矿热炉电极升降控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102630107A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102630107A(43)申请公布日2012.08.08(21)申请号201210098004.9(22)申请日2012.04.06(71)申请人南京理工大学常熟研究院有限公司地址215513江苏省苏州市常熟经济技术开发区科创园研究院路5号(72)发明人孙瑜(51)Int.Cl.H05B7/156(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图55页(54)发明名称矿热炉电极升降控制方法(57)摘要本发明涉及一种矿热炉电极升降自动控制的方法，根据矿热炉冶炼产品和工艺过程对电极电压、电流和功率以及功率因数的要求，下位机PLC采集现场的电流和电压并实时计算三相电极等效熔池电阻，控制系统将自动地实时地检测到的参数值（电压、电流）进行处理、计算后与设定值进行运算，并根据控制数学模型、控制策略和异常炉况模型进行分析判断，然后发出控制信号；通过控制电磁阀的开关控制油缸的升降进而带动电极上下运动。本发明能够根据矿热炉冶炼过程中不同阶段的熔池电阻进行自动控制、降低单位产品能耗和提高矿石回收率的目的。CN102637ACN102630107A权利要求书1/1页1.一种矿热炉电极升降控制方法，包括变压器，其特征是：在该变压器的初级装有电流互感器，该电流互感器所输出的电流经电流变送器后输出模拟信号送至PLC的模拟量输入模块；另一路三相交流电压信号直接取自变压器次级出线排上的交流电压信号，经电压变送器后的模拟信号同时将其输入模拟量输入模块，同时将手动控制开关信号和限位控制开关信号送至PLC数字量输入模块；经下位机运算后的输出信号驱动电极液压升降系统，驱动电磁阀运动，控制电极液压升降系统的液压油缸上、下运动，由液压油缸驱动电极升降机构使电极上、下运动，从而改变炉内电极等效电阻的大小。2.如权利要求1所述的矿热炉电极升降控制方法，其特征是：所述变压器的输入电源是由电网10KV或35KV或110KV三相交流电经隔离开关、真空开关接入至变压器初级，经变换后在次级输出120V的三相交流电，通过由大截面铜管、软铜电缆组成的大截面短网、导电装置和石墨电极相接，进入炉内，提供还原反应所需的能量。3.如权利要求1所述的矿热炉电极升降控制方法，其特征是：所述电流互感器的输出交流电流信号为0-5安培，经电流变送器变换为4-20MA的直流电流模拟信号，提供给下位机的模拟量输入模块；另一路三相交流电压信号直接取自变压器次级出线排上，是0-220V交流电压信号，经电压变送器变换为4-20MA的直流电流模拟信号，提供给下位机；二十路手动控制开关信号、六路限位控制开关信号通过数字量输入模块输入。4.如权利要求1所述的矿热炉电极升降控制方法，其特征是：二十路手动控制开关信号、六路限位控制开关信号通过数字量输入模块输入控制系统进行控制。2CN102630107A说明书1/5页矿热炉电极升降控制方法技术领域[0001]本发明属于自动控制领域，涉及一种矿热炉电极升降控制方法。背景技术[0002]矿热炉，属电弧炉系列的一种，冶炼的产品包括硅铁、硅锰合金、电石等，其冶炼的核心理论是：通过电离空气形成定向高温离子流-电弧，将电能转换成热能，为发生还原反应提供足够高的温度。[0003]电弧的状态取决于电极端头和放电体的距离、放电体的导电性、电压以及电极周围的温度和炉料介质的电阻特性。在冶炼过程中，随着熔池液面的不断升高，炉料经常性下塌，电极端头因烧损从而导致插入料面下的长度变短以及熔池导电性的变化，需要适时调整三相电极的实际位置，以保持炉内始终能够处于最佳的冶炼状态，同时还要能够保持三相电极等效熔池电阻的平衡，以维持供电系统的稳定，达此目的的关键之一就是电极升降控制系统要有很好的控制性能，能根据炉内状态的变化适时调整电极位置，维持供电系统的稳定以及三相电极的稳定，与此同时还要利用低压无功补偿技术保证系统有较好的功率因数。[0004]冷态矿石不导电，熔融态混合体是良导电体，这一特点决定了矿热炉电极升降控制系统的复杂性和难点，也是众多从事矿热炉自动化控制的先行者们至今仍未成功的原因所在。到目前为止，国内现有矿热炉电极升降普遍为人工手动控制，当电流大于规定值时，提升电极，当电流小于规定值时，下降电极，个别使用PLC控制也是基于和人工控制相同的方法，其主要缺点是人工操作的随意性大、三相电极功率不平衡、单位产品电耗高、产量低、矿石回收率低。[0005]影响矿热炉冶炼电耗的因素很多，首先要解决热源的稳定问题，由计算机控制三相电极在炉内的位置，保证炉内热场的均衡稳定；然后解决炉料的均匀性问题，最好也使用计算机控制。这两大因素是矿热炉节电与否的关键，综合节电的空间在15％左右。第一