矿热炉冶炼电气制度的自动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种矿热炉冶炼电气制度的自动控制方法，其同时通过升降矿热炉的电极来调节炉膛的有效电阻和通过转换矿热炉变压器的电压级来调节矿热炉的有效功率，并且两种调节手段相互连锁，在升降矿热炉的电极时禁止转换变压器的电压级，在转换变压器的电压级时禁止升降矿热炉的电极，本发明专利技术的方法可以有效改善工艺过程控制质量，提高电炉的电效率和热效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制领域，尤其涉及冶炼电气制度的自动控制方法。
技术介绍
矿热炉是一种连续作业的耗电量十分巨大的电炉，它与炼钢电弧炉相 比，性质像电阻炉，产品单位耗电量比较大，炉料在电炉运行中经受物理、 化学变化引起其组成很不均匀。矿热炉负荷性质类似电阻，正常运行中，其 电流较炼钢电弧炉稳定，波动不剧烈。电炉的三根电极，按等边三角形方式 布置。矿热炉电炉的冶炼工艺制度与其熔炼的品种相关，其电气制度的特征 是对应不同的线电压和不同的电极电流可单独调节。在熔炼过程中炉况恶化将破坏矿热炉电炉的冶炼工艺制度，矿热炉电炉 的冶炼电气制度控制方法主要是将输入炉膛内的有效功率控制在规定范围内。作为直接调整的参数有电极电流、炉膛或电弧电压与电极电流之比， 有功功率及其它电气数值。借助于移动电极和换接电炉变压器电压级的办法起到操作和调整的作用。然而当电气制度不正常的时间很长且很严重时通常 采用校正炉料中各组分的配比，以改变炉料的比电阻，或者将个别炉料组分 加到电极周围等措施作为调整电气制度的方法。在矿热炉运行过程中，各种干扰作用都会造成电气制度不正常。主要干 扰作用有两种类型炉膛的有效电阻干扰与供电线路电压波动的干扰。到目 前为止，针对解决实现矿热炉冶炼电气制度调整的方法主要有按电极电流 值进行调整、按相阻抗进行调整、按炉膛阻抗进行调整、按炉膛有效电阻进 行调整、按炉膛的有效功率进行调整等五种。按电极电流值进行调整时，炉膛的相有效功率在炉料电阻和线路电压的 干扰下，不够稳定。如果线路电压变化频繁且其值^f艮大时不能保证输入炉膛 内的相有效功率值稳定。按相阻抗进行调整时，在线路电压不变的情况下，以移动电极的方法处理处理炉料电阻的干扰。当线路电压产生干扰作用时，不能保证输入炉膛内 的相有效功率值稳定。按炉膛阻抗进行调整时，在有炉料电阻的干扰或供电电压两种干扰形式 存在的情况下，相有效功率的变化程度要比调整电极电流或相阻抗时更大。按炉膛有效电阻进行调整时，对线路电压波动不敏感，但相有效功率将 与电压变化的平方值成比例地变化。按炉膛的有效功率进行调整时，相同的炉膛的有效功率值可在电极电流 与炉膛的功率因数值的不同组合下得到，即当电极电流值小而炉膛的功率因 数值大，或者反之，当电极电流值大而炉膛的功率因数值小时，都会得到相 同的相有效功率值。当电极电流值小，炉膛的功率因数值大时，电炉设备的 运行制度经济效益高，此时电炉设备的电效率也很高，相有效功率在任何干 扰作用下都可用电气制度的调节方法使之稳定。但是当电极电流值大，炉膛 的功率因数值小时，电炉设备的运行制度经济效益低，此时电炉设备的电效率也很低。特别是在差距很大的两个电极电流值的情况下，通过调整炉膛的 功率因数值有可能得到两个完全相同的炉膛的有效功率值，但是不能保证电 极在炉料中的一定位置范围内。显然选择调整有效功率的前提是，必须区分 在差距很大的两个电极电流值下的两个完全相同的有效功率值。现有技术中，矿热炉电炉电气制度的调节应用范围较窄，多数矿热炉电 炉的电气制度调节基本处于手动或半自动控制状态，控制思想上也基本局限 于单 一地对矿热炉电极的升降进行自动调节或单 一地对矿热炉变压器的电 压级进行自动调节的方面，虽然这种调节方法简单方便，但其调节质量不高， 仅能局部满足矿热炉生产工艺的要求。因此，在对矿热炉电炉的电极升降进行自动调节，并同时应用自动转换 矿热炉变压器的电压级作为调节手段来稳定炉膛有效电阻和炉膛有效功率 的方法成为技术人员需要考虑的一个问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种矿热炉冶炼电气制度的自动控 定炉膛有效电阻和炉膛有效功率，并且两种调节手段相互连锁，在升降矿热炉的电极时禁止转换变压器的电压级，在转换变压器的电压级时禁止升降矿 热炉的电才及。为解决上述问题，本专利技术提供了一种冶炼电气制度的控制方法，同时通压级来调节矿热炉的有效功率，包括步骤10)获取并存储矿热炉的电极电流值和炉膛电压值；20)根据所述电极电流值和炉膛电压值得到矿冶炉有效电阻和矿热炉的 有效功率；30 )才艮据所述矿热炉的有效电阻和输入的矿热炉的电阻整定值得到矿热 炉的有效电阻偏差值，根据所述矿热炉的有效功率和输入的矿热炉的功率整 定值得到矿热炉的有效功率偏差值；40)根据所述有效电阻偏差值和有效功率偏差值来判断所述矿热炉的有 效电阻和有效功率是否产生偏差，若否，则退出；若同时产生偏差，则对所 述有效电阻偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有效电阻偏差值对应 的第一信号，对所述有效功率偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有 效功率偏差值对应的第二信号，并转到步骤50);若仅所述矿热炉的有效 电阻产生偏差，则对所述有效电阻偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉 的有效电阻偏差值对应的第一信号，并转到步骤60);若仅所述矿热炉的 有效功率产生偏差，则对所述有效功率偏差值进行自动控制调节，输出与矿 热炉的有效功率偏差值对应的第二信号，并转到步骤70);50)首先禁止矿热炉变压器的电压级转换，并通过第一信号来控制所述 电极的升降以调节炉膛的有效电阻，然后再通过第二信号来控制矿热炉变压 器的电压级转换以调节矿热炉的有效功率，并且在转换所述矿热炉变压器的 电压级时，禁止升降所述电极，退出；60)通过第一信号来控制所述电极的升降以调节炉膛的有效电阻，退出；70)通过第二信号来控制矿热炉变压器的电压级转换以调节矿热炉的有 效功率。本专利技术提供的冶炼电气制度的控制方法可应用于各种矿石还原反应过 程，具有广泛的适用性，可同时通过自动控制矿热炉电极的升降来调节炉膛 的有效电阻和自动控制矿热炉变压器的电压级转换来调节矿热炉的有效功率，并且升降电极和转换变压器的电极这两种调节手段相互连锁，本专利技术方 法可以有效改善工艺过程控制质量，提高电炉的电效率和热效率。附图说明图1为本专利技术的自动控制系统框图2为本专利技术一实施方式的升降矿热炉的电极来调节炉膛的有效电阻 的方法流程图3为本专利技术一实施方式的矿热炉冶炼电气制度控制方法流程图； 图4为炉膛有效电阻自动控制不灵敏区示意图； 图5为炉膛有效功率自动控制不灵敏区示意具体实施例方式本专利技术的主要思想是，在矿热炉的有效电阻和有效功率均存在偏差的情 况下，通过对所述有效电阻和有效功率进行自动控制调节，首先禁止矿热炉 变压器的电压级转换，并且通过输出的与矿热炉的有效电阻偏差值相应的控 制信号来控制矿热炉电极的升降以调节炉膛的有效电阻，然后再通过输出的 与矿热炉的有效功率偏差值对应的控制信号来控制变压器的电压级转换以 调节矿热炉的有效功率，并且在转换变压器的电压级时禁止升降矿热炉的电 极。下面结合附图及实施方式对本专利技术技术方案做进一步的详细描述。因为矿热炉的三相变压器和三相电极中每一相的调节是单独进行的，故 仅对于其中 一相的控制方法进行详细描述，本专利技术的控制方法对矿热炉变压器和电极的其它两相同样适用。本专利技术的主要稳定炉膛有效电阻 和炉膛有效功率，炉膛的相有效电阻是借助电极升降进行调节，而对稳定电 炉有效功率是采用转换电炉变压器电压级的办法实现的，两种调节动作是相 互耳关系的。电炉一次供电回路是电能输送的主体，其供电系统的流程为电网—高 压电缆—母线—高压开关拒—电炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿热炉冶炼电气制度的自动控制方法，其特征在于，同时通过升降矿热炉的电极来调节炉膛的有效电阻和通过转换矿热炉变压器的电压级来调节矿热炉的有效功率，包括步骤：　１０）获取并存储矿热炉的电极电流值和炉膛电压值；　２０）根据所述电极电流值和炉膛电压值得到矿冶炉有效电阻和矿热炉的有效功率；　３０）根据所述矿热炉的有效电阻和输入的矿热炉的电阻整定值得到矿热炉的有效电阻偏差值，根据所述矿热炉的有效功率和输入的矿热炉的功率整定值得到矿热炉的有效功率偏差值；　４０）根据所述有效电阻偏差值和有效功率偏差值来判断所述矿热炉的有效电阻和有效功率是否产生偏差，若否，则退出；若同时产生偏差，则对所述有效电阻偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有效电阻偏差值对应的第一信号，对所述有效功率偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有效功率偏差值对应的第二信号，并转到步骤５０）；若仅所述矿热炉的有效电阻产生偏差，则对所述有效电阻偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有效电阻偏差值对应的第一信号，并转到步骤６０）；若仅所述矿热炉的有效功率产生偏差，则对所述有效功率偏差值进行自动控制调节，输出与矿热炉的有效功率偏差值对应的第二信号，并转到步骤７０）；　５０）首先禁止矿热炉变压器的电压级转换，并通过第一信号来控制所述电极的升降以调节炉膛的有效电阻，然后再通过第二信号来控制矿热炉变压器的电压级转换以调节矿热炉的有效功率，并且在转换所述矿热炉变压器的电压级时，禁止升降所述电极，退出；　６０）通过第一信号来控制所述电极的升降以调节炉膛的有效电阻，退出；　７０）通过第二信号来控制矿热炉变压器的电压级转换以调节矿热炉的有效功率。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琪琳，
申请(专利权)人：中冶东方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]