Багатокритеріальна оптимізація режимів електротехнологічного комплексу "дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа"

РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ТА АНАЛІЗУ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ РЕЖИМАМИ
ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНОГО КОМПЛЕКСУ
“ДУГОВА СТАЛЕПЛАВИЛЬНА ПІЧ – ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНА МЕРЕЖА”
2.1. Розроблення структури системи керування режимами електротехнологічного
комплексу “дугова сталеплавильна піч – електропостачальна мережа”
Як зазначалося у попередньому розділі, існуючі одноконтурні електромеханічні
(електрогідравлічні) САК ЕР ДСП в умовах дії різкозмінних динамічних
несиметрич­них збурень у дуговому просторі печі допускають у процесі
функціонування значну динамічну і статичну похибку регулювання режимних
координат електростале­плавлення, що призводить до погіршення
техніко-економічних показників як самих ДСП, так і до виникнення негативних
впливів на режими електропостачальної мережі.
Одним із доцільних, на наш погляд, напрямів удосконалення існуючих технічних
засобів керування режимами електротехнологічного комплексу є розроблення нових
ефективних і водночас простих і надійних схемотехнічних та алгоритмічних рішень
на основі використання силових напівпровідникових перетворювачів та
мікропроцесорної техніки в системах живлення та керування режимами. Вони
повинні спрямовуватися на підвищення динамічної та статичної точності
регулювання режимних координат електросталеплавлення, на зниження рівня
негативних взаємовпливів режимів дугової печі та мережі живлення, підвищення
електричного к.к.д., зменшення питомих витрат електроенергії, збіль­шення
продуктивності печі, на подовження терміну служби силового електрооблад­нання
та підвищення якості електросталей. Такі рішення повинні розроблятися на основі
комплексного системного підходу, що враховує режими та показники функціонування
як дугової сталеплавильної печі, так і електропостачальної мережі.
Для отримання високоефективного схемотехнічного та алгоритмічного забез­печення
оптимізації режимів електросталеплавлення в умовах сучасних тенденцій
підвищенням одиничної тоннажності дугових печей і питомої потужності ПТ нами
запропоновано розширити функціональні можливості САК режимами комплексу шляхом
реалізації швидкодійного (плавного та дискретного) регулювання у широкому
діапазоні координат та параметрів системи живлення дуг за відповідними законами
і створити на цій основі високоефективну багатофункціональну багато­контурну
систему оптимального керування режимами електротехнологічного комплексу ДСП-ЕПМ
за поставленими критеріями якості.
В основу реалізації зазначеного підходу нами покладено концепцію пріори­тетного
придушення збурень у джерелі їх виникнення. Розроблену за такого підходу
багатоконтурну структуру координатно-параметричної системи керування режимами
комплексу ДСП-ЕПМ [132-136] показано на рис.2.1.
Для регулювання режимів ЕТК у запропонованій структурі крім традиційної
електромеханічної (електрогідравлічної) підсистеми регулювання положення
електродів ПСРПЕ, включено швидкодійну електричну підсистему регулювання певної
режимної координати печі ПСРРКП: струму дуги Ід, потужності дуги Рд, реактивної
потужності печі Q тощо, яку складають давач ДРКП, задавач ЗРКП та регулятор
РРКП відповідної режимної координати печі і блок регулювання індуктивного опору
БРІОД дроселя Др. Дросель Др включений у колі первинної обмотки пічного
трансформатора ПТ.
Традиційна у системах регулювання потужності дуг ДСП підсистема регулюван­ня
положення електродів ПСРПЕ функціонує за принципом координатно-керованих
об’єктів. Напруга дуги регулюється опосередковано шляхом переміщення
електро­дів. Процеси зміни напруг дуг (j=A,B,C) визначаються пофазними
керуючими впливами - приростами довжин дуг, що формуються за певним законом на
виході цієї підсистеми у функції поточних усереднених значень напруг Uд(t) та
струмів Ід(t) дуг, що поступають з виходів давача напруги ДН та струму ДС дуги
відповідно.
Швидкодійна електрична ПСРРКП функціонує за принципом відхилення вибра­ної
режимної координати ДСП, а її керуючим впливом служать плавні пофазні зміни
поздовжнього параметра системи живлення печі – індуктивного опору
тирис­торно-регульованого дроселя Др, що реалізується шляхом його шунтування на
певній
Рис.2.1. Функціональна блок-схема багатоконтурної САК для багатокритеріальної
оптимізації режимів електротехнологічного комплексу ДСП-ЕПМ
плавно регульованій частині півперіоду напруги мережі біполярними тиристорними
ключами VSj БРІОД. Інтервал шунтування на півперіоді напруги визначається кутом
керування тиристорів VS, що формується на виході системи імпульсно-фазового
керування СІФК у функції сигналу керування (тут і далі верхній індекс “п”
вказує на регулювання відповідної режимної координати печі, на відміну від “м”
(далі), що вказує на регульовану координату електромережі).
Основною метою реалізації такого параметричного впливу є оперативне форму-вання
бажаної штучної зовнішньої характеристики печі і відповідних їй штуч­них
електричних та робочих характеристик ДСП [137, 138]. Регулювання вибраної
режимної координати печі виконується або шляхом її стабілізації на заданому
рівні, або її регулюванням за законом, що випливає з бажаних залежностей
робочих та електричних характеристик печі, які необхідно сформувати на певному
діапазоні зміни напруг на дугах. Для реалізації цього у задавачі режимної
координати печі ЗРКП оперативно у функції поточного значення напруги дуги за
відповідною функціональною залежністю обчислюється сигнал завдання режимної
координати печі. Висока швидкодія ПСРРКП та використання
пропорційно-інтегральної структури РРКП дають змогу в квазіастатичному режимі
відслід­ковувати поточне задане значення регульовано