電石爐控制系統電極箝位效用判斷和處理的方法
2023-06-28 01:53:21
專利名稱：電石爐控制系統電極箝位效用判斷和處理的方法
技術領域：
本發明涉及一種電極升降自動控制方法，尤其是一種電石爐電極升降自動 控制的方法。
背景技術：
電石爐，屬礦熱爐系列的一種，冶煉的產品是電石，它冶煉的核心理論是 通過電離空氣形成定向高溫離子流-電弧，將電能轉換成熱能，為還原反應提 供足夠高的溫度場。
電弧的狀態取決於電極端頭和放電體的距離、放電體的導電性、電壓以及 電極周圍的溫度和爐料介質的電阻特性。在冶煉過程中，隨著爐底熔池液面(或 渣面)的不斷升高，爐料經常性下榻，電機端頭因燒損而上移以及熔池導電性 的變化，需要適時調整電極的實際位置，以保持爐內電弧功率始終能夠處於最 佳狀態，同時還要能夠保持三相電極電弧的弧長基本相同，以維持三相電極釋 放相同的電弧功率，保持相同大小的還原反應區域，同時使供電系統能夠達到 的較高的電效率，達此目的的關鍵之一就是電極升降控制系統要能夠對電極端 頭的位置進行精確測量計算，然後，才能依據電極端頭位置的高低，進而適時 調整電極位置，維持電弧功率的主迴路系統的雙高效。
國內曾經引進過國外成套大型電石爐設備，該技術給每條電極加裝了位移 傳感器，用來測量記錄電極的具體位移大小和位置高低。該技術要求定時對電 極位置進行清零處理。因為電石爐內的複雜性，每相電極的電弧功率大小取決 於電極端頭和另一端放電體的相對距離大小，所以，僅僅靠位移傳感器測量電 極的位置是難以取得控制三相電極電弧功率平衡的目的的。所以，國內有少量安裝了位移傳感器的電石爐自動控制系統基本上效果不佳，基本又回歸到人工 手動控制狀態。
冷態礦石不導電，熔融態混合體是良導電體，這一特點決定了電石爐電極 升降控制系統的複雜性和難點，也是眾多從事礦熱爐自動化控制的先行者們至 今仍未成功的原因所在。到目前為止，國內現有礦熱爐電極升降普遍為人工手 動控制，當電流大於規定值時，提升電極，當電流小於規定值時，下降電極， 個別用PLC控制的方法也是基於和人工控制相同的方法，其主要缺點是人工操 作的隨意性大、勞動強度大、三相功率不平衡、電耗高、產量低、礦石回收率 低。
中國專利ZL2 006 1 00 35949. 0 ^^開了 一種礦熱爐電^l升降自動控制的方 法，該方法提供了一種能夠穩定電極的方法。但是，沒有涉及到當爐況發生異 常時，電石爐自動控制系統電極原平衡位置須重新做出較大調整時如何控制電 極位置的有關方法。
發明內容
為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供一種能夠精確控制電石爐三相 電極端頭和放電體之間相對位置的方法，可以控制三相電極電弧功率長度和平 衡、降低冶煉電耗、提高生產率並提高礦石回收率的電石爐自動控制系統電極 箝位效用判斷和處理的方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 一種電石爐控制系統電極箝 位效用判斷和處理的方法，當計算機控制電極上升或下降時，如果電極已經被 箝位，則對三相電弧功率進行平衡運算，當某相電極電弧功率偏大，超出許可 值時，解除箝位，重新進行電極位置平衡運算，在新的位置對三相電極進行箝位處理
設A電極電流變化量為JIa, B電極電流變化量為Jib , C電極電流變化 量為zllc,電流變化量偏差值為DELTACURRENT,設A電極位移變量為HHA， B 電極位移變量為HHB， C電極位移變量為HHC，位置偏差允許值為AEDISTANCE，
計算方法
當電極處於箝位狀態時，即
(I腿-HHB I ^AEDISTANCE ) 0R
(I HHB - HHC I》AEDISTANCE ) OR
(I HHA - HHC I ^AEDISTANCE ) 時
如果JIa》DELTACURRENT OR Jib》DELTACURRENT
OR』Ic > DELTACURRENT,則解除電極箝位。
本發明的積極效果是根據電石爐冶煉產品和工藝對電壓、電流和功率的 要求，以電流或功率的數值形式送給計算機(設定值)，計算機控制系統將自 動地實時地檢測到的參數值(電壓、電流)進行A/D轉換後與設定值進行三相 平衡和比較運算，並根據控制數學模型、控制策略和異常爐況模型進行分析判 斷，然後發出一組指令給控制繼電器。控制繼電器驅動電機控制接觸器或液壓 電磁閥，電機控制接觸器驅動電機轉動(或液壓電磁閥驅動液壓油缸)進而帶 動電極上下運動；同時，計算機還要對電極上下距離進行計算，當三相電極任 意兩相端頭的距離大於給定值時，該電極將被箝位不動；同時，當爐況異常時 電極電子箝位的效用可能會出現偏差，會導致呢三相電弧功率偏差過大，此時， 須對電極電子箝位的效用進行判斷，並適時解除箝位。對三相電極重新找平衡， 在新位置進行箝位。
本發明能夠對電極電子箝位進行效用判斷和處理，並進行三相電極重新找平衡、箝位處理。將三相電極的端頭精確控制在給定範圍內，達到精確控制三 相電弧功率平衡，提高電、熱轉換效率，達到節電、增產和提高礦石回收率的目的。
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明。 圖l是本發明控制電路方框示意圖。
圖中GK-隔離開關，ZK-真空開關，B-變壓器，L-電流互感器，M-電動機， LCD-顯示屏，J—繼電器。
具體實施例方式
如圖1 ， 一種電石爐自動控制系統電極自動找平衡的方法，電網11OKV (35KV) 三相交流電經隔離開關GK、真空開關ZK接入礦熱爐變壓器B初級，經變換後 在變壓器B的次級輸出80V到500V的三相交流電，通過由大截面銅管或銅板、 軟銅電纜組成的大截面短網、導電裝置和石墨電極相接，進入爐內，提供電功率。
在變壓器B的初級或次級裝有電流互感器L,輸出G-5安培的交流電流信 號，經信號轉換器變換為0-5V (或0-10V)的直流電壓模擬信號，提供給A/D 釆樣板；另一路三相交流電壓信號直接取自變壓器B次級出線排上，是0-500V 交流電壓信號，經信號轉換器變換為0-5V或0-10V直流電壓模擬信號，提供 給A/D採樣板；A/D採樣板將上述六路直流電壓模擬信號轉換為六路數位訊號 供計算機運算；同時，十四路或二十路手動控制開關信號、十二路限位控制開關信號通過I/O輸入/輸出板接入計算機進行運算。
經計算機處理後，本發明的輸出信號分別輸向電機驅動系統或液壓驅動系
統，即
對於電機驅動系統計算機的輸出信號經I/O輸入/輸出板輸出方向信號 給中間繼電器控制電機接觸器，從而實現控制電動機M帶動電極升降機構驅動 電極上、下運動，從而改變爐內電功率的大小；當電動機M轉動時，制動器松 開，電動機M停止時，制動器制動；
對於液壓驅動系統計算機的輸出信號經I/O輸入/輸出板輸出信號給控 制繼電器，控制繼電器驅動電磁閥運動，控制液壓驅動系統的液壓油缸上、下 運動，由液壓油缸驅動電極升降機構使電極上、下運動，從而改變爐內電功率 的大小。
控制信號的設定值通過鍵盤輸入到計算機內存儲。
本發明的設計原理是當計算機控制電極上升或下降時，如果電極已經 被箝位，則對三相電弧功率進行平衡運算，當某相電極電弧功率偏大超出許可 值時，解除箝位，重新進行電極位置平衡運算，在新的位置對三相電極進行籍 位處理，具體如下
設A電極電流變化量為zlla, B電極電流變化量為JIb , C電極電流變化 量為」Ic,電流變化量偏差值為DELTACURRENT，設A電極位移變量為HHA, B 電極位移變量為HHB， C電極位移變量為HHC，位置偏差允許值為AEDISTANCE，
計算方法
當電極處於箝位狀態時，即
(I腿-HHB I》AEDISTANCE ) OR
(I , - HHC I》AEDISTANCE ) OR(I腿-HHC I》AEDISTANCE ) 時
如果」Ia > DELTACURRENT OR」Ib》DELTACURRENT
OR」Ic》DELTACURRENT,則解除電極箝位。
本實施例中，變壓器功率12500KVA、 一次側電壓35KV、電流206A、電流 互感器變化250/5、電極直徑900毫米。本系統採樣信號 一次側三相電流(取 自電流互感器)、二次側電壓信號(直接從變壓器出線排上取得)、二次側對地 相電壓80V、
1設=53450 (A) DELTACURRENT = 15 (A)
I死區=3%
本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互 相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除 非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非 特別敘述，每個特徵只是一 系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中 披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何 新的組合。
權利要求
1、電石爐控制系統電極箝位效用判斷和處理的方法，其特徵是當計算機控制電極上升或下降時，如果電極已經被箝位，則對三相電弧功率進行平衡運算，當某相電極電弧功率偏大，超出許可值時，解除箝位，重新進行電極位置平衡運算，在新的位置對三相電極進行箝位處理設A電極電流變化量為⊿Ia，B電極電流變化量為⊿Ib，C電極電流變化量為⊿Ic，電流變化量偏差值為DELTACURRENT，設A電極位移變量為HHA，B電極位移變量為HHB，C電極位移變量為HHC，位置偏差允許值為AEDISTANCE，當電極處於箝位狀態時，即(|HHA-HHB|≥AEDISTANCE)OR(|HHB-HHC|≥AEDISTANCE)OR(|HHA-HHC|≥AEDISTANCE)時如果⊿Ia≥DELTACURRENT OR⊿Ib≥DELTACURRENTOR⊿Ic≥DELTACURRENT，則解除電極箝位。
全文摘要
本發明公開了一種電石爐控制系統電極箝位效用判斷和處理的方法，根據電石爐冶煉產品和工藝對電壓、電流和功率的要求，以電流或功率的數值形式送給計算機，計算機控制系統將實時檢測到的參數值與設定值進行比較運算，然後發出一組指令給控制繼電器，以帶動電極上下運動；當爐況異常時電極箝位的效用可能會出現較大偏差，導致三相電弧功率偏差過大，此時，須對電極箝位的效用進行判斷，並適時解除箝位。本發明能夠對電極箝位進行效用判斷和處理，以解決爐況異常時仍能將三相電極的端頭精確控制在給定範圍內，達到精確控制三相電弧功率平衡，提高電、熱轉換效率，達到節電、增產和提高礦石回收率的目的。
文檔編號H05B7/148GK101547530SQ200910058440
公開日2009年9月30日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者崔存生 申請人:成都晉威科技有限公司