礦熱爐電極電流的實時測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置及方法，測量裝置包括套裝在三相變壓器同名端的六條羅茨線圈，六條羅茨線圈按照短網(wǎng)聯(lián)接順序進行兩兩疊加，其中每兩條羅茨線圈的兩個異名端聯(lián)接共點，剩余的另外兩個異名端與一個隔離變送器輸入端聯(lián)接；所述隔離變送器分別通過A/D采樣板與計算機連接。本發(fā)明的積極效果是：通過在礦熱爐主變壓器二次側(cè)短網(wǎng)每一相同名端銅管上分別安裝兩條羅茨線圈，分別測量出三相變壓器二次側(cè)六組銅管同名端的電壓信號，然后按照短網(wǎng)聯(lián)接順序，依次將六個羅茨線圈信號進行疊加處理成三個信號，變換處理后計算得到電流信號。測量結(jié)果更精確，據(jù)此控制三相電極做功，從而降低冶煉電耗。
【專利說明】
礦熱爐電極電流的實時測量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]礦熱爐,屬電弧爐系列的一種,冶煉的產(chǎn)品是電石、鐵合金、黃磷,它冶煉的核心理論是:三相電極插入爐料內(nèi)，爐料聯(lián)接電極形成支路電流預(yù)熱爐料，電極端部對熔池放電形成定向高溫離子流-電弧，將電能轉(zhuǎn)換成熱能，為還原反應(yīng)提供足夠高的溫度場。
[0003]電極電流的準(zhǔn)確測量是礦熱爐能否良好運行的關(guān)鍵因素之一。在冶煉過程中，隨著爐底熔池液面(或渣面)的不斷升高，爐料經(jīng)常性下榻，電極端頭因燒損而上移以及熔池導(dǎo)電性的變化，需要適時調(diào)整電極的實際位置，以保持爐內(nèi)電弧功率始終能夠處于最佳狀態(tài)，同時還要能夠保持三相(六相)電極電弧的弧長基本相同，以維持三相(六相)電極釋放相同的電弧功率，保持相同大小的還原反應(yīng)區(qū)域，同時使供電系統(tǒng)能夠達(dá)到的較高的電效率，達(dá)此目的的關(guān)鍵之一就是電極電流的大小和平衡要能夠滿足冶煉的要求。
[0004]在礦熱爐冶煉過程中，通常在礦熱爐主變壓器一次側(cè)安裝電流互感器測量一次側(cè)電流，現(xiàn)場操作人員依靠人工經(jīng)驗，依據(jù)一次側(cè)電流大小和功率大小，升降電極高低位置進行礦熱爐冶煉運行控制。礦熱爐一次側(cè)的A、B、C三相和二次側(cè)的A、B、C三相不是一一對應(yīng)的關(guān)系，一次側(cè)的A相對應(yīng)二次側(cè)的A、B兩相，一次側(cè)的B相對應(yīng)二次側(cè)的B、C兩相，一次側(cè)的C相對應(yīng)二次側(cè)的C、A兩相。在一次側(cè)A、B、C三相電纜處安裝的電流互感器測量所得信號，能夠計算出一次側(cè)單相電流大小，此電流和二次側(cè)電極電流存在一定的不確定的比例關(guān)系(只有在一次側(cè)和二次側(cè)三相電極電流和電極功率完全平衡時，才存在固定的比例關(guān)系)，不能準(zhǔn)確計算出二次側(cè)三相電極電流的大小。
[0005]準(zhǔn)確測量礦熱爐電極電流，一直是業(yè)內(nèi)的愿望之一，但是，因為礦熱爐二次側(cè)銅管布置和走向的限制，無法用一條羅茨線圈將同一根電極上的全部銅管套穿在一起；同一根電極上聯(lián)接的多條銅管，分別來自二次側(cè)不同兩相繞組的非同名端，且電流、電壓相位相差60度，不能進行簡單的相加處理，而須進行矢量疊加處理，才能夠處理出電極電流值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置及方法，通過在礦熱爐變壓器二次側(cè)銅管安裝六條大電流羅茨線圈，再將羅茨線圈輸出信號進行兩兩疊加處理，處理計算成三相電極電流，再通過工控系統(tǒng)采樣控制，從而達(dá)到提高礦熱爐的運行效率，降低冶煉電耗，提高產(chǎn)量的目的，有效地解決了依靠一次側(cè)電流控制電極升降的不足。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置，包括套裝在A、B、C相變壓器同名端的六條羅茨線圈，所述六條羅茨線圈按照短網(wǎng)聯(lián)接順序進行兩兩疊加，其中每兩條羅茨線圈的兩個異名端聯(lián)接共點，剩余的另外兩個異名端與一個隔離變送器輸入端聯(lián)接；所述隔離變送器分別通過A/D采樣板與計算機連接。
[0008]本發(fā)明還提供了一種礦熱爐電極電流的實時測量方法，包括如下步驟:
[0009]第一步、將六條羅茨線圈套裝在A、B、C相變壓器的同名端；
[0010]第二步、對羅茨線圈的交流電壓信號進行疊加得到三個交流電壓信號；
[0011 ] 第三步、對疊加后的三個交流電壓信號進行變送，得到直流電壓信號，然后對三個直流電壓信號進行模數(shù)變換處理；
[0012]第四步、計算機對三個模數(shù)變換處理后的直流電壓信號進行運算，得到A、B、C三相電極的電流。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:礦熱爐電極的電流實時測量，一直是采用在礦熱爐主變壓器的一次側(cè)(高壓側(cè))加裝電流互感器測量一次側(cè)電流，再乘以變壓器的變比來計算電極電流。此種方法計算出的電極電流僅僅是近似值，誤差較大，誤差高達(dá)10 %以上。因為礦熱爐的二次側(cè)短網(wǎng)接線均為三角形聯(lián)接，二次側(cè)所形成的A、B、C三相電極和一次側(cè)的三相電源的A、B、C不是一一對應(yīng)的關(guān)系，同時，二次側(cè)三相電極之間還存在相間功率轉(zhuǎn)移，所以，精確測量礦熱爐電極電流的實時值需要新的測量裝置和方法。只有準(zhǔn)確測量電極電流值，并正確控制三相電極做功，才能滿足冶煉的要求。
[0014]本發(fā)明通過在礦熱爐主變壓器二次側(cè)短網(wǎng)每一相同名端銅管上分別安裝兩條大電流(一般指1KA以上)羅茨線圈，分別測量出三相變壓器(或三個單相變壓器)二次側(cè)六組銅管同名端的電壓信號，然后按照短網(wǎng)聯(lián)接順序，依次將六個羅茨線圈信號進行疊加處理成三個信號，經(jīng)放大器處理后，送計算機A/D板處理。依此測量取得的電流信號，能夠精確測得三相電極電流大小，據(jù)此控制三相電極做功，從而達(dá)到提高礦熱爐的運行效率，降低冶煉電耗，提聞廣量的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0016]圖1是礦熱爐電極電流的實時測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是大電流羅茨線圈的布設(shè)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置，如圖1所示，包括:A相變壓器1、B相變壓器2、C相變壓器3、1#羅茨線圈4、2#羅茨線圈5、3#羅茨線圈6、4#羅茨線圈7、5#羅茨線圈8、6#羅茨線圈9、A相電極10、B相電極11、C相電極12、A相“a”銅管13、A相“x”銅管
14、B相“b”銅管15、B相“y”銅管16、C相“c”銅管17、C相“z”銅管18、1#羅茨線圈和6#羅茨線圈信號線接點19、2#羅茨線圈和3#羅茨線圈信號線接點20、4#羅茨線圈和5#羅茨線圈信號線接點21等，其中:
[0019]1#羅茨線圈4套穿A相變壓器I的標(biāo)注“a”的全部銅管13 ；2#羅茨線圈5套穿A相變壓器I的標(biāo)注“X”的全部銅管14 ；3#羅茨線圈6套穿B相變壓器2的標(biāo)注“b”的全部銅管15 ；4#羅茨線圈7套穿B相變壓器2的標(biāo)注“y”的全部銅管16 ；5#羅茨線圈8套穿C相變壓器3的標(biāo)注“c”的全部銅管17 ；6#羅茨線圈9套穿C相變壓器3的標(biāo)注“z”的全部銅管18,如圖2所示。
[0020]如圖1所示，1#羅茨線圈4和6#羅茨線圈9的信號線的異名端聯(lián)接共點19，使兩條羅茨線圈信號形成串聯(lián)聯(lián)接，剩余的另外兩個異名端作為A相電極10的交流電壓信號Va，輸出給A相電極10的隔離變送器輸入端；相似接法，聯(lián)接2#羅茨線圈5和3#羅茨線圈6成接點20,作為B相電極11的交流電壓信號Vb,輸出給B相電極11的隔離變送器輸入端；聯(lián)接4#羅茨線圈7和5#羅茨線圈8成接點21，作為C相電極12的交流電壓信號Vc，輸出給C相電極的隔離變送器輸入端。
[0021]三個隔離變送器分別輸出三路信號給A/D采樣板進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入計算機進行處理和運算，計算機控制系統(tǒng)軟件據(jù)此信號大小接線礦熱爐自動控制，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0022]本發(fā)明還提供了一種礦熱爐電極電流的實時測量方法，包括如下步驟:
[0023]第一步、羅茨線圈套裝:用1#羅茨線圈4套穿A相變壓器I的標(biāo)注“a”的全部銅管13 ;用2#羅茨線圈5套穿A相變壓器I的標(biāo)注“X”的全部銅管14 ;用3#羅茨線圈6套穿B相變壓器2的標(biāo)注“b”的全部銅管15 ;用4#羅茨線圈7套穿B相變壓器2的標(biāo)注“y”的全部銅管16 ;用5#羅茨線圈8套穿C相變壓器3的標(biāo)注“c”的全部銅管17 ;用6#羅茨線圈9套穿C相變壓器3的標(biāo)注“z”的全部銅管18 ；
[0024]第二步、對羅茨線圈的交流電壓信號進行疊加:
[0025]每條羅茨線圈輸出信號為兩個交流電壓信號，分別設(shè)為V、N端，設(shè)羅茨線圈的變比為Kq:
[0026](I)將1#羅茨線圈的N端聯(lián)接6#羅茨線圈的V端，對兩個信號進行疊加，得到一個交流電壓信號Va ；
[0027](2)將2#羅茨線圈的N端聯(lián)接3#羅茨線圈的V端，對兩個信號進行疊加，得到一個交流電壓信號Vb ；
[0028](3)將4#羅茨線圈的N端聯(lián)接5#羅茨線圈的V端，對兩個信號進行疊加，得到一個交流電壓信號Vc ；
[0029]第三步、對疊加后的信號進行變送和模數(shù)變換:
[0030]將三個交流電壓信號Va、Vb、Vc分別輸出給三個隔離變送器進行變送，得到直流電壓信號Va、Vb、Vc，然后再將變送后的三個直流電壓信號送到A/D板進行模數(shù)變換處理；
[0031]第四步、計算機對三個模數(shù)變換處理后的直流電壓信號進行運算，得到A、B、C三相電極的電流:
[0032]A 相電極電流 Ia = VaXKq ;
[0033]B 相電極電流 Ib = Vb X Kq ;
[0034]C 相電極電流 Ic = VcXKq ;
[0035]其中，Kq為羅茨線圈的變比。
[0036]計算機控制系統(tǒng)軟件據(jù)此信號大小接線礦熱爐自動控制，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種礦熱爐電極電流的實時測量裝置，其特征在于:包括套裝在A、B、C相變壓器同名端的六條羅茨線圈，所述六條羅茨線圈按照短網(wǎng)聯(lián)接順序進行兩兩疊加，其中每兩條羅茨線圈的兩個異名端聯(lián)接共點，剩余的另外兩個異名端與一個隔離變送器輸入端聯(lián)接；所述隔離變送器分別通過A/D采樣板與計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐電極電流的實時測量裝置，其特征在于:所述六條羅茨線圈的套裝方式為:1#羅茨線圈套穿A相變壓器的標(biāo)注“a”的全部銅管；2#羅茨線圈套穿A相變壓器的標(biāo)注“X”的全部銅管;3#羅茨線圈套穿B相變壓器的標(biāo)注“b”的全部銅管；4#羅茨線圈套穿B相變壓器的標(biāo)注“y”的全部銅管;5#羅茨線圈套穿C相變壓器的標(biāo)注“c”的全部銅管;6#羅茨線圈套穿C相變壓器的標(biāo)注“z”的全部銅管。
3.一種礦熱爐電極電流的實時測量方法，其特征在于:包括如下步驟: 第一步、將六條羅茨線圈套裝在A、B、C相變壓器的同名端； 第二步、對羅茨線圈的交流電壓信號進行疊加得到三個交流電壓信號； 第三步、對疊加后的三個交流電壓信號進行變送，得到直流電壓信號，然后對三個直流電壓信號進行模數(shù)變換處理； 第四步、計算機對三個模數(shù)變換處理后的直流電壓信號進行運算，得到A、B、C三相電極的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦熱爐電極電流的實時測量方法，其特征在于:第四步所述的運算方法是: A相電極電流Ia=VaX Kq ； B相電極電流Ib=Vb X Kq ； C相電極電流Ic=VcXKq ； 其中，Va、Vb、Vc分別表示經(jīng)過模數(shù)變換處理后的A、B、C三相電極的直流電壓信號；Kq為羅茨線圈的變比。
【文檔編號】G01R19/25GK104198802SQ201410440236
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】崔存生 申請人:成都高威節(jié)能科技有限公司