复合智能控制和解耦技术在电弧炉电极调节中的应用
发布时间：2020-10-17 01:00
近年来,电弧炉炼钢发展十分迅速,已成为最主要的炼钢方式之一。我国电弧炉炼钢起步较晚,虽然冶炼技术有了大幅提升,但与一些发达国家相比,我国的电弧炉炼钢规模小,控制技术落后,电极损耗大,废料利用率低,电能消耗大,冶炼周期长,产品质量低,已经不能满足现代化的生产需求。因此,提高电弧炉炼钢的技术水平,对于促进我国钢铁产业的可持续发展具有重大的意义。电弧炉冶炼过程中,电极调节控制系统是电弧炉炼钢的一个重要环节,其作用是调节电极在炉内的移动位置,使弧长保持恒定,电弧电压和电流的比例恒定,从而使输入功率稳定。由于电弧炉电极调节系统是一个非线性、强耦合、多变量的时变系统,采用常规的PID或者单一的控制方式已无法满足控制要求,因此需要设计一种集成的、复合的智能控制策略来解决日益复杂的控制系统。首先,在全面了解电弧炉的工作原理和冶炼工艺的基础上,分别建立了交流电弧模型、三相电极模型、供电系统模型和液压系统模型,分析了电极弧长与弧流、弧压间的函数关系。其次,针对三相电极间的耦合问题,结合传统的解耦方法,设计一种基于单神经元的自适应解耦控制器,即在控制器和被控对象之间加上解耦补偿器,从而削弱了三相电极间的耦合影响,仿真结果表明这种解耦补偿器具有良好的解耦能力和抗干扰性能。最后,根据电弧炉的工艺特点和不同时期的冶炼要求,对熔化期和氧化还原期进行分段控制。在熔化期,炉料燃烧不稳定,系统受到的扰动剧烈,弧长频繁改变,需要电极调节系统能够快速准确的升降电极。为此,设计基于BP神经网络的PID控制器;在氧化还原期,燃弧变化比较稳定,扰动相对减小,希望有比较高的控制精度,因此采用模糊PID控制方案。仿真结果表明,该复合智能控制器能够满足电弧炉各个冶炼阶段的性能要求。
【学位单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF741.5
【部分图文】：
[11]。电弧功率很大，产生的热量非常集中，致使炉温很高，可迅速熔化钢料。如图1.1为三相交流电弧炉的结构简图，它由电炉变压器供电，在三相电极、电弧和钢料之间形成三相通路。图1.1 三相交流电弧炉构造简图Fig. 1.1 Three-phase ac electric arc furnace structure diagram电弧炉根据加热方式分类有两种，即直接加热方式和间接加热方式。现代电弧炉炼钢均采用直接加热方式[12]。其工作原理是三相交流电流击穿炉内原料之间的空气产生电弧直接熔化金属，该方法适用于熔点高，产量大的合金钢。电弧炉炼钢的主要原料为废钢、生铁以及各种合金材料，整个冶炼过程一般分成三个阶段，即熔化阶段、氧化阶段和还原阶段[13]。各冶炼时期对功率和温度有不同的要求。1-炉底；2-钢液；3-渣层；4-流钢嘴；5-炉顶；6-电极；7-电极夹持器；8
情况下一个完整冶炼过程需要加料 2～3 次[23]。为了保护炉衬击，需要在炉底铺盖一定量的石灰。电弧炉炼钢过程中，由于高温作用和化学腐蚀，会使损坏一层就是及时修整损坏的炉衬，以保证下一个冶炼周期的正常进用寿命，通常选择萤石和石灰为补炉原料。期的时间是从通电开始到配料全部熔化的阶段，这一时期经过段、主熔阶段和熔化末了阶段。图 1.3 为炉料熔化过程示意图
图 2.2 石墨电极为阴极时的电弧模型Fig. 2.2 Arc model when graphite electrodes in cathod一个处于等离子状态的通道，是电流的载体。由面上产生力的作用，在这个夹紧力的驱动下，电对周围气体的吸收，导致热电子的运动速度和表温。电形式不同，电弧放电的大部分电子是由阴极本的物理特性很大程度上取决于受阴极变化。对比，其主要作用是连续不断的接收从阴极来的电子两极的物理特性可分别由阴极电位降和阳极电
【共引文献】
本文编号：2844036
【学位单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF741.5
【部分图文】：
[11]。电弧功率很大，产生的热量非常集中，致使炉温很高，可迅速熔化钢料。如图1.1为三相交流电弧炉的结构简图，它由电炉变压器供电，在三相电极、电弧和钢料之间形成三相通路。图1.1 三相交流电弧炉构造简图Fig. 1.1 Three-phase ac electric arc furnace structure diagram电弧炉根据加热方式分类有两种，即直接加热方式和间接加热方式。现代电弧炉炼钢均采用直接加热方式[12]。其工作原理是三相交流电流击穿炉内原料之间的空气产生电弧直接熔化金属，该方法适用于熔点高，产量大的合金钢。电弧炉炼钢的主要原料为废钢、生铁以及各种合金材料，整个冶炼过程一般分成三个阶段，即熔化阶段、氧化阶段和还原阶段[13]。各冶炼时期对功率和温度有不同的要求。1-炉底；2-钢液；3-渣层；4-流钢嘴；5-炉顶；6-电极；7-电极夹持器；8
情况下一个完整冶炼过程需要加料 2～3 次[23]。为了保护炉衬击，需要在炉底铺盖一定量的石灰。电弧炉炼钢过程中，由于高温作用和化学腐蚀，会使损坏一层就是及时修整损坏的炉衬，以保证下一个冶炼周期的正常进用寿命，通常选择萤石和石灰为补炉原料。期的时间是从通电开始到配料全部熔化的阶段，这一时期经过段、主熔阶段和熔化末了阶段。图 1.3 为炉料熔化过程示意图
图 2.2 石墨电极为阴极时的电弧模型Fig. 2.2 Arc model when graphite electrodes in cathod一个处于等离子状态的通道，是电流的载体。由面上产生力的作用，在这个夹紧力的驱动下，电对周围气体的吸收，导致热电子的运动速度和表温。电形式不同，电弧放电的大部分电子是由阴极本的物理特性很大程度上取决于受阴极变化。对比，其主要作用是连续不断的接收从阴极来的电子两极的物理特性可分别由阴极电位降和阳极电
【共引文献】
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本文编号：2844036
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