Разработка информационно-измерительной системы контроля полезной мощности печи сопротивления, страница 2

Для отображения текущей ступени на каждом трансформаторе установлены сельсины. Сельсин-датчик находится внутри переключающего устройства в непосредственной близости от трансформатора, а сельсин-приёмник находится на щите управления трансформатором. При переводе ступени сельсин-датчик изменяет угол положения ротора и отклоняет стрелку указателя ступени. Измерение текущей ступени трансформатора осуществляется цифровым энкодером по углу положения ротора сельсина-датчика. Применён оптический абсолютный энкодер ЛИР-975. Цифровой энкодер имеет разрядность 8 бит и снабжён модулем для передачи данных по интерфейсу RS-485. Так как максимальное число ступеней равно 49, то определение ступени осуществляется довольно надёжно.

а) щит управления трансформатором                б) средства автоматизации

Рисунок 2.4 − Спроектированный щит для системы автоматического управления и мониторинга

На рисунке 2.4 показан внешний вид модернизированного щита управления и шкаф со средствами автоматизации для одного трансформатора. На рисунках 2.5, 2.6 показаны передние панели щитов управления группой трансформаторов и собранные шкафы автоматизации для каждого трансформатора.

Автоматическая система сбора измерительной информации внедрена на предприятии для 15 трансформаторов и успешно функционирует в течении 18 месяцев.

2.1.2 Планирование, выполнение и предварительный анализ экспериментов

Для разработки математической модели печи сопротивления методом «вход-выход» требуются экспериментальные данные об электрических параметрах печей. Подвижные печи имеют разные изоляционные свойства, и, поэтому, необходима информация о нескольких плавках с целью составления усреднённой модели печи.

Для проведения экспериментальных плавок два трансформатора (с 17 и 49 ступенями напряжения) были оборудованы реле и вспомогательными устройствами для автоматического управления мощностью трансформатора. Поддержание активной мощности осуществлялось с применением релейного алгоритма регулирования [10]. При достижении мощностью заданного планового уровня  ступень трансформатора автоматически переключалась, понижая вторичное напряжение. Собранная аппаратная часть может быть использована в дальнейшем при реализации более сложного алгоритма управления активной мощностью (например адаптивного). При этом применяемые контроллеры ОВЕН 150 могут быть легко интегрированы с ЭВМ для осуществления сложных расчётов [15].

Проведены 5 плавок для трансформатора с 17 ступенями напряжения и 5 плавок на трансформаторе с 49 ступенями напряжения при одинаковом составе шихты и заданной плановой мощности. Полученные графики изменения активной мощности приведены на рисунках 2.7, 2.8. На рисунке 2.9 на примере плавки, проведённой на трансформаторе с 49 ступенями напряжения, представлены графики изменения всех измеряемых параметров в течении одного плавильного цикла.

Плавки были проведены с применением системы автоматического управления активной мощностью, работающей по релейному алгоритму управления. Коридор регулирования задавался равным:  ±4% от величины заданного плана плавки для трансформатора с 49 ступенями напряжения;   ±6% от величины заданного плана плавки для трансформатора с 17 ступенями напряжения.

Рисунок 2.7 − Графики активной мощности плавок, проведённых на трансформаторе с 49 ступенями напряжения

Рисунок 2.8 − Графики активной мощности плавок, проведённых на трансформаторе с 17 ступенями напряжения

Рисунок 2.9 − Графики электрических параметров одной плавки

(приведены в нормированном виде)

Коэффициент мощности (cosφ) в течение плавки меняется незначительно. В начале плавильного цикла он составляет 0.999 и снижается к концу плавки до 0.960. Вследствие этого ток высокой стороны трансформатора практически повторяет график активной мощности. Напряжение высокой стороны трансформатора также сохраняется практически неизменным на протяжении всей плавильной кампании и составляет 10.3-10.4 кВ.