Аннотация научно-образовательного материала




Скачать 46.65 Kb.
НазваниеАннотация научно-образовательного материала
Дата публикации17.04.2013
Размер46.65 Kb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Физика > Документы
АННОТАЦИЯ

научно-образовательного материала
«СТРУКТУРНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА»
Погребисский М.Я.

Кафедра Физики электротехнических материалов и компонентов и автоматизированных электротехнологических комплексов МЭИ (ТУ)

PogrebisskiyMY@mpei.ru
Установки электрошлакового переплава (ЭШП) используются для получения металлических слитков, прежде всего, слитков высококачественных сталей и сплавов круглого, прямоугольного и кольцевого сечений. Слитки, получаемые в установках ЭШП, могут достигать весьма крупных размеров и массы до 300 т. Нагрев и плавление расходуемого электрода в установках ЭШП осуществляются за счет джоулева тепла, выделяющегося при протекании переменного электрического тока по слою расплавленного шлака, в который погружается конец электрода (рис. 1). Введенный в шлаковую ванну 3 расходуемый электрод 1 оплавляется, металл в виде капель проходит через шлак 3 и скапливается в водоохлаждаемом кристаллизаторе 2, образуя ванну жидкого металла 4, которая, затвердевая, образует слиток 5.

hэ

h
hм

hш
d


D




Рис. 1. Принципиальная схема установки электрошлакового переплава
Задачами системы автоматического управления установкой ЭШП являются:

1. Поддержание постоянной величины заглубления (hэ на рис. 1) электрода в шлак и, соответственно, межэлектродного расстояния h. Заглубление должно составлять не менее 0,4…0,5 диаметра электрода и не более значения, гарантирующего отсутствие капельных коротких замыканий. Правильный выбор межэлектродного расстояния обеспечивает отсутствие электрической дуги в шлаке. Оптимальная форма жидкометаллической ванны и оптимальные энергетические соотношения в шлаке достигаются при межэлектродном расстоянии, примерно равном 0,5 диаметра. Этим определяется необходимое количество шлака.

2. Поддержание постоянной массовой скорости наплавления слитка G или ее программное изменение в зависимости от стадии плавки. Этим обеспечиваются неизменная направленность фронта кристаллизации, необходимые условия всплывания примесей и т.п.

Предполагается, что тепловые процессы в установке ЭШП находятся в динамическом равновесии, поэтому массовая скорость наплавления слитка считается равной массовой скорости плавления электрода.

Основными управляющими воздействиями как на массовую скорость переплава, так и на межэлектродное расстояние являются изменение напряжения, подаваемого на электрод, и перемещение электрода исполнительным приводом.

Таким образом, качество слитка, получаемого при ЭШП, обеспечивается стабилизацией межэлектродного расстояния и массовой скорости плавки. Однако непосредственное измерение этих параметров технически весьма сложно, поэтому управление установкой ЭШП осуществляется по косвенным параметрам, достаточно легко поддающимся измерению.

Один из наиболее часто используемых алгоритмов управления процессом переплава в установках ЭШП заключается в том, что межэлектродное расстояние, оцениваемое по косвенному параметру сопротивления Rш (или напряжения Uш) шлаковой ванны, стабилизируется посредством перемещения электрода, а ток электрода стабилизируется с использованием замкнутой системы непрерывного автоматического регулирования тока, исполнительным устройством в которой служит тиристорный регулятор напряжения. Таким образом, стабилизированными оказываются и ток, и сопротивление шлаковой ванны, а это означает, что стабилизирована мощность, выделяющаяся в шлаковой ванне, и, следовательно, массовая скорость переплава.

В системах управления ЭШП используются как регулируемые, так и нерегулируемые исполнительные электроприводы механизма перемещения электрода. Функциональная схема двухконтурной системы управления ЭШП с регулятором тока, релейным регулятором перемещения электрода и нерегулируемым исполнительным электроприводом представлена на рис. 2.

ДТ – датчик тока электрода; ДН – датчик напряжения; РУ1 – регулирующее устройство в канале тока; ТРН – тиристорный регулятор напряжения; РЭ – релейный элемент; АД – асинхронный двигатель; М – механизм перемещения электрода

^ Рис. 2. Функциональная схема двухконтурной системы управления ЭШП с

регулятором тока и релейным регулятором перемещения электрода
В предлагаемом научно-образовательном материале приводятся краткие теоретические сведения об установках электрошлакового переплава и их системах управления и дается подробное описание структурной математической модели двухконтурной системы автоматического управления установкой ЭШП с регулятором тока и регулятором положения расходуемого электрода в функции сопротивления или напряжения шлаковой ванны. Модель предназначена для исследования переходных процессов в системе управления установкой ЭШП и может эффективно использоваться в образовательных целях при проведении лабораторно-практических занятий по изучению принципов построения и работы электротермических установок переплава и их систем управления, овладении методикой исследования и настройки систем управления электротехнологических установок. Модель реализована в среде MATLAB 7.0.4 / SIMULINK. Блок-схема модели представлена на рис.3.

Рассмотрены варианты систем с нерегулируемым асинхронным приводом перемещения электрода, регулируемым приводом постоянного тока и частотно-регулируемым асинхронным приводом.
Научно-образовательный материал содержит 9 иллюстраций. Список рекомендуемой литературы по системам автоматического управления установками ЭШП и методам математического структурного моделирования включает 6 наименований.

Научно-образовательный материал предназначен для использования при переподготовке и повышении квалификации работников предприятий металлургии и машиностроения г. Москвы в области электротермических установок переплава, а также может быть рекомендован студентам, изучающим электротехнологические установки.



Рис. 3. Блок-схема модели двухконтурной системы управления установкой ЭШП в среде MATLAB 7.0.4 / SIMULINK

Похожие:

Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация научно-образовательного материала
Представленный научно-образовательный материал (ном) предназначен для слушателей, повышающих квалификацию по направлениям “Энергомашиностроение",...
Аннотация научно-образовательного материала iconИсследовательский университет «мэи» Кафедра Общей физики и ядерного...
Научно-образовательный материал включает в себя демонстрационный материал к лекциям по следующим разделам курса
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация научно-образовательного материала
Кафедра Физики электротехнических материалов и компонентов и автоматизированных электротехнологических комплексов мэи (ТУ)
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация научно-образовательного материала
Тэс. Преобразование химической энергии подводимого органического топлива в электрическую осуществляется в гту в пределах одной компактной...
Аннотация научно-образовательного материала iconКонтактный e-mail: serna2004@list ru Аннотация научно-образовательного материала
Лабораторная установка ni elvis состоит из устройства ввода-вывода (daq), настольной рабочей станции, макетной платы и программ,...
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация научно-образовательного материала (ном)
«Светотехника», а также разработчикам новых светотехнических изделий, в которых в качестве источников света используются светодиоды,...
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация научно-образовательного материала
Цель анализа и диагностики финансово-хозяйственной деятельности предприятия повышение эффективности его работы на основе системного...
Аннотация научно-образовательного материала iconНаучно образовательного материала
Анализ распространения радиоволн в арктике в связи с проблемой радиолокации морских льдов
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация к научно-образовательному материалу
Михайлов А. Н. Исламская цивилизация Средних веков. Научно-образовательный материал
Аннотация научно-образовательного материала iconАннотация к научно-образовательному материалу
Научно образовательный материал подготовлен в форме презентации, посвященной организации распределенных вычислений в масштабируемых...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница