一種真空自耗電弧爐熔速與功率的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電弧爐冶金工業(yè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種真空自耗電弧爐熔速與功率的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空自耗電弧熔煉控制中，電弧的燃燒控制，即自耗電極熔化速度的控制是熔煉過程的一個重要環(huán)節(jié)，是提高鑄錠質(zhì)量的關(guān)鍵。合理的熔化速度可以減少甚至消除鑄錠的內(nèi)部偏析，提高一次成品率，大大降低能源消耗，節(jié)約材料。因此，準(zhǔn)確控制電極熔化速率，對保證鑄錠質(zhì)量、節(jié)約能源、安全生產(chǎn)和提高電弧爐生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。
[0003]自耗電極熔化速度對象具有強(qiáng)耦合、非線性和大滯后的特性，難于建立其機(jī)理模型?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用控制電弧電流間接開環(huán)控制熔化速度，該參數(shù)不能作為給定直接體現(xiàn)在控制系統(tǒng)中，從而無法準(zhǔn)確實現(xiàn)需要的熔化速度，只能靠經(jīng)驗來調(diào)節(jié)熔化電流。因而使得一次成品率比較低，往往需要二次或三次重熔，導(dǎo)致浪費(fèi)嚴(yán)重，加工成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種真空自耗電弧爐熔速與功率的控制方法，能夠準(zhǔn)確控制電極熔化速率，解決了現(xiàn)有真空自耗電弧爐熔速控制方法控制精度不高、一次成品率低、能耗較高等問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種真空自耗電弧爐熔速與功率的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟一，工作參數(shù)設(shè)定:通過HMI人機(jī)界面向控制器輸入給定自耗電極熔化速度曲線和給定熔煉電壓，控制器將所述給定自耗電極熔化速度曲線和給定熔煉電壓存儲在存儲器中以備隨時調(diào)用；所述HMI人機(jī)界面和存儲器均與控制器相接；
[0007]步驟二，信號采集與處理:采用熔速測量系統(tǒng)和功率測量單元分別對自耗電極的熔化速度和電渣爐的功率進(jìn)行檢測，所述熔速測量系統(tǒng)包括依次相接的稱重傳感器、信號校正電路、濾波電路和信號轉(zhuǎn)換電路以及與信號轉(zhuǎn)換電路相接的無紙記錄儀；所述功率測量單元包括電流互感器、電壓互感器、有功功率變換器和I/V轉(zhuǎn)換電路，所述電流互感器、電壓互感器均與有功功率變換器相接，所述有功功率變換器與I/V轉(zhuǎn)換電路相接；所述信號采集與處理方式如下:
[0008]安裝在電弧爐的電極桿承重機(jī)構(gòu)上的稱重傳感器對當(dāng)前剩余電極重量進(jìn)行實時檢測，并將檢測到的重量信號傳輸給信號校正電路；信號校正電路將所述重量信號進(jìn)行線性化校正處理后傳輸給濾波電路；濾波電路將所述重量信號進(jìn)行低通濾波后傳輸給信號轉(zhuǎn)換電路；信號轉(zhuǎn)換電路按照相應(yīng)軟件算法將所述重量信號轉(zhuǎn)換為電極熔化速度信號，并傳輸給控制器，控制器生成實測自耗電極熔化速度曲線；無紙記錄儀將所述電極熔化速度信號實時記錄下來；
[0009]所述電流互感器和電壓互感器對所述自耗電極的熔煉電壓和熔煉電流進(jìn)行實時檢測；有功功率變換器根據(jù)所述熔煉電壓和熔煉電流計算出熔煉功率，并將所述熔煉功率轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電流信號，然后傳輸給Ι/v轉(zhuǎn)換電路；I/V轉(zhuǎn)換電路將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，作為與所述熔煉功率相對應(yīng)的實測電壓，并將所述實測電壓傳輸給控制器；
[0010]步驟三，自耗電極熔速與功率自動調(diào)節(jié):一方面控制器采用相應(yīng)算法根據(jù)所述給定熔煉電壓和實測電壓的偏差對自耗電極的熔煉電壓進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)熔煉功率的調(diào)節(jié)；另一方面控制器采用相應(yīng)算法根據(jù)所述給定自耗電極熔化速度和實測自耗電極熔化速度的偏差對自耗電極的位置進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)熔化速度的調(diào)節(jié)；具體方式如下:
[0011]控制器根據(jù)上述電壓偏差對移向觸發(fā)電路進(jìn)行控制，移向觸發(fā)電路輸出脈沖電壓對雙向可控硅的導(dǎo)通角進(jìn)行控制，雙向可控硅對整流電路的輸出平均電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，磁性調(diào)壓器根據(jù)所述整流電路的輸出平均電壓對電渣爐電極的熔煉電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述移向觸發(fā)電路、雙向可控硅、整流電路、磁性調(diào)壓器和自耗電極依次相接，所述移向觸發(fā)電路與控制器相接；
[0012]控制器根據(jù)上述熔化速度偏差對變頻器進(jìn)行控制，變頻器對升降電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，升降電機(jī)通過升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動自耗電極進(jìn)行豎直方向的位置移動；所述變頻器分別與控制器和升降電機(jī)相接；
[0013]步驟四，工作狀態(tài)顯示:采用攝像機(jī)對電弧爐的工作狀態(tài)進(jìn)行全程拍攝，并將拍攝到的圖像信息傳輸給控制器，控制器對所述圖像信息進(jìn)行處理后在所述HMI人機(jī)界面上顯示出來；所述攝像機(jī)與控制器相接；
[0014]步驟五，故障診斷與報警:控制器內(nèi)部設(shè)置有故障診斷模塊，所述故障診斷模塊根據(jù)所述圖像信息與所述熔速測量系統(tǒng)和功率測量單元檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，若發(fā)生故障，則控制器驅(qū)動與其相接的報警單元發(fā)出報警信號。
[0015]上述一種真空自耗電弧爐的熔速控制方法，其特征是:所述相應(yīng)算法為PID算法。
[0016]上述一種真空自耗電弧爐的熔速控制方法，其特征是:所述控制器為可編程控制器 PLC。
[0017]上述一種真空自耗電弧爐的熔速控制方法，其特征是:所述稱重傳感器的數(shù)量為2個。
[0018]上述一種真空自耗電弧爐的熔速控制方法，其特征是:所述有功功率變換器為美國MOOR工業(yè)公司生產(chǎn)的PWT型功率變送器。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):測量方便、計算精確，通過測量剩余的自耗電極重量來計算電極熔化速度，解決了電極熔化速度無法直接測量的難題；將熔化速度直接作為給定量參與系統(tǒng)的控制，為系統(tǒng)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)創(chuàng)造了條件，對穩(wěn)定電流并避免電弧電壓和電流之間的耦合關(guān)系有積極作用，同時在一定程度上減弱了電弧電流變化引起熔速變化的滯后影響。
[0020]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0023]步驟一，工作參數(shù)設(shè)定:通過HMI人機(jī)界面向控制器輸入給定自耗電極熔化速度曲線和給定熔煉電壓，控制器將所述給定自耗電極熔化速度曲線和給定熔煉電壓存儲在存儲器中以備隨時調(diào)用；所述HMI人機(jī)界面和存儲器均與控制器相接；
[0024]步驟二，信號采集與處理:采用熔速測量系統(tǒng)和功率測量單元分別對自耗電極的熔化速度和電渣爐的功率進(jìn)行檢測，所述熔速測量系統(tǒng)包括依次相接的稱重傳感器、信號校正電路、濾波電路和信號轉(zhuǎn)換電路以及與信號轉(zhuǎn)換電路相接的無紙記錄儀；所述功率測量單元包括電流互感器、電壓互感器、有功功率變換器和I/V轉(zhuǎn)換電路，所述電流互感器、電壓互感器均與有功功率變換器相接，所述有功功率變換器與I/V轉(zhuǎn)換電路相接；所述信號采集與處理方式如下:
[0025]安裝在電弧爐的電極桿承重機(jī)構(gòu)上的稱重傳感器對當(dāng)前剩余電極重量進(jìn)行實時檢測，并將檢測到的重量信號傳輸給信號校正電路；信號校正電路將所述重量信號進(jìn)行線性化校正處理后傳輸給濾波電路；濾波電路將所述重量信號進(jìn)行低通濾波后傳輸給信號轉(zhuǎn)換電路；信號轉(zhuǎn)換電路按照相應(yīng)軟件算法將所述重量信號轉(zhuǎn)換為電極熔化速度信號，并傳輸給控制器，控制器生成實測自耗電極熔化速度曲線；無紙記錄儀將所述電極熔化速度信號實時記錄下來；
[0026]所述電流互感器和電壓互感器對