DE1440934C - Regelanordnung zur Regelung von Betriebsgrößen eines Elektroreduktionsofens - Google Patents

Description

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gangssignal des Verstärkers dauernd an die Stell- 11, einem integrierenden Verstärker 12, einer Ein-

motoren weitergegeben wird. und Ausschaltvorrichtung 13, z. B. einem Relais

Das zusätzliche Schaltorgan kann beispielsweise od. dgl., gezeigt. Bei 14 wird als Führungsgröße W

mit einer Nockenscheibe gesteuert werden. ein Signal zugeführt und bei 15 die Regelgröße x,

Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen Ein- 5 die in dem Transmitter k als Abbildung beispiels-

schaltzeit für die Regelanordnung und Perioden- weise des Stroms, der Impedanz oder Reaktanz der

dauer einstellbar. Geeignet ist z. B. ein Verhältnis Ofenphase gebildet wird. Der integrierende Verstär-

zwischen der Einschaltzeit und der Periodendauer, kerkreis ist zwecks Erreichens einer stabilen Rege-

das höchstens 20% beträgt. Besonders kurze Ein- lung über 16 rückgekoppelt. R₁ bezeichnet ein zeit-

schaltzeiten sind bei Tysland-Hole-Reduktionsöfen io gesteuertes Schaltorgan, mit dem zyklisch permutie-

zu empfehlen. Bei solchen Öfen haben die Elektro- rend die Regelanordnung an ein Stellorgan 17, ζ. Β.

den häufig einen sehr großen Durchmesser und ste- den Stellmotor 17 der Elektrode, angeschaltet wer-

hen in einer Mischung aus Erz und Stahl, wobei nor- den kann. 18 ist die Regelstrecke,

malerweise kein Lichtbogen auftritt. Die Bildung Das Anschalten kann gemäß F i g. 2 mit der Ein-

von Hohlräumen unter den Elektroden und eine da- 15 schaltzeit T₁ geschehen, die einen Bruchteil der Peri-

mit verbundene Änderung der Temperaturverteilung odendauer T₂ ausmacht, zweckmäßig höchstens 20 %

kann nun dadurch vermieden werden, daß die Ein- von dieser. Bei Einstellung oder Umstellung des Be-

schaltzeiten relativ kurz gehalten werden. zugswertes oder bei Bedarf an größerer Regelge-

Bei Elektroreduktionsöfen mit mehreren Elektro- schwindigkeit kann jedoch R₁ für längere Zeit geden ist es von Vorteil, wenn gemäß einer Weiterbil- 20 schlossen werden (beispielsweise entsprechend dung der Regelanordnung mehrere Elektroden züge- Fig. 3). Bei zyklisch permutierendem Anschalten der ordnet und der Reihe nach an die verschiedenen gesamten Ofenanlage kann das Zeitdiagramm das Stellmotoren nach einem zyklisch permutierenden Aussehen nach F i g. 4 haben, in der die Einzeldia-Schema anschaltbar ist. Eine solche Ausführungs- gramme der drei Ofenphasen eingezeichnet sind. Als form ist deshalb möglich, weil die Anschaltung an 25 Beispiel kann T₁ = 5 Sekunden- T₂ = 64 Sekunden die Stellmotoren nur zeitweise stattfindet und bringt oder T₁: T₂ = 5 bis 15 % genannt werden,
eine wesentliche Reduzierung an Baukosten. Man kann dem integrierenden Verstärker eine

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der hohe Integrationsgeschwindigkeit in den Einschalt-

Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Intervallen geben. Die Integrationsgeschwindigkeit

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regelanordnung 30 kann beispielsweise bei T₁: T₂ = 10°/o zehnmal so

für Betriebsgrößen eines Elektroreduktionsofens, groß sein wie bei T₁IT₂ = IOO⁰Zo, ohne daß der

F i g. 2 und 3 verschiedene Zeitdiagramme für einen normale Ofenbetrieb dadurch unruhiger wird,

einer Elektrode zugeordneten Regelkreis, Die Steuerung des Schaltorgans R₁ kann mittels

F i g. 4 ein Zeitdiagramm für die Regelung eines eines Gerätes nach den F i g. 5 und 6 erfolgen. Bei

Dreiphasen-Elektrodenofens, 35 diesem Gerät sind Nockenscheiben 19, 20, 21, 22, 23

F i g. 5 und 6 Steuermittel für das zusätzliche und 24 paarweise für jede Phase auf einer von einem

Schaltorgan und Elektromotor über ein geeignetes Getriebe 25 ange-

F i g. 7 schematisch einen Elektroreduktionsöfen triebenen Welle 26 angebracht. Die Nocken 27, 28

mit drei Elektroden. auf den Scheiben sind relativ zu den Scheibenpaaren

In F i g. 7 ist ein Dreiphasen-Elektroreduktions- 40 so verschiebbar, daß der Umfangsabstand zwischen

ofen gezeigt, bei dem beispielsweise Strom, Impe- ihnen bei einer gewissen Drehzahl der Welle 26 der

danz oder Resistanz zwischen den Elektroden 29, 30, Zeit T₁ entspricht. Eine Gesamtumdrehung entspricht

31 und der Schmelze 32 konstant gehalten werden der Periodendauer T₂. Die Zeiten T₁ und T₂ sowie

sollen, was durch Änderung der Elektrodenstellung das Verhältnis T₁: T₂ können also in gewünschter

durch gewöhnliche, nicht gezeigte Stellmotoren er- 45 Weise durch Verschieben der Nocken 27, 28 und

folgt. durch Änderung der Drehzahl der Welle 26 variiert

Eine Regelung eines solchen Ofens kann mit einer werden. Das Gerät nach den F i g. 5 und 6 kann je-Anordnung nach Fig. 1 erfolgen. In dieser Figur ist doch z. B. durch Zeitrelais, elektronische oder tranein Blockschaltbild mit einem Amplitudenbegrenzer sistorische Organe ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Integrationsgeschwindigkeit nur so groß zu wählen, Patentansprüche: wie dies für eine genaue Regelung unbedingt erforderlich ist. Bei dieser Bemessung der Integrationsge-

1. Regelanordnung zur Regelung von Betriebs- schwindigkeit kann es immer noch vorkommen, daß größen eines Elektroreduktionsofens (z. B. Ofen- S sehr starke aber nur kurz dauernde Regelabweichunspannung, Ofenstrom oder Impedanz) mit min- gen, wie sie gerade für Elektroreduktionsöfen typisch destens einem integrierenden Verstärker und mit sind (z. B. beim sogenannten Schlackekochen), zu Elektrodenstellmotoren, die bei Überschreiten einem an sich unerwünschten Stelleingriff führen,
eines Schwellwerts am Verstärkerausgang durch Bekannt sind auch periodisch arbeitende Regel-Schaltorgane einschaltbar sind, ge kennzeich- io anordnungen (deutsche Patentschriften 332 440, net durch ein zusätzliches Schaltorgan, das 399685), bei denen Zeitschalter benutzt werden, um nur während periodisch wiederkehrender Zeitab- die Regelung durch Eliminierung von kurzen Imschnitte die Weitergabe des Signals vom Ver- .pulsen zu stabilisieren. In einem Fall (deutsche Pastärkerausgang an die Stellmotoren zuläßt. tentschrift 332 440) handelt es sich um die Regelung

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 einer Feuerung in Dampf- und Gaserzeugungsanlakennzeichnet, daß das Schaltorgan (R₁) mit einer gen, bei der die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit Nockenscheibe gesteuert ist. . vom Verbrauch geregelt wird. Im anderen Fall

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- (deutsche Patentschrift 399 685) handelt es sich um durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwi- eine Regelvorrichtung für Mehrphasen-Wechselstrom, sehen Einschaltzeit (7Y) für die Regelanordnung ao bei der die verschiedenen Phasen der Reihe nach ein- und Periodendauer (Γ₂) einstellbar ist. und ausgeschaltet werden. Bei beiden Regelanord-

4. Anordnung nach einem der vorhergehen- nungen wird die Regelabweichung nicht integriert,
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Beschränkung Verhältnis zwischen der Einschaltzeit (T₁) und der Spielzahl selbsttätiger elektrischer itegulierappader Periodendauer (T₂) höchstens 20% beträgt. 25 rate (deutsche Patentschrift 431 158), bei dem ein

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Zeitelement verwendet wird, das von der zu regeln-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Größe ausgehende Impulse nur weitergibt, wenn Schaltorgan (R₁) wahlweise derart umschaltbar sie länger als. die Ablaufzeit des Zeitelementes anist, daß das Ausgangssignal des Verstärkers dau- dauern. Auch in diesem Fall ist ein integrierender ernd an die Stellmotoren weitergegeben wird. 30 Verstärker nicht vorgesehen, und das Verfahren ar-

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden beitet nicht periodisch.

Ansprüche für einen Elektroreduktionsöfen mit Die Anwendung langsamer Regelanordnungen für mehreren Elektroden, dadurch gekennzeichnet, Elektroreduktionsöfen ist manchmal ein Nachteil, daß sie mehreren Elektroden zugeordnet und der Soll bei vorhandenen Systemen gelegentlich die ReReihe nach an die verschiedenen Stellmotoren 35 gelgeschwindigkeit gesteigert werden, z. B. indem nach einem zyklisch permutierenden Schema an- man bei integrierenden Verstärkern die Integrationsschaltbar ist. geschwindigkeit erhöht, so ist in der Regel ein Umstellen der Parameter des Systems erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 40 Regelanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei hoher Genauigkeit zur Gewährleistung eines ruhigen Ofenbetriebes die Einschalt-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanord- häufigkeit der Elektrodenstellmotoren möglichst ge-

nung zur Regelung von Betriebsgrößen eines Elek- ring gehalten wird.

troreduktionsofens (z. B. Ofenspannung, Ofenstrom 45 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst oder Impedanz) mit mindestens einem integrierenden durch ein zusätzliches Schaltorgan, daß nur während Verstärker und mit Elektrodenstellmotoren, die bei periodisch wiederkehrender Zeitabschnitte die Weiterüberschreiten eines Schwellwerts am Verstärkeraus- gäbe des Signals vom Verstärkerausgang an die Stellgang durch Schaltorgane.einschaltbar sind, motoren zuläßt.

Bei derartigen öfen kommen vorübergehende Ver- 50 Bei einer solchen Regelanordnung kann ein schnell änderungen der Regelgröße vor, die man nicht zu integrierender Verstärker verwendet werden, mit regeln braucht. Würde in solchen Fällen eine konti- dem auch länger dauernde kleine Abweichungen genuierliche und gleichzeitig schnelle Regelung ange- nau ausgeregelt werden können. Starke kurz dauwendet, so erhielte man einen sehr unruhigen Ofen- ernde Störungen werden sich meist in den Intervallen betrieb, was auf die metallurgischen oder chemischen 55 ereignen, während denen die Signale nicht an die Prozesse störend wirken würde. Es ist deshalb in Stellmotoren weitergegeben werden, und stören dessolchen Fällen im allgemeinen nicht möglich, eine halb den ruhigen Ofenbetrieb insgesamt nicht. Die schnelle Regelung anzuwenden. Wird z. B. ein inte- erfindungsgemäße Regelanordnung hat auch den grierender Verstärker benutzt, so muß dessen Inte- Vorteil, daß im Bedarfsfalle (z. B. beim Anfahren grationsgeschwindigkeit ausreichend niedrig gemacht 60 eines kalten Ofens oder bei einer Änderung des Sollwerden, wertes der Regelgröße, d. h. einer Änderung der Bei einer bekannten Regelanordnung der eingangs Führungsgröße) eine einfache Umschaltung vom ingenannten Art (österreichische Patentschrift 218 632; termittierenden auf kontinuierlichen Betrieb dadurch Siemens-Zeitschrift Oktober 1960, S. 578 bis 581) vorgenommen werden kann, daß das zusätzliche wird zur Erzielung einer minimalen Verstellhäufig- 65 Schaltorgan dauernd geschlossen gehalten wird, wokeit empfohlen, die Rückführung geeignet anzuord- durch eine wesentlich höhere Regelgeschwindigkeit nen und zu bemessen. Diese Maßnahme läuft darauf erreicht wird. Hierzu kann das zusätzliche Schaltorhinaus, den Regler nur so schnell zu bauen, d. h. die gan wahlweise derart umschaltbar sein, daß das Aus-