Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
достаточно малы, и ими можно пренебречь. Таким образом, шестиэлектродную печь можно рассматривать как три условно независимые однофазные двух электродные печи. Такое рассмотрение объекта управления позволяет стабилизировать мощность не только одной пары электродов, но и всей печи в целом (при установке АСР на каждую пару электродов)
Для решения задачи автоматизации РТП рассмотрим однофазную двухэлектродную плавильную печь, показанную на рис. 3.7.
Нахождение передаточных функций звеньев системы
Объект управления
Мощность на выходе объекта управления находится по следующей формуле:
P = IUcos?,(3.1)
где P - мощность двухэлектродной системы, Вт;
I - сила тока, протекающего через расплав, А;
U - напряжение между электродами, В;
сos? - коэффициент мощности [3].
Учитывая, что нагрузка печи активная (реактивная составляющая настолько мала по сравнению с активной, что ею можно пренебречь), можно принять cos? = 1. Тогда формула (3.1) будет выглядеть следующим образом:
P = IU(3.2)
Учитывая, что I = , можно записать:
P =,(3.3)
где R - активное сопротивление расплава, Ом.
Сопротивление R будет зависеть от величины заглубления электродов в расплав H. Для нахождения этой зависимости используем формулу для вычисления сопротивления однофазной двухэлектродной шлаковой ванны, отнесенного к одному электроду:
riэ =0,5**, (3.4)
где i = 1, 2;
r - удельное сопротивление шлаковой ванны, Оммм,
d - диаметр электродов, мм,
l - распад электродов, мм,
hш - высота шлаковой ванны, мм,
hi - заглубление i-го электрода, мм [10].
Сопротивление между двумя электродами:
R =b*(r1э+r2э), (3.5)
где ?bэмпирический коэффициент, равный 0,96 [10].
Подставим уравнение (3.4) в (3.5), получим:
R =0,5*b*(3.6)
Анализируя формулу (3.6) можно заметить, что сопротивление между электродами зависит от параметров h1, h2, hш. Параметры для конкретной печи (l, d) можно условно принять константами. Последнюю величину удельное сопротивление шлака r также можно iитать постоянной для конкретной печи, так как условия плавки (состав исходных материалов, температура процесса и т.д.) для отдельной печи примерно всегда одинаковы во времени, а, следовательно, удельное сопротивление шлака, зависящее от этих условий, также постоянное для конкретного процесса. Для упрощения дальнейших выкладок задаем значения l, d, hш, ?r по данным практики, причем величину hш выбираем средней по данным практики, ?r задаем как ?rн номинальное значение удельного сопротивления шлака: l = 3 м, d = 1 м, hш = 1600 мм, ?r = 4 Ом*см. Заглубления пары электродов можно iитать одинаковыми, т.е.
h1 = h2 = H.
Удельное сопротивление расплава зависит от состава исходных материалов, который в свою очередь определяется выбранным режимом плавки. В настоящее время применяют два режима плавки:
) Плавка на шлак с содержанием 40 - 42% SiO2;
) Бесфлюсовая плавка на шлак с содержанием SiO2 37% [3].
Передаточная функция объекта управления и настройки регулятора для каждого из режимов будут разными.
Плавка на шлак с высоким содержанием SiO2
Удельное электрическое сопротивление ?r для данного режима плавки по данным практики равно 4 Ом*см (40 Ом*мм).
Таким образом, зависимость электрического сопротивления от величины заглубления электродов будет выражена следующим образом:
R=
R =(3.7)
Подставим (3.7) в уравнение (3.3) и получим зависимость мощности печи от напряжения и величины заглубления электродов в расплав:
P =,(3.8)
где P - мощность, Вт;
U - напряжение между электродами, В;
H - величина заглубления электродов в расплав, мм.
При данном режиме работы стараются подавать максимальное напряжение на электроды. Расiитаем параметры работы печи при номинальном значении мощности (15 МВт). Зададим напряжение на стороне НН трансформатора равным максимальному, т.е. 579 В. Значение величины заглубления электродов выведем из формулы (3.8):
Н =(3.9)
Величина Н = 368 мм входит в допустимый интервал заглублений электродов (300 - 700 мм). Таким образом, при работе на шлак с высоким содержанием диоксида кремния при удельном сопротивлении расплава ?r = 40 Ом*мм заданная мощность двухэлектродной системы (15 МВт) будет поддерживаться при напряжении U = 579 В и заглублении электродов Н = 368 мм.
Плавка на шлак с низким содержанием SiO2.
Удельное электрическое сопротивление ?r для данного режима плавки по данным практики равно 3 Ом*см (30 Ом*мм). Методика раiета для режима с низким содержанием SiO2 аналогична методике, используемой в предыдущем разделе. Таким образом, используя формулы (3.7), (3.8) и (3.9), получим выражения для нахождения электрического сопротивления, мощности и глубины погружения электродов в расплав при номинальном режиме. При этом напряжение принимается равным 487 В (8-я ступень трансформатора). В результате раiета получим следующие значения:
R =(3.10)
P =,(3.11)
Н =(3.12)
Таким образом, заданная мощность 15 МВт будет поддерживаться при напряжении 487 В и заглублении электродов в расплав 420,5 мм.
Гидравлическая система перемещения электрода
Гидравлическая система перемещения электрода представляет собой интегрирующее звено:
(3.10)
Коэффициент передачи kг.с. находится как отношение максимально возможной скорости перемещения электродов к максимально возможному управляющему сигналу регулятора S1:
,(3.11)