基于电弧声信号的电熔镁炉喷炉抑制及熔透特征识别研究
发布时间：2022-04-23 07:41
电熔氧化镁是一种性能优良的耐火材料,使用三相交流电熔镁炉冶炼菱镁矿石可以大规模地生产电熔氧化镁。电熔氧化镁的冶炼是一个高能耗、高排放的行业,实现其节能减排是氧化镁产业发展的重大需求。降低电熔镁炉冶炼的单吨能耗,对氧化镁冶炼工艺的优化具有重要的指导作用,对实现冶金行业的低碳生产也有重要的意义。传统的电熔镁炉冶炼测控系统仅以三相电流、电压作为输入参量和控制依据,无法有效地跟踪电弧的燃烧状态和氧化镁熔池的熔透程度。研究表明,电弧声信号作为一种重要的电弧燃烧过程中的信息伴生信号,可以采用非接触性的测量手段获取,并且能较好地反映电弧的燃烧状态和熔池的熔透程度。电弧声信号中包含大量与电弧炉冶炼状态相关的信息,特别是在喷炉之前,电弧信号的特征会发生明显的变化。鉴于此,本文根据电熔镁炉工作过程中所伴随着的声音信号的特征,采用时频分析和语音识别手段对电弧炉的喷炉抑制和熔池熔透特征识别进行了系统性地研究,旨在优化现有的电熔镁炉控制系统,实现氧化镁冶炼单吨能耗的降低和高纯度氧化镁晶体产量的提高,从而为电熔镁炉的冶炼工艺提升提供重要的理论指导和实验借鉴,对氧化镁产业实现节能减排、降低生产成本具有重大的实际意义...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 引言
1.2 电熔镁炉冶炼生产氧化镁的工艺
1.2.1 电熔镁炉的基本构成及冶炼过程
1.2.2 影响电熔镁炉冶炼单吨能耗的因素
1.2.3 电熔镁炉的电弧声信号
1.3 国内外相关工作研究进展
1.3.1 电弧建模技术研究进展
1.3.2 电弧声信号的特征及应用
1.3.3 虚拟仪器技术在声信号采集和处理中的应用
1.3.4 电熔镁炉冶炼生产氧化镁的节能技术
1.4 本论文选题依据、意义、研究内容和技术路线
1.4.1 选题依据及研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 电弧声信号的数学模型
2.1 引言
2.2 基于功率的电弧声学数学模型
2.2.1 电弧声信号的量化计算
2.2.2 交流电弧炉声信号的频率特征研究
2.3 基于语音识别算法的电弧声信号模型
2.4 数值计算与分析
2.4.1 电熔镁炉内部的电弧声强的空间分布计算
2.4.2 计算结果的合理性验证
2.5 小结
3 基于电弧声信号的电熔镁炉运行状态的判据
3.1 引言
3.2 电弧炉声信号的数据采集
3.2.1 基于虚拟仪器技术的电弧声信号采集系统的构建
3.2.2 电熔镁炉电弧声信号采集的软件编程
3.2.3 电熔镁炉电弧声信号的数据采集流程
3.2.4 电熔镁炉电弧声信号测量点的选取
3.3 电熔镁炉电弧声信号的特征
3.3.1 电熔镁炉电弧声信号的声强特征
3.3.2 电熔镁炉电弧声信号的频率特征
3.4 四种典型运行状态下电弧声信号的时频图特征
3.4.1 起炉阶段电弧声信号的时频图特征
3.4.2 平稳运行阶段电弧声信号的时频图特征
3.4.3 喷炉发生时电弧声信号的时频图特征
3.4.4 投料阶段电弧声信号的时频图特征
3.5 利用电弧声信号监测电熔镁炉冶炼状态的判据
3.6 小结
4 基于电弧声信号的电熔镁炉的喷炉抑制
4.1 引言
4.2 电熔镁炉在喷炉状态下的电弧声信号变化特征
4.2.1 喷炉监测系统的数据采集
4.2.2 喷炉发生时电弧声信号的变化规律
4.2.3 喷炉抑制系统的核心程序
4.3 现场实验结果与分析
4.4 小结
5 基于电弧声信号的电熔镁炉的熔透状态识别
5.1 引言
5.2 熔池熔透状态
5.3 熔池熔透状态下电弧声信号的特征向量提取
5.3.1 电弧声信号的波形重构
5.3.2 熔透状态下电弧声信号的特征向量
5.3.3 熔透状态下电弧声信号特征向量的降维
5.4 基于电弧声信号的熔池熔透状态识别
5.4.1 熔透状态图
5.4.2 熔透状态图的调整
5.4.3 熔透状态的识别结果
5.5 基于电弧声信号的冶炼工艺提升
5.5.1 投料工艺的提升
5.5.2 电流注入工艺的提升
5.5.3 冶炼工艺的整体提升
5.6 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点摘要
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于高效冶炼氧化镁的双电极直流电弧炉的仿真与实验[J]. 付友,王振,王宁会. 电工技术学报. 2016(24)
[2]基于力-声学特性的鸡蛋微小裂纹在线检测方法[J]. 罗慧,闫思蒙,卢伟,张澄宇,代德建. 农业机械学报. 2016(11)
[3]航空电气系统中故障电弧研究[J]. 刘铭光. 电子技术与软件工程. 2016(18)
[4]高速气流场下列车弓网电弧动态模型[J]. 陈旭坤,曹保江,刘耀银,高国强,吴广宁. 高电压技术. 2016(11)
[5]基于时频图的飞机目标特征提取算法[J]. 姜悦,范菊平,郭乐田,邓广健. 现代雷达. 2016(04)
[6]板-袋收尘极板对微细粉尘收集效果的影响分析[J]. 李庆,王利,杨青,剧晓晨,殷宇朝. 高电压技术. 2016(02)
[7]空气等离子体双温度输运性质计算[J]. 陈培芝,孙素蓉,王海兴. 工程热物理学报. 2015(05)
[8]基于声学特征空间非线性流形结构的语音识别声学模型[J]. 张文林,牛铜,屈丹,李弼程,裴喜龙. 自动化学报. 2015(05)
[9]基于极心圆直径算法的电熔镁炉研究[J]. 司鹏,张卫军,池中源,刘竹昕,于凯. 冶金能源. 2015(02)
[10]基于噪声信号的电弧炉冶炼氧化镁运行状态分析[J]. 付友,王宁会,王志强,王振,张小明. 电工技术学报. 2015(05)
博士论文
[1]嵌入式电熔镁炉智能控制系统研究[D]. 吴志伟.东北大学 2015
[2]电熔镁炉智能控制系统研究[D]. 吴永建.东北大学 2012
[3]制备MgO晶体电弧炉的建模研究[D]. 王振.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]电熔镁炉极心圆的优化研究[D]. 于凯.东北大学 2014
[2]电熔镁炉新型控制系统研究与开发[D]. 董滨.东北大学 2008
[3]基于弧声的故障电弧预测预警保护技术研究[D]. 仲启树.华侨大学 2008
本文编号：3646860
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 引言
1.2 电熔镁炉冶炼生产氧化镁的工艺
1.2.1 电熔镁炉的基本构成及冶炼过程
1.2.2 影响电熔镁炉冶炼单吨能耗的因素
1.2.3 电熔镁炉的电弧声信号
1.3 国内外相关工作研究进展
1.3.1 电弧建模技术研究进展
1.3.2 电弧声信号的特征及应用
1.3.3 虚拟仪器技术在声信号采集和处理中的应用
1.3.4 电熔镁炉冶炼生产氧化镁的节能技术
1.4 本论文选题依据、意义、研究内容和技术路线
1.4.1 选题依据及研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 电弧声信号的数学模型
2.1 引言
2.2 基于功率的电弧声学数学模型
2.2.1 电弧声信号的量化计算
2.2.2 交流电弧炉声信号的频率特征研究
2.3 基于语音识别算法的电弧声信号模型
2.4 数值计算与分析
2.4.1 电熔镁炉内部的电弧声强的空间分布计算
2.4.2 计算结果的合理性验证
2.5 小结
3 基于电弧声信号的电熔镁炉运行状态的判据
3.1 引言
3.2 电弧炉声信号的数据采集
3.2.1 基于虚拟仪器技术的电弧声信号采集系统的构建
3.2.2 电熔镁炉电弧声信号采集的软件编程
3.2.3 电熔镁炉电弧声信号的数据采集流程
3.2.4 电熔镁炉电弧声信号测量点的选取
3.3 电熔镁炉电弧声信号的特征
3.3.1 电熔镁炉电弧声信号的声强特征
3.3.2 电熔镁炉电弧声信号的频率特征
3.4 四种典型运行状态下电弧声信号的时频图特征
3.4.1 起炉阶段电弧声信号的时频图特征
3.4.2 平稳运行阶段电弧声信号的时频图特征
3.4.3 喷炉发生时电弧声信号的时频图特征
3.4.4 投料阶段电弧声信号的时频图特征
3.5 利用电弧声信号监测电熔镁炉冶炼状态的判据
3.6 小结
4 基于电弧声信号的电熔镁炉的喷炉抑制
4.1 引言
4.2 电熔镁炉在喷炉状态下的电弧声信号变化特征
4.2.1 喷炉监测系统的数据采集
4.2.2 喷炉发生时电弧声信号的变化规律
4.2.3 喷炉抑制系统的核心程序
4.3 现场实验结果与分析
4.4 小结
5 基于电弧声信号的电熔镁炉的熔透状态识别
5.1 引言
5.2 熔池熔透状态
5.3 熔池熔透状态下电弧声信号的特征向量提取
5.3.1 电弧声信号的波形重构
5.3.2 熔透状态下电弧声信号的特征向量
5.3.3 熔透状态下电弧声信号特征向量的降维
5.4 基于电弧声信号的熔池熔透状态识别
5.4.1 熔透状态图
5.4.2 熔透状态图的调整
5.4.3 熔透状态的识别结果
5.5 基于电弧声信号的冶炼工艺提升
5.5.1 投料工艺的提升
5.5.2 电流注入工艺的提升
5.5.3 冶炼工艺的整体提升
5.6 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点摘要
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于高效冶炼氧化镁的双电极直流电弧炉的仿真与实验[J]. 付友,王振,王宁会. 电工技术学报. 2016(24)
[2]基于力-声学特性的鸡蛋微小裂纹在线检测方法[J]. 罗慧,闫思蒙,卢伟,张澄宇,代德建. 农业机械学报. 2016(11)
[3]航空电气系统中故障电弧研究[J]. 刘铭光. 电子技术与软件工程. 2016(18)
[4]高速气流场下列车弓网电弧动态模型[J]. 陈旭坤,曹保江,刘耀银,高国强,吴广宁. 高电压技术. 2016(11)
[5]基于时频图的飞机目标特征提取算法[J]. 姜悦,范菊平,郭乐田,邓广健. 现代雷达. 2016(04)
[6]板-袋收尘极板对微细粉尘收集效果的影响分析[J]. 李庆,王利,杨青,剧晓晨,殷宇朝. 高电压技术. 2016(02)
[7]空气等离子体双温度输运性质计算[J]. 陈培芝,孙素蓉,王海兴. 工程热物理学报. 2015(05)
[8]基于声学特征空间非线性流形结构的语音识别声学模型[J]. 张文林,牛铜,屈丹,李弼程,裴喜龙. 自动化学报. 2015(05)
[9]基于极心圆直径算法的电熔镁炉研究[J]. 司鹏,张卫军,池中源,刘竹昕,于凯. 冶金能源. 2015(02)
[10]基于噪声信号的电弧炉冶炼氧化镁运行状态分析[J]. 付友,王宁会,王志强,王振,张小明. 电工技术学报. 2015(05)
博士论文
[1]嵌入式电熔镁炉智能控制系统研究[D]. 吴志伟.东北大学 2015
[2]电熔镁炉智能控制系统研究[D]. 吴永建.东北大学 2012
[3]制备MgO晶体电弧炉的建模研究[D]. 王振.大连理工大学 2011
硕士论文
[1]电熔镁炉极心圆的优化研究[D]. 于凯.东北大学 2014
[2]电熔镁炉新型控制系统研究与开发[D]. 董滨.东北大学 2008
[3]基于弧声的故障电弧预测预警保护技术研究[D]. 仲启树.华侨大学 2008
本文编号：3646860
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