Контроль рассогласования между уставкой и его истинным значением

Для контроля рассогласования между уставкой регулируемого параметра и его истинным значением, которое не всегда может эффективно контролироваться (например, скорость кристаллизации слитка, уровень жидкого металла в кристаллизаторе, степень заглубления электрода в шлак и другие параметры), в регуляторах установок переплава широко распространено управление перемещением электродов с помощью программных устройств. Эффективным оказывается использование УВМ. В этом случае регулирование скорости перемещения электродов ведется при управлении преобразователем, питающим двигатель, и переключателем ступеней напряжения по косвенным сравнительно просто контролируемым параметрам: расходу охлаждающей воды, ее температуре на входе в кристаллизатор и выходе из него, току в электроде, напряжению и т. д. Управляющая вычислительная машина производит расчет трудно контролируемых параметров и выдает команды, корректирующие, если это надо, ход всего технологического процесса, и в том числе движение переплавляемого электрода.
Привод ПТЗР может обеспечить требуемый диапазон регулирования скорости перемещения электродов. Для приводов по системе ЭМУ-Д, МУ-Д обеспечить требуемый диапазон сложнее, так как здесь жесткость механических характеристик меньше, чем в тиристорных приводах, вследствие падения напряжения на обмотках усилителей. Поэтому в электромеханическом оборудовании печей переплава распространен вариант двухдвигательного привода с дифференциальными передачами по типу рис. 1.6. Но даже при возможности обеспечения требуемого диапазона плавного регулирования скорости однодвигательным приводом предпочтительность его перед более громоздким двух-двигательным вариантом должна быть обоснована путем технико-экономического сравнения вариантов.
Дело в том, что ток якоря двигателя в установившемся режиме определяется моментом М=Мс=кФ1Я1с, т. е. при моменте сопротивления, независимом от скорости двигателя, ток якоря двигателя, определяющий его нагрев, будет иметь одно и то же значение при высоких и низких скоростях. Максимальная скорость двигателя определяет максимальное значение Umax напряжения преобразователя согласно (2.13). Потребляемая мощность двигателем в режиме переплава Pmin==UminIa,c, а при маршевой скорости Pmax—Umaxln,c, т. е. почти в D раз выше, чем при скорости переплава, поскольку с учетом (2.13) D=0max/(Omin ^zUmax I Umin- Учитывая возможность кратковременной перегрузки двигателя по току якоря, маршевые перемещения электрода можно вести при ослабленном потоке, удовлетворив требования перегрузочной способности двигателя Umax- Однако для однодвигательного варианта привода остается характерным значительное недоиспользование двигателя и преобразователя по мощности. Кроме того, энергетические показатели (КПД, cos<p) МУ и ТП при регулировании напряжения вниз от номинального значения существенно снижаются. Это значит, что привод практически постоянно, кроме кратковременных перемещений, имеет низкие энергетические показатели.
При использовании двухдвигательного привода с дифференциальным редуктором достаточно, чтобы регулируемый привод постоянного тока обеспечивал диапазон регулирования скорости в процессе переплава 50:1, а маршевая скорость осуществлялась подключением нерегулируемого асинхронного короткозамкнутого двигателя через дифференциальный редуктор-
Структурные схемы регуляторов печей электрошлакового переплава, а печей вакуумного дугового переплава.
На рис. 9.15 приведены функциональные схемы серийно выпускаемых для печей электрошлакового переплава регуляторов мощности типа АРШМТ. Двухканальный регулятор выполняет функции перемещения переплавляемого электрода в зависимости от тока электрода или активного сопротивления шлаковой ванны и переключения ступеней напряжения печного трансформатора, обеспечивая требуемую скорость оплавления электрода. Входящий в состав регулятора электропривод перемещения электрода выполнен по системе ТП-Д; в качестве двигателя используются двигатели типа ПБСТ мощностью от 0,85 до 11 кВт. Регуляторы питаются от сети переменного тока напряжением 220, 380 В.
Регулятор сконструирован таким образом, что путем несложных переключений на клеммниках можно получить возможность вести двухканальное регулирование режима ЭШП двумя способами. Первому соответствует функциональная схема рис. 9.15,а, обеспечивающая поддержание заданного значения тока электрода или заданного значения активного сопротивления шлаковой ванны, поддерживая одновременно требуемую среднюю скорость оплавления электрода путем переключения ступеней напряжения печного трансформатора. При поддержании заданного значения тока электрода /э схема работает по каналу датчика тока ДГ, на который подается сигнал с трансформатора тока Г; при поддержании заданного значения активного сопротивления — по каналу датчика активного сопротивления ДАС, получающего информацию о токе электрода /э и напряжении на шлаковой ванне Um,в. Сигналы UT или U0,с сравниваются с напряжением задания тока U3,if их разность поступает на систему управления ТП СУТП, управляющую напряжением на выходе U. Двигатель М управляется таким образом, чтобы ликвидировать рассогласование заданного и действительного значений регулируемого параметра. На валу двигателя имеется тахогенератор G, обеспечивающий жесткую обратную связь по скорости двигателя, повышающую жесткость механической характеристики, т. е. расширяющую диапазон регулирования привода. Отметим, что в серийно выпускаемых регуляторах можно вести регулирование скорости двигателя в диапазоне D—200:1, однако можно и расширить его до Канал, воздействующий на переключатель ступеней напряжения ПСН, работает от датчика скорости ДС, один из элементов которого связан с валом двигателя. Сигнал ДС сравнивается с напряжением задания напряжения печного трансформатора i/3,н, их разность, проходя через избиратель направления переключения ступеней напряжения ИН (повысить или понизить), избиратели режима ИР1—ИРЗ воздействует на релейное устройство Р, включающее асинхронный двигатель M1 в требуемом направлении, переключая трансформатор на одну (включено ИР1), две (включено ИР2) или три (включено ИРЗ) ступени напряжения.
Функциональная схема регулятора АРШМТ рис. 9.15,6 обеспечивает поддержание заданной скорости перемещения электрода при регулировании напряжения печного трансформатора в функции активного сопротивления шлаковой ванны. Направление переключения ПСН избирается избирателем ИН в зависимости от знака рассогласования Uа,с и U3,н. Избиратели режима ИР1—ИРЗ определяют требуемое количество переключений ступеней напряжения. Если сопротивление шлаковой ванны становится меньше допустимого, т. е. электрод слишком заглубился в ванну, то срабатывает избиратель режима ИР4, что приводит к остановке электрода до тех пор, пока по мере его оплавления сопротивление шлаковой ванны не повысится до требуемого значения.
В схемах рис. 9.15 напряжения U3lт, U3lн, U3tC могут задаваться от программных устройств. Весьма эффективным является использование для управления процессом в печах электрошлакового переплава ЭШП вычислительных машин, обеспечивающих более точное задание U3,т, U3tH, U3,с с учетом особенностей каждого из процессов переплава.