电弧炉电极调节系统控制策略的研究
发布时间：2022-01-24 11:08
电弧炉炼钢是现代较为先进的主要炼钢技术之一，其依靠电极和炉料之间放电产生的电弧高温来熔炼钢铁，电炉炼钢诸多优点表现在流程短，热效率高，节能减排，利于环保等方面。存在的问题是电弧炉控制系统是一个非线性、时变性、随机干扰严重的复杂系统，并且三相电极之间存在耦合作用。本文以某钢厂60吨电弧炉为研究背景，查阅了大量文献概述了电弧炉炼钢的历史、研究现状和发展前景，介绍了电弧炉设备组成和冶炼工艺过程，详细分析了冶炼流程中各主要时期的工艺特点。经过比较控制策略确定采用可靠性好、自动化程度高、抗干扰的恒阻抗控制策略。基于交流电弧的组成和机理，建立了电弧模型；对电弧炉系统进行建模，从而分析出三相电极弧长与弧流之间的耦合关系；该耦合直接影响着三相电极的准确调节，故引入模糊解耦补偿器进行解耦，仿真验证模糊补偿器对解耦和抗干扰的可行性。电弧炉系统控制的主要任务是对电极调节系统的控制，本文分析了传统PID控制存在的问题，提出了最优化控制和自校正相结合的复合控制策略，满足熔化初期电极控制系统快速性高和熔化后期精度高的要求。通过对各种可能发生的电炉扰动进行了仿真实验，验证该复合控制策略能够满足各时期冶炼过程对性能指...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉与电弧炉炼钢流程图
极夹持器及升降机构，该部分的主要任务是夹紧、放松、升降电电流。随着熔炼过程的进展，炉料形态不断变化，对电能的要求，电极本身发生折损长度会变短，为了保持电弧长度恒定，需要断调节电极位置。电极夹持器(或叫卡头、夹头)，电极夹持器多用的钢夹头，强度高，导电性好。电极升降装置由横臂、电极立柱机构组成。夹持器位于导电横臂内，夹紧电极固定在电极升降装作为支撑用的机械部分需要有足够的强度。电极立柱与横臂连接构，通过传动机构使矩形立柱沿着固定在倾动平台上的导向轮升构的传动方式可分为电机传动与液压传动。液压传动系统优点是图 2.1 电炉机械结构部件分解图体；2-炉门；3-出钢槽；4-炉盖；5-炉盖悬吊机构；6-电极夹持器；7-电极8-导电铜管；9-变压器；10-挠性水冷电缆；11-电极升降机构；12-走台；13-炉盖提升缸；14-炉盖旋转机构；15-炉子锁紧机构；16-摇架轨道；
段——起弧阶段，电弧炉炉膛装满炉料后，从送电点弧为起弧期，这段时间较短约 2~3 min。这个阶段电弧距放电，此时供电电压越高，电功率越高，对炉顶辐射越为了保护炉顶，减少辐射，在炉料的上部装一些轻废钢，以方便电极快速插入炉料内，而减少电弧对炉顶的辐体放电现象的一种形式，电弧的产生过程为：当两极（，产生非常大的短路电流（Id=2In~4In，In为额定电流产生赤热点，于是在阴极将有热电子逸出。当两极拉开极之间就会有一个电场形成电势差。在电场作用下，电动过程中与气体分子、原子碰撞，使气体发生电离。这子、电子在电场中做定向加速运动，又使其它气体电离中的带点粒子数目会急剧增加，并快速向两极运动，气向是由正极流向负极。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于近似模型的电弧炉解耦控制器[J]. 李磊,毛志忠. 控制理论与应用. 2013(01)
[2]电弧炉电极调节系统的模糊-PID控制研究[J]. 蒯熔,刘小河. 机床与液压. 2008(07)
[3]炼钢电弧炉电极调节复合智能控制器设计[J]. 佟威,郭芳瑞,介军. 工业炉. 2008(01)
[4]电弧炉电极调节系统双模控制器设计及应用[J]. 张世峰,张绍德. 重庆大学学报. 2008(01)
[5]电弧炉工艺模型及其应用现状[J]. 刘锟,何平,刘浏. 钢铁研究学报. 2004(02)
[6]现代电弧炉炼钢技术的发展[J]. 傅杰,李京社,李晶,周德光,王中丙,兰德年. 钢铁. 2003(06)
[7]电弧炉电极自适应控制系统的设计与仿真研究[J]. 刘小河,张道成. 机电工程技术. 2003(03)
[8]工程机械电液比例阀的特点及其应用研究[J]. 郭宏广,冯开林. 工程机械. 2003(05)
[9]要十分重视国际钢铁发展的动向——关于电炉问题的讨论[J]. 周传典. 炼钢. 2002(02)
[10]电弧炉炼钢的历史及发展前景[J]. 阎立懿. 工业加热. 2001(05)
博士论文
[1]智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D]. 马戎.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]电弧炉电极调节智能控制策略的研究[D]. 陈法政.天津理工大学 2011
[2]电弧炉电极液压升降控制系统研究[D]. 程晓明.东北大学 2010
[3]GIS设备VFTO仿真中隔离开关电弧模型的研究[D]. 张雪.华北电力大学（北京） 2010
[4]电弧炉电极调节系统的智能解耦控制[D]. 骆玲玲.东北大学 2009
[5]航空故障电弧检测技术的研究[D]. 吴建建.大连理工大学 2009
[6]弓网电弧模拟系统的研制和试验研究[D]. 何常红.西南交通大学 2009
[7]基于智能控制的黄磷炉电极调节研究[D]. 王毅.重庆大学 2009
[8]大功率交流电弧炉智能解耦控制器的研究[D]. 庄璐.西安理工大学 2008
[9]电动机负载继电器试验条件与计算机控制的试验设备[D]. 曲炳锋.河北工业大学 2007
[10]交流钢包精炼炉电极控制方法及系统研究[D]. 史慧艳.天津大学 2005
本文编号：3606466
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉与电弧炉炼钢流程图
极夹持器及升降机构，该部分的主要任务是夹紧、放松、升降电电流。随着熔炼过程的进展，炉料形态不断变化，对电能的要求，电极本身发生折损长度会变短，为了保持电弧长度恒定，需要断调节电极位置。电极夹持器(或叫卡头、夹头)，电极夹持器多用的钢夹头，强度高，导电性好。电极升降装置由横臂、电极立柱机构组成。夹持器位于导电横臂内，夹紧电极固定在电极升降装作为支撑用的机械部分需要有足够的强度。电极立柱与横臂连接构，通过传动机构使矩形立柱沿着固定在倾动平台上的导向轮升构的传动方式可分为电机传动与液压传动。液压传动系统优点是图 2.1 电炉机械结构部件分解图体；2-炉门；3-出钢槽；4-炉盖；5-炉盖悬吊机构；6-电极夹持器；7-电极8-导电铜管；9-变压器；10-挠性水冷电缆；11-电极升降机构；12-走台；13-炉盖提升缸；14-炉盖旋转机构；15-炉子锁紧机构；16-摇架轨道；
段——起弧阶段，电弧炉炉膛装满炉料后，从送电点弧为起弧期，这段时间较短约 2~3 min。这个阶段电弧距放电，此时供电电压越高，电功率越高，对炉顶辐射越为了保护炉顶，减少辐射，在炉料的上部装一些轻废钢，以方便电极快速插入炉料内，而减少电弧对炉顶的辐体放电现象的一种形式，电弧的产生过程为：当两极（，产生非常大的短路电流（Id=2In~4In，In为额定电流产生赤热点，于是在阴极将有热电子逸出。当两极拉开极之间就会有一个电场形成电势差。在电场作用下，电动过程中与气体分子、原子碰撞，使气体发生电离。这子、电子在电场中做定向加速运动，又使其它气体电离中的带点粒子数目会急剧增加，并快速向两极运动，气向是由正极流向负极。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于近似模型的电弧炉解耦控制器[J]. 李磊,毛志忠. 控制理论与应用. 2013(01)
[2]电弧炉电极调节系统的模糊-PID控制研究[J]. 蒯熔,刘小河. 机床与液压. 2008(07)
[3]炼钢电弧炉电极调节复合智能控制器设计[J]. 佟威,郭芳瑞,介军. 工业炉. 2008(01)
[4]电弧炉电极调节系统双模控制器设计及应用[J]. 张世峰,张绍德. 重庆大学学报. 2008(01)
[5]电弧炉工艺模型及其应用现状[J]. 刘锟,何平,刘浏. 钢铁研究学报. 2004(02)
[6]现代电弧炉炼钢技术的发展[J]. 傅杰,李京社,李晶,周德光,王中丙,兰德年. 钢铁. 2003(06)
[7]电弧炉电极自适应控制系统的设计与仿真研究[J]. 刘小河,张道成. 机电工程技术. 2003(03)
[8]工程机械电液比例阀的特点及其应用研究[J]. 郭宏广,冯开林. 工程机械. 2003(05)
[9]要十分重视国际钢铁发展的动向——关于电炉问题的讨论[J]. 周传典. 炼钢. 2002(02)
[10]电弧炉炼钢的历史及发展前景[J]. 阎立懿. 工业加热. 2001(05)
博士论文
[1]智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D]. 马戎.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]电弧炉电极调节智能控制策略的研究[D]. 陈法政.天津理工大学 2011
[2]电弧炉电极液压升降控制系统研究[D]. 程晓明.东北大学 2010
[3]GIS设备VFTO仿真中隔离开关电弧模型的研究[D]. 张雪.华北电力大学（北京） 2010
[4]电弧炉电极调节系统的智能解耦控制[D]. 骆玲玲.东北大学 2009
[5]航空故障电弧检测技术的研究[D]. 吴建建.大连理工大学 2009
[6]弓网电弧模拟系统的研制和试验研究[D]. 何常红.西南交通大学 2009
[7]基于智能控制的黄磷炉电极调节研究[D]. 王毅.重庆大学 2009
[8]大功率交流电弧炉智能解耦控制器的研究[D]. 庄璐.西安理工大学 2008
[9]电动机负载继电器试验条件与计算机控制的试验设备[D]. 曲炳锋.河北工业大学 2007
[10]交流钢包精炼炉电极控制方法及系统研究[D]. 史慧艳.天津大学 2005
本文编号：3606466
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