВНЯ

Рис. 1. Структурная схема одноконтурной системы регулирования тока

На вход системы регулирования тока поступает сигнал задания и(2Лд . По цепи обратной связи с датчика тока с коэффициентом К^д в

узел суммирования поступает сигнал обратной связи и^д . Сигнал рассогласования поступает на регулятор тока с передаточной функцией ^Вд( Р), а затем на обмотку электромагнита, управляющего работой пропорционального клапанного регулятора Щ1(р), который имеет нелиней-

34

ную характеристику НЭ1. На выходе клапанного регулятора под действием управляющего сигнала изменяется расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр. Он приводит к перемещению штока ^2(р). Перемещение подвижного электрода на схеме описывается звеном (р).

Эквивалентная электрическая цепь силового тока приведена на рис. 2, где

Е - выпрямленная эдс вторичной обмотки трансформатора; Ят, Ьт -приведенные сопротивление и индуктивность трансформатора; Яц^ -суммарное сопротивление подводящих цепей; ЯуЁ - сопротивление электрода; Я0Е0 - сопротивление шихты; ЯДР, Ьд^ - сопротивление и индуктивность дросселя; а + вЬд - падение напряжения на дуге (и д ) [1].

I ЯПР

Е

Ф

Я

ДР

Я

Ь

'ДР

Ь

Я

ЭЛ

Я

(=) и = а + Р* 1Д

ШИХ

Рис. 2. Эквивалентная электрическая цепь силового тока

По эквивалентной электрической цепи можно составить уравнение

иД = Е - 1ЙЕЁ (ЯХ + ЬХР), (1)

где ЯХ = ЯТ + Я0ЕО + Я¥Ё + ЯАВ + ЯЮ , ЬХ = Ьт + ЬАВ.

Из выражения (1) получим уравнение, связывающее 1СИЛ и /Д:

I

Е -а- р/д

ЫЕЁ

Ях + ЬхР

На структурной схеме (см. рис. 1) эта зависимость отражается участком от /х до Iсил .

Приведенная схема является нелинейной, ее параметры (а, в, Я0ЕО ) существенно зависят от режима работы и содержит случайную составляющую А/. Кроме того, напряжение и ток не меняют полярность, что отражается диодами на структурной схеме.

Это может привести к обрыву дуги и ухудшению энергетических показателей. Поэтому необходимо принимать меры по поддержанию высокого быстродействия во всех режимах работы.

Одним из возможных путей решения этой задачи является применение упреждающей коррекции [2], так как система построенная таким образом, приобретает свойства параметрической инвариантности, что дает возможность сохранить высокое быстродействие при изменяющихся параметрах.

Для реализации узла упреждающей коррекции необходимо установить датчик положения штока гидроцилиндра, т.е. выполнить измерение 1х .

Упреждающая коррекция в данной системе представляет собой дифференциальную вилку, состоящую из звена статической модели

Щ (р) = ^

ях

и реальных звеньев системы

1/Ях

Щ (Р) = ШЁт , ТхР +1

С дифференциальной вилки сигнал через коэффициент передачи модели объекта ¡Ш поступает на вход системы в виде гибкой корректирующей обратной связи.

Такое построение системы позволяет снизить влияние изменения параметров реальных звеньев, стоящих в дифференциальной вилке. В рассматриваемой системе регулирования тока ДПУ все переменные параметры (а, в, Я0£0 ) и случайные воздействия А/ находятся в этих звеньях.

При создании системы регулирования тока была разработана программа управления гидроприводом перемещения электрода, реализованная на микроконтроллере [3]. Программа содержит следующие модули:

1) установки начального смещения двух ШИМ-сигналов;

2) согласованного управления двух ШИМ;

3) управляемого смещения двух ШИМ-сигналов относительно друг друга;

4) нормализации сигналов управления.

На рис. 3 приведена осциллограмма силового тока процесса плавки.

Анализ приведенного графика позволяет сделать вывод, что в процессе плавки изменение внутренних параметров системы приводит к возрастанию колебательности.

Возникновение этих колебаний говорит о том, что их появление вызвано внутренними процессами, происходящими в электродуговой печи в процессе работы.

Рис. 3. Осциллограмма силового тока на первой трети процесса плавки: Х - текущее время, с; У - ток, А

Применение упреждающей коррекции позволяет стабилизировать ток, снизить его пульсации, сделать систему малочувствительной к изменениям состава и состояния шихты.

Список литературы

1.Свенченский А. Д. Автоматическое управление электротермическими установками: учебник для вузов; под ред. А. Д. Свенченского. М.: Энергоатомиздат, 1990. 416 с.

2.Боровиков М. А. Расчет быстродействующих систем автоматизированного электропривода и автоматики. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1980. 390 с.

3.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009612707 РФ. Программа пропорционального управления гидроцилиндрами .... 03.04.2009; зарегистрирована 28.05.2009.

V. Domanov, A. Domanov, K. Karpuhin

Dynamic modes of current control system in arc melting furnace

The problems of the dynamics of the current regulatory system of arc melting facility are considered. The various modes of operation and their influence on the behavior of the regulatory system are analysed. The advantage of pre-emptive correction in this system of regulation is shown.

Keywords: arc melting furnace, control system, look-ahead compensation.

Получено 06.07.10