基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统设计

针对矿热炉三相电极位置精确测量、节能降耗和安全生产的需求,设计一种基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。首先根据矿热炉的实际构造,结合COMSOL Multiphysics软件,建立矿热炉仿真模型,并对矿热炉磁场进行分析,选取外磁场信号采样点。在选取的采样点,采集具有不同电极位置的矿热炉模型的外磁场信号,建立矿热炉外磁场信号样本集。根据该样本集,应用偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归分析、径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)和粒子群优化RBFNN(particle swarm optimized RBFNN,PSO-RBFNN)分别建立矿热炉三相电极位置检测模型,并结合MATLAB GUI建立基于矿热炉外磁场信号的三相电极位置检测系统。实验结果表明,检测系统的三种模型都可以实现对电极位置的检测,其中PSO-RBFNN模型的效果最优,三相电极位置检测准确率达到94.98%(训练集),90.21%(测试集),均方根误差为0.053 5(训练集)、0.131 1(测试集)。提出的检测系统能够较精确地测量三相电极在矿热炉内的位置,实现非接触式检测,具有较好的实用价值和应用前景。     

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。