基于DSP的智能电弧炉仿真实验系统

介绍一种按照实际交流电弧的特性设计的三相交流电弧炉仿真试验系统，针对电弧炉电极升降控制提出了一种基于DSP的控制方案．在此试验平台上可进行各种复杂控制算法实验，为研究电弧炉智能控制算法提供了实时控制仿真实验环境．     

直流电弧炉电弧位置控制

在分析直流电弧炉三维导体布置的基础上,建立了直流电弧的偏工以此作为电弧位置控制的依据,针对水冷钢棒式底电极型的直流电弧炉,阐述了其电弧位置控制的原理和系统组成,并进行了仿真研究,结果表明控制系统可以有效地纠正电弧的偏向总是并可控设定点自由控制电弧以位置。     

直流电弧炉炉内熔体温度场及流场

通过将麦克斯韦方程、纳维-斯托克斯方程及能量平衡方程相结合,提出了一个描述单电极直流电弧炉炉内熔体温度场及流场的数学模型。通过实验室规模的直流电孤炉的温度实测和模型计算表明,熔体内的温度分布是均匀的,电弧附近的一定区域除外;熔体的流动是高度紊流的;操作电流为0.8～1.2kA时,热浮力是控制熔体流动的主导力量。     

双电极直流电熔镁埋弧电弧炉

介绍了一种新型的双电极扁圆形直流电熔镁埋弧电弧炉·通过实验研究了该种炉型的运行特点,并对炉子的能耗指标及实验样品的质量与交流电熔镁埋弧电弧炉的生产状况进行了对比分析·结果表明:采用双电极直流供电技术,可减少电弧闪烁,噪音小,生产稳定,电能消耗降低,电极消耗降低约50%;扁圆形炉型有利于MgO的结晶,结晶颗粒大,质量分数为98%以上的MgO收得率提高了约15%·     

单电极直流电弧炉电热特性理论研究

运用电磁理论与流体静压力原理,导出了电弧自身的电磁向心压缩力以及电弧对熔池冲力的解析式。又运用辐射传热原理,导出了单电极电弧对熔池与炉衬辐射传热的解析式。解析式揭示出电弧自身电磁向心压缩力、电弧对熔池冲力,单电极电弧对熔池以及对炉衬辐射传热的规律。     

双电极直流电弧炉磁镜线圈匝数计算解析

本文运用电磁理论导出了双电极直流电弧炉磁镜线圈磁感应强度以及匝数计算的解析式。其计算结果与实际数据基本相符,因此,解析式可用于磁镜式双电极直流电弧炉设计计算。解析式又揭示出磁镜线圈磁感应强度与匝数的变化规律。     

电势法和磁场法在直流电弧炉电弧射流数值模拟中的对比

针对直流电弧炉冶炼过程,在二维近似条件下,利用PHOENICS程序对直流电弧炉内电弧射流的磁流体力学模型进行了数值模拟,分析了电势法和磁场法在电弧射流数值模拟研究中的异同,并将这两种方法的计算结果与已有的实验结果进行了比较.结果表明,磁场法的计算结果高于电势法且与实验结果更加接近;但从数值模拟的角度看,电势法更易实现.     

电弧炉主电路硬件仿真试验系统设计

该系统的设计目的是提供一个在现场试验前检验针对电弧炉电极调节系统所提出的控制算法的一个试验平台.该系统以单片机为核心,由检测的电流波形相位和控制信号大小产生模拟信号,模拟信号经功率放大设备放大后接入仿真变压器.试验结果表明,仿真电弧电压幅值可调,对外呈现纯阻性,与实际电弧典型波形相一致.试验系统与实际系统有相同的平均功率因数.仿真电弧的电流与控制信号符合实际系统的对应关系.在模拟电弧炉电弧电气特性上探索出了一种可行的、简单的方法,能够模拟出和实际电弧炉主电路相一致的外特性,能够满足电弧炉电弧控制试验的需要.     

一种新的电弧炉电弧时域模型

由于电弧的非线性,炼钢电弧炉在生产过程中会产生大量的高次谐波,并导致供电网络的电压波动和闪变,为解决这一问题,建立了一个新的电弧炉电弧时域模型.新的电弧模型从电弧物理机理出发,选择电弧电导作为状态变量,用非线性微分方程描述,并且给出了模型参数的计算方法.通过调整模型中的参数,可以模拟电弧炉电气系统参数变化时的电弧特性.仿真结果表明,模型输出的电弧电压、电流与现场实测数据基本一致,验证了模型的正确性.     

针对串联直流电弧的电容电流时频检测方法

针对串联型直流电弧故障产生时伴随着高频分量,提出了一种基于并联电容电流时频特性的串联直流电弧故障检测方法。搭建了直流电弧试验平台,测量流过直流源内部滤波电容支路的电流,检测电容电流中随电弧故障产生的高频电流。在PSCAD/EMTDC软件中建立电弧检测仿真模型,利用Nottingham公式将直流电弧等效为非线性电阻。在仿真平台中对串联电弧产生时的并联电容电流时频特性进行分析,结果表明,串联电弧产生时,并联电容电流出现突变,电容电流频谱中5～50kHz频带范围内的积分值增加。对不同回路电流、电极材料等工况时的并联电容电流进行试验,研究发现,电容电流变化率与回路电流成正比,与电极材料沸点成反比;而电容电流频谱积分差值与回路电流成正比,与电极材料沸点成正比。     

电弧炉电极调节系统的自校正控制

以电弧炉电极调节系统为研究对象,提出了采用参数辨识的方法对受控模糊实时估计算法,进而采用极点配置自适应控制算法,对传统的PID电弧炉电极调节系统加以改进。仿真结果表明,自适应控制系统无论在系统的动态性能,还是在对弧长扰动的抑制能力方面,均优于PID控制,为开发新一代电弧炉自适应调节系统提供了理论依据。     

具有前馈环节的电弧炉电极升降自适应控制器

针对炼钢电弧炉电极调节系统的参数时变及三相间相互影响等特点，设计出一种简单且有效的电极调节控制方案。该控制方案通过引入前馈控制环节来减小三相电极间的相互影响，并在线通过累计实际输入炉内的能量值来间接地估算电弧放大系数，从而校正控制器参数。     

DSS铸锭炉铜电极螺纹拉弧分析与改进

铸锭炉是光伏行业的关键设备,其铜电极通过的最大电流有1 500 A,铜电极与石墨电极通过螺纹连接,大电流在通过不同材料螺纹接口时,容易产生拉弧损坏,从而影响设备运行的稳定性,从电极拉弧现象出发,得出了一些创新性的改进并实施,取得了突出的效果,为电极的螺纹接口设计提供一个有益的参考。     

BP网络规则PID在电弧炉电极调节系统中的实现

针对电弧炉电极调节系统,建立其数学模型.分析了电弧炉电极调节系统的非线性.在此基础上,针对控制对象的复杂性,将应用最广泛的PID控制器与具有自学习功能的神经网络相结合,提出了基于BP神经网络规则的PID控制算法.BP神经网络规则的PID控制算法改善了传统神经网络学习时间长、收敛速度慢的弱点,解决了传统的PID控制未知复杂系统的不足,Matlab6.5软件仿真结果表明,采用BP神经网络规则的PID控制算法的控制效果还是令人满意的.     

炉底电极形式对直流电弧炉内熔体中电磁场的影响

通过解析直流电板炉条件下的麦克斯韦等方程，研究了炉底电极形式对直流电弧炉内熔体中电磁现象的影响，结果表明，炉内熔体中的电流，电磁场及电磁力的分布强烈地依赖于炉底电极的形式。小直径导电炉底电极时，顶，底电极附近钢水中的电流，电磁场和电磁力较强，且受力方向相反；大直径炉底电极时，只有顶电极附近的钢水中的电流，电磁场和电磁力较强，且该区域受力方向向下。     

基于物联网云平台的矿热炉电极运行监控系统设计

为了远程监控矿热炉三相电极的电压、电流、移动距离等冶炼参数,对电极运行数据进行深入分析,及时对设备故障进行报警,满足安全生产、节能降耗的需要,设计实现了一种基于物联网云平台(WISE-PaaS云平台)的矿热炉电极运行监控系统。首先在现场底层使用ADAM 5510M作为控制器,结合ADAM系列模块、罗氏线圈、磁阻传感器、编码器等设备,实现对矿热炉电极运行数据的采集,并在网际组态软件WebAccess上建立工程节点和设定MQTT协议,将采集数据上传至云端。通过WISE-PaaS云平台中的Dashboard、SaaS Composer、APM、AFS等功能,整合矿热炉电极运行数据,采用云计算技术,开发了电极运行实时监控、电极状态报警、电极具体参数显示、移动终端人机交互、能耗预测、电极位置预测等一系列功能。实验结果表明,设计的监控系统实现了对矿热炉电极运行状态的实时监测和故障报警,为预测性维护和诊断提供数据支撑,具有较好的实际应用潜力。     

基于改进遗传算法和有限元分析的罗氏线圈结构优化设计

针对矿热炉电极电流过大、难以实时精确测量等问题,结合改进遗传算法和有限元分析,设计了一种优化的罗氏线圈结构,并进一步建立了罗氏线圈优化系统。首先根据罗氏线圈的测量原理,结合COMSOL软件,建立罗氏线圈仿真模型,并在不同结构参数情况下,对罗氏线圈的测量结果进行分析和比较。通过COMSOL和MATLAB混合编程,以罗氏线圈测量准确率为优化目标函数,结合精英保存策略和惩罚函数改进的遗传算法,实现了罗氏线圈结构的优化设计。优化设计的罗氏线圈在组合使用后能够较精确地测量矿热炉电极电流,满足了矿热炉电极电流测量的要求,具有较好的实用价值。     

炉底电极形式对直流电弧炉内熔体搅拌的影响

将Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和Ｍａｘｗｅｌｌ方程相结构，解析了工业应用的具有不同炉底电极形式的直流电弧炉炉内熔体的搅拌特性，结果表明，直流电弧炉炉内熔体的搅拌强烈地依赖于炉底导电电极直径的大小，采用小直径导电炉底电极时，存在两个循环流，采用大直径炉底电极时，存在一个大循环流，大直径导电炉底电极下的熔体搅拌效果优于小直径炉底电极下的搅拌效果。