钢包精炼炉电极监控系统的设计
发布时间：2020-12-24 12:23
目前炉外精炼技术在全世界范围内有着广泛应用,它不仅可以提高钢种的质量而且可以加快生产速度。LF钢包精炼炉的设备费用低、操作简单,如今成为了炉外精炼技术中代表性的设备,得到了普遍的使用。精炼炉精炼过程中电极调节是最重要的环节,电极调节直接影响着炉内的温度和成分指标,因此想要准确的控制钢水的温度和成分,就需要加深对电极控制的了解。文中以某钢厂150 t LF精炼炉为研究背景,搜寻了国内外有关于精炼炉炼钢的文献,综述了精炼炉的发展历史、工艺流程以及国内外精炼炉电极控制系统的发展状况。通过查阅文献总结出精炼炉电极控制常用的三种控制方法,经过分析对比最终确定了电极调节的控制方法为恒阻抗控制。精炼炉系统具有非线性和时变性,同时精炼炉三相电极之间还存在耦合性,因此控制过程中难度大,效果差。传统的PID控制器结构简单,对于复杂的非线性的控制系统无法取得良好的控制效果。本文采用了模糊自适应PID控制器对电极系统进行控制,模糊自适应PID控制利用模糊规则能够实现对PID参数的修改。模糊自适应PID控制器以误差e和误差变化率ec作为输入,能够满足不同时刻的e、ec对PID参数自整定的要求。利用Matlab软...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
精炼炉工艺流程
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-短网也叫大电流线路，它包含了从变压器二次侧引出的补偿器、铜排、水冷电缆等装置。经主回路产生的电流可以通过短网传送到精炼炉电极系统，对钢水加热。4.保护与检测计量回路主电路变压器一次侧装置了测量设备电压互感器和电流互感器，通过测量的电压和电流能够及时了解到变压器的电功率消耗情况。在高压断路器柜上装设了微机综合保护器，此装置提高了高压断路器的工作可靠性。5.控制器钢包精炼炉控制系统分为精炼炉炉体控制，电极控制两部分。由于PLC具有良好的稳定性能，在此可利用PLC控制炉体和电极的运转。6.液压系统液压系统由比例阀和液压缸组成。精炼炉电极升降过程中通过模糊PID控制器输出的信号调节比例阀的开度，控制电极的升降[21]。7.电极夹持器电极夹持器用来固定电极的位置，当石墨电极长度无法进行冶炼时可以松开夹持器把石墨电极延长。图1.2精炼炉系统框图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-2研究方案2.1电极控制系统精炼炉电极控制系统框图如图2.1所示。图2.1精炼炉电极控制系统框图在电极升降调节系统中，三相电极的每一个电极都配有一套液压系统。液压系统由液压缸和比例阀组成。利用电压互感器测量电弧电压，电流互感器测量电弧电流，将采集得到的弧流与弧压经整流滤波处理后传送到PLC中，在PLC中经过计算输出一个-10V-10V之间的电压信号。PLC将控制信号传送至比例阀，通过控制阀杆的移动来完成电极的升降。电弧：三相电极与钢水放电产生电弧，电弧的作用是将电能转变成精炼炉精炼时所需要的热能。控制器：控制器可以根据偏差以及偏差变化率进行控制算法的计算，计算得到的结果作用于被控对象，在这里用于控制电极的升降。现在常用的控制器有三种：（1）模拟电路控制器：这种控制器价格低廉，操作简单，但是控制效果不好，达不到预期目标，使用的人很少，几乎被淘汰。（2）可编程逻辑控制器:这种控制器现在在国内普遍被使用，可编程逻辑控制器即PLC具有非常强的稳定性能，控制效果非常理想。在本文中就采取了利用下位机PLC进行编程，控制电极的升降。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊PID控制系统设计及MATLAB仿真[J]. 宋伟,李武君. 云南化工. 2019(09)
[2]基于模糊自适应PID控制的矿热炉电极调节系统设计[J]. 牛群峰,崔伯渊,王莉. 自动化与仪表. 2016(11)
[3]自适应PID控制在电极升降控制中的应用[J]. 陈玲. 自动化技术与应用. 2016(05)
[4]S7-1200 PLC结构化编程的研究和应用[J]. 黄恭伟,倪受春,汪先兵,邓景泉,王伟. 滁州学院学报. 2015(05)
[5]基于智能复合控制技术的电弧炉电极调节器设计[J]. 郑孝东. 工业加热. 2015(03)
[6]电弧炉电极调节系统模糊自适应PID控制器设计[J]. 鲁军,李亮. 沈阳理工大学学报. 2015(02)
[7]模糊PID控制在电石炉电极控制系统的实现[J]. 贾华,郭向超,刘慧博. 计算机仿真. 2015(02)
[8]基于TIA Portal环境的S7-1200的OPC通讯[J]. 王大鹏,王涛,苏孝国. 可编程控制器与工厂自动化. 2014(09)
[9]基于Matlab的模糊查询表生成方法探讨[J]. 叶伊莎,任佳. 实验室研究与探索. 2014(05)
[10]PLC型变频电极调节系统在电弧炉上的应用[J]. 樊晓栋. 电气自动化. 2014(02)
硕士论文
[1]基于WinCC与PLC的100吨LF炉控制系统研究[D]. 张永辉.辽宁科技大学 2016
[2]基于CAN总线的多PLC通信控制研究[D]. 郭成镇.上海交通大学 2012
[3]模糊PID控制器的研究[D]. 丁坚.哈尔滨工程大学 2009
[4]基于CANBUS的现场总线控制系统组态软件的研制[D]. 王伟.哈尔滨工业大学 2006
[5]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：2935650
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
精炼炉工艺流程
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-短网也叫大电流线路，它包含了从变压器二次侧引出的补偿器、铜排、水冷电缆等装置。经主回路产生的电流可以通过短网传送到精炼炉电极系统，对钢水加热。4.保护与检测计量回路主电路变压器一次侧装置了测量设备电压互感器和电流互感器，通过测量的电压和电流能够及时了解到变压器的电功率消耗情况。在高压断路器柜上装设了微机综合保护器，此装置提高了高压断路器的工作可靠性。5.控制器钢包精炼炉控制系统分为精炼炉炉体控制，电极控制两部分。由于PLC具有良好的稳定性能，在此可利用PLC控制炉体和电极的运转。6.液压系统液压系统由比例阀和液压缸组成。精炼炉电极升降过程中通过模糊PID控制器输出的信号调节比例阀的开度，控制电极的升降[21]。7.电极夹持器电极夹持器用来固定电极的位置，当石墨电极长度无法进行冶炼时可以松开夹持器把石墨电极延长。图1.2精炼炉系统框图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-2研究方案2.1电极控制系统精炼炉电极控制系统框图如图2.1所示。图2.1精炼炉电极控制系统框图在电极升降调节系统中，三相电极的每一个电极都配有一套液压系统。液压系统由液压缸和比例阀组成。利用电压互感器测量电弧电压，电流互感器测量电弧电流，将采集得到的弧流与弧压经整流滤波处理后传送到PLC中，在PLC中经过计算输出一个-10V-10V之间的电压信号。PLC将控制信号传送至比例阀，通过控制阀杆的移动来完成电极的升降。电弧：三相电极与钢水放电产生电弧，电弧的作用是将电能转变成精炼炉精炼时所需要的热能。控制器：控制器可以根据偏差以及偏差变化率进行控制算法的计算，计算得到的结果作用于被控对象，在这里用于控制电极的升降。现在常用的控制器有三种：（1）模拟电路控制器：这种控制器价格低廉，操作简单，但是控制效果不好，达不到预期目标，使用的人很少，几乎被淘汰。（2）可编程逻辑控制器:这种控制器现在在国内普遍被使用，可编程逻辑控制器即PLC具有非常强的稳定性能，控制效果非常理想。在本文中就采取了利用下位机PLC进行编程，控制电极的升降。
【参考文献】：
期刊论文
[1]模糊PID控制系统设计及MATLAB仿真[J]. 宋伟,李武君. 云南化工. 2019(09)
[2]基于模糊自适应PID控制的矿热炉电极调节系统设计[J]. 牛群峰,崔伯渊,王莉. 自动化与仪表. 2016(11)
[3]自适应PID控制在电极升降控制中的应用[J]. 陈玲. 自动化技术与应用. 2016(05)
[4]S7-1200 PLC结构化编程的研究和应用[J]. 黄恭伟,倪受春,汪先兵,邓景泉,王伟. 滁州学院学报. 2015(05)
[5]基于智能复合控制技术的电弧炉电极调节器设计[J]. 郑孝东. 工业加热. 2015(03)
[6]电弧炉电极调节系统模糊自适应PID控制器设计[J]. 鲁军,李亮. 沈阳理工大学学报. 2015(02)
[7]模糊PID控制在电石炉电极控制系统的实现[J]. 贾华,郭向超,刘慧博. 计算机仿真. 2015(02)
[8]基于TIA Portal环境的S7-1200的OPC通讯[J]. 王大鹏,王涛,苏孝国. 可编程控制器与工厂自动化. 2014(09)
[9]基于Matlab的模糊查询表生成方法探讨[J]. 叶伊莎,任佳. 实验室研究与探索. 2014(05)
[10]PLC型变频电极调节系统在电弧炉上的应用[J]. 樊晓栋. 电气自动化. 2014(02)
硕士论文
[1]基于WinCC与PLC的100吨LF炉控制系统研究[D]. 张永辉.辽宁科技大学 2016
[2]基于CAN总线的多PLC通信控制研究[D]. 郭成镇.上海交通大学 2012
[3]模糊PID控制器的研究[D]. 丁坚.哈尔滨工程大学 2009
[4]基于CANBUS的现场总线控制系统组态软件的研制[D]. 王伟.哈尔滨工业大学 2006
[5]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：2935650
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