способ управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов

Формула изобретения

1. Способ управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов, включающий контроль параметров источника питания и схем управления электропривода, анализ полученных результатов контроля параметров путем сравнения контролируемых параметров с заданными значениями параметров, выявление отклонений контролируемых параметров от заданных значений, передачу информации о выявленных отклонениях и причинах отклонений оператору, устранение причин выявленных отклонений путем сборки работоспособных схем управления электропривода, и сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору, отличающийся тем, что контроль параметров источника питания и схем управления электропривода и анализ полученных результатов контроля осуществляют через каждые не более 0,01 с, дополнительно в процессе передачи информации о выявленных отклонениях и причинах отклонений оператору передают информацию о конкретном месте наличия причин выявленных отклонений путем графического отображения на экране монитора, устранение причин выявленных отклонений осуществляют за время включения элементов электропривода, сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору ведут путем графического отображения на экране монитора, а в случае невозможности устранения причин выявленных отклонений осуществляют сигнализирование об аварийной ситуации с указанием объекта, места и времени случившегося.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль параметров, их анализ, выявление и устранение причин выявленных отклонений ведут логическим контроллером с использованием алгоритма.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что устранение причин выявленных отклонений осуществляют за время, не превышающее 10 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к обеспечению работы металлургического оборудования путем управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов, и может быть использовано для сокращения времени вынужденного простоя оборудования при аварийных ситуациях в схемах управления или питающей сети.

Известен способ управления электроприводом кислородной фурмы, реализованный известным устройством для аварийного подъема фурмы (а.с. СССР № 499314, кл. С 21 С 5/30, опубл. 08.04.1976). Способ включает подачу напряжения от питающей сети на обмотку реле с возможностью изменения направления вращения электродвигателя привода фурмы ручным управлением и подачу напряжения на электропривод отсечного клапана для полного открытия кислородопровода. В случае аварийного прекращения подачи напряжения по питающей сети отключают приводной двигатель и приводят в действие электродвигатель привода фурмы, при этом производят разрыв цепи ручного управления приводом фурмы и осуществляют только подъем фурмы, одновременно обесточивают электропривод отсечного клапана, перекрывая подачу кислорода на кислородную фурму.

Известный способ не обеспечивает возможности сборки новой схемы аварийного подъема фурмы в случае отсутствия резервирования схемы при выходе из строя реле, что приводит к прогару фурмы.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ управления электроприводом технологического агрегата, включающий контроль параметров источника питания и схем управления электропривода, анализ полученных результатов контроля параметров путем сравнения контролируемых параметров с заданными значениями параметров, выявление отклонений контролируемых параметров от заданных значений путем запоминания и индикации аварийного сигнала, передачу информации о выявленных отклонениях и причинах отклонений оператору включением светоизлучающих диодов, загорание каждого из которых указывает на определенный тип причин, устранение причин выявленных отклонений путем сборки блока управления и резервной схемы электропривода и сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору (И.Х. Евзеров, А.С. Горобец, Б.И. Мошкевич и др. Справочник "Комплектные тиристорные электроприводы". - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 162 -167).

Эксплуатация электроприводов технологических агрегатов металлургического оборудования связана со значительными температурными перепадами, воздействием прямого излучения расплава металла, его выбросами и значительной запыленностью мест эксплуатации.

В случае неисправности в источнике питания, схемах управления или в питающей сети происходит аварийная остановка исполнительного механизма технологического агрегата, что недопустимо для непрерывного процесса работы и приводит к выходу из строя дорогостоящего оборудования.

Сборку блока управления и резервной схемы электропривода с тиристорным преобразователем в известном способе осуществляют вручную, что приводит к значительным затратам времени простоя исполнительного механизма, связанным также с оповещением дежурного персонала в случае невозможности ввода в работу электропривода и отображения состояния электропривода на экране монитора станции управления.

Известный способ не обеспечивает возможности автодиагностики, поэтому обнаружение причины отклонений контролируемых параметров от заданных значений возлагается на дежурный персонал, что снижает оперативность обнаруживания неисправности, что может привести к аварийной остановке исполнительного механизма.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования способа управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов. Ожидаемый технический результат - оперативное обнаружение неисправностей, их устранение или локализация, предотвращение аварийной остановки исполнительного механизма за счет своевременного распознования ситуации.

Технический результат достигается тем, что в способе управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов, включающем контроль параметров источника питания и схем управления электропривода, анализ полученных результатов контроля параметров путем сравнения контролируемых параметров с заданными значениями параметров, выявление отклонений контролируемых параметров от заданных значений, передача информации о выявленных отклонениях и причинах отклонений оператору, устранение причин выявленных отклонений путем сборки работоспособных схем управления электропривода и сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору, по изобретению контроль параметров источника питания и схем управления электропривода и анализ полученных результатов контроля осуществляют непрерывно через каждые не более 0,01 секунды, дополнительно в процессе передачи информации о выявленных отклонениях и причинах отклонений оператору передают информацию о конкретном месте наличия причин выявленных отклонений путем графического отображения на экране монитора, устранение причин выявленных отклонений осуществляют за время включения элементов электропривода, сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору ведут путем графического отображения на экране монитора, а в случае невозможности устранения причин выявленных отклонений осуществляют сигнализирование об аварийной ситуации с указанием объекта, места и времени случившегося.

Целесообразно при просадках напряжения в питающей сети, кратковременном отключении источника питания и немеханическом повреждении источника питания и электропривода контроль параметров и их анализ выявление и устранение причин выявленных отклонений вести логическим контроллером с использованием алгоритма.

Целесообразно устранение причин выявленных отклонений осуществлять за время, не превышающее 10 секунд.

Предлагаемый способ управления электроприводом исполнительных механизмов металлургических машин и агрегатов осуществляют следующим образом.

Электропривод исполнительного механизма состоит из источника питания (преобразователя) и схем управления. В контроллер собирают сигналы о состоянии автоматов на преобразователях, сигналы состояний основных защит преобразователей, состояние реле готовности схем управления, состояние реле токовых защит. Имея набор сигналов, контролирующих состояние электропривода исполнительного механизма, система отображает на экране монитора состояние оборудования данного механизма. В случае аварийной ситуации определяется причина аварии, возможность ее устранения без вмешательства человека, если же вмешательство требуется, идет оповещение об аварии и ожидаются дальнейшие команды. Параллельно с этим система архивирует произошедшие события.

Устранение причин выявленных отклонений контролируемых параметров осуществляют путем сборки работоспособных схем управления электропривода, если они оказались разобраны по следующему алгоритму:

- сборка вводного автомата переменного тока;

- подача питания на систему управления преобразователя;

- обнуление защит и задатчика интенсивности;

- сборка готовности преобразователя;

- подключение цепей возбуждения;

- подключение силовых цепей.

Если преобразователь не собрался, его собирают еще два раза. После сборки преобразователей контроллер собирает реле готовности схем управления. После подтверждения сборки работоспособных схем управления электропривода на экран монитора выводится соообщение о готовности исполнительного механизма к работе. В случае невозможности сборки одного из преобразователей или отказа одного из блокировочных реле на экране монитора отображают надпись "Авария механизма".

Контроль параметров источника питания и схем управления электропривода и анализ полученных результатов контроля осуществляют через каждые не более 0,01 секунды. Увеличение времени более 0,01 секунды при реализации способа управления современных электроприводов сопряжено со снижением точности прогнозов, что приводит к снижению точности управления, поскольку на каждом очередном временном интервале могут происходить те или иные отклонения контролируемых параметров от заданных значений. Передачу информации оператору о конкретном месте наличия причин выявленных отклонений контролируемых параметров от заданных значений ведут путем графического отображения на экране монитора, устранение причин выявленных отклонений осуществляют за время включения элементов электропривода, а сигнализирование об устранении причин выявленных отклонений оператору ведут путем графического отображения на экране монитора.

При просадках напряжения в питающей сети, кратковременном отключении источника питания и немеханическом повреждении источника питания и электропривода контроль параметров и их анализ, выявление и устранение причин выявленных отклонений ведут логическим контроллером с использованием алгоритма. Алгорит предусматривает сборку одного преобразователя, сборка остальных преобразователей происходит аналогично.

Устранение причин выявленных отклонений осуществляют за время, не превышающее 10 секунд.

Пример.

Предлагаемый способ осуществляли при управлении электроприводом исполнительных механизмов машины замера параметров (МЗП) металлургической плавки в конвертере.

МЗП оснащена двумя исполнительными механизмами: механизмом перемещения и механизмом заведения измерительной фурмы. Цикл работы исполнительного механизма составляет 70 - 80 с, максимальное время нахождения измерительной фурмы в металле 12 с.

Измерительная фурма снабжена встроенными датчиками измерения параметров: температуры, содержания кислорода в расплаве металла, содержания углерода и уровня шлака и металла в конвертере. Управление исполнительными механизмами осуществляли отдельным электроприводом со своим тиристорным преобразователем (источник питания) и схемами управления логическим контроллером с использованием алгоритма, связанным с компьютерами станции управления. Для повышения надежности и точности проведения процесса контроля технологических параметров, которые жестко зависят от положения измерительной фурмы, времени ее нахождения в расплаве металла, использовали контроллеры, осуществляющие контроль за состоянием электроприводов, схем управления и контроля, и в случае их аварийной остановки осуществляли ввод их в работу согласно алгоритма. В контроллер вводили следующие сигналы:

- есть готовность схем привода перемещения;

- есть готовность схем привода заведения;

- включен аварийный привод подъема;

- сигналы, формирующие обобщенный сигнал готовности пребразователей механизмов перемещения и подъема;

- сигналы срабатывания аварийных концевых выключателей;

- сигнал подключения рабочего двигателя подъема;

- сигнал подключения двигателя перемещения;

- сигнал "преобразователь механизма подъема в ремонте";

-сигнал "преобразователь механизма перемещения в ремонте";

- сигнал наличия питающего напряжения схем управления механизмом подъема;

- сигнал наличия питающего напряжения схем управления механизмом перемещения.

В начальный момент времени осуществляли контроль готовности МЗП к работе путем сбора в логическом контроллере сигналов о готовности к работе схем управления и источников питания (наличие питающих напряжений: силовое напряжение, напряжение схем управления). При этом в контроллер собирали сигналы о состоянии автоматов на преобразователях, сигналы срабатывания основных защит преобразователей, сигналы состояния реле готовности схем управления и аварийной схемы подъема фурмы, сигналы состояния реле токовых защит и концевых выключателей, сигнализирующих о положении исполнительных механизмов, состоянии готовности схем контроля технологических параметров. Всю текущую информацию о состоянии оборудования, электропривода и схем управления отображали на экране монитора. Обобщенный сигнал готовности МЗП к работе передавали оператору посредством звуковой сигнализации и визуального отображения на экране монитора транспаранта “Машина готова к работе” (МЗП изображена в виде мнемосхемы).

В процессе работы МЗП логическим контроллером осуществляли контроль параметров электропривода и источника питания через каждые 0,01 секунды и проводили анализ полученных результатов контроля параметров путем сравнения контролируемых параметров с заданными значениями также через каждые 0,01 секунды.

В случае аварийной ситуации определяли причину отказа и возможность ее устранения без вмешательства оператора за счет анализа входных сигналов состояния оборудования, электропривода и схем управления с графическим отображением на экране монитора на мнемосхеме участков, на которых произошли сбои или аварийная ситуация. Контроллер формирует следующие сигналы:

- готовность преобразователя механизма подъема;

- готовность преобразователя механизма перемещения;

- аварийный сигнал "нет питающего напряжения на механизме перемещения";

- аварийный сигнал "нет питающего напряжения на механизме подъема".

Устранение причины отказа осуществляли сборкой работоспособных схем в очередности, определенной алгоритмом по степени важности. Данную операцию выполняли до трех раз, проводили диагностику и после подтверждения правильности сборки схем выводили сообщение о готовности всех систем к работе. В случае невозможности устранения причины отказа, например наличия механических повреждений электропривода и источника питания, осуществляли звуковое сигнализирование и визуальный сигнал "Авария" с указанием объекта, места и времени случившегося. Данную информацию постоянно архивировали.

В случае просадки напряжения в питающей сети при работе МЗП происходит разборка тиристорных преобразователей, пропадает готовность к работе источника питания и схем управления. При этом в процессе анализа полученных результатов контроля параметров источника питания и схем управления электропривода выявляли отклонения контролируемых параметров от заданных значений. Затем передавали информацию о выявленных отклонениях, причинах отклонений и конкретном месте наличия причин выявленных отклонений оператору посредством звуковой сигнализации и визуального отображения на экране монитора (на мнемосхеме выделяется конкретный участок наличия причины выявленных отклонений, на котором пропала готовность к работе и на экране загорается красный транспарант “Нет готовности тиристорного преобразователя”). Одновременно автоматически проводили анализ причины выявленных отклонений без привлечения ремонтных служб.

В случае отсутствия механических повреждений электропривода и источника питания логическим контроллером осуществляли устранение причин выявленных отклонений параметров и источника питания и схем управления электропривода от заданных значений в течение 10 секунд (т.е. за время включения элементов электропривода). Устранение причин осуществляли посредством подачи управляющих сигналов на тиристорный преобразователь и схемы управления для сборки сначала тиристорного преобразователя, затем схемы управления, обеспечивая готовность электропривода к работе.

После передачи сигналов готовности к работе логическому контроллеру проводили их анализ и передавали обобщенный сигнал готовности к работе путем звуковой сигнализации и графического отображения на экране монитора (на мнемосхеме исчезает красный транспарант и появляется зеленый транспарант “Машина готова к работе”).

Далее осуществляли контроль параметров электродвигателя и источника питания и анализ полученных результатов контроля через 0,01 секунды, т.е. проводили постоянный контроль за состоянием электропривода исполнительных механизмов МЗП.

Использование предлагаемого способа обеспечивает сокращение времени вынужденного простоя исполнительного механизма и оповещения дежурного персонала в случае невозможности ввода в работу электропривода и отображения состояния электропривода на мониторах станций управления, что приводит к повышению производительности и качества выпускаемой продукции.