Open Library – otvorená knižnica vzdelávacích informácií. Tyristorová regulácia, princíp činnosti Regulácia odporovej pece

Výkon moderných elektrických odporových pecí sa pohybuje od zlomkov kilowattu až po niekoľko megawattov. Pece s výkonom nad 20 kW sú spravidla trojfázové a napojené na siete s napätím 120, 380, 660 V priamo alebo cez pecné transformátory. Účinník odporových pecí sa blíži k 1, rozloženie zaťaženia medzi fázy v trojfázových peciach je rovnomerné.

Elektrické zariadenia používané v EPS sa delia na silové, riadiace, meracie a pyrometrické zariadenia.

Energetické zariadenia zahŕňajú transformátory, znižovacie a regulačné autotransformátory, napájacie zdroje poháňajúce mechanizmy elektrického pohonu, výkonové spínacie a ochranné zariadenia, spínače, stykače, magnetické štartéry, istič a poistky.

Väčšina pecí pracuje na sieťovom napätí: nevyžadujú transformátory ani autotransformátory. Použitie stupňových pecných transformátorov umožňuje zvýšiť prevádzkové prúdy a použiť vodiče väčšieho prierezu na výrobu ohrievačov, čo zvyšuje ich pevnosť a spoľahlivosť,

Všetky priemyselné odporové pece pracujú v automatická regulácia teplota, ktorá umožňuje aktivovať výkon pece s požadovaným teplotným režimom a to následne vedie k zníženiu mernej spotreby energie v porovnaní s manuálnou reguláciou. Prevádzková teplota v elektrických odporových peciach je riadená zmenou výkonu dodávaného do pece.

Regulácia výkonu dodávaného do pece sa musí vykonávať niekoľkými spôsobmi: periodickým vypínaním a pripájaním pece k elektrickej sieti (regulácia zapnutia a vypnutia); prepínanie pece z hviezdy do trojuholníka, alebo zo sériového zapojenia na paralelné (trojpolohové ovládanie).

S dvojpolohovým ovládaním polohy (obr. 4.40) sú zobrazené funkčný diagram zapnutie pece, zmena teploty a výkonu), teplota v pracovnom priestore EPS je riadená termočlánkami, odporovými teplomermi a fotobunkami. Pec sa zapína regulátorom teploty odoslaním príkazu do cievky HF spínača.

Teplota v rúre stúpne na hodnotu , v momente, keď termostat rúru vypne.

Ryža. 4.40. Funkčná schéma zapínania pece, zmena

teplota a výkon s dvojpolohovým ovládaním:

EP - elektrická pec; B - spínač;

RT - regulátor teploty; KV - spínacia cievka;

1 - teplota pece; 2 - teplota vyhrievaného telesa;

3 - priemerný výkon spotrebovaný pecou

Vplyvom pohlcovania tepla vyhrievaným telesom a strát do okolitého priestoru sa teplota zníži na , po čom RT opäť dáva príkaz na pripojenie pece do siete.

Hĺbka teplotných pulzácií závisí od citlivosti RT, zotrvačnosti pece a citlivosti teplotného snímača.

Pri trojpolohovej regulácii sa výkon dodávaný do pece mení pri prepnutí ohrievačov z hviezdy do trojuholníka. Regulácia teploty pomocou tejto metódy znižuje spotrebu energie zo siete.

Z energetického hľadiska je táto metóda kontroly pomerne účinná, pretože nespôsobuje škodlivý vplyv do napájacej siete.

Regulácia výkonu pece zmenou dodávaného napätia by sa mala vykonávať niekoľkými spôsobmi:

Použitie riadiacich transformátorov a autotransformátorov s plynulou bezkontaktnou reguláciou pri zaťažení;

Použitie potenciálnych regulátorov;

Zahrnutie dodatočných odporov vo forme tlmiviek a reostatov do okruhu ohrievača;

Pulzná regulácia pomocou tyristorových regulátorov.

Použitie transformátorov s hladkou bezkontaktnou reguláciou pri zaťažení, autotransformátorov a potenciálnych regulátorov je spojené so značnými kapitálovými nákladmi, prítomnosťou dodatočných strát a spotrebou jalového výkonu. Táto metóda sa používa zriedka.

Zahrnutie dodatočného indukčného alebo aktívneho odporu do okruhu ohrievača je spojené s dodatočnými stratami a spotrebou jalového výkonu, čo tiež obmedzuje použitie tohto spôsobu riadenia.

Impulzná regulácia založená na tyristorových regulátoroch sa vykonáva pomocou polovodičových ventilov, ktorých frekvencia prevádzky sa volí na základe tepelnej zotrvačnosti elektrickej pece.

Existujú tri základné spôsoby pulzného riadenia energie spotrebovanej zo siete AC:

1. Impulzná regulácia pri spínacej frekvencii ( - frekvencia prúdu napájacej siete) so zmenou odblokovacieho momentu tyristora sa zvyčajne nazýva fázovo-pulzná alebo fázová (krivky a).

2. Impulzná regulácia so zvýšenou frekvenciou spínania (krivky b).

3. Impulzná regulácia so zníženou spínacou frekvenciou (krivky c).

Použitím pulzného riadenia je možné dosiahnuť plynulé riadenie výkonu v širokom rozsahu takmer bez dodatočných strát, čím sa zabezpečí, že výkon spotrebovaný pecou zodpovedá výkonu dodávanému zo siete.

Na obr. Obrázok 4.41 znázorňuje schému impulzného riadenia výkonu pece.

Ryža. 4.41. Schéma pulzného riadenia výkonu pece:

EP - elektrická rúra; RT - regulátor tepla; UT - riadiaca jednotka tyristorového regulátora; TR - tyristorový regulátor

Parametre odporových pecí - koncepcia a typy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Parametre odporových pecí" 2017, 2018.

Abstrakt dizertačnej práce na tému "Zvyšovanie účinnosti napájacích systémov pre viaczónové elektrické odporové pece s tyristorovými regulátormi"

Moskovský Ovden Lenin a Ovden OKTÓBER Revolučný energetický inštitút

Na základe práv rukopisu RAZGONOV YENGSHIY LVOVICH

zvýšenie účinnosti napájacích systémov pre viaczónové elektrické odporové pece s tyristorovými regulátormi

Špeciality: 05.09.03 - Zlaktrotechnické komplexy

a systémov, vrátane ich regulácie a riadenia;

05.09.10 - Eivktregerdacheskye procesy a inštalácie

Moskva - 1991

Práca bola vykonaná na oddelení "Napájanie priemyselných podnikov" Energetického inštitútu Alya-Ata.

Vedecký školiteľ - doktor technických vied, profesor A.V. BOLOTOV

Oficiálni oponenti - doktor technických vied,

Profesor V.V.SHEVCHENKO - Kandidát technických vied, Senior Research Associate. .Vedúci laboratória Vysokej školy ekonomickej

Vedúci podnik - Tselinograd Ceramic Plant

Obhajoba dizertačnej práce sa uskutoční " " ^^ 1991. v triede na hodinu. min. na stretnutie -

Výskumný ústav Špecializovanej rady K 053.26.06 Moskovského Leninovho rádu a Rádu októbrovej revolúcie Energetický inštitút.

Svoju spätnú väzbu pošlite (v dvoch zapečatených kópiách) na adresu: 105835, GSP, Moskva, B-250, Krasnokazarmennaya str. 14, Ucheny Soveg MPEI.

Dizertačnú prácu nájdete v knižnici Moskovskej školy.

Vedecký tajomník Špecializovanej rady K 053.16.06

Kandidát technických vied, docent ^ AsGeUl T.V.Asharova,

" \ VŠEOBECNÝ POPIS PRÁCE

■L „CPU i®

Aruual^t^ to^. Moderný rozvoj národného hospodárstva je spojený so stále väčším využívaním elektrotermálnych procesov, ktoré zabezpečujú zlepšenie kvality materiálov a výrobkov, vznik nových progresívnych technológií, zvýšenie produktivity práce a zlepšenie podmienok životného prostredia. Moderné elektrotermické inštalácie sa vyznačujú zvýšením výkonu jednotky, čo pomáha zvyšovať produktivitu a znižovať výrobné náklady a efektivitu.

Nárast výkonu a skomplikovanie samotných elektrotepelných inštalácií, ich prevádzkových režimov a regulácie však vedie k tomu, že ako odberatelia elektriny predstavujú nelineárnu záťaž, ktorá má významný vplyv na napájaciu sústavu. Význam vplyvu elektrotepelných inštalácií na napájaciu sieť sa ukáže, keď uvážime, že spotrebujú asi tretinu všetkej vyrobenej elektriny.

Preto je veľmi naliehavé vyriešiť problémy racionálnej organizácie napájania výkonných elektrických technologických zariadení, zlepšenie kvality elektriny,

V tejto práci sú na príklade výkonných kontinuálnych elektrických odporových pecí s tyristorovými regulátormi teploty zvažované možné spôsoby zlepšenia ich napájania znížením vplyvu nelinearity záťaže, ktoré sú zabezpečené voľbou racionálnych metód riadenia. Implementáciu týchto jemnejších spôsobov riadenia viackanálového nelineárneho zaťaženia možno v súčasnej fáze dosiahnuť pomocou mikroprocesorových prostriedkov.

Cieľom práce je vývoj digitálnych riadiacich systémov pre napájanie výkonných elektrických viaczónových odporových pecí s tyristorovými regulátormi teploty, zabezpečujúcimi zlepšenie kvality elektrickej energie.

anergia v dôsledku poklesu úrovne vyšších harmonických zložiek.

Na dosiahnutie tohto cieľa boli stanovené a vyriešené nasledujúce úlohy:

1.Analýza napájacích obvodov pre výkonné viaczónové elektrické odporové pece s ternstorovými regulátormi

a ich označenie ako zariadenia na dodávku elektriny.

2. Vývoj matematických a fyzikálnych modelov pre napájanie mývalov s viackanálovým nelineárnym zaťažením a stanovenie energetických charakteristík a vyšších úrovní. harmonické zložky generované tyristorovými regulátormi teploty viaczónových elektrických odporových pecí.

3. Vývoj metód synchronizovaného riadenia viackanálovej záťaže s fázovo-pulznou a pulznou reguláciou výkonu a stanovenie indikátorov kvality energie pre deterministické a náhodné zmeny záťaže.

4.Optimalizácia prevádzkových podmienok pre napájací systém viaczónových elektrických odporových pecí so synchronizovaným riadením.

5. Experimentálne štúdie napájacích systémov s viaczónovými elektrickými odporovými pecami pri rôznymi spôsobmi riadenie výkonu za účelom kontroly fungovania vyvinutých riadiacich systémov.

6. Vývoj digitálnych riadiacich systémov napájania pre viaczónové elektrické odporové pece, riadiacich algoritmov a hardvérovej implementácie.

Metódy výskumu“ V práci boli použité teoretické metódy elektrické obvody, diferenciálna analýza, metódy teórie automatického riadenia, numerické metódy riešenia rovníc na počítači, metódy fyzikálneho modelovania, metódy plánovania experimentov a regresná analýza.

Hlavná myšlienka práce je nasledovná:

Bol vyvinutý zjednodušený matematický model systému.

napájací zdroj s viackanálovou nelineárnou záťažou, ktorý umožňuje pomocou ZSh určiť zloženie a úrovne vyšších harmonických zložiek prúdov a napätí, ako aj indikátory celkového výkonu a integrálnej energie.

2. Bol vyvinutý fyzikálny model viaczónového elektrického odporového napájacieho systému s tyristorovými regulátormi výkonu, ktorý umožňuje študovať vplyv vnútorného odporu systému na ukazovatele kvality elektriny.

3. Bola vykonaná štúdia na modeloch zloženia a úrovní vyšších harmonických zložiek generovaných tyristorovo-pulznými regulátormi pri fázovo-pulznom riadení a boli získané závislosti, ktoré umožňujú určiť úrovne a zloženie vyšších harmonických na výkone rozvodne. autobusov a predpovedajú ich zmenu v čase.

4. Získali sa analytické závislosti hlavných energetických indikátorov a indikátorov kvality pre viackanálovú aktívnu záťaž riadenú pulznými regulátormi výkonu.

5. Boli získané analytické závislosti hlavných energetických indikátorov a indikátorov kvality elektrickej energie pre synchronizované riadenie viackanálovej záťaže s fázovo-pulzným a pulzovo-šírkovým riadením výkonu.

6. Boli vyvinuté metódy synchronizovaného riadenia viaczónových elektrických odporových pecí, optimalizujúce režim spotreby energie pece podľa kritéria minimálneho rozptylu výkonu.

7. Získali sa závislosti, ktoré spájali technologické a energetické ukazovatele elektrických odporových pecí s časovými parametrami synchronizovaného riadiaceho algoritmu, najmä diskrétnou periódou.

Praktický význam práce spočíva v tom, že sú navrhnuté, experimentálne vyvinuté, testované a implementované nové metódy a algoritmy pre synchronizované riadenie viaczónových elektrických odporových pecí.

na priemyselné pece nové digitálne riadiace systémy, ktoré znižujú úroveň vyšších harmonických a inštalovaný výkon napájacích staníc.

Čítanie výsledkov práce Boli vyvinuté metódy výpočtu energetických ukazovateľov úrovne a zloženia vyšších harmonických zložiek prúdov a napätí v jednotlivých zónach viaczónovej pece a napájacej rozvodne s fázovým impulzom, impulzom so šírkou a synchronizované riadenie, používané v celulózke a papierni na modernizáciu napájacej stanice. Vyvinutý digitálny systém pre synchronizované riadenie viaczónovej elektrickej odporovej pece s tyristorovými regulátormi výkonu bol implementovaný na keramickej kusovej peci TsKK. Ústrednej kontrolnej komisii boli postúpené odporúčania na implementáciu mikroprocesorového systému integrovaného riadenia technologického režimu a spotreby energie viaczónových elektrických odporových pecí na vypaľovanie keramických výrobkov vyvinutého na báze ÚSE. Očakávaný ekonomický efekt z implementácie výsledkov práce je asi 30 tisíc rubľov. za rok na inštaláciu.

Drro^atsir práca Hlavné ustanovenia a výsledky dizertačnej práce boli oznámené a prediskutované na republikových a celozväzových vedeckých a technických konferenciách: Alma-Ata (1978 + 1988), Pavlodar (1989). Svepdlovsk, ODyuss (1984,1987) "Kyjev, Černigov (1985), Riga (1987,1988), Tallinn (1981), ako aj na mnohých vedeckých a technických seminároch a stretnutiach oddelenia AZGUS!Sh (Moskva 1991).

Publikačné práce K téme dizertačnej práce bolo vydaných 12 tlačených prác. Bolo prijaté kladné rozhodnutie o vydaní autorského osvedčenia k prihláške vynálezu.

Dispozícia a rozsah prác. Dizertačná práca pozostáva z úvodu, štyroch kapitol, záveru, zoznamu literatúry a príloh. Obsahuje 193 strán hlavného strojom písaného textu, 36 obrázkov a 12 tabuliek na 4 6 stranách, bibliografiu 7 7 titulov

a aplikácie na stránkach.

V úvode sa zvažuje stav problému, zdôvodňuje sa jeho relevantnosť a určujú sa hlavné smery výskumu.

Kapitola analyzuje napájacie systémy a spôsoby regulácie teploty priebežných elektrických odporových pecí. Študujú sa vlastnosti, elektrické a technologické prevádzkové režimy kontinuálnych elektrických odporových pecí ako objektov riadenia a napájania.

Na príklade elektrických odporových pecí na vypaľovanie keramických výrobkov v Tselinograd Ceramic Plant (TsKK) sa ukazuje, že osvojenie si zvláštností technologického procesu pecí a elektrických prevádzkových režimov regulátorov je hlavným dôvodom, ktorý bráni racionálnej organizácii napájanie, čo spôsobuje zníženie kvality elektrickej energie a vedie k nízkej účinnosti pri používaní elektrických zariadení .

Ukazuje sa, že organizácia napájania výkonných viaczónových elektrických odporových pecí (ERF) je zložitý optimalizačný problém, ktorý zahŕňa výber racionálneho umiestnenia rozvodní a napäťových úrovní, napájacích obvodov, spôsob regulácie príkonu. do pece a povinné zohľadnenie vlastností technologického procesu pecí. Ako optimalizačné kritériá sa navrhuje použiť také ukazovatele, ako je minimálny rozptyl výkonu, minimálne straty výkonu v systéme, zabezpečujúce požadované ukazovatele kvality energie, najmä minimálnu úroveň vyšších harmonických zložiek.

Analýza práce na organizácii napájania a regulácii prevádzkových režimov AL ukázala, že týmto otázkam venovali veľkú pozornosť vedci aj

zaoberajúcimi sa problémami napájania a kvality elektriny: Venikov V.A., 1edorov A.A., Khezhelekko I.V., Shevchenko V.V., Kudrin B.I. a ďalší, ako aj vedci v oblasti riadenia elektrotermálnych inštalácií: Svenchansky A.D., Altgauzen A.P., Polishchuk Ya.A. et al., zastupujúci vedecké školy MPEI a VNIIZGO. Takéto práce neobsahujú hotové riešenia na výber racionálnych schém a metód riadenia viaczónových elektrických pecí, ktoré poskytujú zlepšenú energetickú výkonnosť.

Na základe výsledkov analýzy práca načrtáva hlavné metódy riadenia viaczón<ПС, базирующие на жесткой синхронизации периодов работы каддой зоны. Сформулированы цель и задачи исследования.

Bgdrad g/gava sa venuje štúdiu napájacích obvodov a kvality napájania pri napájaní 31C z tyristorových meničov s fázovo-pulzným riadením. Na základe analýzy napájacích obvodov pre viaczónové odporové ohrievače na vypaľovanie keramických výrobkov vo vzťahu k celulózkam a papierňam sa ukazuje, že s prihliadnutím na nelineárny charakter premenlivého zaťaženia je vhodné prejsť z troch -úrovňový do dvojúrovňového systému s hlbokým vstupom PO/O, 4 kV, s vedením elektriny do tyristorových regulátorov pomocou vodičov ъ pomocou bloku „busbar-pack“. Ako prechodné riešenie možno odporučiť napájací systém na troch napäťových úrovniach 110/10/0,4 kV.

Určenie a predikcia harmonického zloženia a úrovne vyšších harmonických zložiek prúdu a napätia generovaného napájacími hyristorovými regulátormi napätia<ПС. Предложена эквивалентная схема замещения многозонной ШС с тиристорными регуляторами и питающей подстанцией, приведенная на рис.1. Показано, что схема рис.1 является инвариантной к способу управления тиристорными регуляторами и определяет многозоннув aiC как объект электроснабжения. Токи и напряжения в элементах схемы рис.1 для любой гармонической составляю-

sú určené sústavou rovníc:

Тс = "Uc/Zc; 7Р = Uc/Xcj

Zi -- ($> -Ш/^Hi ;

on = im/Ha>;

¿/f = £c-I(Zc~£r; * /лг + Лс = ,

kde £ je prúd v tej vetve (tej zóne pece), vytvorený prvou harmonickou zložkou, t.j. EMF siete Ec i

tj je prvá harmonická zložka sieťového prúdu;

1е - prvá harmonická zložka kapacitného prúdu siete;

Uc je napätie (potenciál) ekvivalentnej obvodovej jednotky, ku ktorej sú pripojené zóny pece; /l" - prúd v L-tej vetve vytvorený $-tou harmonickou zložkou) J os - ¡) tá zložka prúdu siete;

1/е - i> -ta zložka kapacitného prúdu siete;

Uzlové napätie pre Y-tú harmonickú zložku.

Systém (I) umožňuje analytické riešenie, ktoré určuje prúdy a napätia v akomkoľvek bode obvodu, ale vhodnejšie by bolo numerické riešenie, pre ktoré

bol vyvinutý program.

Štúdie systému RKSLna ESh a pomocou vyvinutého fyzikálneho modelu, ktorý kopíruje skutočný systém napájania ukázali, že vplyv vnútorného odporu napájacej stanice na skutočné parametre pecí je malý, nepresahuje 5% * je možné ďalej analyzovať základ zjednodušeného ekvivalentného obvodu, v ktorom napájanie má rozvodňa neobmedzený výkon.

Bolo stanovené harmonické zloženie prúdov a napätí v systéme pri fázovo-pulznom riadení tyristorových regulátorov. Ukazuje sa, že v sústave pôsobia len nepárne harmonické zložky, z ktorých 3. prechádza do napájacej siete a najvýznamnejšie sú 5., 7. a Cth. Technologický režim odporovej pece a inštalovaný výkon ohrievačov v každej zóne sú také, že tyristorové regulátory výkonu pracujú v ustálenom stave dlhodobo s kontrolným bodom d ь 010, čo vedie k úrovni indikovaných vyšších harmonických zložiek niekoľko krát vyššie ako hodnoty prípustné podľa GOST.

Ako výsledok výskumu uskutočneného na fyzikálnom modeli systému bola získaná regresná rovnica tvaru pomocou metódy experimentálneho plánovania

* 0,34- + 0,55 XcU - (2)

Pl x" - 0,05 *сХнСС, Xcd Xtf ХМ5 ^S

kde nasledujúce hodnoty sa berú ako základné hodnoty: ■

Xc$ = 0,158 Ohm, XnE = 0,282 Ohm, ir = 40°. Získaný výsledok potvrdzuje analytické závislosti a

je v súlade s výsledkami experimentov uskutočnených priamo na stat.

Záťaž, ktorou je viaczónová AL s gyristorovými regulátormi teploty, je náhodná v čase. Preto boli v práci vykonané štúdie pravdepodobnostných zaťažení a úrovní vyšších harmonických zložiek. Tieto štúdie boli tiež uskutočnené na fyzikálnom modeli s použitím experimentálnych metód návrhu a výsledky boli prezentované vo forme regresných rovníc.

Táto kapitola skúma hlavné vlastnosti navrhovaného systému pre synchronizované riadenie napájania viaczónových AL s hyristorovými regulátormi.

Synchronizované riadenie viaczónových pecí s tyristorovými regulátormi teploty je možné použiť s fázovou pulznou aj pulznou šírkovou reguláciou napätia. Pri tomto riadení sú kanály viackanálovej záťaže pripojené k napájacej sieti nie súčasne, ale postupne v určité skupiny (obr. 2). Možnosť takejto organizácie viackanálového riadenia záťaže je daná tým, že v odporových peciach výkonová rezerva viaczónových pecí s tyristorovými regulátormi umožňuje eliminovať „bostonské“ pauzy. v napájacej sieti a tým vyrovnávať krivku zaťaženia a minimalizovať úroveň vyšších harmonických zložiek.

Pri synchronizovanom riadení tyristorových regulátorov s fázovo-pulzným riadením, riadiaci uhol

оС v zavedenom režime možno znížiť z сА* na = ¿¡г. kde Y je počet hodinových cyklov, za

Čo rozdeľuje spínaciu periódu každej zóny pece. Odporúča sa zvoliť počet ^ úmerný počtu zón pece, nie však menší ako 10. V tomto prípade prechod z jednoduchého fázovo-pulzného riadenia na synchronizované riadenie vedie k zmenšeniu uhla riadenia na

hodnota * pri ktorej koeficient nesínusoidy klesá z 22 na 5 % (t.j. neprekročí

hodnoty povolené GOST) a účinník sa zvyšuje z 0,7 na 0,95. Z uvedeného porovnania vyplýva, že prechod na synchronizované riadenie viacfázových odporových pecí s tyristorovými regulátormi s fázovo-pulzným riadením umožňuje znížiť inštalovaný výkon elektrozariadení približne o 25 % a upustiť od používania fritézy-kompenzačných zariadenia v rozvodni.

Využitie synchronizovaného ovládania navyše umožňuje vyrovnávať graf spotreby energie výberom počtu a výkonu súčasne zapnutých zón rúry.

Práca získala závislosti, ktoré určujú hlavné energetické charakteristiky, celkový výkon a úroveň vyšších harmonických zložiek pre deterministické a náhodné zaťaženia pri synchronizovanom riadení viaczónových odporových pecí s tyristorovými regulátormi vybavenými fázovo-pulzným riadením.

Z práce vyplýva, že najlepší energetický výkon a kvalitu elektrickej energie zabezpečuje použitie synchronizovaného riadenia v kombinácii s pulzne napäťovým riadením tyristorov. Na základe známych vzťahov, ktoré určujú energetické charakteristiky jedného AC regulátora s pulznou šírkovou reguláciou, boli prácou získané závislosti pre energetickú charakteristiku, celkovú spotrebu energie pri deterministickom a náhodnom zaťažení vytváranú viaczónovými odporovými pecami so synchronizovaným riadením zón v ktoré sa používa pulzovo-šírkovo-šírkové ovládanie.Jasná regulácia tyristorov.

Pri šírke impulzu a synchronizovanom riadení odporových pecí je dôležitá otázka výberu kvantizačnej periódy. Priamo súvisí s analýzou technologického procesu, v ktorom sa odporová pec používa, a s jej dynamickými charakteristikami ako objektu regulácie teploty. V práci:. podľa-

Zdá sa, že prípustná doba kvantovania času, t.j. doba spínania zóny Kalda pece musí spĺňať nerovnosť

",еГ s-i-s/г* p t-SJaj * о)

kde Tc je časová konštanta pece; 8 - presnosť regulácie teploty; j> - prebytok inštalovaného výkonu pece Pnoy nad priemerný výkon Psr potrebný na udržanie nastavenej hodnoty teploty. Je ukázané, že kvantizačná perióda T pre pece uvažovanej triedy je kratšia ako 30 minút.

Štvrtá časť sa zaoberá implementáciou navrhovaných metód synchronizovaného riadenia viaczónových odporových pecí s tyristorovými regulátormi teploty a prezentuje metodiku a výsledky experimentálnych štúdií napájacích systémov s fázovo-pulzným a pulzne-šírkovým riadením tyristorových pecí. na priemyselných viaczónových peciach. Osobitosť metodiky experimentálneho zisťovania hladín a zloženia vyšších harmonických zložiek prúdov a napätí na rôznych oblastiach systémy napájania zahŕňajú oscilografiu a magnetický záznam kriviek napätia a prúdu. Okrem týchto metód boli použité analyzátory, ktoré poskytujú integrálne hodnotenie kvality elektriny - koeficient sínusoidy.

Obrázok 3 zobrazuje spektrogramy prúdov a napätí na kolíkoch rozvodne napájajúcej viaczónovú odporovú pec, získané pri prevádzke tyristorových regulátorov v režime riadenia fázovým impulzom. Na obr. Obrázok 4 ukazuje histogramy nesínusového koeficientu Kns, získané za rovnakých podmienok súčasne so spektrogrammi. Experimentálne štúdie potvrdzujú výsledky teoretických štúdií a fyzikálneho modelovania s presnosťou chyby merania nepresahujúcou 2 $. IN

o g 4 b g ísť im

o g4b a (o/b/z

5 £ 7,0 $,2 9,4 ¿0,5 Obr. 4

kon / e i e r

■predovšetkým bola experimentálne potvrdená platnosť predpokladu prijatého v kapitole P, že pri analýze kvality elektriny nemožno brať do úvahy odpor napájacej rozvodne a výkon systému možno považovať za neobmedzený.

Experimentálne štúdie potvrdili vysokú pravdepodobnosť výskytu jednosmerného komponentu v napájacej sieti, ak je nesprávne (asymetricky) nakonfigurovaný systém pulzného fázového riadenia tyristorov.

Experimentálne štúdie synchronizovaného riadiaceho systému pre viaczónovú pec s tyristorovými regulátormi riadenými z fázovo-pulzného systému boli realizované na celulózke a papierni, kde boli regulátory pece doplnené o špeciálne navrhnutú jednotku. Prechod na synchronizované riadenie zlepšuje energetické charakteristiky napájacieho systému. Napríklad celkový výkon spotrebovaný pecou klesol z 1660 kVA na 1170 kVA, činný výkon 980 kW zostal prakticky nezmenený a účinník vzrástol z 0,51 na 0,85. Vyšší harmonický prúd klesol z 500 A na priemernú hodnotu 200,A. To umožňuje vyhnúť sa inštalácii filtračných zariadení a výrazne znížiť výkon kondenzátorových bánk. Experimenty ukázali, že časové kvantovanie nemá výrazný vplyv na presnosť regulácie teploty v zónach pece.

Implementácia v práci navrhovanej metódy synchronizovaného riadenia viaczónového EOS vo forme vyššie uvedenej prídavnej jednotky, ktorá prepína nastavenia tyristorových regulátorov s fázovo-pulzným riadením, je vhodná len pre prevádzkové pece vybavené fázovo- pulzné regulátory. Pre novonavrhované pece je vhodné použiť jednoduchšie a spoľahlivejšie tyristorové regulátory s pulzovo-šírkovo synchronizovaným riadením. Autor vypracoval a v práci analyzoval schému takéhoto riadiaceho systému pre viackanálovú elektrickú odporovú pec.

Na základe zákona týchto štúdií sa zistilo, že

Myšlienku synchronizovaného riadenia viaczónového kontinuálneho PS možno najplnšie implementovať do mikroprocesorového systému integrovaného riadenia technologického procesu, v ktorom sa pec používa. Na obrázku 5 je funkčná schéma vyvinutého systému integrovaného riadenia technologického procesu vypaľovania keramických výrobkov.

V tejto práci boli vyvinuté riadiace algoritmy podsystému:

Zvládanie elektrický režim podľa kritéria kvality energie;

Regulácia rýchlosti podávacieho dopravníka keramické dlaždice;

Ovládanie nastavených hodnôt teploty v zónach pece.

Na základe analýzy výpočtových operácií vyvinutých algoritmov a času potrebného na ich implementáciu sa ukazuje, že integrovaný riadiaci systém je možné implementovať na báze komplexu mikroprocesorových nástrojov IISE (informačný a merací systém napájania), postavený na mikroprocesore K580. Tento komplex v súčasnosti nie je vhodný pre narastajúce úlohy správy napájania a poskytuje len meranie, medzispracovanie a záznam elektrických parametrov. Ako je však uvedené v práci, jeho funkcionalita môže byť rozšírená na riešenie problémov s ovládaním

z dôvodu úpravy softvéru a hardvéru pre komunikáciu s riadiacim objektom.

HLAVNÉ ZÁVERY O PRÁCI

1. Na základe analytických štúdií, fyzikálneho modelovania a experimentov sa ukazuje, že regulátory výkonu Tiris-mountain s riadením fázovým impulzom v systémoch regulácie teploty viaczónových elektrických odporových pecí generujú vyššie harmonické zložky prúdu a napätia v napájacích rozvodniach s a. napätie 0,4 kV, pričom koeficient nesúvislosti

pre prúd je najmenej 0,25, pre napätie menej ako 0,1, čo vedie k zníženiu účinníka na 0,7 a zvýšeniu inštalovaného výkonu elektrických zariadení o 20 + 30 %.

2. Zistilo sa, že prechod gyrotových regulátorov výkonu z impulznej fázy na autonómne riadenie so šírkou impulzu prakticky eliminuje výskyt vyšších harmonických zložiek prúdu a napätia v napájacej sieti, ale vedie k vzniku subharmonických kmitov a spôsobuje nezlepší energetickú výkonnosť systému napájania.

3. Analyticky a experimentom na priemyselnej viaczónovej peci bola dokázaná realizovateľnosť použitia vyvinutej metódy a systému na synchronizované riadenie hyristorových regulátorov teploty viaczónových elektrických odporových pecí, a to ako s fázovým impulzom, tak aj s múčnym Ishul. regulácia a vo vzťahu k tej druhej možno vyššie harmonické prúdy úplne vylúčiť z napájacej siete a napätia.

4. Stanovia sa viackanálové nelineárne riadiace algoritmy, ktoré sú optimálne podľa kritéria minimálneho rozptylu výkonu. značnú záťaž, ktorou sú shogozonálne elektrické odporové pece a ich časové parametre v závislosti od technologických a energetických charakteristík jednotlivých zón pecí.

5. Na báze IISE je vyvinutý mikroprocesorový systém integrovaného riadenia technologického procesu vypaľovania keramických kachlí a spotreby energie viaczónovej elektrickej odporovej pece, ktorý zabezpečuje zlepšenie kvality elektriny, zníženie spotreby energie a inštalovaného výkonu elektrických zariadení, zlepšenie kvality keramických obkladov a produktivity inštalácie.

6. Na základe výsledkov práce bolo prijaté kladné rozhodnutie.

Hlavné ustanovenia dizertačnej práce sú premietnuté do nasledujúcich publikácií.

1. Razgonov E.L. Vypracovanie algoritmu a programu na výpočet úrovní vyšších harmonických v elektrických sieťach na základe experimentálnych metód plánovania // Pracovné postupy a zlepšovanie tepelnotechnických zariadení a elektrické systémy. Alma-Ata: KazPTI. 1979. Medziuniverzitný zborník vedeckých prác. s. 16-20.

2. Rossman D.M., Razgonov E.L., Trofimov G.G.

Odhad chyby pri predpovedaní úrovní vyšších harmonických v elektrických sieťach // Pracovné procesy a zlepšovanie tepelnotechnických zariadení a elektrických systémov. Alma-Ata: KazPTI. 1979. Medziuniverzitný zborník vedeckých prác. s. 20-26.

3. Razgonov E.JI., Trofimov G.G. Zmena obvodu tyristorového regulátora napätia s cieľom minimalizovať vyššie harmonické a zlepšiť technické a ekonomické ukazovatele // Elektrofyzika, elektromechanika a aplikovaná elektrotechnika. Alma-Ata: KazPTI. 1980. Medziuniverzitný zborník vedeckých prác. S. 173179.

4. Trofimov G.G., Vagonov V.L. Metóda na výpočet a predpovedanie úrovní vyšších harmonických v elektrických sieťach s ventilovými meničmi // Zníženie skreslenia v obvodoch s výkonovými polovodičovými meničmi. Tallinn: Ústav termofyziky a elektrickej fyziky. 2981. s. 33-40,

5. Kats A.M., Razgonov E.L., Gatsenko N.A. Zvýšenie spoľahlivosti a kvality elektrickej energie v napájacej sústave keramickej prevádzky // Zlepšenie spoľahlivosti a kvality dodávky elektriny a tepla/ M.: ShchShP. IS83.

6. Aplikácia teórie plánovania experimentov na riešenie problémov zlepšovania kvality elektrickej energie / Trofimov G.G., Razgonov E.L., Markus A.S. a ďalšie // Alma-Ata: KazPTI. 1964. Medziuniverzitný zborník vedeckých prác. s. 89-92.

7. Trofimov G.G., Razgonov E.L. „Predpovedanie úrovní vyšších harmonických v elektrických sieťach s vektorovými prevodníkmi. M.g. MPEI. .¿985. Tr. MPEI. Vydanie 59 S. 8895.

8. Razgonov E.L. Skúsenosti s viazaním, realizáciou a prevádzkou

Gadii automatizovaných účtovných systémov pre spotrebu elektriny v priemyselných podnikoch // Kvalita a straty elektriny v elektrických sieťach. / Alma-Ata: KazPTI. 1986. Medziuniverzitný zborník vedeckých prác. s. 12-17.

E.Vazgonov E.L. .Gadenko N.A. Automatizácia účtovníctva a kontrola spotreby elektrickej energie // Sklo a keramika. 1986. Číslo 8. S. 25.

Yu Dvornikov N.I., Kruchinin S.N., Razgonov E.D. Komplex IISE - Elektronika na modelovanie režimov elektrickej energie // Modelovanie elektrických energetických systémov. Riga: Tr. IX celozväzová vedecká konferencia. 1987. s. 405-406.

P. Japarová R.K., Markus A.S., Razgonov E.JI. Automatizácia elektrického pochovávania a kontrolných režimov technologických procesov založené na IISE-počítačovom komplexe. // Aktuálne problémy strojárstva. Alma-Ata: Veda. 1989. s. 16-17.

12.Využitie komplexu ShZE-8VM na riadenie elektrotepelných inštalácií / Dzhaparova R.K., Markus A.S., Razgonov E.L. a ďalšie // Tr.Mosk.ekergin-t. 1991. Vydanie. 634. S. 104-109.

Prihlásili ste sa na liečbu L - "

N.ch l /Jó Circulation /СО 3at¡u Ü9Q

Tya№*g)t4>mi M/>il, Xf)4rMoha.Mß.cHHa..

• Podobné diela
  

  • Zvyšovanie účinnosti systémov napájania pre keramické podniky v priemysle stavebných materiálov
  • Zvyšovanie účinnosti systémov napájania pre keramické podniky v priemysle stavebných materiálov
  • Elektrofyzikálne inštalácie a supravodivé elektrické zariadenia

V elektrických odporových peciach sa v drvivej väčšine prípadov používa najjednoduchšia forma ovládanie teploty - ovládanie zapnutia/vypnutia, v ktorom výkonný prvok riadiaceho systému - stýkač - má iba dve krajné polohy: „zapnuté“ a „vypnuté“.

Keď je pec zapnutá, teplota sa zvyšuje, pretože jej výkon je vždy zvolený s rezervou a zodpovedajúca teplota v ustálenom stave výrazne prevyšuje jej prevádzkovú teplotu. Po vypnutí sa teplota rúry znižuje podľa exponenciálnej krivky.

Pre idealizovaný prípad, keď v systéme regulátor-pec nie je dynamické oneskorenie, je činnosť dvojpolohového regulátora znázornená na obr. 1, na ktorom je v hornej časti uvedená závislosť teploty pece od času a v dolnej časti zodpovedajúca zmena jej výkonu.

Ryža. 1. Idealizovaný pracovný diagram dvojpolohového regulátora teploty

Keď sa pec najskôr zahreje, jej výkon bude konštantný a rovný nominálnemu, takže jej teplota sa zvýši na bod 1, keď dosiahne hodnotu t set + ∆ t1. V tomto momente bude regulátor fungovať, stykač vypne pec a jej výkon klesne na nulu. Výsledkom je, že teplota pece začne klesať pozdĺž krivky 1-2, kým sa nedosiahne spodná hranica mŕtvej zóny. V tomto okamihu sa rúra opäť zapne a jej teplota sa opäť začne zvyšovať.

Proces regulácie teploty pece na princípe dvoch polôh teda pozostáva z jej zmeny pozdĺž pílovej krivky okolo danej hodnoty v intervaloch +∆ t1, -∆t1 určená mŕtvou zónou regulátora.

Priemerný výkon pece závisí od pomeru časových intervalov jej zapnutého a vypnutého stavu. Ako sa pec zahrieva a zaťažuje, krivka ohrevu pece bude strmšia a krivka chladenia pece bude plochejšia, takže pomer periód cyklu sa zníži a následne sa zníži priemerný výkon Pav.

Pri dvojpolohovej regulácii sa priemerný výkon pece vždy prispôsobí výkonu potrebnému na udržanie konštantnej teploty. Mŕtva zóna moderných termostatov môže byť veľmi malá a upravená na 0,1-0,2°C. Avšak skutočné kolísanie teploty pece môže byť mnohonásobne väčšie v dôsledku dynamického oneskorenia v systéme regulátor-pec.

Hlavným zdrojom tohto oneskorenia je zotrvačnosť snímača - termočlánku, najmä ak je vybavený dvoma ochrannými krytmi, keramickým a kovovým. Čím väčšie je toto oneskorenie, tým viac kolísanie teploty ohrievača presahuje mŕtvu zónu regulátora. Okrem toho amplitúdy týchto oscilácií veľmi závisia od nadmerného výkonu pece. Čím viac spínací výkon pece prevyšuje priemerný výkon, tým väčšie sú tieto výkyvy.

Citlivosť moderných automatických potenciometrov je veľmi vysoká a dokáže uspokojiť akúkoľvek požiadavku. Naopak, zotrvačnosť snímača je veľká. Štandardný termočlánok v porcelánovom hrote s ochranným krytom má teda oneskorenie cca 20-60s. Preto v prípadoch, keď sú teplotné výkyvy neprijateľné, sa ako snímače používajú nechránené termočlánky s otvoreným koncom. To však nie je vždy možné z dôvodu možného mechanického poškodenia snímača, ako aj zvodových prúdov vstupujúcich do zariadení cez termočlánok, čo spôsobuje ich nesprávnu činnosť.

Zníženie výkonovej rezervy je možné dosiahnuť, ak sa kachle nezapínajú a nevypínajú, ale prepínajú z jedného výkonového stupňa na druhý, pričom najvyšší výkon by mal byť len o niečo vyšší ako výkon spotrebovaný sporákom a najnižší - nie oveľa menej. V tomto prípade budú vykurovacie krivky pece a jej chladenie veľmi ploché a teplota takmer neprekročí mŕtvu zónu zariadenia.

Na uskutočnenie takéhoto prepínania z jednej úrovne výkonu na druhú je potrebné, aby bolo možné regulovať výkon pece plynulo alebo v krokoch. Takáto regulácia sa môže uskutočniť nasledujúcimi spôsobmi:

1) prepnutie ohrievačov pece, napríklad z „trojuholníka“ na „hviezdu“. Takáto veľmi hrubá regulácia je spojená s porušením rovnomernosti teploty a používa sa iba v elektrických vykurovacích zariadeniach pre domácnosť,

2) zapojenie do série s pecou s nastaviteľnou aktivitou alebo reaktanciou. Táto metóda je spojená s veľmi veľkými stratami energie alebo znížením účinníka zariadenia,

3) napájanie pece cez riadiaci transformátor alebo autotransformátor s prepínaním pece na rôzne napäťové úrovne. Aj tu je regulácia stupňovitá a pomerne hrubá, keďže napájacie napätie je regulované a výkon pece je úmerný druhej mocnine tohto napätia. Okrem toho dochádza k ďalším stratám (v transformátore) a zníženiu účinníka,

4) fázové riadenie pomocou polovodičových zariadení. V tomto prípade je pec napájaná cez tyristory, ktorých uhol spínania mení riadiaci systém. Týmto spôsobom je možné získať plynulé riadenie výkonu pece v širokom rozsahu takmer bez dodatočných strát, pomocou metód kontinuálnej regulácie - proporcionálne, integrálne, proporcionálne-integrálne. V súlade s týmito metódami musí pre každý časový okamih existovať súlad medzi výkonom absorbovaným pecou a výkonom uvoľneným v peci.

Najúčinnejšia zo všetkých metód regulácie teploty v elektrických rúrach je pulzná regulácia pomocou tyristorových regulátorov.

Proces pulzného riadenia výkonu pece je znázornený na obr. 2. Frekvencia prevádzky tyristorov sa volí v závislosti od tepelnej zotrvačnosti elektrickej odporovej pece.

Ryža. 2. Tyristorový pulzný regulátor teploty elektrická odporová pec

Existujú tri hlavné spôsoby regulácie pulzu:

Impulzná regulácia pri spínacej frekvencii - f к = 2f с (kde f с je frekvencia prúdu napájacej siete) so zmenou odblokovacieho momentu tyristora sa nazýva fázovo-pulzná alebo fáza (krivky 1),

Impulzná regulácia so zvýšenou spínacou frekvenciou f až

Impulzná regulácia so zníženou spínacou frekvenciou f až f c (krivky 3).

Existujú 2 zásadne odlišné prístupy k regulácii výkonu:

Plynulé riadenie, pri ktorom je možné do pece zaviesť akýkoľvek požadovaný výkon.

Krokové riadenie, pri ktorom je možné do pece zaviesť iba diskrétny rozsah výkonov.

Prvý vyžaduje hladkú reguláciu napätia na ohrievačoch. Takáto regulácia môže byť vykonaná pomocou akéhokoľvek typu výkonových zosilňovačov (generátor, tyristorový usmerňovač, EMU). V praxi sú najbežnejšie tyristorové napájacie zdroje, postavený podľa schémy TRN. Takéto regulátory sú založené na vlastnostiach tyristora zapojeného do obvodu striedavého prúdu v sérii s aktívnym odporom ohrievača. Tyristorové napájacie zdroje obsahujú spätne paralelne zapojené tyristory vybavené SIFU.

Riadiaci uhol, a teda efektívne napätie na záťaži, závisí od externého napätia aplikovaného na zdroj. Aby sa znížil vplyv vypnutia napájacieho napätia na tepelné podmienky pece, tyristorové napájacie zdroje zvyčajne poskytujú negatívnu spätnú väzbu na výstupné napätie. Tyristorové zdroje majú vysokú účinnosť (až 98%). Účiník závisí lineárne od hĺbky regulácie výstupného napätia, pri uhle  menšom ako 0 - až M = 1, pri  = 180 až M = 0. Účiník je určený nielen fázovým posunom napätia. a prvej harmonickej prúdu, ale aj o hodnotu vyšších harmonických prúdu . Preto použitie kompenzačných kondenzátorov neumožňuje žiadne výrazné zvýšenie M.

Pri druhom spôsobe sa zmení napätie na ohrievači, čím sa prepne na silové obvody pece. Zvyčajne existujú 2-3 stupne možného napätia a výkonu ohrievača. Najbežnejší spôsob dvojpolohového krokového riadenia. Podľa tejto metódy je pec buď pripojená k sieti pri svojom menovitom výkone, alebo úplne odpojená od siete. Požadovanú hodnotu priemerného príkonu do pece zabezpečujeme zmenou pomeru času zapnutého a vypnutého stavu.

Priemerná teplota v peci zodpovedá priemernému príkonu do pece. Náhle zmeny okamžitého výkonu majú za následok kolísanie teploty okolo priemernej úrovne. Veľkosť týchto kmitov je určená veľkosťou odchýlok P MGNOV od priemernej hodnoty a veľkosťou tepelnej zotrvačnosti pece. Vo väčšine všeobecných priemyselných pecí je veľkosť tepelnej zotrvačnosti taká veľká, že kolísanie teploty v dôsledku stupňovitej regulácie neprekračuje požadovanú presnosť udržiavania teploty. Konštrukčne môže byť ovládanie zapnuté-vypnuté buď pomocou bežného stýkača alebo tyristorového spínača. Tyristorový spínač obsahuje protiparalelu s
pripojené tyristory pracujúce s=0.

Ak je nízkoprúdový kontakt S otvorený, riadiaci obvod VS1, VS2 je prerušený, tyristory sú zatvorené a napätie na záťaži je nulové. Ak je S uzavretý, vytvárajú sa obvody pre tok riadiacich prúdov. Katóda je kladná, anóda VS1 záporná. V tomto prípade riadiaci prúd preteká obvodovou katódou VS1 – VD1 – R – S – riadiacou elektródou VS2 – katódou VS2. VS2 sa zapína a vedie elektrický prúd počas celého polcyklu. V ďalšom polcykle sa podobne zapne VS1.

S
Existujú aj trojfázové spínače. Používajú dva paralelne zapojené bloky back-to-back tyristorov. Výkonové obvody takýchto spínačov sú konštruované podľa nasledujúcej schémy:

Existujú úpravy tyristorových spínačov, ktoré vôbec nepoužívajú kontakty.

Tyristorové spínače sú spoľahlivejšie ako stykače, sú odolné voči iskreniu a výbuchu, majú tichú prevádzku a sú o niečo drahšie.

Kroková regulácia má účinnosť blízku 1, až M 1.