大型电渣炉供电和控制系统设计及熔炼控制方法研究

论文摘要

大型电渣炉指熔炼钢锭超过30t的电渣炉。由于吨位增加,结晶器尺寸相应增大,熔炼电源、熔炼工艺、控制策略均发生变化,不只是小型电渣炉的简单放大。本文针对80t电渣炉项目,系统分析了工艺、设备要求,设计完成供电和控制系统。针对大型电渣炉负载的特点,选择一种将三相电源变为两个单相电源的变压器-T型变压器。采用T型变压器为电渣炉供电,能够在一定程度上缓解三相不平衡程度。本文在分析了T型变压器供电原理的基础上,结合电渣炉负载的实际特点,讨论了不同接线方式下,在电渣炉熔炼过程中,对变压器一次侧三相平衡的影响。结合现场试验数据,对现有T型变压器的供电方式进行了分析,并提出了一种改进的供电方式,对如何保证熔炼过程中始终满足上述三相平衡的控制方法进行了研究与探讨。控制系统由PLC和上位机组成。下位机采用GE公司的PLC进行硬件配置,并组态了冗余网络确保熔炼过程的连续运行,实现了整个电渣重熔过程的自动控制。上位机使用iFIX设计了监控程序,可以实现对现场熔炼数据的实时采集、显示、处理。针对大型电渣炉电极升降系统非线性、时变的特性,本文在常规PID控制的基础上,结合实际生产情况,采用模糊PID算法设计控制器,并进行了计算机仿真,为下一阶段在实际项目中的应用提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电渣重熔技术简介
• 1.1.1 电渣重熔技术的原理
• 1.1.2 电渣重熔过程的特点
• 1.2 电渣重熔技术发展概况
• 1.2.1 国外电渣重熔的发展概况
• 1.2.2 国内电渣重熔的发展概况
• 1.3 电渣炉电源供电方式
• 1.3.1 单相电源供电
• 1.3.2 三相电源供电
• 1.3.3 T型变压器供电
• 1.4 本课题的研究背景和内容
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 大型电渣炉供电系统设计
• 2.1 T型变压器的供电原理分析
• 2.2 T型变压器一次侧三相平衡特性分析
• 2.3 T型变压器在大型电渣炉供电系统中的应用
• 2.3.1 T型变压器为两台电渣炉同时供电
• 2.3.2 T型变压器二次侧串联为单台电渣炉供电
• 2.4 T型变压器在电渣炉供电系统中实现三相平衡的控制方法研究
• 2.4.1 现有T型变压器供电方式
• 2.4.2 现有接线方式下的三相平衡特性分析
• 2.4.3 T型变压器二次侧串联实现三相平衡的方法研究
• 2.5 本章小结
• 第3章 电渣炉自动控制系统设计
• 3.1 电渣炉计算机控制系统组成
• 3.1.1 电渣炉计算机控制系统配置
• 3.1.2 PLC系统冗余配置方案
• 3.2 下位机PLC模块设计
• 3.2.1 PLC程序设计概述
• 3.2.2 PLC模块化程序设计
• 3.3 上位机监控软件设计
• 3.3.1 上位机软件主要功能
• 3.3.2 监控主画面
• 3.3.3 参数趋势画面
• 3.3.4 报警信息画面
• 3.3.5 设备参数设定画面
• 3.3.6 设备运行条件画面
• 3.3.7 高压系统画面
• 3.4 本章小结
• 第4章 电渣炉熔炼控制方法研究
• 4.1 电渣炉熔炼控制策略
• 4.1.1 常用的电渣炉熔炼控制策略
• 4.1.2 本系统采用的熔炼控制方法
• 4.2 模糊PID控制方法的可行性分析
• 4.2.1 常规PID控制在电渣炉控制系统中的局限性
• 4.2.2 模糊自整定PID控制的可行性分析
• 4.3 模糊控制技术概述
• 4.3.1 模糊控制的特点
• 4.3.2 模糊控制器的主要类型
• 4.3.3 模糊控制系统组成
• 4.3.4 模糊控制器原理
• 4.4 电渣炉模糊PID控制器设计
• 4.4.1 建立模糊PID数据库和模糊化处理
• 4.4.2 建立模糊控制规则
• 4.4.3 建立模糊推理制度
• 4.4.4 模糊判决
• 4.4.5 模糊PID控制计算机仿真
• 4.4.6 模糊PID控制算法的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 课题工作总结
• 5.2 存在的问题及下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所参与的项目