YTDK-IV 型矿热炉增产节电

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1、YTDK-IV型矿热炉增产节电专家系统节电操作指导书韶关市义太机电设备有限公司二零零四年十二月注：本指导书仅限于和本公司有合约的经销商和用户内部使用，禁止外传。19矿热炉，属电弧炉系列的一种，冶炼产品包括硅铁类、硅锰合金、铬铁、电石、黄磷、刚玉等和炼钢电弧炉有一定的差别，但它们冶炼的核心理论是相同的：即通过电离空气形成定向高温离子流---电弧，将电能转换成热能。炼钢的功能是熔化冷态钢铁，矿热炉的功能是提供一个能维持还原反应的温度场，这是两类电弧炉的本质所在。19对于电极升降控制系统来讲，冷态钢铁和熔融态的导电性是基本相同的

2、，而铁合金冶炼所用的矿石和熔融态的铁合金的导电性却是截然不同的，冷态矿石不导电，熔融态混合体是良导电体，此一特点决定了矿热炉电极升降控制系统的复杂性和难点，也是众多从事矿热炉自动化控制的先行者们至今仍未成功的原因所在。到目前为止，国内的矿热炉控制基本都停留在人工按按钮升降电极的水平。因此造成产量低、电单耗高、断电极事故经常发生，直接导致了产品成本高，企业竞争力低下甚至亏损的不利局面。因人类自身固有的惰性决定了三相电弧功率经常处于严重不平衡状态，由此导致了炉况经常在正常和不正常之间跳转，自然炉内的还原反应也不可能稳定进行。尽

3、管存在这样的问题，但因人的惰性也带来电极的稳定性相对早期未成功的自动控制系统要高得多，这一特性也是人工控制能够走到今天仍被所有厂家采用的原因。我们知道早期的自动控制系统失败的主要原因是电极波动太频繁。要解决此问题，传统的控制理论是无能为力的，除非控制理论的突破，否则矿热炉电极升降控制仍然要依赖人工。那么是否存在一种既能保证三相电功率不平衡度在3%以内，又能保持电极稳定在合理的范围内？炼钢电弧炉控制系统的“死区”电极不调节理论可以解决三相电功率的平衡问题，但存在死区过小时电极波动过频，死区过大又会导致三相电功率不平衡度偏高。

4、长期的炉前观察发现，当死区为3%时，电极的波动大部分是误动作，如果能够消除这些误动作信号，则可以达到稳定电极的目的。我们采用硬件滤波和软件自动识别技术，非常成功的达到目的，即三相电功率平衡控制在3%，电极运行非常平稳。已有多套应用此技术的系统在全国各地运行，均取得满意的效果，节电率普遍超过4%。这就是“YTDK-IV型矿热炉增产节电专家系统”，系统融合了现代控制理论的最新成果—主动控制技术和我们对各种铁合金冶炼特性的综合研究与创新的成果，是国内第一种具有明显节电效果可以大范围推广的实用化计算机控制专家系统。无论何种矿热炉产

5、品，只要抓住了它们的共性和特性，然后针对它们制定出对应的解决方案，则问题迎刃而解之。“YTDK-IV型矿热炉增产节电专家系统”有六条控制曲线和20%可调死区相协调，采样区间和允许波动范围依据冶炼品种选择，可以适应各种铁合金及其与之有相类似冶炼特性产品的冶炼。为使用户正确使用“YTDK-IV型矿热炉增产节电专家系统系统”，制定本指导书。一.矿热炉系统的电特性：1．可以将矿热炉的基本电路简化成图---1所示等效电路：19设R1为电极周围的炉料所形成的电阻，则R2为电弧的等效电阻。当A和B端施加一定的弧压Vab时，在R1和R2中

6、流过电流I1和I2，I1表示电阻电流，I2表示电弧电流：AR1R2B图----1I1=Vab/R1I2=f(Vab/R2)总电流I=I1+I2（此电流值由操作者用键盘设定）电弧电流I2=I–I1由固体电阻的V-I特性可知，当弧压Vab确定时，I1便确定，其能够产生的热量也确定。因固体电阻通电产生热量时，温度最高不会超过导电固体自身的熔点，由此产生的温度场远低于还原反应所需的温度，仅能对炉料起到预热的作用，此特性也限制了它的热效率。所以。在实际生产中应尽量增加电阻值，减少其消耗的电能。19而电弧电流I2则不同，其V-I特性呈

7、倒抛物线状，低电流时呈下降特性，中电流时呈定压特性，高电流时呈上升特性；并且，电弧放热的温度高，没有上限，取决于电弧的发热与热损失的平衡，一般来讲，电流的密度越高，温度越高。温度越高，向周围传导热的速度就越高。热VL1、L2：电弧长（L1＞L2）L1L2ABI图----2效率就越高，热效率高则冶炼电耗必然就低。结合图--1和式I2=I-I1可以看出，同一弧压值可对应两个不同的弧流值，A点对应的电弧功率远比B点对应的电弧功率为小。在铁合金炉的冶炼过程中，当炉料电阻较小时，电弧的功率点在A处，而当炉料电阻较大时，电弧的功率点在

8、B处，很明显，B处的电弧功率远大于A点，节电效果也是明显的。而这样的效果正是我们所期待的。2．在矿热炉系统的生产过程中，电能主要由三种途径所消耗，一是电弧放电产生的热能，温度在3000以上，是维持冶炼还原反应的主要热源，约占70%；二是电极周围炉料形成的电阻消耗的电能，其功能是可以预热炉料，但温度较低，