在當今工業(yè)煉鋼過程中,電弧爐越來越受到歡迎。電弧爐電極控制器是工業(yè)煉鋼過程中最核心的部分,有效的電極控制器可以提高電弧爐生產率、減少電極消耗和出鋼時間。研究一種新型的電極控制算法是非常有必要的。本設計以電弧爐電極調節(jié)器為研究對象,建立了電弧爐阻抗模型、供電系統(tǒng)模型、液壓系統(tǒng)模型及電弧爐電極調節(jié)系統(tǒng)模型,通過simulink來進行仿真,得到了弧流與弧長之間的非線性曲線圖,然后通過最小二乘法對其曲線進行擬合,得到弧流與弧長的關系表達式,最后根據(jù)實際運行參數(shù)對液壓調節(jié)系統(tǒng)中的比例閥、液壓缸等給出了具體的傳遞函數(shù),為了與實際電弧爐工作盡可能相似,在仿真過程中加入了白噪聲和干擾來模擬電弧的時變性、隨機性,從而更好的建立電弧爐模型。在交流電弧爐模型建立的基礎上,分析了現(xiàn)有的電極調節(jié)系統(tǒng)的控制算法,總結出這些算法的優(yōu)缺點,對于非線性時變性的電弧爐來說,控制效果不太好。本文針對這種復雜的時變系統(tǒng),采用了遺傳模糊邏輯控制器（GFLC）算法來進行電極控制,該算法是利用遺傳算法來構造模糊邏輯控制器的雙層迭代進化算法,設計了一種新型的編碼方式克服了非線性不好控的問題,使得控制性能更加高效。與傳統(tǒng)PID控制算法... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電弧爐煉鋼生產過程

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文8圖2-1電弧爐結構簡圖Fig.2-1Electricarcfurnacestructurediagram2.2.1液壓調節(jié)系統(tǒng)介紹本次設計采用液壓調節(jié)器來控制電極升降[20]，液壓調節(jié)系統(tǒng)是一個帶有比例閥的系統(tǒng)，主要用于調節(jié)電極與鋼水的距離，即電弧爐的弧長。因為電弧爐煉鋼現(xiàn)場溫度非常高，工作環(huán)境惡劣、爐內燃燒比較復雜，導致無法直接測量弧長，所以借助互感器將檢測出來的弧流弧壓與弧長的關系，來推算弧長的變化。液壓系統(tǒng)調節(jié)電極的工作原理：電弧爐是由高壓電纜給供電的，傳送的電信號較大，無法直接測量，因此先通過電壓互感器和電流互感器來進行信號采集，根據(jù)一定的比例變換，得到較小的二次側弧流和弧壓，然后通過弧流、弧壓變送器將其送到控制系統(tǒng)中，通過控制算法將其信號轉換成V10~V10-輸入給比例閥，比例閥接收到信號會驅動液壓缸工作，從而調節(jié)電弧長度。具體操作步驟：當實際弧長比設定的弧長小時，相對應的電弧電壓就會變小，電弧電流增大，比例閥中的磁鐵就會操作里面的閥芯向上移動，加快了電液流動速度，使得液壓缸的液體迅速增加，驅動升降立柱向上提升從而達到電極上升，在此過程中，電極上升速度與比例閥開度有關，開度越大，電極上升速度越快，反之，上升的較慢。當實際弧長比設定弧長大時，所對應的電弧電流變小，比例閥接收到相反的電信號，磁鐵操作閥芯向下移動，液壓缸中電液向外流出，升降立柱快速下降從而使電極下降，當下降至設定弧長時，控制系統(tǒng)停止操作。當實際弧流和設定值相比偏差為0時，閥芯會重新回到中間點，控制系統(tǒng)停止操作，此刻電極不移動。2.2.2電弧爐本體電弧爐本體主要由爐體、爐蓋、電極升降夾持器、傾爐裝置、裝料系統(tǒng)、水冷裝置、排煙除塵裝置等組成[21]，以下簡要介紹各個設備構建及用途

2電弧爐系統(tǒng)模型的建立9裝置，由于電弧爐煉鋼現(xiàn)場溫度高達千度以上，所以爐殼必須設計成夾層，中間夾著水管冷卻裝置，降低爐殼溫度防止爆裂。爐門的用途是進行加料操作和煉鋼完成后拋渣，也是需要水管冷卻的。鋼水出口槽通常和爐殼連接在一起的，便于出鋼。(2)電極升降夾持器：想要降低用電消耗和提高鋼鐵生產量，必須隨時升降電極來調節(jié)電弧長度。目前工業(yè)鋼廠主要使用起落架和立柱式兩種電極升降裝置，一般煉鋼噸數(shù)較大時采用立柱式比較好。根據(jù)傳動方式的不同，升降機構分為兩類，一種是電機驅動另一種是液壓驅動。由于液壓驅動是根據(jù)電液的流入流出來決定的，控制比較方便快速，所以電弧爐采用了液壓驅動方式。(3)傾爐裝置：廢鋼經(jīng)過電弧爐冶煉后變成了鋼水，由于爐底的設計是橢圓形，為了把爐底的鋼水都倒出來，需要添加一個傾爐裝置，傾斜角度一般在40度左右。傾爐裝置采用液壓方式來傾動。(4)裝料系統(tǒng)：電弧爐有兩種加料方式，一種是人工加料，勞動強度高，另一種是爐頂機械加料。加料流程：首先將爐蓋及爐蓋內的石墨電極都提出爐腔，再用車間吊車將冷料從爐頂?shù)谷霠t腔。(5)水冷及排煙除塵裝置：由于冶煉現(xiàn)場溫度較高，為了保護電弧爐，需要水管冷卻裝置。排煙除塵裝置是為了除去煉鋼過程中煙塵和氣體，確保一個良好的環(huán)境。2.2.3主電路設備電弧爐是將電能轉換為熱能從而熔煉廢鋼的，實現(xiàn)這一功能的基本設備是電弧爐電氣設備，在該系統(tǒng)中，主電路占據(jù)非常核心的位置，它的作用是將高壓電纜中的高壓電轉換成低壓大電流，向電極供電并產生電唬電弧爐的主電路接線圖如圖2-2所示。圖2-2電弧爐主電路圖Fig.2-2Electricfurnacemaincircuitdiagram

【參考文獻】：
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本文編號：3332015