一種敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統，其包括：數據獲取模塊，用于獲取敞口式埋弧礦熱爐交流電機的電極行程參數信息，包括電極的初始位置、移動距離和消耗量；計算處理模塊，用于根據所述電極的初始位置、移動距離和消耗量，預估電極在坩堝熔池中的位置；控制模塊，用于根據所述電極在坩堝熔池中的位置控制所述電極。本實用新型專利技術通過建立敞口式埋弧礦熱爐電極模型，實時檢測電極在熔池中的位置，并采用恒阻抗原則控制電極電壓，實現了對電極的優化控制，提高敞口式埋弧礦熱爐產量，并實現節能降耗。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及敞口式埋弧礦熱爐，尤其涉及一種敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統。
技術介紹
目前敞口式埋弧礦熱爐的控制仍然是采用人工控制電極升降，主要的控制參數是 變壓器一次側電流，當電流增大時上抬電極，電流減小時，下插電極。在以一次側電流控制電極常常會造成三相電極工作狀況差異較大。比如其中某 相的反應區電極火焰面積大，反應劇烈，化料速度快；而另外某相電極反應區相對緩慢，反 應區小于其他兩相，爐料消耗緩慢。這就是敞口式埋弧礦熱爐熔煉過程常常出現的強相和 弱相的情況，有時即使各相的相電壓和相電流接近平衡，但各相電極實際的工作狀況并不 平衡，這些對生產過程都會產生很大影響。各相電極功率不平衡對生產過程產生影響主要 有1)電爐三相功率不平衡對冶煉操作的影響當某支電極處于上限或者下限位置時，功率不平衡的現象最為突出。造成這種現 象的主要原因是電極過長或過短。當一相電極過短，并處于下限位置時，電極電流無法給 滿，這時該相電極功率最小。當某相電極過長或電流過大而處于上限位置時，為了防止過電 流跳閘，只能減少其他兩相電極電流。這時一相電極功率過大，而另外兩相電極功率過小。 這兩種情況都會減少輸入爐內的總功率。電極的非對稱排列會使某相電極感抗最小，造成 該相電極的功率高于其他兩相。十分嚴重的弱相被稱為死相，死相有電流死相和電壓死相電流死相某相電極的電流長期接近于零的狀態；電壓死相某相電極的相電壓長期接近于零的狀態。弱相電極輸入功率減少會造成該相反應區縮?。桓飨喾磻獏^互不溝通，出爐時排 渣不暢。這種局面持續下去極易產生電流死相。電流死相時，該相電極電阻增大，相電壓增 大，電極電流減少。由于該相反應區導電能力很差，電流對電極移動的反應遲鈍，即使電極 插得很深，電極電流仍然很小。會導致坩堝區縮小和上移，會使電極難以插深。電極下部導電能力過強會使該相電極電阻減少，相電壓隨之降低，當電壓過低出 現電壓死相時，就會導致該相電極無法工作。2)電爐三相功率不平衡對產品電耗的影響三相電極功率不平衡會使產品電耗增加，一座16500kV*A錳硅合金埋弧電爐發生 功率不平衡故障，使產量降低約23%，產品電耗增加500kW · h/t。3)電爐三相功率不平衡對電極操作的影響強相電極消耗過快，而弱相電極消耗過慢。強相電極的燒結速度往往低于消耗速 度，經常出現電極工作端過短的現象，為了保證電極工作端長度，需要進行死相焙燒。這必 然增加熱停時間，減少輸入爐內的功率。弱相電極消耗往往造成電極過燒，容易發生損壞銅瓦，電極硬斷等事故。4)電爐三相功率不平衡對坩堝位置和形狀的影響；某相功率減少會使該相坩堝區溫度降低，坩堝區縮小，電極難以下插，致使爐況惡 化；嚴重時還會出現爐底上漲、各相的坩堝區溝通差的現象。坩堝區的縮小必然降低生產指 標。5)電爐三相功率不平衡對電爐爐襯壽命的影響；電極電流和電弧會產生強大的磁場。由于磁場的作用，三相交流電爐的電弧有向 爐墻一側傾斜的趨勢。功率過高的強相電極所產生的電弧高溫會加劇爐襯耐火材料的熱損毀。因此，有必要對現有技術進行改進。
技術實現思路
本技術的目的在于，針對現有技術的上述缺點，提供了一種通過控制三相電 極功率平衡，提高生產過程的各項指標的敞口式埋弧礦熱爐電極的控制系統。本技術的技術方案是提供了一種敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統，其包括數據獲取模塊，用于獲取敞口式埋弧礦熱爐交流電機的電極行程參數信息，包括 電極的初始位置、移動距離和消耗量；計算處理模塊，用于根據所述電極的初始位置、移動距離和消耗量，計算得到電極 在坩堝熔池中的位置；控制模塊，用于根據所述電極在坩堝熔池中的位置，采用恒阻抗原則控制所述電 極。本技術所述的敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統，其中，所述數據獲取模塊中 包括設于交流電機上的絕對式編碼器，用于記錄交流電機的電極行程參數信息。本技術所述的敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統，其中，所述控制模塊包括設 于交流電機上的變頻器，用于改變交流電動機的轉速和扭矩。本技術通過建立敞口式埋弧礦熱爐電極模型，實時檢測電極在熔池中的位 置，并采用恒阻抗原則控制電極電壓，實現了對電極的優化控制，提高敞口式埋弧礦熱爐產 量，并實現節能降耗，將噸電耗降低到4200kWh/t以下，并將功率因素從0. 74提高到0. 85 以上。附圖說明圖1為本技術實施例的敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統框圖；圖2為本技術實施例的敞口式埋弧礦熱爐電極控制方法流程圖。具體實施方式以下結合附圖，將對本技術的較佳實施例加以詳細說明。由于三相電極是插入在熔池內，所以無法測量電極端點在熔池中的位置，如果能 準確判斷電極在熔池中的位置則能提高操作生產效率。具體的測量方法為統計法和熔池阻抗相結合，根據電極的初始位置、移動距離、消耗量來統計計算得出電極目前所處的位置。本實施例的敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統框圖如圖1所述，包括數據獲取模塊 102，可獲取敞口式埋弧礦熱爐交流電機的電極行程參數信息，其中電極行程參數信息包括 電極的初始位置、移動距離和消耗量。敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統還包括計算處理模 塊101，可根據電極的初始位置、移動距離和消耗量，計算得到電極在坩堝熔池中的位置； 以及包括控制模塊103，用于根據電極在坩堝熔池中的位置控制電極。數據獲取模塊中可包 括設于交流電機104上的絕對式編碼器，通過該絕對式編碼器可記錄交流電機104的電極 行程參數信息?？刂颇K可包括設于交流電機104上的變頻器，以改變交流電動機104的 轉速和扭矩。結合以上系統，本實施例的敞口式埋弧礦熱爐電極控制方法具體流程圖如圖2所 示，下面結合圖2作詳細描述。步驟S101、獲取敞口式埋弧礦熱爐內交流電機的電極行程參數信息，包括電極的 初始位置、移動距離和消耗量；電極位置主要兩個部分決定電極本身上下移動的距離、電極在冶煉過程中的消耗。步驟S102、根據<formula>formula see original document page 5</formula>求得電極位置。式中Ltl為電極的初始位置，為電極的移動距離，ALxh為電 極的正常損耗量，Δ Lf為電極出現軟斷或硬斷時的損耗量。本實施例中，采用絕對式編碼器來記錄卷揚機帶動電極的移動距離，實現對電極 行程的記錄。對于電極在冶煉過程中的正常消耗，由于各相電極的消耗速度不一，可以根據大 量歷史數據，分析得出每相電極在正常冶煉下的平均消耗速度。當電極出現事故，發生軟斷或硬斷時的損耗量，根據<formula>formula see original document page 5</formula>得到非正常情況下電極的損耗量，其中Lq為事故前所記錄的電極位置，Lh為事故 發生前的電極所在的位置。還可以根據<formula>formula see original document page 5</formula>求得電極長度。式中L。d*電極的長度，Les為電極的初始長度，ALxh電極的正常 損耗量，ALf電極出現軟斷或硬斷時的損耗量。步驟S103、根據電極在坩堝熔池中的位置控制電極。埋弧電爐可以看成是三支電極在爐底接成星形的不對稱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種敞口式埋弧礦熱爐電極控制系統，其特征在于，包括：　　數據獲取模塊（１０２），用于獲取敞口式埋弧礦熱爐交流電機（１０４）的電極行程參數信息，包括電極的初始位置、移動距離和消耗量；　　計算處理模塊（１０１），用于根據所述電極的初始位置、移動距離和消耗量，預估電極在坩堝熔池中的位置；　　控制模塊（１０３），用于根據所述電極在坩堝熔池中的位置，采用恒阻抗原則控制所述電極。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程朋勝，呂宵宵，張興儉，鐘宇彤，
申請(專利權)人：深圳達實智能股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：94[中國|深圳]