[发明专利]基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法

说明书

本发明属于冶金行业矿热炉控制领域，具体涉及一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法。该技术方案中实现了硅锰矿热炉用电系统等值电路建模，并根据等值电路模型计算出炉内有效负载电阻等所有电路参数，发现了炉内有效负载电阻、电极控制、供电关口有功三者之间的控制关系，实现了有效负载电阻指导电极控制的技术方案。根据计算电极有效负载电阻来控制电极移动，计算结果精确，误差小；使得用电系统三相电极操作相互影响较小，三相有功平衡收敛速度快；即某一相电极移动时，对另外两相电极有效负载电阻的影响较小。另外，根据本发明所述的方法还可以判断电极是否发生塌料事故，并给出塌料后控制策略。

技术领域

本发明属于冶金行业矿热炉控制领域，具体涉及一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法。

背景技术

随着经济增长的减缓，钢铁市场需求的下降，钢铁行业产能过剩，而同时钢铁生产的用电成本、人力成本、原料采购成本都在增加，钢铁行业的竞争已经越来越激烈，钢铁企业经营进入微利时代，企业成本压力巨大。我国已全面吹响节能减排的号角，矿热炉作为冶金行业耗电量巨大的复杂的冶金设备，已逐步向高功率、大型化发展，以提高热效率、生产率和满足高功率集中冶炼的工艺要求，各个厂家都在不断的进行技术创新，以降低生产成本，提高生产的稳定性。

目前，国内的矿热炉主要是根据一次电流进行电极控制，其缺点是电极对一次电流控制有带相交互作用，易发散，三相有功平衡收敛速度慢，导致耗电量高，生产成本高。而根据炉内电极有效负载电阻控制电极移动，三相相互影响很小，三相有功平衡收敛快，可提升生产的稳定性，提高产量，降低耗电量。一次电流仅作为安全控制的约束条件。

对一次电流控制的交互作用认识不足会造成如下后果：

(1)由于大型矿热炉的不敏感效应，需要频繁移动电极才能做到三相电极的电流平衡，往往造成矿热炉的炉况不稳定，热效率降低。

(2)操作者不能轻松掌握电极移动与三相电流相互影响的关系，容易造成三相电极插入深度不均衡，使得某相电极过长或过短。三相电极长短不均衡会给操作带来严重后果；过长，会造成电极过烧；过短，会降低热效率，是熔池温度降低，造成出铁困难。

为了减轻电流控制交互作用的影响，大型矿热炉功率调节应该采用电阻控制原理。传统电阻控制过程中，炉内电极既有电阻也有较大的电抗，因而发现了矿热炉并非近似“纯电阻炉”，其负载电抗X_f并非如其他文献所言“可以忽略”，其对控制精度有较大影响。其中Xf的变化范围在0.05～0.3mΩ；如果将矿热炉当作纯电阻炉，当R_f为0.7mΩ，负载电抗引起的误差最大为远大于R_f的控制精度0.005mΩ。

发明内容

本发明的目的就是要针对现有技术的不足，提供一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，此方法根据计算电极有效负载电阻来控制电极移动，使得用电系统三相相互影响较强，三相平衡收敛速度慢。

为实现上述目的，本发明所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、记录矿热炉的工作数据，所述工作数据包括矿热炉堵眼时刻、产量和电耗；

步骤2、统计矿热炉工作时的历史相关数据，根据最节电、产量最高、炉况稳定的历史冶炼工况，拟合成电极有效负载电阻的最优控制曲线；

步骤3、采集矿热炉三相供电系统相关数据，计算矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗；

步骤3.1、根据用电系统中电路电缆、变压器、短网、电容器和电极的相关参数，通过“△—Y”方法对用电系统中变压器和电容器的部分线路进行变换，简化为三个相同的单相等值电路模型；所述单相等值电路模型包括主干电路、电容器支路和负载电阻支路；