炼钢电炉电极调节器介绍.doc

电极升降自动调节器电极升降控制器作为电弧炉自动化控制系统的核心部件，是保证电炉持续高效运行在一个精确工作点的关键因素。对于外界的干扰，比如过流、短路等，都必须及时地检测到并给予实时补偿，无论碰到导电材料还是非导电材料，电极都必须具有相应的保护功能，否则会导致电极折断。系统可以方便地集成到其它自动化系统中。所有这些都会影响到系统的初始化投资和生产成本及管理成本。一个高可靠性、高灵活性、功能强大的电极调节系统可以有效减少以上成本，为您的企业在市场竞争中立于不败之地提供最强有力的保障！一、 系统结构在电弧炉炼钢电控设备中，电极调节器是关键的设备，其性能将直接影响钢的产量、质量和能源的消耗。电极自动调节器主要由测量装置和调节装置两部分组成，电极升降机构是电极自动调节系统的执行环节，驱动方式采用液压比例阀。其装置采用全数字控制电路控制。电极调节装置以带显示器工控机为核心器件，配用专用板卡，采用阻抗控制方式，将变压器最大有功功率输入到炉内。(二次过流保护以软件形式存在调节器中)主变弧压信号需要从大电流母线接点上通过ZCMELT 电压检测箱获得。电压检测箱配备有三个电压互感器和流涌吸收系统，熔断器和滤波器，以避免高冲击电压并确保输出电压的质量。电压、电流检测箱安装在变压器附近。电压、电流检测箱和调节器柜之间需要铺设特殊电缆。电压测量需要电炉的接地，必须铺设一条从炉体外壳到电压检测箱的70mm2电缆。ZCMELT AC电极控制系统是基于工业控制计算机。ZCMELT AC配备有MPI接口，易于与其它的SIMATIC S7 PLC或各种PLC机通讯。支持各种工业通讯接口，如：Ethernet，PROFIBUS等。没有工业通讯接口的系统可以通过串行口进行通讯，如RS232，TTY等。ZCMELT AC包含以下功能： 阻抗调节器比例系数自动动态调整功能，确保生产过程中优异的熔炼性能； 阻抗设定值自定义功能，不同加热阶段可选择不同加热曲线； 灵活的参数设定方式，可直接在HMI上设定调节器参数，无需STEP7编程软件和编程器； 系统参数分类统计功能，以便系统分析实际冶炼改进控制性能； 成熟的防电极折断功能； 变压器和电抗器抽头保护功能.； 集成的超大容量报警和报表系统，可实现系统运行状态快速诊断； 强大的实时和历史趋势记录； 功率圆图实际冶炼功率实时动态显示，简单明了； 创新的液压旁通阀、安全阀、比例阀连锁控制功能； 手动优先，无须关闭自动模式就可以手动操作； 变压器一次侧断路带负荷分闸保护功能； 智能短路响应，可根据用户/电炉的要求进行参数设定； 关键参数口令保护功能。二、阻抗控制器图2-2显示了单线结构控制系统。阻抗实际值由经过平滑处理的弧压弧流采样值计算得到，阻抗设定值从数据块DB6取出。通过使用带有死区补偿的调节器控制液压驱动电极，达到了更高的控制精度，调节器的参数根据冶炼状况自适应。图2-2 单线结构控制系统三、液压阀特性曲线液压阀的特性曲线，也可以说电极的速度曲线对电极调节器的性能非常重要。 图2-3 液压阀的特性曲线图2-3中的X坐标调节器输出的电压值，Y坐标是电极的速度，其中有三个参数要设定到调节器中：电极升降速度的线性系数/电极升降速度的死区/电极升降速度的零点偏置。四、闭环放大器这个阻抗控制的闭环放大器（见图2-4）有两种控制模式，一个是自适应模式，一个是静态模式。 在自适应模式，通过对实际电流的波动情况进行分级，放大陪数是在一个区间变化的。 在静态模式，放大陪数是一个固定的值。图2-4 闭环放大器五、电弧炉直接选择和输入工作点为了使电炉变压器合理有效的向电炉内输入有效功率P，使用功率圆图来设定工作图2-5 功率圆图点，并可通过按钮来选择操作点，最多能够存储3种独立的操作模式或冶炼曲线的阻抗参考值，每个曲线可以包含11个变压器抽头的组合。另外，通过模拟过程值，电极控制可以离线测试，而不需要任何的特殊设备。图2-5为示意图，是在某抽头档位上，通过功率圆图，选取电炉的工作设定点（工作曲线一）。六、过电流保护当电流超过最大电流设定值时，过电流控制器自动使能，通过三个积分器，过电流值过的越大，电极速度提得越快。在大多数情况下，通过快速的提升一个或多个相关的电极，纠正过电流状态，以避免电炉变压器和电极的过载。七、短路保护如果阻抗实际值低于最小极限值，并延时超过设定，这才被认为是短路，并叠加一个控制量来提升电极。 八、监视画面监视画面为操作员提供所有的过程数据和状态。如：三相电流，电压，功率，功率因素，开关状态等，见图2-6。图2-6 监视（冶炼）画面九、保护功能 对于真空开关来说，电炉操作是一个频繁重负荷的部件。在断路器分断前，ZCMELT AC 通过减少电流直至所有电弧熄灭，可以降低真空开关的负担。对真空开关的认真操作，可以延长真空开关的使用寿命和维护周期。对于有载调压开关，同样，ZCMELT AC提前降低电流，可以延长它的使用寿命和维护周期。ZCMELT对偏差进行监控，如某一个电极支撑轴发生故障等。最后，ZCMELT 通过非导体检测，把电极的折断率降低到最小。十、实时/历史趋势图2-7 历史趋势画面 势数据也可以用表格形式显示，同时可以导出为适合于其它程序的格式，如：EXCEL等。这有利于对数据的长期存储和分析。实时显示电流、功率等过程数据的实时趋势。并可以存储大约十五天的历史趋势，见图2-7。十一、人工干预在自动模式下，重要的操作可以手动控制。如冶炼时单独调整电极以及测温和取样时移出电极。十二、口令保护通过使用连接到ZCMELT AC 的HMI系统，ZCMELT AC允许访问更多的操作和功能。HMI系统允许四层密码保护。第一层为监视功能，允许操作员监视控制过程以及所有相关测量和画面，但是不