[發(fā)明專利]礦熱爐電極升降控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210098004.9
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102630107A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司
• 主分類號: H05B7/156
• 分類號: H05B7/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動控制領(lǐng)域，涉及一種礦熱爐電極升降控制方法。?

背景技術(shù)

礦熱爐，屬電弧爐系列的一種，冶煉的產(chǎn)品包括硅鐵、硅錳合金、電石等，其冶煉的核心理論是：通過電離空氣形成定向高溫離子流-電弧，將電能轉(zhuǎn)換成熱能，為發(fā)生還原反應(yīng)提供足夠高的溫度。?

電弧的狀態(tài)取決于電極端頭和放電體的距離、放電體的導(dǎo)電性、電壓以及電極周圍的溫度和爐料介質(zhì)的電阻特性。在冶煉過程中，隨著熔池液面的不斷升高，爐料經(jīng)常性下塌，電極端頭因燒損從而導(dǎo)致插入料面下的長度變短以及熔池導(dǎo)電性的變化，需要適時調(diào)整三相電極的實(shí)際位置，以保持爐內(nèi)始終能夠處于最佳的冶煉狀態(tài)，同時還要能夠保持三相電極等效熔池電阻的平衡，以維持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，達(dá)此目的的關(guān)鍵之一就是電極升降控制系統(tǒng)要有很好的控制性能，能根據(jù)爐內(nèi)狀態(tài)的變化適時調(diào)整電極位置，維持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定以及三相電極的穩(wěn)定，與此同時還要利用低壓無功補(bǔ)償技術(shù)保證系統(tǒng)有較好的功率因數(shù)。?

冷態(tài)礦石不導(dǎo)電，熔融態(tài)混合體是良導(dǎo)電體，這一特點(diǎn)決定了礦熱爐電極升降控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和難點(diǎn)，也是眾多從事礦熱爐自動化控制的先行者們至今仍未成功的原因所在。到目前為止，國內(nèi)現(xiàn)有礦熱爐電極升降普遍為人工手動控制，當(dāng)電流大于規(guī)定值時，提升電極，當(dāng)電流小于規(guī)定值時，下降電極，個別使用PLC控制也是基于和人工控制相同的方法，其主要缺點(diǎn)是人工操作的隨意性大、三相電極功率不平衡、單位產(chǎn)品電耗高、產(chǎn)量低、礦石回收率低。?

影響礦熱爐冶煉電耗的因素很多，首先要解決熱源的穩(wěn)定問題，由計算機(jī)控制三相電極在爐內(nèi)的位置，保證爐內(nèi)熱場的均衡穩(wěn)定；然后解決爐料的均勻性問題，最好也使用計算機(jī)控制。這兩大因素是礦熱爐節(jié)電與否的關(guān)鍵，綜合節(jié)電的空間在15％左右。第一因素的空間約6％至10％，第二因素的空間約4％至7％。?因此，取得低電耗的先決條件是要控制好電極位置，電極頻繁的上下移動，這就導(dǎo)致高溫區(qū)的不固定，破壞了形成的“坩堝”區(qū)，極大的影響化學(xué)反應(yīng)的速度，大大增加電耗。?

發(fā)明內(nèi)容

1.?本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。?

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種能降低冶煉電耗、提高生產(chǎn)率的礦熱爐電極升降自動控制的方法。?

2.?本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案。?

礦熱爐電極升降自動控制的方法，包括變壓器，在該變壓器的初級裝有電流互感器，互感器的電流輸入電流互感器從而得到4-20MA的直流電壓模擬信號，提供給下位機(jī)模擬量輸入模塊；另一路三相交流電壓信號直接取自變壓器次級出線排上的交流電壓信號，經(jīng)互感器和變送器后輸出也是4~20MA的直流電壓模擬信號；上述六路信號經(jīng)PLC模擬量輸入模塊和輸入的手動控制開關(guān)信號和限位控制開關(guān)信號進(jìn)行運(yùn)算；?

運(yùn)算后的輸出信號分別輸向液壓驅(qū)動系統(tǒng)，即：計算機(jī)的輸出信號經(jīng)數(shù)字量輸出模塊輸出控制電極液壓升降裝置的升降，控制信號通過接觸器控制液壓電磁閥實(shí)電極上、下運(yùn)動，從而改變?nèi)嚯姌O的等效熔池阻抗；?

所述變壓器的輸入電源是由電網(wǎng)10KV或35KV或110KV三相交流電經(jīng)隔離開關(guān)、真空開關(guān)接入至變壓器初級，經(jīng)變換后在次級輸出120V的三相交流電，通過由大截面銅管、軟銅電纜組成的大截面短網(wǎng)、導(dǎo)電裝置和石墨電極相接，進(jìn)入爐內(nèi)，提供還原反應(yīng)所需的能量。?

根據(jù)礦熱爐冶煉產(chǎn)品和工藝對電壓、電流的要求，以三相電極等效熔池電阻作為控制量，機(jī)控制系統(tǒng)將自動地實(shí)時地檢測到的參數(shù)值(電壓、電流)進(jìn)行運(yùn)算與設(shè)定值進(jìn)行三相平衡和比較運(yùn)算，并根據(jù)控制數(shù)學(xué)模型、控制策略和異常爐況模型進(jìn)行分析判斷，然后發(fā)出一組控制信號給液壓電磁閥，進(jìn)而帶動電極上下運(yùn)動，改變?nèi)鄢仉娮瑁蛎撾x自動控制并提醒操作者處理，使系統(tǒng)迅速地糾正偏差，維持其運(yùn)行在設(shè)定范圍內(nèi)；本發(fā)明采樣系統(tǒng)是將控制對象的實(shí)時狀態(tài)及其檢測值送入下位機(jī)的關(guān)鍵接口，它的可靠性和準(zhǔn)確性直接關(guān)系到系統(tǒng)的控制性能，本系統(tǒng)中采樣的對象為短網(wǎng)電壓和電流，采樣部分包括互感器和變送器；下位機(jī)PLC是整個控制系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)控制模型的處理運(yùn)算、決策、實(shí)時數(shù)據(jù)的存儲運(yùn)算；上位機(jī)使用WinCC作為監(jiān)控軟件；本發(fā)明的操作界面為全中文菜單提示，系統(tǒng)運(yùn)行時可以實(shí)時看到電極電壓、電流及電阻的實(shí)際數(shù)值及其波動圖形，當(dāng)冶煉出現(xiàn)異常爐況時，系統(tǒng)會提示操作者進(jìn)行處理；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，也可從顯示器的畫面上進(jìn)行判斷。?

本發(fā)明能夠根據(jù)礦熱爐冶煉過程中不同階段的熔池電阻進(jìn)行自動控制、降低單位產(chǎn)品能耗和提高礦石回收率的目的。?

圖1是本發(fā)明控制電路方框示意圖。?

圖2是礦熱爐電極系統(tǒng)等效電路圖。?