电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置及控制方法，属于冶金炼钢设备技术领域。
【背景技术】
[0002]电弧炉生产过程中，常因炉料、设备、操作及电极本身质量问题，或以上因素的交互影响而导致电极折断。此外，由于白班与晚班的电费差异，很多钢厂为了节省生产成本，往往选择在电费较低的半夜进行生产，操作工人长时间上夜班也会因为疲倦而疏忽大意，导致折断电极很长时间不被发现。
[0003]到目前为止还没有很好的手段可及时发现断电极情况。然而，断电极后如果不能及时发现重新更换电极，至少会产生以下三方面的后果:1)会造成电弧炉间歇性停炉，而影响其生产效率及现场生产组织工作；2)折断的电极长时间浸泡的钢水中会增加电弧炉钢水含碳量，进而导致钢水质量不合格；3)更严重的会导致高压短路跳闸或损坏电弧炉机械设备。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是一种电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置，其目的旨在克服断电极不能被及时发现问题，能实时在线检测电极折断情况、自动提升电极升降装置、切断高压电源并发出声、色、光三种报警信号提醒操作者。
[0005]本发明的技术解决方案:电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置，其结构包括AC1、AC2、AC3三只电流变送器、AV1、AV2、AV3三只电压变送器、三套液压压力检测模块、三只交流电流互感器TA1、TA2、TA3以及PLC ;其中三只交流电流互感器TA1、TA2、TA3与A、B、C三相电极对应相接，三只交流电流互感器TA1、TA2、TA3分别通过三相过电流保护继电器KC1、KC2、KC3和保护电阻Rl、R2、R3与电流变送器AC1、AC2、AC3的一端相接，电流变送器AC1、AC2、AC3的另一端与PLC的一端相接，PLC的另一端分别与三相液压压力变送器LQl、LQ2、LQ3 相接。
[0006]本发明的优点:1)本发明投资很少，只需增加三套电压互感器与电流互感器以及液压压力变送器及部分PLC模块；2)可以实时在线检测到电弧炉炼钢过程的断电极情况；
3)检测到断电极后能切断高压、自动提升三相电极、发出报警提醒操作者，从而不会因为断电极而造成设备损坏。
【附图说明】
[0007]附图1是电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置的电气原理图。
[0008]附图2是附图1中各主要电气元件之间的关系示意图。
[0009]附图3是电弧炉断电极实时在线自动检测控制方法的流程图。
[0010]附图1中的A、B、C分别代表三相电极；TA1、TA2、TA3分别为三相交流电流互感器；KCl、KC2、KC3为三相过电流保护继电器；PA1、PA2、PA3为三只交流电流表；R1、R2、R3为保护电阻；AC1、AC2、AC3为三只电流变送器；PV1、PV2、PV3为三只交流电压表；AV1、AV2、AV3为三只电压变送器；LQ1、LQ2、LQ3为三相液压压力变送器。
【具体实施方式】
[0011]如附图1、2所示，电弧炉断电极实时在线自动检测控制装置，其结构包括三只电流变送器(AC1、AC2、AC3)、三只电压变送器(AV1、AV2、AV3)、三套液压压力检测模块(该检测模块为外购件，型号为PT212-25MM14B31-20，该模块的作用是将液压系统压力0~15Mpa转换成DC 4~20mA电流信号)以及一套PLC系统(该系统与自动控制PLC共用，无需单独增加)，所述PLC系统为中心，工作时，交流电流互感器TA1~TA3是将A、B、C三相电极的大电流转变成0~5A交流电流，电流变送器AC1~AC3是将0~5A交流电流转变成PLC可直接接受的DC 4~20mA信号；此外由于交流互感器输出端不能断开，因此设计R1、R2、R3作为保护电阻，防止交流电流互感器输出端开路；KC1~KC3为三相过电流保护继电器，当炼钢过程中A、B、C三相电极电流过大时，该保护继电器会自动断开高压电源。
[0012]电压变送器AV1~AV3是将A、B、C三相电极的电压值转变成PLC可直接接受的DC4~20mA信号输送给PLC系统。
[0013]液压压力变送器LQ1~LQ3是将A、B、C三相电极升降液压缸的液压压力值转变成DC 4~20mA信号输送给PLC系统。
[0014]本专利设备再根据输入端实时送来的电流信号、电压信号以及三相液压缸压力信号作为诊断依据，当判断没有发生断电极时，便由PLC在其内部进行PID运算，其输出结果用于控制A、B、C三相比例阀，微调电极升降，达到电弧炉最佳工作状态。当判断发生电极折断时，则立即发出信号切断高压电源，并将A、B、C三相电极升至最高点，同时发出声色光三种报警信号提醒操作者。
[0015]如图3所示，电弧炉断电极实时在线自动检测控制方法，包括如下步骤:
I)检测:电弧炉在正常炼钢过程中A、B、C三相的电流、电压以及液压系统压力通常会在一个相对稳定值附件波动，不会出现较大的差异。但是当某相出现断电极状况后，电流会变成零，电压接近变压器二次档位电压，电极升降缸液压系统压力会比正常值偏小很多。因此本专利设备主要通过实时在线检测这三种信号作为判断是否断电极依据。
[0016]电弧炉在正常炼钢过程中，三相电极的电流、电压信号是平衡的且相对稳定，假设电流稳定值为Ip电压稳定值为V1,因此液压站上三相的液压系统压力也基本稳定在某个值，假设液压稳定值为AV1。
[0017]2)诊断:在电弧炉炼钢过程中当检测到某相的电流、电压以及液压系统压力状况与正常工作的三种信号相比较同时出现差异，且时间超过2秒以上，则认为该相电极折断了。
[0018]当出现某相断电极时，该相电流立刻变成O (假设为12)，同时该相电压会马上变大，接近变压器档位输出电压(假设为^)，此外由于断电极后，电弧炉自动进行PID调节，电极会自动下降很长一段距离，而此时