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

Александр Аркадьевич Николаев, Платон Гарриевич Тулупов, Олег Сергеевич Малахов, Сергей Сергеевич Рыжевол

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.