автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Текущий контроль распределения мощности в ванне руднотермической печи

Y 1 D V и

г з опт -.305

тульский тосэдарствшый университет

CABiüffl АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

тшмш контроль расгшшния шрот

в влшш рудешшяшокои печи

. Сшцааяьность Gñ.13.07 - Автоматизация та£нолаг1нвс5ак:

процессов и прсшзйадатв

mamwiT дксоэртввди на ооЬсийаэ учаной отешиа наздздзта тоишесши нвун

На правах рукописи

гш - №в

Работа внсслнакв в Тульской государственном ушиззрспгзто.

НаучниС руководитель? Научнай консультант :

кандидат технических наук, доцент А.А.Оогыггев.

кандидат тэяшчэских наук,

доцэчт о.лукшюнков.

Официальные оппоненты! доктор технических наук,

профессор Б.В.Суханян{

кандидат технических наук" С.К.Иекакин.

За душ а предприятие: Институт ироЗлем управления РАН.

Зжгдта диссертации соогоется " '" ;/с1995 г. в

14°°чвс. на васадыгаи диссертационного совета Я С363.47.04

Тульского государственного университета по адресу г 300600, г.Тула, пр. ЛеЕина, 92 (учебный корпуо Н9, ауд. 101).

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " ¡2 " г Я <-/1\ 1995 г.

УченыЯ сакрэтарь дисоортацискяого сочэтв к.т.н., доцент

О.Г.Корякнн

ОШАЯ ШАКТШ1СТЙКА РАЕОТи Аяууадьдос'гь 3 настоягза врс:?<1 з отстчесяо.!

щхшялзппоогл, п цзэтесз кэталлургнл яироксо

распросхригяг.а покучыя рудаигэрегяикзз почя <РТП) прямого ксгрзрзг п которая ксгоггпгэ вс^эстса» прегаяуточ^п п кокопртп продает.? чснзюяэппзт&та процесса одтюсроге-гпо явлгтетс.ч 0ш;з:пт:п шзггрттаскоЛ цэез, из говрэггайошях когорсй (кэитротогазл снорйм првоирззувгся а тепгзэун, *кг.то?о:!уп п т.д.

Пспольообсшй РТП при произведет «^орросттзсв, спзта."-Еятадксп, айрспизтед :гатзрчало!), фесфорп я т.п. поэтодтот »кеиьзпгь сзобход^чка капэталовлопод*!!, шсзсольяу яря пркгпм злоктроцагртЕО «ешдопкзекзэ процосга протекает бгготшз, а уборудойгь"-) лгзд? квяштэ габирзд п '«еее/, ч«' раняоэ по произЕо.'зн.'экшоотя шнягенйоо. Пршепзшу* вгапстропагрзт гетто гшмэшзго егтотокп* г? кокоторэт тахкодагячосккх процзссзх до ЗОЯ пгрзйчп-пс. онзргоросурсоэ. Одяоаркогггз о расязрвкззм о5*п прггчШзкяя ЕГО рясте? гсс козиоои», вэтсрзя согодгм нртблзан.тен, 100 КЗа. Кшиясь ¡срупкякз гатрзОгли-к/п снрья й гатргггл, РГП. •?.-* об'.р,пк! цпто!,',онтс!!ца1, тазвт болкй-.» разорю та т»г< гдгг.

ОдаоД ез ьктуалыэт овдоч 3 р.удцотормдчэсгп^ йройвводсЪ... является оОзспэчеппз рйфюаадьйото рашредэлззш вгг,ггзоЯ ноедиог* по -япраяторшч ооиан рабочего прсзтргйготва ввягг п.эчи в даио шиши, что повваляэт ачачяхалкю «штть расход влэкгрошяргии п поеаоять елмд цэлавого продукта, Иеагйша оугнясяэшкя о тогой ороввя ведшшзЯ изедоото в пршмвдуродасп лроотргагсгаэ паяпн РТП «злявтоя гаи дуга; гассти п расплата. Для рогюпкя оадата контроля распределения коздоята в эви аоявх необходима огорвтигаая газформацзя о псра«агра* влэйтрэтосйссй цепа вкси РШ, прадстеалкемоЙ схекшш гадэлдаг.

■ Паремэтри элвментоз ашкпыя модаоэв, отрезая овойотва среди протэкааяя тока, кооут вйгаэйаув, часта бдикствэнпуи, информацию о протекоидо: том фкзкчесгапг, китчесник и других процессах. ЛеЮио изменения тешэлогтгеаского режима приводят к изменении свойств роекциоккоЗ 801Щ как проводяцоЛ среда п к кжонеотй экта-шалекттге' электрических паремэтров цэгог протекания тока в ванне печи. Таким образом, информация об электрических параметрах схекшх модолеЯ мохгот быть нопо.пьсозола как для контроля расиродолчгая активной мовигости в вонно та-ш, так и для костшюго контроля элпкгр-тоиюлогнчвс^ияс процассйа.

Слоглость пслучошш тэкущой гагфоркацкл о параметрах тагах

моделей обусловлена цэдоргушосты» душ нопосрэдстаьчшога измерения олектричооик карактериатик срзд протоканкл тока в вавдз печи. Решонло данной задачи существующими катодами встречаат нзвэатдаэ трудности, связанные о кскаядениэм сигналов в кзморитольки: целях онлэвым магнитаим Нолем печи. Ряд оуцэогвукшзс . методов предполагает нарупеш-ш яехлологичэокого рейаш работа МП.

Анализ литературных источников и екоаеримэитвшшо исследования на дэВствуизкх печах покавмевт, что в Качества источника информация об вкншалвнтных. электрических параметрам цэпеЯ протокиыя тока в ваакв ксгуу бить использовала цепосродстввшо врэманннэ функция тскоэ и .иоарягаияЯ ко влактродвх, чораз которцэ осуществляется подвод олеятрнчэской внергии. Форма токов п нщрвяешй! не елокт{.сдвк отлцчцотся ~т гармонической из-за нелинейности еяоктричвсюа цэпэй- йечя, обусловленной наличием в шдздектрсдааа области алзкгручэскоа дуги. Соотнопэние гармонических состаалякфЕ токов а нзярязппП злэктродов несэт информации, о параметрах влемвпюв влвитрачаскоп цэгш ванны печи, что дает Приншшяэлшув вазмокнооть опрздзйэшя параметров как линейнах, так и далинейпых олоиоитоэ скагеотх моделей ванны РТП в темпа реального времени.

Тагам образом, прадстввляегоп перспективным создание (татодоз п икфорлациоиио-кзмэрителыщц систем, рсковашщх на иамзрота! електричеоких паременнах, розволякцих р тевдз с кодо;! плавку без нарушения технологического ' рахата' ндантвз&щаровать пара:,ютру схощоа модели нелинийной. электрической цепи евины ггачз, рассчитывать вкгавнне мощности, выделяемые ка отдельных гдец-знтах а той схемы, вкгизнне и реактивние мощности фаз п печи в цзлоы.

Основной цзлью диссвртацш является разработка штош<. определения параметров ожв^шх моделей елзктрическзос цепей взкин РТП прямого нагрева в процесса плавка а расчета на их основа электроэнергетических характеристик ванны печн.

Для достижения поставленной цели .решаются слэдуювдв еадачи»

- разработка и исследование нетодяк и алгоритмов определения параметров схемных моделей трехфазных РТП , в качестве источника информации о которых используются гармонические составляло токоз И напряжений, генерируеша вйкрытыш дугам, горадм в подэлектродяом пространства пащш пэчи»

- разработка и оштно-промшаленная вксшг/атвцкя программю-ашарагногс. комплекса для исследований и контроля електро-внергетичвских параметров РТП в теше росльног. времени}

- разработки а огушо-претстшкаая юсиедатшдед «акро-щюичосорпоЛ снохе»?! тзкуцого контроля рчснрддадонкя imaoord а ввкаэ Г-ТП.

усолэлору^я. Прг1 рязряСшкэ !»ге#:к сягродо/.овйя цзршзтров с ïcwrax подэрой чсполыюсрэтоь пътохя ciiwioro М9Л№ВфОВ2РИЙ| ГауГОЛИЧЛ'ЭТГО .'.í'ñ.Tm, ЯЛГЛНГтШКь! ЙТП1рОГ{С!"ШГГЯ, т !J ТГ Г, ) гр: 1 Ts f ; "О ГО r»ip»K»t!9¡i«R

rcoysfrvftr», и^юапгз ао/.шу;

- rwozzm ехдодаязи*«! ггяродорав «rnwrrç »годчлзг! трл&ззыя Pal о умгом вза;т«ога валш склсяо*' и етирп'плкю:! u--«no«ts

- ï,-3iov;2î3 ni-ijл «u¿or,.:n.Oi;;;íí -к-;,:

щи

рггеаоу». 0 утю.ъ-ъсг.-чгглк •"■■sr. ь донаой

i":cc8pï<ûiK0Ki;ci иух^'ул ¡

- iTDJ-y'TiitiH р^ЯЧОТХ'О jUiT-rr^.TT-ll ,<V PTf.i,!,^'?Í!"JÍ! ¡'i'.-'pOi}

î зжхогл^р'^ого и ыъчУХ

аш^трй.пыгаго соогпвг; %-с:%ъ я ш1р.1се:л;Й5

- прогр."......■->--т."'?.'"ж:: " :хггг.'-;::'; Y-':"1

■¡a ripiV'fï ГТП n г-J р v :vmv

rpe.-'SHij

- '»".4 i ГЛГ.'^/.-'ОГмд i Г'. »";?,::;<л 's.i'cícn,;:!.

^{'íp'i^cW'lx ííf5p:rc;vj/.a ?'7П я

ля»ратяог0 Ko::iu;«:caj

ргл'рз007гнг, ^иусд--» .чонграг:,*

t'Cûjjtooïiï п-vt;о Fïit,

Га'р'Локтгча шзодсш ¡шяолгсмгггсь лл.-i сср^даяОД хзхтг.жжп гаржагроп ovamvix уо'лтток АО •'ВСЗОТО'МгЛ'аскез) !? АО "ШШШРОГ?-!1« и,.0.-П-ч?орс>ург), a тек* a ощ-.ърлтэргвтзчжтх Ьзрг?»трза дэЯь-.-йущйх почоЗ НСЗ-ЗЗ, КСЗ-fiW, OçtB-CSSîî а ГО-îQ. ПрпдепШо п^лсдавевпя аодтбэрдаш коррачтеос$ь ш.'учйзиш {юдо&тотов 'л ссогбоготнлэ их ропшшч епзчеккяч Ьгоьтряедскяк л.арпйузрнй'п;:; тскояройодгзщгк срэд ошишг уогёновок.

Йро^ойшо-аграрз^шД jcomsotta rt »даропроцэссоряая сястоца tä$a@flro йозтролй ttosßoam itpotai om^BQ-tipQivjsmimso вксплуатецню ка почл Olffl-ÖESK АН "Вайадай-^улёЧе^э?", которая доказала, что ЛбпоЛьаоЬйнаэ язшда okotöä úname«« получать вкоиомию плэктровнаргш дд 8-53..

topo6Btián pádo4-u. OôKOBîîua' солоканяя и результата

диссертационной работы докладывались ц<% иаадукародвдх в Всероссийские научно-твзцщчаркиг. щфзрерщгях в Ту® ¡1993 р.), Яроглвале <1994 г.), Творя (1Э35 г.), научки соасая! « научна-•гешичошац: конференциях Тульского государотЕаецагй университета в 1990-1956 г.

Публикацшг. Осношое содаршлшв работу охраыко в 12 печатных работая, включая одно авзорскоэ свидетельство-ССОР,

Структура в обьбм работы.. Диссертационная работе состоит. из введения, пита разделав, вшвдвдше, сгшока литература и приложений. Работа изложена аа 1КБ страница! осцошэго текста, оодервиг 47 стршщ рнсуняси, . 17 стршшц • гьйшЦ и биолиографнеский список на ИВ

оошшз СВДШШ® ШйЩ

Во вБэдащш дается ойцзя 1йрактвряо?вка исшэдуо^к' еадач, о-Оосношваэгся актуадш>с5ь твкз, £»ркуяаруетсз цэ-ць иссздовашш, & твк1в приводится кроткое ИЗДОВОНЙЭ работа.

В пардон роздота лравадаш сщЬоаякэ охам алйктрошташя прошшлашшх РТП пршзго вдграпз, рзодг;йдэлэшя е&кираиергиа » лише, огашаш »дадграчэоюш ¿вр'йкчврнсяаз! оудальвеа зои рабочего пространства дуговн РХЦ.

Схемная гаодель Чрахедзитродаой НИ от гочо« подключения иатшодйго (¡шраазшы до нагхш ирздсташгэна • аа рас. X. Кздктвецость прадста&югет собой гквавалэнтцув квдгнтввдость цжн электрода, озгрэделяэвд» иадктешость» вл&ктрода, Баяны и гастаразисоа дуг?!. 1&Дто1шшоз?ь У очраааот бз&гаау» нндукцвы мвзду измерите льЩкй . йойтурака сао.твэ?стаущэго влеятрода и ой-повыщ цепями другая фаа. Йгсанвылвмаое' активное кь.'иШбйаоо еоирагаьявнаа определяется сопрогавлвшшия привлектродвдЛ

зоны, дуги, расплаве, влактрода и езхтк. О.:о обидим»» в себе аса автввина шшыеитн схема иааэйршт даДвлеитродеого пространства. Наличие в подЕШктродаом пространстве электрической дуга определяет шлинейный характер еквивалеитиого сопротивления.

В зависимости ог характера процессов, протекающих в ваше цени, структура эквивалентного сопротивления пряалектродной проводящей среды монет быть представлена Б шде двуг вариантов схамних моделей (рас. 2,а,б), включающих в себя активное нелинейное сопротивление дуги, активные сопротивления расплава И шихты.

Описаны особенности идентификации параметров скемш моделей

Рис. 1. Эквивалентная схемная модель электрической цепи ванны трехэлехтродноЙ РТП

а) .

б)

а.

1

кдш

а.,

Рис. 2.

Схемные модели электрической цепи приэдектродного просгршшгви РТП : а - при шлаковом процессе; 5 - нрл (х'сш.ткоьом процессе

при разда'щцх способах измерения напряжения и тока в цепях влэктропечи. Приведена сравнительная характеристика точности определения параметров схема« моделей в зависимости от набора измеряемых сигналов: при изморетши фазных или меафаздах напряжений. Рассмотрен вопрос выбора схем измерения. Отмечается, что наиболее предпочтительной является схема измерений, предложенная в работах С.Л.Сгегганянца и др., предаолагаицвя формирования искусственной нейтрали, существенно повышающей точность измерений.

Приведен анализ работ, посвященных вопросам распределения мощности в ганнэ РГП, которые сгруппированы по возможности их использования для оперативного контроля распределения мощности в ванне печи без нарушения внергетического И технологического режимов плавки.

Первая группа работ (В.М.Миронов, В.А.Тарасов и др.) рассматривает РГП как объект с распределенными параметрами и базируется на теории вонного строения ваннц и некоторых, особенностях процессов. Расчетная модель строится для многослойной среды с постоянной для каждого слоя удельной проводимостью и огоюываатая уравнениями Лапласа. Подобные модели широко исполтлувтпя при проектировании печей и расчете влектричаских режимов, при которых достигается заданный характер распределения мопцгости. Однако, в число исходных данных при решении уравнений входит целый ряд параметров, которые задаются априори и непосредственно в ходе технологического процесса не контролируются. Естественно предположить, что при отсутствии текущей информации о процессах в ванне РГП, погрешность моделирования со временем может достичь значительной величины. Это делает затруднительным использование таких методов для вадач оперативного контолн и управления.

Вторая группа методов - вксвдрименгалышх - овяэана о непосредственными измерениями елоктрических параметров ванны печи. Методы зондирования (П.П.Черодовских), понижения напрякгния на первичной стороне печного трансформатора (Б.М.Отрунский) предполагают при своей реализации нарушение технологического режима работы печи и не могут .обеспечить текущий контроль электроэнергетических параметров ванны.

Третья группа методов предполагает определение елактрических параметров ваннн по измерениям рабочих токов и напряжений электродов. В ряда работ (С.А.Моргулев, В.Н.Фрнгий к др.) делаютоя

щщводагеввя, что шунтирована дута гоиами пихтовой проводимости праитачаска отсутствует я что ааяряаенлв дуги пру. ниизквшс?. длило имеат форму прямоугольной иераодочоокой кривой незави^яю ст изменения тока дуги. Исходя из этого цредеоловвЕДЯ делаетоя шкод о возкошостя такушего контроля напряжения на дао по амплитуде третьей гармоники фазного напряжения. Однако применение этэго подхода ограничено в огаюшш классом правдоеав в открытой дуга.

D работал В.П.Воро^юва, А.В.Ояяцава п др. прэддокош метода, позколящиэ определить параметра сквивплеттюЯ охевд замещения приалектродаого проотранства аашщ пата до измерениям мгновенных значений токов и напрянегшй фаз, сияоеакша па аппроксимации вольт-змивриой. характеристики (БАХ) дугд вдоалькой релейной характеристикой, К недостатку данвих методов оладуот отнести невовютвоотъ цх щввладания для клапса рудовосстановите пышх процессов, где ЪК£ дуги имеет бодее слогний ачд.

На основании анализа лгите par ypjrux источников з;;елан швод о то и, что информация об электрических свойствах сред протекания тояа а ВЕВне печи можзт быть получоко путем анализч гармошгчяокйх соотавляаецпс сигналов то:со и нодряетщзд фаз. Ссвдешм методик, роалязуицях расчет параметров схеиш моделей ведан РГП (рио. I) й, ааадч, ооуадоталяевда шгчисшшы значений параметров схошшх ыодздай привяактродаого пространства ' (ряо. 2,а,б), позволяет разраЗатазать систаглд гаку-до то контроля распределения мощности в поздэ МП.

■ Во втора;} раздало проолализирораэд кэгодз учзта взишного рлшшя силовой и кемарзтольной ц-эпзй. Отмечено, что наиболее распространена два подхода t: опрадалэйгоз взаимного влияния.

Первый подход оаюзлоогоя в провадо:ши «стивних экспериментов о целью опрвдедешя кевффшщедгов взаимного влияния (О.Л.Отепанянц, Н.А.Марков и др.), что связано, о нарушением хода технологического процесса. .

Второй подход предполагает либо проведение дополнительных расчетов активных оопротиздевий фез короткой оати (Я.Б.Данцис и др.), либо определение коеффнцйантов в&оодюЗ индукции с учетом характерных особенностей активной ййлзотйной нагрузки й допущения о линейности собственно индуктивности фазы» путем разложения фазного иопряадния на активйуй а реактивную составляющие Ц.Э.Сивцов). Применение даяние методик нэ всегда позволяет достичь требуемой точности из-за необходимости проведения сложных. чеото прябликеаннх,. расчетов а различных ■ предположений,

от'Р&щчиванвдх клвсо технологических процессов, для которых они ыогут бить приметны.

В данной доссвртадаюшой работа предложена методика опра деления параметров схемных "кода лей ваши трох- й аеотивлектродшх РТП с учетом взаимного влияния силовой и измерительной цапай по измерениям напряжений "влактрод-подина" и рабочих тонов кеадого влактроде, а так аа дакфазных напряжений.

В случае трехвлактродиой И'П методика заключается в слэдувдэы. ВАХ эквивалентах нелинейных сопротивлений игс,=?.,(1 ), где е =1,2,3 - номер олактрада, предполагаются одноанашшш, что дает воздахсьаагь представить 1а отрезками ствквнкшс рядов с неизвестными кавффщиантвми!

и

»>(1) -^ гк1к, к-1.....а. (I)

При етом задача адвнтвфшсацви схемных моделей становится полностью параметрической! по измерениям сигналов на внешних выводах необходимо определить в цопи каадого электрода величину индуктивности ь И ковффздиоити г^ степенного ряда (I).

Измеряемые напряжения отличаются от соответствуем

фазных напряжений УЛЪ) за счет индуцируешх фазныш токами -1 С > лшгряканий в нзмернтолышх проводниках. Вираэми иг о учотом падения напряжения в цзпи каадого электрода и адгрокоимации нелинейных ВАХ степешшш рядагш (I)!

ЫАХ) ® к ' 41.(4) ¿1,(1)

V» - + + • »)

<И ас

где /=2,3,1, ¿=3,1,2 - ковффициешн взаимной

шодкщш шаду фазами печи и измерите льнши проводниками.

Вводя обоеиачегая аквивалентних яндуктивлоотей а фазах с учетом измерительных цепей

я аквиавлентнш: взаимных индуктивностоа о измерительными цепями

с учетом того, что в дашнх по чех сумма фааннх токов равна пула,

запишем урашюнм фазы (2) в вида»

° к й dl.it)

У4) + + ' <6)

dt dt Иаыеряемыэ сигналы рабочего тока 1 (t) и напряжешм 9

тегаш сигнаш! производных токов dig(t)/dt, <11^(4 и степенных

функций тока входящие в уравнение (6), яапяются в

установившемся решле периодическими непрерывным« функциями времени, ограниченными по амплитуде. Это дает возможность разлоаитъ их в ряд Фурье и характеризовать векторами амплитуд гармонических составляющих фазного напряжения 'Jg(t) и рабочего тока ig(t)s

и * Гп1° п1в ипо и"5!1, т - П1° т1в тпо 1nalT IR)

Св 1 g ' в "•"' g ' g J ' S " L S ' в ' * " " s ,JS 1 ' (b' производной гоков Uig(t)/dt, dif(t)/dts

tp » гт10 r1^ tno тпв1г тр - гт1° t1s tno t"3!5 î71

G 1 PS' PS' • " * ' PS* PS* ' t ~ 1-pf pf'""" PÎ'VJ ' u' степенных функций тока ;

tk _ Гт1о т1з -,no -гГШ-iï i, н о „ ш

" P#t'V,",I^,Ie)t' • *..... ' <8)

где ug°>u^a»Ig°i:tg8'•• • ~ амплитуды косинуеоидальннх и сзнусовдалышх составляющих п-Я гармоники сигналов. Гармонический состав стапзша функций тока i£(t) оьраделпэтсл трмоничеокиы составом тока ig(t) и стенанью к соответствующей функции. Получить аналитическое выражение спектра стапанннх функций тока через гармонический состаа тока в обще« случае трудно, по его можно изморить или вычислить, реализовав ствлешше функция тока с помощь« нелинейных преобразований.

h результате ьырааим вектор гармонических составлявши напряжения на нелинейном сопротивления чсрэо воктор неизвестных параметров, состоящий из ш коэффициентов степенного ряда (I), а такие , , и матриц, образованную из векторов гармошпоских. составляющих проиоводшх и отапашви функций тока - (8)

кЧ ■■■ il^lki.....w&]л• (9)

Полученная система (9) является системой линейных алгебраические уравнеш'й и имеет вдинствапиов решение относительно (вн-2) неизвестных парвмотров цепи. Кавдая гармоническая составляющая сигналов вносит' в систему по дао уравнения для кос;шуоонда.ны1сй а синусоидальной соотавляшдах.

Н'алряшния . токи ig<t) я производим i* <t), if(t)

непосредственно измеряются, поэтому уравнения система (9) являются относительно неизвестных парамат^юв независимыми а идянтифшсшдая втих параметров может проводатьок иевависнмо для какдой фазы.

В результата предлагаемый подход позволяет идентифицировать ВАХ аквивалентннх нелинейннх сопротивлений îi фазах, исключая 'влишию чнаишой индукции силсвых и измернтелышж ценой, но ва

- р -

позволяв? одрэделить гичдо явлцчгсш шуцгккшаостай фаз ц, , х^.

Для опрадеданщ ездуитибноотей фаз щи известных вврамэтрах В АХ шша ЕосшольЕСЕатьоя наа$шш«|-иепрЯЕЭЯШша и12 (*>, ог •}(*)« которыэ иэмвдядагоя йвв одаоттшш погр§цшоства. Уравнения цахш отнаснг&лда мэЕфазннх вадрявений е векторной форда кдают ви,<ц»

->

» в I

о! з§'! I?

»»ДА ■* ■*

а23-аг2+иГ3

(10)

гдз з£ - ректора гбржшачасвзх соотешшюэди проявводешг токов (7),

и12'исз ~ вэктора ша&ааиа НЕПряхегщй, иГ£;- взэторц падения папряжэим на эквивалентна! кзланэйшх оопршдашнглх.

Тагам образом, на асшовазай намарвтя гараодачасквд: составляема токов фае п да отешетшх функций, а токае фавиыг и мзЕфавшх напрягай^ рашется еодйчэ двдифшафй! параметров а характеристик- схемных »эдялэй трэх®аакой РШ.

В рвбота тшаз приводятся ся&лояшая методика определения парадэтров свешай додала сзотиалептродацх РТП, в котора. в вагдую фазу ритавдзго трансформатора взшшно последовательно по да а шшктродо. Кшдая пара елактродоз одной фаза иное? кззавискиоо от друхш штащвв сапришкрэ, Что повволдэт квмэрять наецваацоа полуфззнов напрясакга, т.о. вшрягзрза па кевдсй' ка двух ьлактродой фаз ц, УразцаЕШ» (2) оешоуаадтая относительно полуфазрого ншгрладаз, что позволяет щшэшть о копршяяпшалыгпкп шкщещщиз! казпрлведанную иэтодаку для тшсого класса пачай.

В третьей равдедэ йрдаедвне ютодяиа. опроделеш! параметров схешшх кодзлей прйэлвктродаого пространства Для алакошх и. 0асрцшксшых провдсров (рнз. 3,в,б) па касаотиш ЕЮвфЩциовтау стэпаадого р,чда (1). Выбор твва схемной шдэля для койкратнага технологического - Процесса шзьюгзо рсущастветь на ошзовенгщ епркйрной о юолкчука ыдаркаанзя дуги.

Из внвавагонтноЗ ВАХ цзпа электрода ношо выделить последовательное и йунтирущэе сопротивления в тш случае, осла унавтщ шриораоя 1®формация о ВА1 дуги. В качестве такой £рг$зрыациа иовао иопользоьать слэдуицие предположения об осоПвшэанх ВМ ввкрнтой дуги» '

I) напряжение на дуге после 96 завйгания на зависит от тока и является постоянный»

й) возникновение гака а дуга (возникновение дута) происходит при достижения яяпрякэннеи на дуговом промежутке уровня явпрязгашл вакагания.

Когда ток в цепи стремится к максимальному значению i-» -imas. ток дуги также близок к своему максшсальному уровню i -*lM. При ртом напряжение на дуге постоянно U^-tF^oonst , постоянен и ток, протекаюций через шунтнрущее сопрогивленио i^u^/n^oonat.

Суммарный ток цепи складывается из тока дуги и тока через шунтирущее сопротивление Это двет возможность рассчитать

величину последовательного сопротивления при известной ВАХ эквивалентного сопротивления, представленного рядом (I)j г„

V^V...4 — 1(п_1))

ги (т-1)

-г1 + ",+ "~1тах . (II) таг п

m

Величина шунтирующего сопротивления определяется соотношением

0 • (ist

а

Таким образом, используя вышеизложенную методику юшо вцделить из вквивалентной BAS величины гаунтарунцего Пд ч последовательного r^ сопротивлений на основдшш опрэдбдзнкл

производных —^- в точках • 1=0 и i=i о использование«

ai

коэффициентов разлокяния r1t... ,rn ВАХ, что геометрически можно интерпретировать кок проведение касательных к ВАХ. Кроме того, рассмотрена методов определения параметроз схомннх моделей при аппроксимации ВАХ двумя прямыми по методу наименьших квадратов, что позволяет повысить достоверность результатов в случае немонотонных ВАХ.

В работе приведены результаты вксперяментальной проверки предиокенных методик, проведенной на опытных установках АО "ВНИИЭТО" и АО "1ШИПШР0ХШН. Схемы установок содержали открытые дуги, горящие мевду графитовыми стершими, а также соедипетшо параллельно с ними резиотивнне элементы о известными величинам сопротивлений, которые можно было менять в ходе экспериментов. Ошибка определения параметров не превысила 6.Î.

О целью определения величин мекэлектродных сопротивлений, обусловленных наличием токов шихтовой проводимости, прэдлочана мегодшса, основанная на . проведении тестовых заглублэчий электродов, защищенная авторским свидетельством СССР. В работе приводятся описании методик для трех- .и вестиэлектродннх РТП. В

случае пгастизлектродиоЯ РТП производите« измерение действующих знвчеий оледущт сигналов: рвбзчэго тока фазы I, далуфезного ншрстзтш первого електродз т^, иолу фазного напряжения второго злмлродз и?, фазного напряжения TJ1g иостиэлектродной печи.

Для схркч ззмокенкя одной фапы иестаелектродкоа пзче, содержащей дрп последовательно соединенных вквивелентншс вктявнчх гопролшлегшя электродов R,, Kg и включенное параллвльно с ню® ыожплчктродчое сочрэтизланир Р,£, значение токе фазы шяно

слредзлкть слрдугщям обрезомs^

1 = f • . <I3>

АЪсла йзмерония влектрнческих параметров фазы печн осуществляют перемещение первого елэктродс на величину 41 в пределах рабочего режима, т.е. в пределах 2-4 % от номинального значения тока фазы. Соответственно сопротивление подэлзкгродиого объема первого электрода получает приращение

R^ = R, + АН . (14)

Ток фазц I иашняется на' величину

ах = г - г . (1Б)

Кроме того изменятся полуфазгше напряжения первого и второго электродов. Эти напряжения получав? приращения

А01 » v\- , ди2= líg- ü,¿ . (18)"

Так как перемещение электрода осуществляется в пределах рабочего режима» то согтротивлешо меюалектродного объема измэняеюп незначительно и этим изменение« иото пренебречь.

Сгоипо определим сопротивление подэлектродных пространств первого и второго атекттюдов

и) я, Л п.

R _ ———

т.)

1 О, 4i

R,2= —--— . (10)

It, = -Ь • (17)

Ug

Вьм№да соиротивления í?12 меиэлектродюго объема определяется соогношеяиом

X^HJ+B*) - U1£

Аналогично расчитываются сопротивления моЕЭлэктродных объемов других фаз печи. Для трэхвдоктродноЯ РТП методика отличается тем, что для ее реализации требуется осуществлять два тестовых перемещения каддого влоктрода.

В точение технологического процесса меяэлектродиые сспроткаяония остаются првктичпски неизменными, поэтому дрстаточно

опрэдэдять яг одет рвз, 8 ззтеу ясдольвовзть как известные ведичгакч.

В четвертой раздела приводит с я обзор отечественных и зарубэизя сибтзг^ контроля алектровнзргагочзстяЕ параметров ванны ПП, нв основания которого делезтся вывод о гон, что существуйте система в вадаавящем бодьввцотвв случаев ориентированы во конкретный технологически.! процвсо, что да позволяет использовать нх для ясояедовзяяя ' влэйтртгвоках рехскгоа других, печей. Кроме того, отэчвотвеАка разработки вдюлпэнн чаща всего пе базе морально устарзвэвЗ тэхияки. Сто ойуолавлпзаот необходимость создания автоматяазровглксЯ систз'.ч контроля электроэнергетических параметров, • которая используя доотшгтм современной «ягфапроцвссо|шо!Г' товдвя а влкглая- баш шсодок коделой различных топаз ГШ,, могла йц легко яссграйзаться па йсслвдовашз различных тэяюлогфювз&х процессов и лрадусмагрх'па га еоеиагпость йспольсозания в соотаеэ раслре/доэшнх сйогэя контроля.

Р работа приведено оодмппэ рззрёботтгого прогрБ:.мга-гплараткого даядозсп дня' косл->дов-«^чЗ ч яоптраи» электро-«аргаютескях парвмэтров вшз'н РТЯ,. огтмян« кхякпгогэнввм грэбовалпг*. О состав когаязкся, сршюнроШйо^о иг* ьясплуаттрга на ШЕЛ типе Ш Рб А'г, входи; с.ппзрйтаея чясть ('Л) к программное ойаслзчагав (ПО), Оспошздо оттяч&ц АЧ яэхжггея котутчтор аналоговых сигналов, блок ооглзоутл прао^рваоввтолай, блок АЩ, поаяэдовзтвльйга »тгэр£еЗо в ствдгврга Яз-20?„

ПО бодоргкт бш« схе!?йыг годмяф тзйоччх РИ1( раашоует предготажкв ггатодкка я прэдавтевздо джя упршдопед работой АВД, сохранений счлтагоих о сйгиалоа ни каггитпом носителе, обработка депгох с цзлш гголТчвшт йна^ея^Ш вгектровнвргвтяческих Параметров РТП з тоже рэальпогб вреяввй и довода ях на устройство отобрагэяля, я тега»- осу^вот&йошз «ьояа • до стандартному иптерфоасу с друпкй! вочвслите^эяип уотройсстдай. КО позволяет отобрааать изменение оиредадавкаж яерагйтров а хода Технологического процесса и производись отатйои1ческуи Обработку получаегах. результатов.

Матодаа щйдааНеияя ксждйпсэ Для экспериментальных исследований включает сладунцда обйованв зтапщ

- нес тройку кошдакса па конуре£яуй Р?51 и технологический процесс путем выбора соотпэтствутайг охемник Моделей из банка схемных Моделей;

- проведение экспзримента б целью определения шага

ддпфегйзадка кпяздазк те&жй тов i? р&ораззкзХ на

осзсшгщл гор^ад^здаоро епштаа еткх скгпак® а ¡сскпвст&и ковиадаедтоз атош'шаго рада (1)|

- вачьопзкЕа шага докфотеизд? оярздг,лз:шг» адвтрхчасггдх Bspsw*3jrpoB, коуорад щ»ззводз1од кредо^аадс-ад их Ensísíci?, es оеаэшша рдбо? В.В.Кги;:сд;оза, и.З.С^дафгрго к др., олуча&гп схадкшрда Брходи-чзоик провдасзэ о . ко$«ези2г| ошашг риспродзлепля,

В psdQ'ie фзряхз дхя ресто'лз пата г:

!í¡:6j«.'vr рквЧмшгся щшбп-гГ» дяя pasJETiic-: "гззкздогйчесг^х

ПрОЦЭОЙОП.

Орда а,viro» > c-r^bií/m арорвдадаах с гтаоз&и прж^г^о-мщщтеат'о г-хздгсхоз ез РШ FH3-C3 п}л p-japru» O'i'poKas^aq-^r., ГШ-iQ пря глвш ш;л>а:о!.!арга1ли' гж'тз-ъчяЯ'ЧымаХ ка пз»гл С!!Б-Е;ЗВИ

.ыщдагдг. х.р<жз, Вааряяж реззадгл:;

согла^а^л; и гт^пс Í .т".

i.B.r ш-^у и Др.).''

глл:; !•• uivj; jc5«-rc tesos рлдв

' щщзооое о ааарыгой дугоЛ

4¡V<5 i- счг'гзд.л. напрлг-ой^п ;?а гл.^сгрс irtn:-:

I-SJ'OMÍUÍ; ЩУГЛГ.^;^^ !:¡;:>тьи Г;:ГЛ:О:;''..~:В

птгеп rcj;^:;..^ (3-555, Сюгг-лдаа вгега f£Jkgie:i®, «г.;-: прасаш, ^з^л^яу С.ПОГО процгнад oí ге^нгк: а npi агьадх кодо&;8 о дзсгзтачкзЗ ?лп

ЗЙЙЗИ^««* ргзчогаз С1.т:шш зсяяоя-к ПС; крлкоарэ«.. Стз

rríii'MToftb л viir^vn- рзс-йурз» cabTjjccajr'«;, ¿.алеа5? ÍK бодго уакмгде» л ю кьзг^ сяуччл« сочусь par.y.'ibTñ'í

í> йавижяевяс» рдо. аайтез "¡cv.ca шактродэй дазвхэ о

лрзимлэшЛ тс;иищ) «.'рг-нЯеть tt»v>oü ящ? пятой щязтжй

2 3a3aSE}.:oo'r4 ni taja ирСЩ4ЙС«в* ?í рзда»« |í-dor}?. .4 о BSHOtapit процессах, $:ек, fssnp'iíqp., iljíi: Et'jr^cw й^ртдас^т^г^аг^с?ia, гзйячкаа третьей гаравяк» tow m одюго й йоша

ограшгедться цча?оу íotouo ri^i^oa гарУодяка íoüa.

Огр5»«}Ш чае»?раяьша oobíftB саК'й^ов tpgibfen шгд йятоа рармойвхоя, tóosEd ко y^ttígaíb ? вгарсйшггжрув^а йо^дада Ш п'свивалеятного нэлшэМого сопроташ.с-ная со о'тбйан^и ЬоДэЬ грех tata Ляпа. 4еТ1ие repriojaiiui й mup&Mziii (вторая й четвертая) j боДьвйШстЫ йл^еас iíaáajitom й ítosto^y на»

ниобходаостй вклтвтв в 0пйракс®я?рук!ИЙ полином члош с четгш":т степенями.

Дагшв соо<Зрп&згш яосволгш получать простата раочэтню соотношения (пнгвнэряуо нзтодгау) для опрэдолетм елэктро-рвэргэитоякх первкагроз пиш РШ пря разлачння сшгаых моделях а разлшточ Цаборт .зйатаза гврмойпосжня состешиигда сягналоя гона я. напрякзвая. О штатом персих грех явчэтпнх геякозжк тока я ¡jappKssüífíi и прч вшфоксгяеюй ЬэлгаойпоЗ ВАК шшшоаюн пятого порядка fcííCTCíín урашвк-Й (9) мо?эт Сть овапопкя d вида:

-JL 4B »ta Ji 0 f 0 ! ° fx ' дЮ ' _ i

0 l i \f/o _ 8 _

"з íf ~ñf 3IJ f lS 1 0 ! o ,,3o

¡i" i? -3 ¡f -эф "t3i3~ lB ¡íí iXis X rí = «r

5xf' Ú f d _ s _ ¡0 «r

.5Is RT50 ' í VOB ty 1 0 i hll . r5 AB.

(19)

Полусонная система оодарапт гяэоть ypaon-viart й вч<---нёяввоотвйх ( сопротивления иадуккжжкгаа tíb и всзамной издукцяа bílgj, Ш отатфпдаеитн сЬпрокаилфущзго яойгоома В АХ ркйиваязяйюро Н0Л'3{8Й!ОГО СОПрОТШШШ! Í?, г Т3, относительно которых ока tíos®т бить реЕвнэ.

В твчэтга гбвголог.тюского процесса парс.» ?э три схешшк кодолоЯ пзмоияотса а их пеоОхсдп*) перяодаесга? угонять, а коэффициента взвамной шадумгп! оотаатсл прскягеэски ивнемаиянка и их кецэлосоойразко кногократао опродолять, posan систему (19). Достаточно рассчитать гас ог?га роз, a затем использовать кшс пзвестннэ величина пра определении паракэтров схомпю. моделей. U работа приводятся соотношения для расчета параметров ехэюгах моделей приолактродного пространства а сладугеул случых:

1. Ток t{t) содержит только одну гармонику, в ивлряхенпя u(t) учитывается первая и третья гармошки, а для аппроксимации В&Х применяется полкяоч треьтого порядка с начетными степенями.

2. Ток содержит одну гаршинку, в напряйеннн , читнваптся пэрвэя, третья и пятая гврмойихп, а для еппроксимашш ВП применяется полином пятого порядка с нечотшжи степенями.

3- Ток и напряженно содергсит первую и трато гармонкт;, а для аппроксимации ВАХ примэпявгея полином третьего порядка %

Наяродр, n иэрва-t случео раоадтаа соотноыэняя екзят слз душлЯ кадг

I) для влвкового процесса ( ш. гко. Я,а)

е g

гдо j ¡ означает параллельной! соэд'дюикзг Я) для Одсшлакошго процесса (см. рис. 2,(5)

uín - SU38 ir50

Разраоотаяа шкронроцоссорная сисш.:а токукэго щиролв (contracta, основой алгоряткичосксц-о обеокечеадя которзЗ яаляотия дшшая шизнэрпвя котодока. Смсте;.*а хгрэдаазнцчака ддяж преобразования онялэговш; сигналов, тпучозиах от ьасллшс датчиксз, в цафровдь форму} ресчата олэктроанзргетйчэсгза: параметров} отобра?щкш1 результата на идоокоаиторэ} гордагш са шолтее устройство (ГОШ) цгДровнх оивчвияй сигналов к nopaioTpooi взившикя пра иоойкодшэоти алгоритмов рсочота црл ЕоажодейотсцЗ с ГОШ чорва последовательный порт, сштко-яроедалэяпоя аксялуатодол показала работоспособность CEOTe¡.u¡ и достоверность получаоьшх с еа помощью результате!!.

В_ааклототма ефорнулировегш осдозшэ теоретически» а

нршгическкв результаты дкссортециошой работы.

В пишишяяк приведен ряд- докукэитов, ' ЕодгвврЭД8вд?ас проведение опытно-прсшилввша ешшуотацзд розр&ботйнпых систем.

ОСНОВНЫЗ РЕЗУЛЬТАТ и вкводн

R диссертационной работе продлоквш новые технические разработки, оЗзспечизаицке решение вагаюи прикладной вадвчи -ввтоматиаацеи влектратехиологических процессов в РТП различного типа и назначения с использованием современной вычяслятвлыгоЯ технши. Основные теоретические г практические результаты работы состоят в следувдэм.

1. Предложена и апробирована на йизичагащх моделях 3 действующих РТП метода:;: идошт4шац5Гд парапатров <ш»зшх моделей ванны и приолектродного пространства трэяфаагаг РГП с учетом взаимного влияния силовой и ■ измерительной цапэй• на ослово гармонического енализа сигналов рабочего тока и квпряетния электродов.

2. Предложена методика определения величин мэкалоктродиых

сопротиш-шшй rpei- и костиэлектродиш: РГП, основанная па tsctoeht перемещениях электродов.

3. Разработан и испытан на действущей FTT1 програэтляо-аппаратяый комплекс для исследования и контроля электроэнергетических параметров Вакнн ночи в аемтга реального времопи, содерггзщий банк схемных моделей типовых FTII и реализущий прэдлошйшга кэтодики.

4. Рродло-эна и апробирована методика проведения экспериментальных исследований с помощью программно-аппаратного комплекса.

6. Предложена и реализована в виде микропроцессорной системы шщойврйва кзтодака расчета электроэнергетических параметров ванта РТП с учетом сграш1Чэнности спектрального состава сигналов токе и напрлнения ряда кенкретннх технологических процессов. Проведенные на действугаей пвчй яспатвния ноказпля, что будучи недорогим и аффективным устройством контроля распределения Мощности в ванпэ РОТ, микропроцессорная система мокэт о. успехом применяться как локальное устройство контроля, таи и в составе распределенной иерархической АСУ ТП руднотермлческого производства.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕШЗ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.о. N1737769 (СССР) от 2Э.0Г.90 Савкян A.B., Шварев A.M., Фомичев A.A. Регулятор мощности для швставлвктрп дней трехфазной рудиатермической печи // Опубл. в БИ »20, 30.ОБ.92. 4 с.

2. Грачев А.Н., Савкпн A.B., Элементы специального программного обеопэчения АСУ ТП рудпдтермачдехиш печами // В кн.: XXI Ньучная сэссля, посвященная 9Б-летны изобрг?гения Радио (Тезисы докладов).- Тула, "19Э0. -C.2S.

3. Лукаианков A.B., Фомк<ев A.A., Сявктп A.B. Определенно параметров exewrax моделей тэстиэлектроданх руднотермичосгаи электропечей по измерениям гармонически* составлявших тока и напряжения // Элементы и системы оптимальной идента{икация и управления тепюлегкчв".ram процессами. Тула, 1993.-С.36-49.

4. Савкпн i.D., Фомиче в i.A. Типовые схемы замэщэш'я процессов химической электротермии // I) кн.: Тезисы докладов 8-й Всероссийской ваучно-техничвокой конференции "Матом тпггаотп методы в химии".- Тула, 1903.-С.212.

С. Фомичол А А., Лутаиеихз А.Р., Савкин A.B. Прогвммчч-алпарйтный кзмшмко для исояеловпяля зл^ктраччегсае ■ роютгсн р-.ку.тн многозлоктродгт рлоктроячадй пркулго нэгревл // Адго)№мы и

структуры систем обработки информации. Тула, 1093.-0.В6-ЙБ

6. Оавкин A.B., Луквдшвков A.D., Фокиче н A.A. Двтомаишированяад система текущего контроля распределения алэктроенергш кногоалактроднщ алектрспачей прямого иагрова // Инфоры. листок ЩНТИ К 190-93. Тула, 1993, 4 с.

7. Лукашенкоа A.B., Савшш A.B.', йоьячвв A.A. Микропроцессорная система оперативного контроля энергетического ришша рудовосстздовнтвлъной влактроплаеки // Информ- листок ТЩШ1 К 32-94. Тула, 1994, 3 о.

S. Лукашанков Á.B., Севхкн ¿.В., Фошчвв. A.A. Аналого-цифровой синхронный анализатор периодических сигналов тока и напряжения // Инфорй. листок ТЩ£ГИ N 33-94. Тула, 1994, 2 о.

9. Лукашенков A.B., Савкин A.B., фомичев ¿.А. Ошхрошшй многоканальшШ ацадогоч^ровой преобразователь // №форм. листок ТЩЕГИ И 34-94. Тула, 1994 , 2 с'.

10. Ослон A.B., Сввгаш А.В, Фодачев A.A. Расчет ыацаостей, выделяемых в характерных асяах рабочего пространства рудо-БосстакоБИтБЛышх влекгродочей // Электротермические процессы в установки. Тула, 1994.-(1,24-35.

11. Савкин A.B. Исследование энергетически реюоюв работы промышленной' фзофораов печй пряного кагрзва PK3-723 // В кн. t Теаисы докладов XV Всероссийской кои$вренщш "Динамика процессов а вшаратов химической твию логик"» Фом I. -Ярославль, IB94.-C.266.

12. Оавкин A.B. Комплекс прогремели средств расчета в анализа елекгроакергедачесюа оарвмэтров объектов Химической елэктротермий по ыгновенйым виячениям рабочих токов и Напряжений // в кн.: Теаисц докладов ЬЬадунароДной конференций "Математические метод» в химий и химической' технологии" t Часть 2 . -Тверь, 1995. -С. 134.

Подписано к печати II. 10.95. формат б^иаги бОхМ 1/16. Буиага тяпогр, tó 2.0|сэт.псч.Уол.печ„л,1,1.Уч.-нзд.л.1,1>,

Tiipüu 75 экз. Уакаа fe 7GÖ.

издано ь Тульском государственной университете.

Т^'ла,ул.£олдина,151.

tsjifкатано на ротапринте в ТГУ.