ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РЕЖИМАМИ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНОГО РЕГУЛЯТОРА ИМПЕДАНСА

Александр Аркадьевич Николаев
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

Платон Гарриевич Тулупов
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

Олег Сергеевич Малахов
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

Сергей Сергеевич Рыжевол
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск


Аннотация


В статье рассмотрена усовершенствованная система автоматического управления перемещением электродов для электродуговых печей (дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь), обеспечивающая улучшение динамических показателей качества регулирования импеданса вторичного электрического контура за счет использования новой структуры нелинейного адаптивного регулятора импеданса. Благодаря применению усовершенствованной системы управления обеспечивается стабилизация процесса расплавления металлошихты в дуговых сталеплавильных печах, а также процесса нагрева жидкой стали в установках ковш-печь при интенсивных донных продувках, что позволяет достичь технического эффекта по снижению времени работы под током и уменьшению удельного расхода электроэнергии электросталеплавильных агрегатов. Нелинейный адаптивный регулятор импеданса осуществляет полную линеаризацию контуров регулирования, включающих в себя пропорциональный гидрораспределитель (сервоклапан) с нелинейной регулировочной характеристикой и вторичный электрический контур с нелинейной зависимостью импеданса от длины дуги. При проведении исследований использована комплексная математическая модель электрического контура электродуговой печи, гидроприводов перемещения электродов и системы автоматического управления перемещением электродов, реализованная в математическом пакете MATLAB Simulink. Оценка эффективности усовершенствованной системы управления в условиях действующего металлургического производства была выполнена на примере системы управления «РАДУГА НПА ПК», являющейся разработкой специалистов ФГБОУ ВО «МГТУ им. Носова» и функционирующей на установке ковш-печь в электросталеплавильном цехе ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Разработанная усовершенствованная система управления может использоваться на других современных электродуговых печах различной мощности, функционирующих на металлургических предприятиях России и зарубежья.


Ключевые слова


дуговая сталеплавильная печь; установка ковш-печь; электрический режим; сервоклапан; адаптивный регулятор импеданса

Полный текст:

PDF

Литература


Миронов, Ю.М. Особенности дуговых сталеплавильных печей как приемников электрической энергии / Ю.М. Миронов // Электрометаллургия. – 2020. – № 9. – С. 2–8. DOI: 10.31044/1684-5781-2020-0-9-2-8

Энергосбережение в современной дуговой сталеплавильной печи ДСП-120 / И.В. Глухов, Д.В. Мехряков, Г.В. Воронов и др. // Сталь. – 2020. – № 5. – С. 21–23.

Оптимизация энерготехнологических режимов выплавки стали в современных дуговых сталеплавильных печах средней вместимости / М.В. Шишимиров, В.Л. Рабинович, А.В. Александров и др. // Электрометаллургия. – 2020. – № 11. – С. 12–17.

Николаев, А.А. Анализ различных вариантов построения систем автоматического управления перемещением электродов дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, Е.В. Повелица // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2015. – № 2 (50). – С. 90–100.

Николаев, А.А. Сравнительный анализ современных систем управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь / А.А. Николаев, П.Г. Тулупов, В.С. Ивекеев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». – 2020. – Т. 20, № 3. –

С. 52–64. DOI: 10.14529/power200306

Nikolaev, A.A Сomparative analysis of modern electric control systems of electric arc furnaces /

A.A. Nikolaev, P.G. Tulupov, V.S. Ivekeev // Proceedings – 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2020. – 2020. – P. 464–468. DOI: 10.1109/UralCon49858.2020.9216238

Nikolaev, A.A. Mathematical model of electrode positioning hydraulic drive of electric arc steel-making furnace taking into account stochastic disturbances of arcs / A.A. Nikolaev, P.G. Tulupov, D.A. Savinov // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2017 – Proceedings, electronic edition. – 2017. – P. 8076205. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076205

Макаров, А.Н. Исследование теплообмена и КПД дуг в дуговых сталеплавильных печах с обычной и конвейерной загрузкой шихты / А.Н. Макаров, В.В. Окунева, Ю.М. Павлова // Энергетические системы. – 2018. – № 1. – С. 39–43.

Николаев, А.А. Разработка математической модели электротехнического комплекса «дуговая сталеплавильная печь – статический тиристорный компенсатор» / А.А. Николаев, В.В. Анохин,

П.Г. Тулупов // Электротехнические системы и комплексы. – 2016. – № 4 (33). – С. 61–71. DOI: 10.18503/2311-8318-2016-4(33)-61-71

Повышение эффективности электродуговых печей за счет усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, Г.В. Никифоров // Черные металлы. – 2020. – № 12 (1068). – С. 10–16. DOI: 10.17580/chm.2020.12.02

Bowman, B. Arc Furnace Physics / B. Bowman, K. Krüger. – Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 2009. – 245 с.

Бикеев, Р.А. Динамические режимы в электромеханических системах дуговых сталеплавильных печей и их воздействие на вводимую активную мощность: дис. … канд. техн. наук / Р.А. Бикеев. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2004. – 229 с.

Миронов, Ю.М. Регулировочные характеристики дуговых сталеплавильных печей / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова, Д.Г. Михадаров // Электрометаллургия. – 2016. – № 9. – С. 2–9.

Формирование энергоэффективных алгоритмов управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей / В.А. Иванушкин, Д.В. Исаков, Ф.Н. Сарапулов и др. // Промышленная энергетика. – 2015. – № 7. – С. 32–35.

Yakimov, I.A. Investigation of electrical characteristics of high-power electric arc furnaces in the mode of stabilizing the primary current of the furnace transformer by means the thyristor regulator in the intermediate circuit / I.A. Yakimov, A.A. Radionov, E.A. Maklakova // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2018. – P. 840–844. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317219

Ненахов, А.И. Совершенствование подходов к моделированию токов дуговой сталеплавильной печи при разработке компенсаторов реактивной мощности / А.И. Ненахов, С.И. Гамазин // Промышленная энергетика. – 2015. – № 9. – С. 25–31.

Nanang Hariyanto. Characteristic study of three-phase AC electric arc furnace model / Nanang Hariyanto, Muhammad Nurdin, P. Gregorius Alvin Tanthio // The 2nd IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy (ICPERE) 2014. – 2014. – P. 203–207. DOI: 10.1109/ICPERE.2014.7067197

Lozynskyy, O. Simulink model of electric modes in electric arc furnace / Orest Lozynskyy, Yaroslav Paranchuk, Oleksii Kobylianskyi // 2017 IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF). – 2017. – P. 54–57. DOI: 10.1109/YSF.2017.8126591

Миронов, Ю.М. Анализ электрических режимов дуговых сталеплавильных печей в различные периоды плавки / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова // Металлург. – 2021. – № 2. – С. 48–53




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power210410

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.