Способ определения расстояния от электрода до расплава в реакционной зоне рудотермической печи в режиме реального времени и устройство для его осуществления

(51) 27 19/00 (2006.01) 05 7/144 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ печи получаемая информация с приемника высших гармоник однозначно идентифицируется обрабатывается и вырабатывается управляющий сигнал на перепуск соответствующего электрода. Устройство определения и управления расстоянием от электрода до расплава в реакционной зоне рудотермической печи в режиме реального времени, включает входные адаптивные фильтры высших гармоник, преобразователь сигнала, спектроанализатор, сервер, буферное устройство выдачи информации, генератор плавного диапазона, усилитель мощности, при этом входное устройство выполнено с модулем синхронизации от трехфазной сети, выходной модуль управления однозначно вырабатывает сигнал на перепуск соответствующего электрода. Достигаемый технический результат заключается в однозначном определении расстояния от электрода до расплава, что позволяет поддерживать стабильно заданный режим работы печи, благодаря чему уменьшается расход электроэнергии при работе рудотермической печи на 10, от общей затраты электроэнергии печи.(76) Дундуков Максим Максимович Смаилов Сергей Темирбулатович(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ОТ ЭЛЕКТРОДА ДО РАСПЛАВА В РЕАКЦИОННОЙ ЗОНЕ РУДОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Данное изобретение относится к средствам измерения и управления расстоянием от электрода до расплава металла в реакционной зоне рудотермической печи в металлургической промышленности. Способ определения и управления расстоянием от электрода до расплава в реакционной зоне рудотермической печи в режиме реального времени включает непрерывное измерение значений высших гармоник электрического тока протекающего между электродом и расплавом металла печи при этом определение расстояния осуществляется синхронно с трехфазной частотой сети питающей электроды Данное изобретение относится к средствам измерения и управления расстоянием от электрода до расплава металла в реакционной зоне рудотермической печи в металлургической промышленности. Известен способ измерения расстояния между электродом и расплавом (К 22098, кл. Н 05 В 7/144 оп. 2010.01.15) заключающийся в том, что для измерения длины электрода используется высокочастотный диапазон электромагнитных колебаний, где частота резонанса равна длине волны, а длина волны равна длине измеряемого электрода, выделение резонансных частот основано на определении коэффициента бегущей волны(КБВ). Недостатки Отсутствие синхронизации с питающей сетью электродов рудотермической печи приводит к периодическому сбою в определении номера электрода,к которому относятся выделенные и обработанные значения расстояния от электрода до расплава металла. Задача изобретения в определении расстояния от электрода до расплава металла в реакционной зоне рудотермической печи в режиме реального времени и устранении сбоев при определении номера электрода в трехфазной рудотермической печи за счет синхронизации с питающей сетью, при спектрально - резонансном сканировании токами ультравысоких частот(УВЧ),создаваемые электромагнитной дугой измеряемого электрода пассивный метод измерения и спектрально резонансным сканированием токами ультравысоких частот ультравысоких частот УВЧ подаваемыми из вне на измеряемый электрод - активный метод измерения. Достигаемый технический результат заключается в однозначном определении расстояния от электрода до расплава, из высокочастотного спектра электромагнитных колебаний, получают в результате биения волн от элементов неоднородности измеряемого участка цепи на фиг.1., в реакционной зоне печи, синхронно с питающей сетью, что позволяет в ручном и автоматическом режиме контролировать и оптимально поддерживать температуру, мощность в реакционной зоне печи,благодаря чему уменьшается расход электроэнергии при работе рудотермической печи на 10, от общей затраты электроэнергии печи. Сущность изобретения для способа заключается в использовании непрерывного измерения значений высших гармоник электрического тока,протекающего между электродом и расплавом металла плавильной печи, при этом измерение осуществляют синхронно с трехфазной частотой сети, питающей электроды печи, получают информацию с приемника высших гармоник однозначно идентифицируют, обрабатывают, и вырабатывают управляющий сигнал на перепуск соответствующего электрода. Сущность изобретения для устройства заключается в использовании входных адаптивных фильтров высших гармоник электрического тока,2 преобразователя сигналов, спектроанализатора,сервера с программным обеспечением, буферного устройства выдачи информации на печь, генератора плавного диапазона, усилителя мощности, при этом входное устройство выполняют с модулем синхронизации с трехфазной частотой сети, пофазно с питающим током электродов печи, выходной модуль управления однозначно вырабатывает сигнал на перепуск соответствующего электрода. Элементами неоднородности в измеряемой цепи на фиг.1 будут токоподводящие щеки 1,металлический кожух электрода 7, графитовый электрод 3, шихта 4 вокруг электрода (сплавленная с электродом),расплавленный металл 5,электромагнитная дуга 2, в реакционной зоне плавильной печи 6. Сведения,подтверждающие возможность осуществления изобретения Для способа используют стандартные решения,применяемые в патенте ( 22098, кл. Н 05 В 7/144 оп. 2010.01.15), измерения длины электрода и расстояния между электродом и расплавом используют высокочастотный диапазон электромагнитных колебаний, где частота резонанса равна длине волны, а длина волны равна длине измеряемого электрода, выделение резонансных частот основано на определении коэффициента бегущей волны (КБВ), данные решения определении коэффициента бегущей волны используют в телевидении,радиопередающие устройствах. Подключенная к передатчику однородная соединительная линия фидер с волновым сопротивлением 1 нагружена на сопротивление 2 то в ней возникают как падающая, так и отраженная волна. Коэффициент отражения в общем виде определяют как отношение амплитуды отраженной от нагрузки волны к амплитуде падающей. Коэффициенты отражения по токуи по напряжениюравны отношению соответствующих величин в отраженной и падающих волнах. Фаза отраженного тока (по отношению к падающему) зависит от соотношения между 1 и 2. Если 12, то отраженный ток будет противофазен падающему, а если 12, то синфазен. Коэффициентимеет такое же значение, как и ,но знаки у них разные, т. е. фазы противоположные. Из-за этого стоячие волны, которые образуются на линии в результате суммирования падающей и отраженных волн, будут расположены таким образом, что в точке линии с максимумом волны тока будет минимум волны напряжения, и наоборот. Данный способ измерения длины волны и длины волновода передающего устройства постоянно используется в радиопередающих устройствах. Так как при изменении данных параметров и включении передатчика на ненастроенную линию, приводит к выходу из строя выходных транзисторов передатчика. Для осуществления изобретения используются стандартные узлы устройств,по другому назначению на фиг.2. Это входные цепи 2, синхронизируют от трехфазной сети 1, преобразователь сигнала 3, 30007 линия связи 4, центральное измерительное устройство со спектроанализатором 5, сервер с программным обеспечением 6, генератор 7,усилитель мощности 8, буферное устройство вводавывода информации с модулем управления перепуском электрода 9. ЦИУ - 5 центральное измерительное устройство. Измеряют уровень напряжения пилот сигнала от генератора ГПС, АЧХ в заданном частотном диапазоне 5-900 МГц,с функцией спектроанализатора. ГПС - 7 генератор пилот сигналов, он же генератор плавного диапазона. Формируют сигнал,и измеряют АЧХ, настройки и контроль работоспособности участка сети в заданном частотном диапазоне, и управляют от ПЭВМ. УМ - 8 усилитель мощности сигналов от генератора пилот сигнала. Измерения расстояния от электрода до расплава выполняют в двух режимах. Пассивный режим измеряют гармоники электромагнитной дуги работающей печи. Активный режим измеряют гармоники электромагнитных волн от внешнего генератора,через усилитель мощности, при не работающей печи. Измеряют в частотном диапазоне от 50 МГц и до 200 МГц или то же в метрах от 1,5 метра и до 6 метров, определяющим параметром измерения выступает расстояние от электрода до расплава металла в реакционной зоне плавильной печи,имеется прямая зависимость между расстоянием от электрода до расплава металла и вырабатываемой тепловой энергии от работы и излучения электромагнитной дуги. Условия проведения состоит в определении параметров элементов неоднородности измеряемой цепи и селективном выделении из получаемых значений параметров резонатора - печного электрода, электромагнитной дуги от электрода до расплава металла в реакционной зоне плавильной печи. сТс/ или 300/1003 м (тыс.км в сек/ МГц)М -метры КБВ - коэффициент бегущей волны, по определению, равен отношению(Апад-Аотр) / (АпадАотр), где Апад - амплитуда падающей волны, Аотр - амплитуда отраженной волны, КСВ - коэффициент стоячей волны, где Апад и Аотр - соответственно амплитуды тока или напряжения падающей и отражнной волн. Очевидно, что значение КБВ не изменится, если Апад и Аотр умножить на отличный от нуля коэффициент . Тогда получим КБВ Апад- Аотр /Апад Аотр В частности,можно выбрать таким, чтобы знаменатель дроби 1, был равен некоторой постоянной величине С, т.е. С Апад Аотр При таком значениичислитель дроби 1,оказывается равным СКБВ. Взятые напряжения,пропорциональны соответственно амплитудам падающей и отражнной волн, умножив их на некоторую величину, так чтобы сумма полученных напряжений поддерживалась постоянной, тогда разность полученных напряжений оказывается пропорциональной КБВ. КБВ и КСВ - величины взаимно обратные. В отличие от КСВ, КБВ - величина ограниченная, и е удобнее отображать линейной шкалой. Полученные результаты представляют собой фактическое расстояние от электрода до расплава металла с высокой точностью до миллиметра, в данный момент времени и являются одним из важнейших параметров, в системе обратной связи,автоматического управления режимом работы плавильной печи, по каждому из трех электродов рудотермической печи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения расстояния от электрода до расплава в реакционной зоне рудотермической печи в режиме реального времени, включающий использование непрерывного измерения значений высших гармоник электрического тока,протекающего между электродом и расплавом металла плавильной печи, отличающийся тем, что определение осуществляют синхронно с трехфазной частотой сети, питающей электроды печи, получают информацию с приемника высших гармоник,однозначно идентифицируют,обрабатывают,анализируют и вырабатывают управляющий сигнал на перепуск соответствующего электрода. 2. Устройство для осуществления способа по п.1,включающее входные адаптивные фильтры высших гармоник электрического тока, преобразователь сигнала, спектроанализатор, сервер с программным обеспечением, буферное устройство выдачи информации на печь, генератор плавного диапазона,усилитель мощности, отличающееся тем, что входное устройство выполнено с модулем синхронизации с трехфазной частотой сети, пофазно с питающим током электродов печи, выходной модуль управления однозначно вырабатывает сигнал на перепуск соответствующего электрода.