Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
где - максимальная скорость перемещения электрода, обусловленная конструктивными особенностями печи. = 0,3 м/мин = 5 мм/с; [1]
- максимальный управляющий сигнал регулятора, В.
Так как регулятор вырабатывает стандартные сигналы в диапазоне 0 - 5 В, можно записать, что = 5 В. Таким образом:
.(3.12)
Регулятор
Регулятор имеет два входа (H и ?P) и вырабатывает два управляющих сигнала: S1 и S2 (рис. 3.3).
Сигнал S1 управляет величиной заглубления электродов в шлак и зависит от ошибки ?P, S2 подается на систему переключения ступеней напряжения трансформатора при достижении электродом крайнего верхнего или крайнего нижнего положения. Электрод погружается в расплав на величину от 300 до 700 мм [3].
При величине заглубления электрода H = 300 мм S2 = -1, при H = 700 мм S2 = 1. При 700 ? H ? 300 S2 = 0. Более подробно процесс переключения ступеней напряжения рассмотрен при описании электропечного трансформаторного агрегата (п. 3.3.1.4).
Переключение ступени напряжения трансформатора позволяет грубо регулировать мощность. Точное регулирование обеспечивает величина заглубления электродов в расплав.
Передаточная функция по каналу ?P - H выбирается такой, чтобы регулятор обеспечивал максимальное быстродействие системы. Для обеспечения минимального времени регулирования выбирается П-регулятор. Заметим, что, так как последовательно с регулятором включено интегрирующее звено, статическая ошибка равна нулю.
Передаточная функция П-регулятора:
(3.13)
Электропечной трансформаторный агрегат
Трансформатор служит для преобразования переменного электрического тока одного напряжения в ток другого напряжения и состоит из сердечника - магнитопровода и двух обмоток. Обмотка, соединенная с питающей сетью, называется первичной, обмотка, соединенная с приемником тока, - вторичной.
Шестиэлектродные руднотермические печи подключены к трехфазной электрической цепи. Для трансформации тока применяют три однофазных электропечных трансформаторных агрегата ЭОЦНК-31500/35-М97. Первичная и вторичная обмотки трансформатора называются соответственно обмоткой высокого напряжения (ВН) и обмоткой низкого напряжения (НН).
Для работы печей на оптимальном электрическом режиме печные трансформаторы имеют ряд ступеней напряжения, величина которых определяется требованиями технологии электроплавки. Вторичное напряжение (сторона НН) в печных трансформаторах регулируется только путем изменения числа витков первичной обмотки. Изменять число витков во вторичной обмотке нельзя, так как там протекают токи большой силы. Для изменения числа витков первичная обмотка трансформатора выполнена с дополнительными выводами (рис. 3.9) [3].
Электропечной трансформаторный агрегат ЭОЦНК-31500/35-М97 имеет 13 ступеней напряжения.
Таблица 3.1. Соответствие ступеней напряжения трансформатора напряжению стороны НН
Ступень напряжения12345678910111213Напряжение стороны НН, В579566553540526,5513500487474461447,5434,5421
В предлагаемой автоматической системе переключение ступеней напряжения трансформатора является грубой настройкой мощности двухэлектродной системы.
Автоматическое переключение на более высокую ступень напряжения производится при максимальном заглублении электрода (700 мм), переключение на более низкую ступень производится при минимальном уровне заглубления (300 мм). Перед переключением ступени напряжения трансформаторного агрегата печь отключается от питающей сети, отключается вся аппаратура, относящаяся к автоматической системе стабилизации мощности. Для отключения печи используется высоковольтный воздушный выключатель типа ВВ - 35.
При размыкании контактов под нагрузкой между ними возникает электрическая дуга, которая может оплавить контакты и вывести их из строя. Для гашения дуги применяется сжатый воздух, подаваемый из компрессорной установки. Для дистанционного управления высоковольтные выключатели снабжены двумя катушками: включающей и выключающей [1].
Переключение ступени напряжения длится приблизительно 5 секунд. После переключения ступени печь опять подключается к питающей сети, включаются все электрические установки системы регулирования. Система переключения ступеней напряжения трансформаторного агрегата отключается перед подключением печи к питающей сети и включается через 5 секунд после остальных систем во избежание повторного срабатывания (так как электрод в этот момент находится в крайнем положении).
Определение настроек регулятора
Критерий оптимальности - минимизация интегральной оценки переходного процесса.
J = = min(3.14)
Коэффициент передачи П-регулятора выбирается исходя из заданного критерия.
Для интегральной оценки качества управления воспользуемся программой MatLab. Система стабилизации мощности (рис. 3.8), построенная с помощью Simulinc MatLab, показана на рис. 3.10. На вход подается единичное ступенчатое возмущение, равное 10% от номинала.
Система стабилизации мощности, выполненная в Simulinc MatLab
В результате вычислений получено:
J > 0 при > - ?(3.15)
Однако следует учесть, что максимально допустимая скорость передвижения электродов равна 5 мм/с [1], т.е.:
(3.16)
Зависимость величины заглубления электрода Н от ошибки ?Р выражена следующим уравнением:
,(3.17)
где Н - величина заглубления электрода, мм;
kг.с. - коэффициент передачи гидравлической системы перемещения электрода, равный 1 ;
kрег. - коэффи