变化率理论在电弧炉电极控制中的应用
用电极自动调节系统提高电炉电能利用效率
用电极自动调节系统提高电炉电能利用效率近年来，电弧炉炼钢的增速十分惊人。
炉子容量也从30-40t迅速增大到400t。
电弧炉炼钢因为投资低、生产灵活（可冶炼低碳钢、中碳钢、特殊钢和不锈钢等），原材料广泛而多样（可用各种废旧钢铁、固体生铁块、铁水，也可用直接还原铁DRI和HBI等）。
所以被各国炼钢厂商们广泛采用。
电弧炉加料方式有两种即分批加料和连续加料。
分批加料允许在加料期间出现短时中断。
总的冶炼操作可分成三步即：穿井、熔化和精炼。
为了有效熔化，电极将通过废钢穿井形成液态金属熔池。
通过升高电压将输入功率增至最大以延长电弧。
然后，缩短电弧使它的主要热量能传至电极下面的金属。
在较低功率状态下对钢进行连续的化学处理。
由于废钢表面的不规则和压紧石墨电极周围的轻薄废钢，电极穿井和废钢熔化期间的电流变化十分惊人。
所以，等效电路状态的变换将按照短路、断路和非线性特征进行。
1 HiREG PLUS自动调节系统熔化操作包括利用石墨电极将大电流输入废钢。
熔化期间可通过选择输出电压获得高功率因素，使炉料尽量利用电弧热以提高热效率和加速废钢熔化。
未利用热量不仅造成浪费且会损坏炉衬和炉顶。
炉料熔化期间动力消耗随熔化进展和炉子容量大小变化而有所不同，变化在450-600kWh/t之间。
实践证明，精炼期间尚需增加功率150-400kWh/t钢。
对于典型电炉，输入总能量的70%为电能，其余为C、Fe、Si元素氧化产生的化学热和天然气在氧燃烧喷嘴中的燃烧热。
但仅总能量的53%留在钢液中，其余损失在炉渣、废气或冷却水中。
电能消耗占电弧炉炼钢总成本的12%。
由于电炉炼钢电耗费用高，很多炼钢厂商们十分愿意通过氧气燃烧预热和熔化废钢的方法，即尽量多用化学热以减少电能消耗和降低产品成本。
输入电弧炉的最大功率与最大电弧电压，最大功率密度（kW/t）和最大电极电流有关。
电弧炉容量越大，需要的变压器功率也越高。
电炉变压器需要的额定功率除有功功率外，还应考虑供电网络、短路容量和无功功率补偿器选择系统，尤其是高功率电弧炉。
电极调节器控制系统在150吨电弧炉中的应用
１ 系统简述
电 弧 炉 的 电极 调 节 系 统 是 炉 子 冶 炼 操 作 的 心脏 ， 极 大 地 影 响 电 弧 炉 工 作 效 率 、 它
箱 获 得 ， 通 过 特 殊 电 缆 与 系 统 连 接 。 测 并 检 箱 配 有 互 感 器 、 涌 吸 收 回 路 、 断 器 和 滤 浪 熔 波 器 ， 防护 过 电 压 冲 击 、 证 信 号 质 量 。 以 保 Ａ Ｃ调 节 器 需 要 同 电 炉 （ 控 ） 炉 ＰＬＣ、 ＮＥＣ、 ＨＭ Ｉ 进 行 通 信 ， 统 设 备 级 通 讯 采 等 系 用 Ｍ ＰＩ 口 的 Ｐ ｏ ｉ ｕ ， 制 级 通 讯 采 用 工 接 ｒ ｆｂ ｓ 控 业 以 太 网 Ｅ ｈｅ ｎ ｔ 讯 。 ｔ ｒｅ通
回 路 压 力 信 号 。当 信 号 达 到 设 定 值 而 电 极 电 流 又 很 小 时 ， 电 极 自 动 抬 起 再 重 新 落 该 下 。 电 极 连 续 三 次 未 起 弧 ， 发 出 报 警 通 若 则 知炉前人员处理 。 ２ ３ 智 能 调 整 ．
２ 系统 组成
２． 硬 件 功 能 １ 用 于 三 相 交 流 电 弧 炉 的 数 字 电 极 调 节 器（ ＡＣ ） 主 要 由 控 制 系 统 、 次 电 流 （ ， 二 弧 流 ） 测 回 路 、 次 电压 （ 压 ） 测 回 路 、 检 二 弧 检 液 压 阀 驱 动 回 路 、 机 接 口 系 统 （ Ｍ Ｉ 和 人 Ｈ ）
普通电弧炉的设计与电极升降控制
普通电弧炉的一般设计与电极升降控制摘要：为了提高所熔炼速度和钢水的质量、减少电能及电极的消耗量、保证维持规定的电气工作条件，使设备获得较高的生产率。
从电弧炉的一般设计概况，到电弧炉电极的升降控制。
系统了解电弧炉中存在的缺点与不足。
通过分析，更好的提高电气控制的稳定性，提高电网提高熔炼速度。
关键词：电弧炉、短网电流、电极升降。
目录一、电弧炉的简介及特点1.电弧炉简介2.电弧炉特点二、电弧炉的一般设计1.电弧炉组成部分2.炉体设计3.变压器设计4.短网电流的计算5.电极直径计算6.电极升降计算7.其他相关参数三、电极升降自动控制1.调节器的组成及工作原理2.调节器的结构原理四、小结五、参考文献一、电弧炉的简介及特点1.电弧炉简介电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。
电弧炉炼钢就是靠电极与炉料之间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。
现代化炼钢电弧炉均为直接加热、炉底不导电式电炉。
该电炉按直接加热金属的原理工作，电弧发生在每一电极与炉料之间，己熔化的金属则形成负荷的中心点。
2.电弧炉的特点电弧炉进行冶炼，电弧炉是一个多变量、非线性、大滞后、强藕合、时变、随机干扰较强的系统，使得系统电极位置、电弧长度、电弧电流以及系统功率很难保持最佳工作状态。
电极升降调节系统是电弧炉的重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响钢的产量、质量和能源消耗。
在电弧炉冶炼过程中，三相交流电弧炉的电力负载是不稳定的、不对称的；无功冲击及闪变；产生谐波电流。
电弧炉的整个炼钢过程一般分为熔化期、氧化期、还原期三个时期，由于各个时期所完成的任务不同，因而相应地对冶炼温度和功率的要求也不同。
（熔化期）开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大。
（氧化期）初精炼及加热阶段。
（还原期）精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。
在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：在开始熔化时电弧频繁出现截断和重新燃弧。
基于plc的模糊控制在100t精炼电弧炉电极调节中的应用优秀毕业论文 参考文献 可复制黏贴
The fuzzy control algorithm is a kind of advanced intelligent algorithm. The practice shows that fuzzy control can reach to dreaming effects for nonlinear and time-varying systems which were used in industrial fields. To prove the same control effect in electrode regulator system, this paper analyses electric arc furnace details and sets the Mathematical simulation model combining with actual arguments. Using respectively traditional algorithm and fuzzy control algorithm under the model’s condition, the results indicates that the fuzzy control algorithm is better than the traditional control algorithm .
电弧炉电极调节系统模糊自适应PID控制器设计
电弧炉电极调节系统模糊自适应PID控制器设计鲁军;李亮【摘要】电弧炉炼钢系统是一个非线性、强耦合、多变量的系统,采用传统的PID 控制很难取得理想的控制效果.基于恒阻抗控制策略,运用模糊数学的基本理论和方法设计模糊自适应PID控制器,该控制器可实时调整PID参数,使电极调节系统工作在最佳状态.仿真结果表明控制器能够有效地调节电极的升降,将电弧的弧长控制在期望值,可有效降低能耗,提高炼钢产品质量.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2015(034)002【总页数】5页(P1-5)【关键词】电弧炉;电极控制;三相耦合;恒阻抗;模糊自适应PID【作者】鲁军;李亮【作者单位】沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TP273.3近年来，电弧炉炼钢已经广泛应用于钢铁制造。
电弧炉利用电极与炉料间产生的高温电弧来熔化金属和矿石，弧区温度一般可达到3000℃以上。
电弧炉比其他炼钢炉工艺更适于优质合金钢的熔炼，因为它能有效地除去硫、磷等杂质，且炉温容易控制，灵活性强。
在炼钢过程中，通常要求电弧炉干扰小、功率高、耗电少，此时需要通过控制三相电流的大小，使电弧炉主回路稳定运行。
电弧炉电极调节系统的对象是弧长，但是不能通过合适的检测装置测得，因此只能通过改变电极的位置来调节弧长，从而控制电流的大小。
尤其在熔化期，炉料在电弧的作用下激烈反应，并伴有金属飞溅和蒸发，很容易发生短路、断弧和炉料的坍塌，此时需要快速、准确、实时地调节电极的位置，使电弧炉工作在最佳状态。
为此，国内学者已经做了一定的研究[1-3]，并取得了不少理论成果。
采用恒电流控制策略，可以使炉内输入功率和电网电流保持平稳，控制器的灵敏度也很高，但是这种控制策略并不能消除三相电极间的耦合作用，当其中一相电流发生扰动时，其余两相电流也会受到影响，给电极调节器带来困难。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理【摘要】电弧炉电极调节器是电弧炉中的重要组件，其作用是控制电极的位置和电流，以确保电弧炉的稳定运行。
其原理是通过控制电极与炉内材料之间的距离和电流大小，从而控制熔炼过程中的温度和化学反应。
电极调节器一般由电机、传动装置、控制系统等部件组成，可以实现自动或手动控制。
在工业生产中，电极调节器广泛应用于钢铁、有色金属、冶炼等行业，为生产过程提供了便利。
其优点包括操作简便、调节灵活、能耗低等特点。
通过对电弧炉电极调节器的分析和研究，可以更好地了解其工作原理和应用场景，为提高生产效率和质量提供参考。
【关键词】电弧炉、电极调节器、原理、作用、结构、应用、优点、引言、结论1. 引言1.1 引言电弧炉电极调节器是电弧炉中重要的控制设备之一，它可以实现电弧炉电极的精确调节和控制，进而确保电弧炉的稳定运行和生产效率。
在电弧炉中，电极调节器的作用至关重要，它能够实现电极的快速升降和精确位置调节，以适应炉内的能量需求和物料加工过程。
电极调节器还可以通过监测电极电流和电压等参数，实现对电弧炉的智能控制和优化。
在本文中，我们将对电弧炉电极调节器的作用、原理、结构、应用和优点进行深入分析和探讨。
通过对其功能和性能的全面了解，可以更好地理解和应用电弧炉中的电极调节器，进而提高电弧炉的生产效率和产品质量。
通过本文的学习，希望能够为相关专业人士和电弧炉生产企业提供有益的参考和指导，促进电弧炉技术的进步和发展。
2. 正文2.1 电极调节器的作用电极调节器是电弧炉中的重要部件，其作用主要是用来控制电极的位置和距离，从而保持电弧的稳定性和炉内温度的均匀性。
通过调节电极的位置，可以有效地控制电弧的长度和弧电流的大小，从而达到精确控制熔炼过程的目的。
在电弧炉的工作过程中，电极调节器能够实时监测电弧的光谱特性和电弧长度等参数，通过反馈控制系统来自动调整电极的位置，以保持电弧的稳定和炉温的均匀。
在炼钢或炼铁过程中，电极调节器的作用尤为重要，它不仅可以提高电弧炉的熔炼效率，还可以减少能量消耗和操作成本。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理电弧炉电极调节器是电弧炉的重要部件，它能够对电弧炉的电极进行调节，从而使电弧炉的工作更加稳定和高效。
本文将从电弧炉的工作原理、电极调节器的功能和原理、以及电极调节器的优势等方面来进行浅析。
一、电弧炉的工作原理电弧炉是一种使用电弧加热原理来进行冶炼的设备，其工作原理是利用电弧将固体物质加热融化，然后通过将熔化的物质浇铸成型。
电弧炉通常由电极、电极支架、电极调节器、电力系统等组成。
电弧炉的运行过程中，首先是通过电力系统将电能转换为热能，然后利用电极产生的电弧来将物料加热融化。
电弧炉是一种能耗低、污染小、操作简单、自动化程度高的设备，因此在冶金行业中得到了广泛的应用。
二、电极调节器的功能和原理电极调节器作为电弧炉的重要部件，其主要功能是对电极进行调节，使之保持在合适的位置和状态，从而保证电弧炉的正常工作。
电极调节器采用自动化控制系统，能够对电极的位置、角度、伸出长度等进行实时监测和调整，确保电极与炉料之间的距离和位置保持在最佳状态。
电极调节器还能够根据电弧炉的工作情况进行自动化调节，使电极的操作更加稳定和高效。
电极调节器的原理主要是通过传感器来监测电极的位置和状态，然后将监测到的数据传输给控制系统，根据设定的参数进行调节。
传感器通常采用接近开关、光纤传感器或者激光传感器等，能够实时监测电极的位置和伸出长度。
控制系统通常采用PLC（可编程逻辑控制器）、PID控制器等，能够根据传感器监测到的数据来进行实时分析和调节，从而实现电极的精准控制。
电极调节器作为电弧炉的重要部件，具有许多优势，如下：1.自动化程度高：电极调节器采用自动化控制系统，能够实现对电极的实时监测和调节，能够自动适应电弧炉的工作情况，提高了生产效率和质量。
2.精准控制：电极调节器能够通过传感器实时监测电极的位置和状态，然后通过控制系统进行调节，使电极的位置和伸出长度保持在最佳状态，从而保证电弧炉的正常工作。
3.智能化管理：电极调节器可以通过与电弧炉的其他设备进行联动，实现智能化管理和控制，提高了生产效率和安全性。
电弧炉工作原理及其对电能质量的影响
电弧炉工作原理及其对电能质量的影响为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设备的特殊性做一下简单介绍。
1.1 电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。
工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。
主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。
第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。
这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。
第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。
其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。
所以又称为电弧电阻炉。
1.2电弧炉的组成设备∙炉用变压器电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。
电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。
若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。
若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。
一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。
为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50%~70%的范围内调整，因此都设计成多级可调形式。
调整方法有变换、有载调压分接开关等。
变压器容量小于10MVA者，可进行无载切换；容量在10MVA以上者，一般应是有载调压方式。
也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。
与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。
电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MVA/t。
电弧炉电极升降液压伺服系统数学模型建立
图 １ 液压控 制原理方块 图
【】欧 阳 德 刚 ．高 温 空 气 燃 烧 技 术 研 究 与 应 用 现 状 及 发展 方 向 ６
ａ ｄ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｅ Ｎｏ Ｆ ｒ ｔ ｎ ｉ ｎ Ｉ ｄ ｓｒ ｌＧｌｓ ｎ ｔ ｍｉａ ｉ ｆｔ ｏ ｍａｉ ｎ ａ ｎ ｕ ｔ ａ ａ ｓ ｏ ｈ ｏ ｉ
服放 大器 输 出电流信号 ，Ａ ；Ｑ 为伺服 阀的额定 流量 ， Ｌ
伺服阀的调整距离 电极升降的位置误差精度 电极 升降的速度误差精度
Ｌ＝Ｏ０ Ｉ ．１ Ｉ Ｔ ｅ＜士０ ５Ｔ 。 ． ｉ ０ １ｍ ｅ＜２ＩＴ ＩＩ Ｔ Ｉ
收稿 日期 ：２ １—５１ ；修回 日期 ：２ １—６２ ０ ００－６ ０００—２ 作 者 简介 ：许 娜 （９ １ ） １８一 ，女 ，辽 宁海城 人 ，助理 工程 师， 学 士 ，毕业于 辽宁 科技大 学机 电一体 化专业 ，现从 事冶金 设备 的维护 与管理 工作 ．
Ｌｍ ｎ ／ ｉ； 为液压缸活塞位移 ，ｍ。
＝ 一Ｕ ；Ａ为伺 ｔ ｉ
横臂质量 电极升降的最大速度 电极升降的最大加速度
伺服阀的调整速度
Ｍ ０ ＝３ ｔ Ｄ ＝８×１ － ｍ／ ０２ ｓ ａ ＝２ ／ ｍ ｓ ｍ
Ｄ＝２ ０ 。 ｓ ｏ ×１ － ｍ／
［ ７ ］谢仲华． 发达 国家工业窑炉节能技术 ［ ． Ｍ】 上海 ：华东理工
加 热设 备
Ｄ Ｉ ０３ ６￣ ｉ ｎ ０ ２１３ ．０００ ．１ Ｏ ：１． ９ ． ｓ ．１０ ・６ ９ １． ０ ４ ９ ｓ ２ ４
工业加热 第 ３ ９卷 ２ １ 年第 ４期 ００
电弧炉 电极 升降液压伺服 系统数学模型建立
许 娜
３ ００ ） ０ ４ ０ （ 天津天铁 轧二制钢有限公司，天津
电弧炉电极系统的建模及其自适应控制
电弧炉电极升降系统的建模及其自适应控制摘要电弧炉炼钢是一个典型的非线性、时变性、随机性等特征融为一体的工业过程，它的能量输入主要是通过控制电极升降的调节系统来完成的；在电弧炉炼钢的整个过程中，电极调节系统是整个系统高效运转的核心环节之一，其调节的效果对炼钢过程降低能耗、缩短冶炼时间、提高效率具有重要意义。
因此电极调节系统的控制方法成为电弧炉控制研究的主要对象，控制电极的升降，就控制了电极与炉料间的电弧长度，进而就控制了电弧产生电流的大小，达到控制冶炼功率的目的。
本文首先建立了电弧和电极系统的模型，然后讨探讨了电弧炉电极调节系统的控制问题。
针对电弧炉冶炼的工艺特点，根据能量守恒定律和相关的电弧物理知识，以电弧电导作为状态变量，电弧瞬时电流和弧长作为输入量，建立一个用非线性微分方程描述的交流电弧炉电弧时域模型，并做了相应的仿真分析；将供电系统与电弧模型相结合，建立了电弧炉电气系统模型；然后建立了液压系统模型，通过液压缸活塞位移与电弧长度之间的关系，将液压系统模型与电气系统模型相连接，构建了电极系统模型，并通过计算机仿真说明了其工作原理及特性。
结合电弧炉炼钢工艺对控制系统的要求，并确定了电极调节系统的恒阻抗控制策略之后，将建立好的电极系统模型作为被控对象进行传统的PID控制。
针对PID控制器控制电极系统的不足，设计了模型参考自适应控制器，并通过仿真验证了这种控制方法的正确性和有效性。
关键词：电弧炉；电极调节系统；PID控制；模型参考自适应；仿真第一章绪论1.1问题叙述近现代炼钢方法主要有转炉炼钢法、平炉炼钢法和电炉炼钢法等。
电弧炉炼钢越来越被广泛应用的同时，也逐渐成为最普遍的炼钢方法。
工业上通常所说的电炉炼钢，主要是指电弧炉(Electric Arc Furnace，简称EAF)炼钢，其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。
交流电弧炉炼钢是采用三相电极和待冶炼炉料(废钢铁)间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化废钢铁、金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢方法。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理目前我国电炉电极升降主要采用以下几种自动调节装置;第一、可控硅-直流电动机式自动调节器;第二、可控硅-电磁转差离合器式调节器;第三、电液比例阀-液压传动式调节器;前两种调节装置均采用插板电子元件构成，由于电子元器件的性能不稳定，维护的工作量大。
相比前两种调节方式，本公司现采用的是液压传动式调节器，液压系统的惯性小，启动、制动的升降速度快，力矩大，同时采用可编程控制器SIEMEN S7-300系列进行控制，整个电气系统结构紧凑、工作性能稳定，因此故障率低、维护方便，通过修改程序以满足不同的冶炼工艺要求，非常适合用来作为调节器使用，在大中型电炉上得到广泛应用。
标签：电弧炉;电极;PLC;比例阀1 HX2-10t交流电弧炉设备简介HX2-10t交流电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。
电弧炉炼钢就是利用石墨电极与炉料（或金属液）之间短路产生的电弧所产生的热量来熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。
根据公司铸造车间的具体情况，本设备为废钢的熔化和冶炼设备，可全废钢冶炼。
是高效优质钢生产线的重要保障，具有以下功能：常压下电弧加热、造渣脱磷硫、吹氧脱碳、合金化、测温、取样、冶炼钢种中碳和高碳钢。
2 调节器的组成及工作原理2.1 调节器的组成调节器是有信号采集、模数转换、PLC、数模转换、功率放大、低压电器元件组成。
信号采集：由三只SAA-T2电流变送器（由电流互感器转换为相应的电流信号）、三只SA V-T2电压信号变送器、档位到位信号。
PLC：数模转换：由一个D/A转换模块中的四个通道提供三相电极控制信号，一路作为备用控制信号;一个A/D转换模块处理现场采集信号。
2.2 调节器的结构原理取变压器短网处的三相弧压信号（0-300V AC）送至SA V-T2隔离电压变送器，产生三个正比于弧电流变化的4-20mA电流信号，接到西门子6ES7 331-7KF02-OABO模块，三相弧流信号经电流互感器转换后，产生三个正比于弧流变化的0-10A的电流信号，由SAA-T2隔离电流变送器转换后，产生三个正比于电弧电流变化的4-20mA的电流信号，接入到同一个A/D模块，A/D模块转换的数字量信号输入到PLC的CPU模块进行处理。
电弧炉电极调节系统的适应性控制
强耦合 、 多变量控制系统 ， 电极控制 因控制算法的抗扰性能不佳 。为了获得 良好的控制效果 ， 出以弧流为设定值 ， 提 主动补 偿 的适应性控制算法控制电极位 置保证输入 电弧炉的电能为常值 。考虑 了电炉炼钢过程 中存在 的噪声干扰 以及金属 液面 波动两种典型工况 ， 在两种工况 下进行 电极调节适应性控制。仿真结果表 明主动补偿的适应性控制算法具有 良好的适应性
（ ．Ｓｈｏ ｏ ｏ ｐ ｔ ｎ ｆｒ ａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ ｅｉｇＴ ｃｎｌｇ ｎ ｕｉｅｓＵ ｉ ｒ ｔ， １ ｃｏｌ ｆ ｍ ｕｅ ａｄＩ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅ ｎ ，Ｂｉｎ ｅｈｏｏｙａｄＢ ｓ ｓ ｎ ｅｓｙ Ｃ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ ｊ ｎ ｖ ｉ
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直流电弧炉电极升降控制系统的问题分析与技术改进
1概述直流炼钢电弧炉在冶炼过程中，其初始熔化、熔化、氧化和还原各个阶段对供电制度（即电压、电流的大小）有着不同的要求，以求节能降耗、提高工效、达到最佳技术经济指标。
与交流炼钢电弧炉的控制方式不一样，直流电弧炉的弧压（即电弧电压）和弧流（即电弧电流）的大小是由两套完全独立的调节系统分别控制的，弧压和弧流可以线性地分别独立地进行自动调节，以满足冶炼工艺对供电的要求。
弧流调节系统以晶闸管整流器作为调节对象，电弧电流自动闭环稳流调节器控制晶闸管整流器直流输出电流，有静态情况下，自动稳流系统可以保持弧流恒定不变。
在有效控制范围内，弧压的变化不会引起弧流随之而变，这样就为独立调节弧长和弧压创造了条件。
直流电弧炉在冶炼过程中，电极升降控制系统以电极定位机构为控制对象，其主要作用是调节电弧弧柱的长度（即弧长）。
根据有关文献资料分析，电弧电压Va和电弧长度la之间近似地存在着以下关系：Va=kala式中ka=0.6～1.1V/mm称之为电弧电压梯度，弧压梯度大小的变化取决于炉内的气氛。
相对于弧流和弧压的变化速度而言，认为ka值的变化十分缓慢，可近似地看作常数。
由此可见，弧压与弧长成近似的线性关系。
调节弧长的长短相当于调节弧压的高低。
当弧流恒定不变时，调节弧长也相当于调节电弧功率的大小。
因电弧功率Pa=IaVa。
所以，电极升降控制系统性能的好坏直接影响电功率的输入和电炉的运行状态。
2存在的主要问题和原因分析甘肃华藏冶金集团特殊钢厂两台标称容量为5吨的直流炼钢电弧炉于1997年开始投入试运行，投运后发现电极升降控制系统工作不正常，存在的问题主要表现为：（1）运行不稳定，电极窜动频繁、持续时间长，电炉不能连续稳定地获得有效的电弧功率输入；（2）弧压低，在交流电压最高的第五档，弧压（直流）值也只能达到250V左右，严重地限制了电弧功率的提高，变压器网侧功率因数也相对较低；（3）弧压调节范围小，实际弧压值不是跟随给定弧压值线性地变化。
PLC型变频电极调节系统在电弧炉上的应用思路构建
１ ＰＬＣ型变频 电极 调节 系统概 述
根 据 对 ＰＬＣ 型 变频 器调 节 系统 研 究 可 以 发 现 ．其 主要 包 括 变频 器控 制 柜 和 ＰＬＣ操 作 台 ，其 中变 频 器 控 制 柜 包括 富 士
现 对控 制 交 流 变频 器 输 出频 率 的控 制 ． 并能 够 起 到 调 节满 足 升 降 电机 转速 的作 用 ，从 而有 效 实现 对 台炼 电流 的控 制 。
ＰＬＣ型变频 电极 调 节 系统 在 电弧 炉上 的
应 用思路 构建
牛 斌 （山钢集团审计部，山东 济南 ２５０１０１）
【摘 要 】主要 分析 了 ＰＬＣ型 变频 电极调 节系统 ，阐述 了 ＰＬＣ型变频 电极调节器工作原理 ，并针对 ＰＬＣ型变频 电极调 节系统 的改造进行 了研
究 ，以 期 保 证 电弧 炉 能 够 发挥 最 大 的 炼 钢 潜 力 ，促 进 我 国 冶炼 行 业 的进 步 。
根 据 电 弧 炉 的 冶 炼 工 艺和 工作 状 态 ．其 在 不 同 的 阶段 中 ，
３．１ ＰＬＣ型 变频 电极 调节 系统指 数指 标
ＰＬＣ型 变频 电极 调 节 系统 自动 调 节 装 置 需 要 满 足 以 下指 标 ，才能 够 实现 对 良好 的 冶 炼效 果 。如 电弧 炉 额 定 容 量技 术 指 标 为 １０ｔ，配 置 变频 器 容 量 技 术 指 标 为 ５．５ｋＷ ，最 大 上 升 速 度 为 每 分钟 ４—４．５ｒｎ．最 大 下 降 速 度 为 至 少 ３ｍ／ｍｉｎ．非 灵 敏 区 能
电弧炉电极调节的研究
电弧炉电极调节的研究作者：郭锐强来源：《商场现代化》2012年第21期［摘?摇要］本文论述了基于自校正广义预测控制（GPC）的应用于电弧炉炼钢的电极调节系统。
通过建模与分析了电弧炉炼钢的特点与应用价值，将这种控制技术应用于炼钢过程中，可以优化炼钢系统本身的特性，从而提高产品质量和降低成本，有一定的经济效益和社会效益。
［关键词］电弧炉炼钢电极调节稳定性电弧炉是利用电弧放热产生的能量来冶炼金属的工业设备，在冶金工厂和机械制造厂中得到普遍的应用。
电弧炉炼钢工艺与平炉，转炉炼钢工艺相比，具有冶炼温度高，炉内气氛能灵活控制，能充分回收废钢中的贵重金属元素，钢液中的化学成分容易控制等优点，在特种钢，高级钢的冶炼中占有重要地位，对其工业过程进行方方面面的研究，有一定的经济效益和社会效益。
电弧炉在生产过程中为提高产品质量和降低成本，对于不同的炼钢阶段，要求电弧功率保持在不同的为位置，因此电弧长度在不同阶段要分别保持稳定。
想要电弧长度不改变，可以连续调节电极与炉料之间长度来达到，也就是说改变电弧炉功率的最简单的方法是通过改变电极位置来调节电弧长度。
电弧炉调节器的调节任务和调节条件相当复杂，在冷料熔化时长度为几毫米的电弧可以在很小的范围内就可以产生数百万瓦的功率。
电弧产生温度可以达几千度，炉料在电极产生的高温下迅速的熔化，电弧会转移到电极附近的金属块上，电弧长度、功率及电弧电流会不断发生改变，面对如此多的干扰，为达到消除干扰，保持稳定的目的，就需要电极的自动调节装置。
电极升降调节系统是由控制系统、调节器及驱动执行装置组成的一个闭环控制系统。
对反馈的弧流和弧压数据进行高速采集，按照不同的控制参数实时计算分析，同时对射电参数进行比较，将最终的控制数据传给电弧炉电极升降控制机构，从而达到控制目的。
在进行控制运算的同时，与上位机进行实时通讯，利用其强大的运算和分析，通过分析后，把最佳的控制参数送给控制系统，然后进行控制。
在实际中，对于大容量的网路来说，网路相电压近似于常数，弧压降和弧电流的关系可简化为一元线性函数关系，在实际工业控制中，多只通过检测转换弧电流来给出控制信号，即弧电流被读进计算机，与给定流进行比较，得到弧电流偏差，偏差反映了弧长的变化，由此，计算机按某种控制律给出控制信号，即发送伺服阀控制电流液压伺服阀输出相应的阀位移，控制液压缸升降，带动电极调节弧长。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理
电弧炉是一种利用电弧高温加热的设备，常用于钢铁冶炼等工业生产中。
电弧炉的电极调节器是一种用来调整电极位置和电极管电流的装置，它的原理是通过控制电极的位置和电流大小来控制电弧炉的加热效果和炉温。
一、电弧炉电极位置控制原理
电弧炉电极的位置对于电弧的形成和加热效果有着重要的影响。
电弧炉电极调节器可以通过调整电极位置来控制电弧的形成和位置。
一般来说，电极越靠近炉料表面，电弧越稳定，加热效果也越好；反之，电极越远离炉料表面，电弧越不稳定，加热效果也越差。
电弧炉电极调节器通过控制电极的升降运动来调整电极位置，从而控制电弧的位置和加热效果。
三、电弧炉电极调节器的工作流程
1. 接收信号：电弧炉电极调节器接收来自传感器的信号，包括电极位置信号和电极电流信号。
2. 信号处理：电弧炉电极调节器对接收到的信号进行处理，包括滤波、放大、编码等操作，以便后续控制。
3. 控制计算：电弧炉电极调节器根据处理后的信号进行控制计算，包括电极位置调整和电极电流调整。
5. 反馈调整：电弧炉电极调节器接收来自电弧炉的反馈信号，根据反馈信号进行调整，以保持电弧的稳定和加热效果的良好。
电弧炉电极调节器通过对电极位置和电流的控制，实现对电弧炉加热效果和炉温的控制。
它的工作原理主要通过接收信号、信号处理、控制计算、控制输出和反馈调整等步骤来实现。
通过电弧炉电极调节器的控制，可以实现电弧的稳定和加热效果的优化。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理【摘要】电弧炉电极调节器是电弧炉中的一种重要设备，其作用是控制电极位置、调节电极电流和电压、监测电极磨损等。
本文首先介绍了电弧炉电极调节器的目的和意义，接着详细解释了其工作原理，包括电极位置控制和调节电流电压的方式。
也探讨了电极磨损监测的方法以及电极调节器的性能和优势。
在文章展望了电弧炉电极调节器在未来的应用前景，强调了其在电弧炉生产中的重要性。
通过本文的浅析，读者可以更加深入了解电弧炉电极调节器的作用及其在生产中的价值。
【关键词】电弧炉、电极调节器、工作原理、位置控制、电流调节、电压调节、磨损监测、性能、优势、应用前景、重要性。
1. 引言1.1 介绍电弧炉电极调节器电弧炉电极调节器是一种用于控制电弧炉电极位置、电流和电压的设备。
它是电弧炉自动化控制系统中的重要组成部分，通过精确调节电极位置和电流电压，实现电弧炉炼钢过程中的稳定性和效率。
电弧炉电极调节器的设计原理和功能非常复杂，涉及到电气、控制和传感技术等多个领域的知识。
在电弧炉生产过程中，电极位置的准确控制对炉子的熔炼效果和能耗具有重要影响，而电极调节器能够实现精准的电极位置控制，提高炼钢过程的效率和质量。
通过监测电极磨损情况，及时调整电极位置和电流电压，可以延长电极使用寿命，降低生产成本。
电弧炉电极调节器在电弧炉生产中起到了至关重要的作用，是现代电弧炉生产中不可或缺的设备之一。
1.2 目的和意义电弧炉电极调节器作为电弧炉的重要组成部分，在炼钢和冶金行业中起着至关重要的作用。
其主要目的是通过控制电极位置、电极电流和电压来实现对电弧炉熔炼过程的精确控制，从而提高生产效率、降低能耗、减少生产成本，同时也可以保障生产安全和产品质量。
电弧炉电极调节器的意义在于其可以提高电弧炉的炉内温度控制精度，保证炉内熔炼过程的稳定性，避免因电极位置、电流、电压等参数的不稳定而导致熔炼过程的不均匀或熔炼不彻底的情况发生。
电弧炉电极调节器还可以对电极磨损进行监测，及时发现电极磨损情况，延长电极的使用寿命，减少更换电极的频率。
浅析电弧炉电极调节器原理
浅析电弧炉电极调节器原理1. 引言1.1 电弧炉电极调节器的作用电弧炉电极调节器是电弧炉中的一个重要部件，它的作用是控制和调节电极的位置，以确保电弧炉能够正常运行并实现预期的加热效果。
通过调节电极的位置，电弧炉电极调节器可以控制电弧的长度和稳定性，从而影响熔化和加热的效果。
电弧炉电极调节器还可以帮助调节电流和电压的平衡，以提高电弧炉的工作效率和能源利用率。
电弧炉电极调节器在电弧炉中起着至关重要的作用，它直接影响着电弧炉的加热效果、熔化速度和金属的品质。
对于电弧炉电极调节器的良好控制和调节是非常必要的。
在实际生产中，操作人员需要根据具体的工艺要求和金属材料的特性，合理调节电弧炉电极调节器，以获得最佳的加热效果和生产效率。
电弧炉电极调节器的作用是保证电弧炉能够正常运行并实现预期的加热效果，提高生产效率和金属加热的质量。
在电弧炉生产过程中，合理使用电弧炉电极调节器是非常重要的。
1.2 电弧炉电极调节器的重要性电弧炉电极调节器是电弧炉的重要组成部分，其主要作用是控制和调节电极的位置，保持电弧炉稳定的工作状态。
在电弧炉的工作过程中，电极的位置会直接影响到炉内的电弧长度和温度分布，从而影响到熔炼过程的稳定性和效率。
电弧炉电极调节器的重要性不可忽视。
电弧炉电极调节器能够帮助调节电极的位置，使其与炉内物料的接触面积和位置保持适当的距离，确保电弧的稳定燃烧和熔炼过程的正常进行。
电弧炉电极调节器还可以提高电弧炉的熔炼效率和能耗控制，通过精确的调节电极位置和电弧长度，实现炉内温度分布的均匀性，减少能量损耗，提高生产效率。
电弧炉电极调节器在电弧炉生产过程中起着至关重要的作用，不仅能够提高生产效率和能耗控制，还能保证电弧炉熔炼过程的稳定性和质量，因此其重要性不可忽视。
随着科技的不断发展，电弧炉电极调节器的设计和性能也在不断改进和提升，为电弧炉行业的发展注入了新的活力和动力。
【字数：243】2. 正文2.1 电弧炉的工作原理电弧炉是一种重要的工业设备，主要用于在高温下熔化金属和合金。
变化率理论在电弧炉电极控制中的应用
变化率理论在电弧炉电极控制中的应用内容摘要工程中有很多关于时间参数的方程，而微分在时间参数方程中应用能够得到单位时间内的变化率。
这也是微分概念的在工程中的应用。
电炉炼钢中，将冶炼电流通过电流互感器、电流变送器送入到PLC中，通过不断的计算电流在0.1秒内的电流差能够得到电流的变化率。
根据单位时间内电流的变化率，判断出塌料现象的发生，提前控制电极的提升与下降，避免塌料现象造成的损害。
关键字电弧炉炼钢、变化率、PLC、塌料判断、电极控制。
电弧炉炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，是靠电极和炉料间产生的高温电弧，将电能转换能热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成份的钢和合金的一种冶炼方法。
是从“废钢到钢材”的钢材生产流程，在废钢越来越多，铁矿石越来越少的今天及以后，这种得到钢材的方式越来越重要，在今后炼钢中的比例也会越来越大。
电弧炉炼钢控制中，最重要的是控制电极与炉料间的间距，使其产生持续而稳定的电弧。
电极控制的好，不仅能够降低电能损耗，同时也能节省冶炼时间，减少石墨电极的损耗，极大的降低冶炼成本。
在电极控制中，重点是在冶炼的起弧期、穿井期和电极提升期的控制。
在这阶段，由于炉料在熔化过程中极其的不稳定。
塌料现象就是电极控制的难点，它不但导致短路而使电流急剧增大，从而产生主电路跳闸保护中断冶炼，延长冶炼的时间，而且还可能造成倒塌的炉料砸断电极，造成电极的大量损耗。
而塌料控制的难点是如何尽早判断出塌料现象的发生，使电极提前以大于正常冶炼提升的速度进行快速提升。
本文重点在于运用微分理论来提前判断出塌料现象。
一、电极正常冶炼动作与塌料时电极动作分析。
电极正常冶炼时：电极以低速下降起弧，起弧后电流一般都会大于设定的主电路电流，电极根据实际电流与设定电流的差值来决定电极提升的速度，一般都会控制其速度，速度不能大于一个极限值，我们这里称为极限值1。
这个极限值的确定需要在实际中根据具体的电炉设备来确定，如果这个值太小，电机提升的速度太慢，就会造成由于电流长时间大于主电流设定的保护值，造成主电路断路器跳闸保护。
变化率理论在电弧炉电极控制中的应用
变化率理论在电弧炉电极控制中的应用
李俐
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2013(000)012
【摘要】工程中有很多关于时间参数的方程，而微分在时间参数方程中应用能够得到单位时间内的变化率.这也是微分概念的在工程中的应用.电炉炼钢中，将冶炼电流通过电流互感器、电流变送器送入到PLC中，通过不断的计算电流在0.1秒内的电流差能够得到电流的变化率.根据单位时间内电流的变化率，判断出塌料现象的发生，提前控制电极的提升与下降，避免塌料现象造成的损害.
【总页数】1页(P57-57)
【作者】李俐
【作者单位】唐山劳动技师学院，河北唐山 063000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于西门子PLC的模糊控制在电弧炉电极调节中的应用
2.自抗扰控制器在电弧炉电极控制系统中应用
3.多模态控制策略在交流电弧炉电极控制系统中的应用
4.S7-200PLC在自耗电极电弧炉电极升降控制系统中的应用
5.专家系统+神经网络预估补偿智能控制在电弧炉电极控制中的应用
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变化率理论在电弧炉电极控制中的应用
摘要：工程中有很多关于时间参数的方程，而微分在时间参数方程中应用能够得到单位时间内的变化率。
这也是微分概念的在工程中的应用。
电炉炼钢中，将冶炼电流通过电流互感器、电流变送器送入到plc中，通过不断的计算电流在0.1秒内的电流差能够得到电流的变化率。
根据单位时间内电流的变化率，判断出塌料现象的发生，提前控制电极的提升与下降，避免塌料现象造成的损害。
关键词：电弧炉炼钢；变化率；plc；塌料判断；电极控制
电弧炉炼钢控制中，最重要的是控制电极与炉料间的间距，使其产生持续而稳定的电弧。
电极控制的好，不仅能够降低电能损耗，同时也能节省冶炼时间，减少石墨电极的损耗，极大的降低冶炼成本。
在电极控制中，重点是在冶炼的起弧期、穿井期和电极提升期的控制。
在这阶段，由于炉料在熔化过程中极其的不稳定。
塌料现象就是电极控制的难点，它不但导致短路而使电流急剧增大，从而产生主电路跳闸保护中断冶炼，延长冶炼的时间，而且还可能造成倒塌的炉料砸断电极，造成电极的大量损耗。
而塌料控制的难点是如何尽早判断出塌料现象的发生，使电极提前以大于正常冶炼提升的速度进行快速提升。
本文重点在于运用微分理论来提前判断出塌料现象。
1 电极正常冶炼动作与塌料时电极动作分析
电极正常冶炼时：电极以低速下降起弧，起弧后电流一般都会大
于设定的主电路电流，电极根据实际电流与设定电流的差值来决定电极提升的速度，一般都会控制其速度，速度不能大于一个极限值，我们这里称为极限值1。
这个极限值的确定需要在实际中根据具体的电炉设备来确定，如果这个值太小，电机提升的速度太慢，就会造成由于电流长时间大于主电流设定的保护值，造成主电路断路器跳闸保护。
造成冶炼时间的增长，同时增加主电路元件损坏的风险。
如果极限值1太大，则很容易拉断电弧。
拉断电弧后得需要重新起弧，而我们则希望得到持续的电弧来冶炼，从而缩短冶炼时间，减少电能损耗。
这个极限值应该是略大约电极下降速度。
电极在塌料时：当发生塌料现象时，尤其是穿井后期的塌料。
电极与炉料短路，电流远远大于设定值。
如果电极仍然以极限值1的速度提升就远远不够，必须提高提升速度。
这个速度极限值我们成为极限值2，我们可以确认的是极限值2远大于极限值1。
2 如何利用微分概念来判断塌料现象发生
在传统的塌料判断中，是利用短路电流远大于设定电流。
我们确定一个远大于设定电流的值作为短路判断。
当电流大于这个值时认为是发生塌料，从而使电流快速提升。
我们可以看出，利用这种方法判断塌料现象的发生有它的滞后性。
等判断出塌料发生时电流已经很大，已经发生损害。
在炼钢过程中，由于塌料的损害往往在1秒内就发生，而且我们知道，δt越小越接近瞬时变化率。
同时为了兼顾运算plc设备的运行速度，我们可以设定δt为100ms，即0.1秒比较合理。
采用以上电流变化率的方法判断塌料情况，最重要是确定lim1。
调试时，首先采用传统的方法，确保不出现大的控制事故，给出一个lim1值，进行在线监控。
如果传统的方法经常起作用来迅速提升电极，表示lim1值比合理值大；如果燃弧时间很短，电极快速提升过于频繁使电弧拉断，表示表示lim1值比合理值小。
一般在冶炼开始的二十分钟，电弧能够持续二十秒左右，然后断弧后重新起弧时间约十秒左右，说明控制已经比较合理。
这只是经验值，在实际中可能有更好的控制效果。
3 如何在控制系统中实现上述理论
由于plc技术的快速发展，现在plc技术普遍运用到电弧炉控制系统中。
我们下面来说明如何在plc实现上述理论。
首先，将主电路电流通过电流互感器、电流变送器等原件将电流转换成标准信号送入到plc的模拟量输入通道中。
然后在软件中通过计算，有些plc有标准功能块（如西门子plc中的fc405）将标准信号转换成电流值，我们同样标记为inow，使用中自己分配存储地址。
这是和其他模拟量读入没有什么不同，不过多的赘述。
4 结束语
在plc中利用相应的功能计算出电流变化率，然后根据电流变化率来对电弧炉熔炼情况进行判断。
能够提前判断出塌料情况的发生，提前提升电极。
能够有效的减少塌料给熔炼过程带来的副作用，提高熔炼效率，减少熔炼时间，并有很强的可行性。