礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、眾所周知，礦熱爐是硅錳合金生產(chǎn)過(guò)程中的核心設(shè)備，其主要工作原理是當(dāng)有電流通過(guò)三根電極導(dǎo)入礦熱爐內(nèi)時(shí)，爐內(nèi)的爐料在電弧熱與電阻熱二者的共同產(chǎn)生的高溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成硅錳合金。其中，礦熱爐的電極控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響硅錳合金冶煉效率、合金質(zhì)量以及企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益等。而鐵合金的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)耗能非常高的過(guò)程，所以在供電形勢(shì)日趨緊張的條件下，如何優(yōu)化礦熱爐電極的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且降低礦熱爐能耗具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義和顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)

2、值。
　　本文主要以某鐵合金廠使用的大型密閉礦熱爐升降自動(dòng)控制系統(tǒng)為研究背景，為了更加有效的實(shí)現(xiàn)鐵合金的生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)提高礦熱爐生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)能耗的目的，本文主要從礦熱爐系統(tǒng)特性分析、電極升降控制系統(tǒng)建模以及自動(dòng)控制設(shè)計(jì)這三個(gè)方面進(jìn)行了研究。而由于爐膛內(nèi)部的導(dǎo)電方式具有多樣性的特點(diǎn)，同時(shí)爐內(nèi)合金的冶煉反應(yīng)十分復(fù)雜，而電爐三相電流有具有相互耦合的性質(zhì)，因此礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)同時(shí)具有時(shí)變、強(qiáng)耦合以及多變量非線性的系統(tǒng)

3、特性。本文在研究過(guò)程中首先根據(jù)礦熱爐系統(tǒng)的特性，建立了以電極電流為輸出變量的位置-電流模型，并同時(shí)對(duì)礦熱爐的基本控制模型參數(shù)又進(jìn)行了有效的辨識(shí)，其仿真結(jié)果顯示本文所設(shè)計(jì)的礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)礦熱爐經(jīng)濟(jì)優(yōu)化以及控制策略的研究具有十分重要的意義。
　　第一部分:對(duì)現(xiàn)階段的礦熱爐的生產(chǎn)設(shè)備（包括機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備）、生產(chǎn)工藝流程以及電極升降自控方案進(jìn)行研究，同時(shí)詳細(xì)的分析現(xiàn)階段礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)的解決方案。
　　第

4、二部分:建立計(jì)算電極電流的測(cè)量模型，進(jìn)而分析各個(gè)模型之間的耦合關(guān)系。測(cè)量環(huán)節(jié)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的最重要環(huán)節(jié)，若要電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確反應(yīng)爐況，電極參數(shù)的測(cè)量就必須十分精準(zhǔn)。論文在這部分將主要研究二次側(cè)電極電流、電極電壓的算法，并且通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)的方式建立三相電極位置-電流模型，準(zhǔn)確反映系統(tǒng)電極電流與電極位置的關(guān)系。
　　第三部分:電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。使用內(nèi)?？刂评碚搶?duì)礦熱爐電極進(jìn)行控制，使控制量能夠根據(jù)礦熱爐內(nèi)運(yùn)行的實(shí)際