[實用新型]一種礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320504214.3
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN203454820U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于景定;景滿德;翟小煜;楊峻;李春元
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)青海電力節(jié)能服務(wù)有限公司;成都市中朋達電氣有限公司
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及電極控制裝置，具體為一種礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在礦熱爐冶煉過程中，由于系統(tǒng)的時變性和復雜性，三相電極的最優(yōu)位置會經(jīng)常改變。為了讓電極工作于最優(yōu)位置區(qū)域內(nèi)，必須通過電極升降控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電極的位置，以期降低三相熔池功率的不平衡度。原電極升降系統(tǒng)主要存在以下問題：（1）三相電極插入位置無法檢測，目前，該電爐有一簡易的電極位置顯示裝置，雖然這一裝置可直觀地顯示電極上端的移動距離，但由于沒有設(shè)定電極的初始位置，沒有一個合理的方法推斷電極在工作過程中的損耗量，只能靠人工憑經(jīng)驗估計電極的消耗量，并以此為標準來控制電極的提升、下降或壓放，調(diào)整電極的位置，這種方法無法獲得三相電極的實際插入位置，難以保證礦熱爐穩(wěn)定持續(xù)地工作在最佳工作范圍內(nèi)。（2）電極升降控制的自動化程度低，控制效果不佳，礦熱爐電極的升降控制主要靠人工手動控制三相一次電流平衡來調(diào)節(jié)三相功率平衡，由于操作人員的經(jīng)驗、技術(shù)水平和熟練程度不同，難以保證礦熱爐持續(xù)滿負荷運行。該方法調(diào)節(jié)過程滯后、工人操作強度大、工作效率低、耗電量大、爐況不穩(wěn)定、難以保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（3）三相一次電流達到了平衡，并不代表熔池內(nèi)三相有功功率達到平衡，同時，因三相電極電流之間有一定的耦合關(guān)系，若有一相電流發(fā)生變化，其余兩相電流必然受到影響，很難保證三相電流平衡。（4）通過將三相一次電流控制在900A左右可使電爐達到正常的冶煉效果，但是由于三相短網(wǎng)不平衡，三相電極的最佳工作范圍不一樣，如果都采取900A，并不一定能達到最佳的冶煉效果。（5）電極的傳動機構(gòu)為交流力矩電機，其升降速度是恒定的。但當需要調(diào)節(jié)的量較小時，要適當減小升降速度，使電極升降對周圍爐料及坩堝的影響較??；當出現(xiàn)事故、所需調(diào)節(jié)的量較大時，要適當增大升降速度，使得電極快速升降，以避免事故惡化。這樣，電機長期處于頻繁正反轉(zhuǎn)沖擊負荷下，壽命短，難于維護；電極頻繁串動，升降不穩(wěn)，使得力矩電機燒壞和電極折斷現(xiàn)象發(fā)生的可能性增大。（6）人工依據(jù)爐況和電壓電流的變化來調(diào)節(jié)電壓等級，這一方法由于受到操作人員崗位流動性的影響，使得工程師很難及時了解爐況與電壓電流的變化，無法及時調(diào)整電壓等級以使冶煉效果達到最佳；當出現(xiàn)故障時，也無法及時調(diào)整電壓等級，對故障的處理不利。

發(fā)明內(nèi)容

本專利針對以上技術(shù)問題，提供一種礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)，目的在于：解決礦熱爐冶煉過程中三相電極的位置問題，并給冶煉生產(chǎn)操作提供了多種不同的操作模式，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗、穩(wěn)定生產(chǎn)。

本專利的具體技術(shù)方案如下：

一種礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)，由電壓測量端、功率測量端、電流測量端、諧波檢測裝置、工控機、溫度測量端、壓力測量端、PLC控制器、光電編碼器、電極升降結(jié)構(gòu)、交流力矩電機、變頻器組成，其特征在于：電壓測量端、功率測量端、電流測量端分別連接諧波檢測裝置，諧波檢測裝置連接工控機，工控機的數(shù)據(jù)輸入端另分連接別溫度測量端、壓力測量端，工控機的數(shù)據(jù)輸出端連接PLC控制器，PLC控制器的數(shù)據(jù)輸入端連接光電編碼器，光電編碼器連接電極升降結(jié)構(gòu)，電極升降結(jié)構(gòu)連接交流力矩電機，交流力矩電機另連接變頻器，變頻器分別連接PLC控制器和主電路。

礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)是利用PLC控制器作為下位控制機，工業(yè)控制計算機作為上位機，光電編碼器檢測到的電極升降位移作為一個反饋，構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，并且利用電極位置優(yōu)化控制策略對電極進行控制。通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用最小二乘支持向量機建立了電極位置與三相熔池功率、電極電流的軟測量模型。由于升降電極的直接目的是為了降低三相熔池功率的不平衡度，通過分析電爐的電氣系統(tǒng)與爐膛內(nèi)部電路，利用電路電極位置與熔池功率、電極電流的關(guān)系，為電極位置優(yōu)化控制提供了依據(jù)。

本專利的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在：（1）爐況正常時，采用電極位置優(yōu)化控制。（2）當電流下降或上升幅度過大時，采用恒電流控制?？刂菩盘栍梢淮蝹?cè)電流決定，以便使電路中的電流快速地恢復到正常工作范圍之內(nèi)。（3）不可抬升電極的情況處理。出鐵時，為防止出現(xiàn)塌料，出鐵口附近的電極不能上抬；電極出現(xiàn)異常時，如中間凹陷，則一般不能抬升。（4）故障情況下電極的處理當?shù)V熱爐自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)給出相關(guān)狀態(tài)信息并報警，提示操作人員切換到手動控制，以保證礦熱爐的正常生產(chǎn)。本礦熱爐電極升降閉環(huán)控制系統(tǒng)的建立，可以解決礦熱爐冶煉過程中三相電極的位置問題，并給冶煉生產(chǎn)操作提供了多種不同的操作模式，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗、穩(wěn)定生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本專利結(jié)構(gòu)示意圖。