Разработка системы управления рудно-термической печью, использующей гармонический состав кривой фазного тока

• Автор: Елизаров, Владислав Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ состояния развития рудно-термических печей и систем управления
1.1. Особенности технологического режима работы рудно-термической печи с закрытой дугой
1.2. Подходы к изучению подэлектродного пространства руднотермической печи с закрытой дугой
1.3. Особенности рудно-термической печи с закрытой дугой как объекта регулирования и анализ способов управления и систем автоматического
управления
Выводы по главе
2. Разработка электрической модели рудно-термической печи с закрытой дугой и исследование режимов работы печи
2.1. Схема электропитания и особенности электроснабжения руднотермической печи
2.2. Схема замещения рудно-термической печи
2.3. Разработка модели электрической части рудно-термической печи
2.4. Выбор и обоснование метода исследования
2.5. Исследование влияния электрического режима ванны руднотермической печи на гармонический состав фазного тока
Выводы по главе
3. Разработка тепловой модели ванны рудно-термической печи с закрытой дугой
3.1. Постановка задачи исследования
3.2. Разработка и обоснование тепловой модели ванны РТП
3.3. Исследование тепловых режимов РТП
3.4. Критерий выбора рационального теплового режима
Выводы по главе

4. Разработка и исследование системы управления тепловым режимом РТП по гармоническому составу кривой фазного тока
4.1. Разработка системы управления
4.2. Разработка модели системы управления РТП по гармоническому
составу кривой фазного тока
4.2.1. Канал перемещения электрода
4.2.2. Канал переключения напряжения
4.2.3. Канал коррекции заданного тока в функции гармонического
состава
4.2.4. Рудно-термическая печь переменного тока с закрытой дугой
4.3. Исследование системы
Выводы по главе
5. Экспериментальные исследования и реализация системы управления
5.1. Описание экспериментальной установки
5.2. Разработка методики экспериментального исследования
5.3. Обработка экспериментальных данных
5.4. Исследование электрического режима на действующей РТП
5.5. Исследование теплового режима РТП
5.6. Исследование системы управления режимом печи
5.7. Реализация системы управления и разработка алгоритмов управления
Выводы по главе
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Рудно-термические печи (РТП) широко применяются в современной промышленности, в связи с тем, что конечные продукты из них могут выпускаться в различных агрегатных состояниях (пар или газ, жидкость-расплав, твердое тело, извлекаемое целым слитком (штейны) [1]):
• в черной металлургии - для выплавки ферросплавов, сплавов циркония и чугуна;
• в цветной металлургии - для выплавки медных и медно-никелевых штейнов;
• в огнеупорном производстве - для получения плавленых огнеупоров;
• в химическом производстве - для выплавки карбида кальция, фосфора.
По режиму работы РТП разделяются на печи непрерывного действия и печи периодического действия. Режим работы определяет конструктивные особенности, геометрические размеры и электрические параметры печи [2].
В печах непрерывного действия шихту подают дозированными порциями, а выпуски металла и шлака производят через равные промежутки времени по графику. Печь находится все время под током, а процесс плавки протекает непрерывно.
В печах периодического действия завалку шихты прекращают за некоторое время перед выпуском. Во время выпуска из печи сливают весь расплав, а затем завалку начинают вновь, и плавка повторяется.
В зависимости от требуемого конечного продукта в РТП используют шлаковые и бесшлаковые процессы. Характеристикой шлакового процесса служит кратность шлака, т.е. отношение массы выпущенного из печи шлака к массе выпущенного металла.
Обычно к бесшлаковым процессам относят выплавку ферросплавов, при которой количество шлака незначительно и составляет 3-10% от массы металла (например, выплавка кристаллического кремния, ферросилиция, си-ликокальция, силикоалюминия, ферросиликохрома). Шлаковые процессы со-
уменьшения поверхностного эффекта и эффекта близости, значительно снижаются активные потери и нагрев конструкций, при этом возрастает КПД печи и снижается расход электроэнергии.
По надежности электроснабжения РТП относятся к потребителям второй категории. На достаточно мощных ферросплавных печах отключение на 15-20 минут оказывает слабое влияние на ход технологического процесса. Однако это приводит к снижению производительности и повышению расхода электроэнергии [67].
Часть РТП плохо реагируют на отключение, так как это обычно приводит к обломам и обрывам электродов и аварийным остановкам печей. В то же время РТП используют в качестве регуляторов нагрузки энергосистем. Регулятором нагрузки (или потребителем-регулятором), согласно [69], принято называть потребителя электрической энергии, режим работы которого предусматривает возможность ограничения электропотребления в часы максимума для выравнивания графика нагрузки энергетической системы или электростанции и увеличения нагрузки в часы минимума.
Проведенный анализ особенностей питания РТП показывает, что существующие электрические схемы полностью удовлетворяют требованиям современной технологии и могут быть приняты без изменений в качестве основы для проведения дальнейших исследований.
2.2. Схема замещения рудно-термической печи
Проводить исследования на полной электрической схеме, приведенной на рис. 2.1, неудобно. Для наглядности и более полного учета особенностей сопротивления вторичного контура целесообразно использовать схему замещения печной установки. В схеме замещения отдельные элементы электрической цепи заменяют активными и индуктивными сопротивлениями, подобранными таким образом, чтобы при одинаковых внешних напряжениях потребляемые токи и мощности действительной схемы и схемы замещения были равны. Сопротивление дуги в схеме замещения считается чисто активным