电弧炉电极调节器的参数自整定

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电极调节自动控制系统

电极调节自动控制系统

电极调节自动控制系统电弧炉炼钢的关键技术就是电极调节过程,本文结合某钢铁厂的实际情况叙述了电极调节的自动控制系统实现过程,经现场调试后达到了理想的控制效果。

标签:电弧炉;电极调节;可编程控制器1 前言电极调节是电弧炉炼钢中的关键技术,电弧炉是以电能为热源冶炼钢和合金的设备,电极调节系统是整个电弧炉系统中的一个重要组成部分。

电极自动調节装置的作用就是快速调节电极的位置,保持恒定的电弧长度,以减少电流波动,维持电弧电压和电流比值的恒定,使输入功率稳定,其工作效果好坏直接影响到钢水质量和用电单耗。

手动控制过程中容易出现过流、断弧等现象影响正常的钢水加热,且不容易控制三相平衡,因此只有良好的自动控制才能实现高质量、高效率和低电耗。

2 控制原理在电弧炉冶炼过程中,一般要求电功率保持不变,恒功率调节。

通过抽头变压器选定档位后输入到电弧炉的功率与电弧的长短有直接关系,当电弧长度发生变化时,输入的炉内的功率将随之而变,对电弧炉电气设备的要求就是在最佳输入功率曲线下维持需要的电弧长度。

电弧炉电极控制方式采用固定电流和电压比的方法——阻抗控制,就是在不同的档位电压下,选择不同的电流曲线维持恒定的功率,当电弧电流大于最佳供电曲线电流时,应提升电极;当电弧电流小于最佳供电曲线电流时,应下放电极。

电极升降的速度与偏差相关,偏差越大升降速度越快,偏差小时进行微调,保证了调节系统的快速性和稳定性,使电弧电流波动较小,三相功率平衡。

不管采用什么算法,但最终的控制要求为:(1)提高钢材质量,能量利用率高,减低用点单耗。

(2)提高工作效率,控制简洁。

(3)控制系统响应快,稳定性好,超调量小。

(4)维持三相平衡,谐波分量较小。

3 系统组成3.1 硬件组成3.1.1 可编程控制器由电源模块PS407、CPU412和工业以太网模块、模拟量输入模块SM431、模拟量输出模块SM432、数字量输入模块SM421、数字量输出模块SM422等组成。

变频式电弧炉电极自动调节器

变频式电弧炉电极自动调节器

变频式电弧炉电极自动调节器
1引言
电弧炼钢炉是利用电能来炼钢的,可是输入炉内的电功率大小是由三根电极位置来决定的,因此,对电弧炉操作系统而言,电极位置控制的准确性是关系到电炉钢各项经济指标高低的大问题。

在过去的机械传动式电极调节系统中,绝大多数采用调节电动机定子电压的调压调速式,但是,由于交流电动机调压调速方式的机械特性太软,速度控制和位置控制很不准确,所以,实际上只能达到很粗糙的控制,这就极大地影响了炼钢质量和能耗指标。

本文所叙述的变频调速式电极自动调节器是通过改变异步电动机定子供电频率的方法来实现调速的。

根据异步电动机的调速公式,电动机的转速n可写成:n=(1-S)=n0-Δn(1)
式中:f1为电动机定子电源频率;
P为电动机的极对数;
S为转差率;
n0为电动机同步转速。

显然,改变其定子频率即可改变同步转速n0和电机转速n。

只要平滑的改变频率,就可得到转速的平滑调节。

由于变频调速时,电动机始终运行在自然机械特性上,所以其转速落差小,调速精度高、效率高、调速范围宽,一般负载情况下,开环运行即可满足要求,调速范围可达100∶1以上。

因此,变频调
速式电极自动调节器是一种理想的和具有方向性的调节器。

该调节系统方框图示于图1。

2信号检测及变换环节
炉子信号检测及变换环节包括弧流变换器、弧压变换器以及信号变换比较环。

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

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。

电弧炉电极调节器的参数优化

电弧炉电极调节器的参数优化

炉电极自动调节和三相电流平衡。电极控制原理如图 1 所示。
图1
电极控制原理
图 1 中弧流、弧压变送器采集电流、电压互感器的 信号经变换后送给 PLC,程序将当前送来的弧流、弧压
收稿日期:2008-03-18;修回日期:2008-04-25 作者简介:刘飞跃(1975—) ,男,陕西西安人,兰州理工大学机 电学院,工程师,硕士研究生,主要从事机械制造及其 自动化研究.
信号处理后和当前档位的额定阻抗进行比较,PLC 根据 偏差进行调节。比例阀接收来自 PLC 的 AO 模块的控制 信号( 10 ~ 10 V DC) ,驱动液压缸动作,并最终精确
55
加热设备
控制三相电极的上升及下降速度,保证系统工作在平衡 区和额定阻抗内。
《工业加热》 37 卷 2008 年第 4 期 第
SP
控制变量的选取
1 2 1
/
PV
/
/s
2
/s 1.0 1.0
s
/ms
51.83 48.45 51.83 55.46
4.0 2.0
5 20
10 4
50 50
图3
弧流、弧压接线方式图
4.2
调节功能的实现 如图 4 所示,在 PID 自动控制时,将当前档位的相
ph
电压减去线路损耗压降的值作为该档位的额定弧压 ;测量值
4.1 控制算法
该电炉变压器额定容量为 12.5 MVA,前 3 档位恒功 率,后 6 档为恒电流见表 1。表 1 中
e
为变压器额定电
压, e 为变压器额定电流, 变压器空载电流 0.45%, 空载 损耗 31.25 kW,负载损耗 125 kW,阻抗电压 7%,一次 侧电压 35 kV。电炉变压器的特点可长期过载 20%。计 算变压器和短网阻抗约为 ZTS=2.61 m 。变压器在冶炼 时,实际压降约为额定档位电压的 10%。

浅析电弧炉电极调节器原理

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。

普通电弧炉的设计与电极升降控制

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。

电弧炉电极系统的建模及其自适应控制

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。

一种直流电弧炉电极自动调节装置及其控制方法[发明专利]

一种直流电弧炉电极自动调节装置及其控制方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2010.07.21*CN101782321A*(21)申请号 201010101832.4(22)申请日 2010.01.27F27B 3/28(2006.01)F27D 11/10(2006.01)(71)申请人上海金自天正信息技术有限公司地址201203 上海市浦东新区张江高科技园区龙东大道2500号F 楼102室(72)发明人金樟贤 王磊 刘青松 秦晓平程长峰(74)专利代理机构上海精晟知识产权代理有限公司 31253代理人何新平(54)发明名称一种直流电弧炉电极自动调节装置及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种直流电弧炉电极自动调节装置及其控制方法,包括电弧炉、升降缸、导电铜管、石墨电极、弧压和弧流调节控制系统和电源主回路,所述电弧炉外侧设有升降缸,所述升降缸顶部安装有导电铜管,导电铜管末端设有竖直的石墨电极至电弧炉内部,所述弧压和弧流调节控制系统连接至导电铜管、升降缸和电弧炉,同时还连接电源主回路。

本发明通过弧压和弧流调节控制系统控制液压比例阀控制石墨电极的上下运动来改变电极与钢液面之间的距离,来控制电弧长度,从而控制电弧电压的目的,通过整流器控制系统控制整流器晶闸管触发α角的大小,来达到控制电弧电流的目的,控制精度高,安全可靠,能够实现实时精确控制弧压与弧流的大小。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页CN 101782321 AC N 101782321 A1.一种直流电弧炉电极自动调节装置,包括电弧炉(1)、升降缸(3)、导电铜管(4)、石墨电极(2),所述电弧炉(1)外侧设有升降缸(3),所述升降缸(3)顶部安装有导电铜管(4),导电铜管(4)末端设有竖直的石墨电极(2)至电弧炉(1)内部,其特征在于,还包括弧压和弧流调节控制系统(20)和电源主回路(10),所述弧压和弧流调节控制系统(20)连接至导电铜管(4)、升降缸(3)和电弧炉(1)通过控制升降缸(3)来达到石墨电极(2)的上升下降,从而产生弧压,同时所述弧压和弧流调节控制系统(20)还连接控制电源通电和断电的电源主回路(10)。

浅析电弧炉电极调节器原理

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。

直流电弧炉电极升降控制系统的问题分析与技术改进

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。

电弧炉电极调节器的优化研究与仿真

电弧炉电极调节器的优化研究与仿真
D N Dao a R c r n e rl e ok R N( i nl eur t ua N t r )神经 网络是 g e N w

性 能指标取 :

Ek ()=÷e k ()

(9 1)
种 回归神经 网络 ,网络 结构 共 有三 层 ,其 中 隐层 为 回归 图 2为一个多输人多输 出的 D N R N神 经 网络 . 图中 ,=
动态性能 。 提高了动态调节精 度与实时性 。 为调节器设计优化提供 了参考 。
关键词 : 电弧炉 ; 电极调节系统 ; 神经 网络 ; 调节器
中图 分 类 号 :F 4 . T 7 15 文 献 标 识 码 : B
E e to eAdu t n fE eti Ar u n c a e n lcr d j sme t lcrc cF r a eB sdo o
2 电弧炉 电极 调节 系统 的解 耦控 制模 型
电弧 炉熔炼废 钢是通 过调节 电极 与熔料 之间 的距 离使 电弧稳 定 , 进而控制炉 内温度 。电极 的高度调 节通过 支撑 电 极 的液压油缸实现 。液 压 系统 中根据 比例 阀输入 的 电信 号
节. 既增 加损 耗又降低电能利用率 。通 过对三相 电极 的 电路
i e r l e w r I o tolrb s d o eDRNN.Smu ain r s l h w a RNN- I c n r l r mp o e h c n u a t o k P D c nr l a e n t n e h i lt e u t s o t tD o s h P D o t l rv st e oei
adh s a a-i e w i assh pa dajs n n ats l tcy T ip prnrdcdadnm— n a dr l t , hc cue e eet dut t adw s e r i . hs ae t ue y a b e m h t r e me s e e cit i o

电弧炉电极调节PDF自适应控制系统

电弧炉电极调节PDF自适应控制系统
1 P F控制 算法 D
图 1 标准 P DF控 制 系统 结 构 图
1 1 P F控 制算法 的 特点 . D
由美 国 C re 大 学 的 P ea on l l hl n教 授于 17 9 8年
由于在 采用 高阶微 分器 件时会 产 生很 高 的噪
声 , 以在实 际 应用 中一 般不 采 用 此 种 结 构 。实 所
部分 是基 于 常规弧 流和 弧长 静 态线 性 关 系 的 PD I
鲁 棒性 。 P F控 制系统 是一种 采用 状态 反馈 的积 分控 D
制系统 , 际应 用 时 只要 求 实 际上 提 供 比所 要 求 实 的低一 阶 的状 态反 馈 信 号 , 而具 有 极 大 的工 程 因
应 用可 行性 。
数, 根据 P e n和 陈 留 的研 究 , 以 由该 系 统 激 hl a 可
励 信号输 入 的幅 值 r, 级 控 制 元件 的最 大 能 量 。末 输 出值 … 和 被 控对 象 G s 的最 高有 效 阶项 的 ()
考 虑到 了这些 , 其设 计 准则 为 : 被控 变量 响应 尽可
控 制器 。 由于 电弧 炉 电极 系 统 的 非线 性 、 耦 合 强 性, 造成 PD控 制器 超 调 量 大 、 节 时 间长 , 制 I 调 控 精 度低影 响炼 钢 质 量 , 能 满 足 电极 系统 对控 制 不 精 度 的要 求 … 。 因此 , 寻求 一 种 简便 有 效 的控 制
电流 反馈 环节 传递 函数 :


( 6)
组合 的形式 。 以三 阶被 控对 象 为例 , 3为 三 阶 图
物理 条件 , 如对 象 的不确定 性 、 非线性 、 变性 、 时 实

电弧炉电极调节的研究

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

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。

电弧炉电极自动调节系统

电弧炉电极自动调节系统

电弧炉电极自动调节系统
佚名
【期刊名称】《中国电力》
【年(卷),期】1989(000)005
【摘要】一、前言电弧炉炼钢要消耗大量电能,为了节电和提高生产率,电弧炉正向大型化、超高功率方向发展,吨钢电耗不断降低,目前国际先进水平为420~
450kW·h/t。

然而我国电弧炉容量小、功率低,大多数电弧炉的调节器性能差,吨钢电耗较高,目前约为620kW·h/t,因此研制性能良好的电极调节器。

【总页数】1页(P10)
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.浅析PLC在电弧炉炼钢电极自动调节系统中的应用 [J], 李宣讲
2.工业控制计算机在炼钢电弧炉电极自动调节系统中的应用 [J], 王晓峰;范飞翔;刘鹰;古晓明;李先伟;王桂荣;姚建
3.烘钢电弧炉电极升降自动调节系统 [J], 柳洪元
4.电弧炉电极升降自动调节系统简介 [J], 刘世瑞;吴文平
5.5t电弧炉自动调节系统的微机控制 [J], 夏振东;李培松
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浅析电弧炉电极调节器原理

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。

炼钢电炉电极调节器介绍

炼钢电炉电极调节器介绍

电极升降自动调节器电极升降控制器作为电弧炉自动化控制系统的核心部件,是保证电炉持续高效运行在一个精确工作点的关键因素。

对于外界的干扰,比如过流、短路等,都必须及时地检测到并给予实时补偿,无论碰到导电材料还是非导电材料,电极都必须具有相应的保护功能,否则会导致电极折断。

系统可以方便地集成到其它自动化系统中。

所有这些都会影响到系统的初始化投资和生产成本及管理成本。

一个高可靠性、高灵活性、功能强大的电极调节系统可以有效减少以上成本,为您的企业在市场竞争中立于不败之地提供最强有力的保障!一、系统结构在电弧炉炼钢电控设备中,电极调节器是关键的设备,其性能将直接影响钢的产量、质量和能源的消耗。

电极自动调节器主要由测量装置和调节装置两部分组成,电极升降机构是电极自动调节系统的执行环节,驱动方式采用液压比例阀。

其装置采用全数字控制电路控制。

电极调节装置以带显示器工控机为核心器件,配用专用板卡,采用阻抗控制方式,将变压器最大有功功率输入到炉内。

(二次过流保护以软件形式存在调节器中)主变弧压信号需要从大电流母线接点上通过ZCMELT 电压检测箱获得。

电压检测箱配备有三个电压互感器和流涌吸收系统,熔断器和滤波器,以避免高冲击电压并确保输出电压的质量。

电压、电流检测箱安装在变压器附近。

电压、电流检测箱和调节器柜之间需要铺设特殊电缆。

电压测量需要电炉的接地,必须铺设一条从炉体外壳到电压检测箱的70mm2电缆。

ZCMELT AC电极控制系统是基于工业控制计算机。

ZCMELT AC配备有MPI接口,易于与其它的SIMATIC S7 PLC或各种PLC机通讯。

支持各种工业通讯接口,如:Ethernet,PROFIBUS等。

没有工业通讯接口的系统可以通过串行口进行通讯,如RS232,TTY等。

ZCMELT AC包含以下功能:■阻抗调节器比例系数自动动态调整功能,确保生产过程中优异的熔炼性能;■阻抗设定值自定义功能,不同加热阶段可选择不同加热曲线;■灵活的参数设定方式,可直接在HMI上设定调节器参数,无需STEP7编程软件和编程器;■系统参数分类统计功能,以便系统分析实际冶炼改进控制性能;■成熟的防电极折断功能;■变压器和电抗器抽头保护功能.;■集成的超大容量报警和报表系统,可实现系统运行状态快速诊断;■强大的实时和历史趋势记录;■功率圆图实际冶炼功率实时动态显示,简单明了;■创新的液压旁通阀、安全阀、比例阀连锁控制功能;■手动优先,无须关闭自动模式就可以手动操作;■变压器一次侧断路带负荷分闸保护功能;■智能短路响应,可根据用户/电炉的要求进行参数设定;■关键参数口令保护功能。

调节器参数整定(投自动)

调节器参数整定(投自动)

• 那么单纯积分作用的特性总结如下: 那么单纯积分作用的特性总结如下: 1、 输出的升降与被调量的升降无关,与输 、 输出的升降与被调量的升降无关, 入偏差的正负有关。 入偏差的正负有关。 • 2、 输出的升降与被调量的大小无关。 、 输出的升降与被调量的大小无关。 3、 输出的斜率与被调量的大小有关。 、 输出的斜率与被调量的大小有关。 4、 被调量不管怎么变化,输出始终不会出 、 被调量不管怎么变化, 现节跃扰动。 现节跃扰动。 5、 被调量达到顶点的时候,输出的变化趋 、 被调量达到顶点的时候, 势不变,速率开始减缓。 势不变,速率开始减缓。 • 6、 输出曲线达到顶点的时候,必然是输入 、 输出曲线达到顶点的时候, 偏差等于零的时候。 偏差等于零的时候。
• • • • • •
上面5条推论很重要,请大家牢牢记住。 上面 条推论很重要,请大家牢牢记住。 条推论很重要 思考题: 思考题: 1、 被调量回调的时候,输出必然回调么? 、 被调量回调的时候,输出必然回调么? 2、 被调量不动,设定值改变,输出怎么办? 、 被调量不动,设定值改变,输出怎么办? 3、 存在单纯的比例调节系统么? 、 存在单纯的比例调节系统么? 4、 纯比例调节系统会消除静差么? 、 纯比例调节系统会消除静差么?
• P-比例作用趋势图的特征分析 - • 前面说过,所谓的P,就是比例作用,就是 前面说过,所谓的 ,就是比例作用, 把调节器的输入偏差乘以一个系数, 把调节器的输入偏差乘以一个系数,作为调 节器的输出。 温习一下: 节器的输出。 温习一下:调节器的输入偏 差就是被调量减去设定值的差值。 差就是被调量减去设定值的差值。 • 一般来说,设定值不会经常改变,那就是说: 一般来说,设定值不会经常改变,那就是说: 当设定值不变的时候, 当设定值不变的时候,调节器的输出只与被 调量的波动有关。 调量的波动有关。那么我们可以基本上得出 如下一个概念性公式: 如下一个概念性公式: 输出波动=被调量波动 被调量波动*比例增益 输出波动 被调量波动 比例增益

电弧炉电极调节系统的辨识和自校正调节

电弧炉电极调节系统的辨识和自校正调节

电弧炉电极调节系统的辨识和自校正调节
张殿华;毛志忠;郎世俊
【期刊名称】《信息与控制》
【年(卷),期】1990(19)5
【摘要】本文给出了一种辨识可控硅-直流电动机式电极调节系统的方法,并得到了实际系统的数学模型.在系统辨识的基础上,针对电极调节系统参数时变、干扰较强等特点,提出了一种自校正-PID 串行控制方案,并给出了控制方案的仿真结果.
【总页数】5页(P50-54)
【关键词】电弧炉;电极调节系统;自校正调节
【作者】张殿华;毛志忠;郎世俊
【作者单位】东北工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM924.4
【相关文献】
1.基于PID参数自校正模糊算法的电弧炉电极调节系统 [J], 孙和平;白晶;
2.基于径向基神经网络辨识的电弧炉电极调节系统内模控制 [J], 程少帅;马开明
3.电弧炉电极调节系统的自校正控制 [J], 刘小河;崔杜武;周京华
4.基于径向基神经网络辨识的电弧炉电极调节系统内模控制 [J], 程少帅[1];马开明[2]
5.电弧炉电极调节系统GFLC算法的研究 [J], 李强;卫敏;李刚;王星
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电弧炉 电极调节器的参数 自整定
朱 贺 一,韩 星2 ,姜 子晴2
( 1 .国家钢铁冶炼装备系统集成工程 技术研究 中心,重庆 4 0 1 1 2 2 ;2 . 西安电炉研究所有 限公 司,陕西 西安 7 1 0 0 6 1 )
摘要 :通过对电弧炉实际电流值 的分析,采用分类归纳 的方法 ,提 出了一种具有 自学习功能的 P I D 参数 自整 定算法,通过实践证


节器 对于 系统 参数 的扰 动具有 较 好鲁棒 性 ,但是 由于
电弧 炉控制 对象 的非线性 和模型参 数 的时变性 , P I D控 制难 以达 到很 好 的控制 效果 ,例 如 当初 次运 转 以及 工 况 发生较大 变化 时,都需 要重新 整定 P I D 参 数,否 则 系统 将 会发 生等 幅振 荡或 者发散 振荡 ,这 给冶 炼过 程 带 来 了极大 的不 便 。本 文 主要介 绍 了一种 算法 ,在 基 于P I D控 制的基 础上, 能够 在运 行过程 中对 P I D参 数
ZHU He 一 ,HAN Xi n g ,J I ANG Zi q i n g
( 1 . N a t i o n a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r f o r I r o n& S t e e l Ma r k i n g P l a n t I n t e g r a t i o n C o . L t d . ,C h o n g q i n g 4 0 1 1 2 2 ,C h i n a ;
系数 自动动态调 整,做 到实 际电流 与设定 电流偏差大 ,
即电流波动 大时,相 应的 比例 系数 自动 减小 ,但不能小 于一个最小 限定值 。
扰动 ,所 以,时变的 P I D控制参数在调 节器控制过程 中 就显得 尤为 重要 。
该算法保证 了当电弧炉刚开 始冶炼时 比例系数从一 个 很小值 开始,而熔 池升温 阶段 比例 系数 达到标 准值 , 这样保证 了起 弧阶段平稳,而熔池阶段电极调节灵敏 。
a l g o r i t h m wi h t s e l f - s t u d y f u n c t i o n i s g i v e n .Th e p r a c t i c e r e s u l t p ov r e s he t a l g o r i t h m i s e f f e c i t v e a n d a v a i l a b l e .
l 电弧弧长与 电弧 电流有效值关 系
对 电弧炉控制系统来说, 电弧弧长与 电弧 电流有效
值是一个非常重要 的关系,由于 电弧炉 主电路 时间常 数
远小于 电极调节 系统 的等效时间常数 ,因此可将电弧炉
主电路视为一个静 态环节[ 1 - 3 ] ,其主 电路的 电弧弧长与电 弧 电流之 间的非线性 关系如 图 1 所示, 由于对象具有较 强的非线性 ,并且 由于工况的变化经常发生多种形式的
进 行 自整定 。


脚2

弧长( 相对值)
图 1 电流与弧长关系
2 比例 系数 自动动态调 整算法
本算法 中,采集实时的电流值,首先使用分类归纳 方法,通过合理的利用计数器,使实时 电流值与计数器 相关联,然后统计不 同电流 区间对应 的计数器 的和 ,最 后利用计数器 的和值计算 出合适 的比例 系数, 实现 比例
2 . X i ’ n a E l e c t r i c F u r n a c e I n s t i t u t e C o . L t d . ,X i ’ a n 7 1 0 0 6 1 ,C h i n a ) A b s t r a c t :T h r o u g h a n a l y s i n g t h e a c t u a l c u r r e n t o f he t E A F ,u s i n g he t c l a s s i i f c a t i o n a n d i n d u c i t v e me ho t d , he t p a r a me t e r s e l f - a d j u s t me n t
明 了算法的有效性。
关键词 :电弧炉 ;分类归纳 ;P I D;自整定 中 图分类号 :T F 7 4 1 . 5 ;T P 2 7 3 . 2 文献标志码 :A 文章编号 :1 0 0 2 - 1 6 3 9 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 1 8 — 0 3
P a r a me t e r S e l f - a d j u s t me n t o f E l e c t r o d e Re g u l a t o r S y s t e m f o r E A F
1 8

扣 熟
2 0 1 3年 第 4 2卷 第 1 期
V O1 . 42 N O.1 2O1 3
l NDUS TRI AL HEATI NG
DO I :1 0 . 3 9 6 9  ̄ .i s s n .1 0 0 2 — 1 6 3 9 . 2 0 1 3 . 0 1 . 0 0 6
Ke y WO r d s :E A F ; c l a s s i i f c a t i o n nd a i n d u c t i v e me ho t d ;P I D; s e l f - a d j u s t me n t
广 泛 应用于 冶 金行 业 的电 弧炉是 一个 随机 干 扰十 分 严 重的 非线性 时变 系统 , 目前使 用最 广泛 的 电弧炉 电极调节 系统 采用 P I D 调节器 进行控 制,虽 然 P I D调
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