铁合金冶炼矿热炉电极位置检测建模及优化设定研究

论文摘要

生产硅锰合金的主要方法是矿热炉法,由于矿热炉是一个耗电量极大的生产设备,因此节能降耗成为矿热炉冶炼硅锰合金的首要问题。电极升降系统是矿热炉的重要组成部分,它的性能直接影响着矿热炉的生产指标。本文以某铁合金公司矿热炉电极升降系统为研究背景,在全面分析了系统存在的问题以及矿热炉电气特性的基础上,设计了一个以工控机为上位机、PLC为下位机、光电编码器检测的电极位移为反馈量的闭环控制系统方案。电极控制策略采用基于三相熔池功率平衡的电极位置优化控制。通过分析铁合金生产过程中电极位置变化的因素,得到一个电极位置软测量模型,在该模型中,电极消耗量难以检测。为了检测电极的准确位置,基于混合核函数最小二乘支持向量机,建立了一个电极消耗量软测量模型。利用在MATLAB平台的LS-SVMlab工具箱进行仿真,仿真结果表明：该软测量模型具有较好的精度和泛化能力,能应用于电极位置的在线检测。最后全面分析了矿热炉的电气系统和炉膛内部电路,得到了一个基于三相熔池功率平衡的电极位置优化设定模型,并对模型参数进行了分析,为实现电极位置优化控制奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源和研究背景
• 1.2 矿热炉电极升降系统研究发展现状与趋势
• 1.3 软测量技术及其研究现状
• 1.3.1 软测量建模技术的实现
• 1.3.2 软测量技术研究发展方向
• 1.4 支持向量机研究发展现状
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第二章 硅锰合金矿热炉与电极升降控制系统
• 2.1 矿热炉生产硅锰合金原理及其冶炼操作
• 2.1.1 硅锰合金生产原理
• 2.1.2 硅锰合金生产冶炼操作
• 2.2 矿热炉电极升降系统设备组成概述
• 2.3 矿热炉电极升降控制系统
• 2.3.1 原电极升降控制系统存在的问题
• 2.3.2 电极升降控制系统
• 2.3.3 电极位置优化控制
• 2.3.4 电极升降控制系统硬件选型
• 2.4 本章小结
• 第三章 电极位置软测量模型
• 3.1 自焙电极及其性质
• 3.1.1 自焙电极的结构
• 3.1.2 自焙电极的烧结过程
• 3.2 电极位置软测量模型
• 3.3 基于LS-SVM的电极消耗量软测量模型
• 3.3.1 数据的采集与预处理
• 3.3.2 基于混合核函数的最小二乘支持向量机回归
• 3.3.3 核函数以及混合核函数的构造
• 3.3.4 模型参数的选择
• 3.3.5 基于混合核函数LS-SVM的电极消耗量软测量模型的建立
• 3.3.6 电极消耗量软测量模型仿真与结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于三相熔池功率平衡的矿热炉电极位置优化设定模型
• 4.1 矿热炉二次电压-电极电流关系
• 4.2 炉膛内部电路与电炉负载电阻
• 4.3 基于三相熔池功率平衡的电极位置优化设定模型
• 4.4 模型参数分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果