[发明专利]一种基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法

权利要求书

1.一种基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法，其特征在于包括以下步骤：

分析以电极位置和电压值为自变量的功率需求；

根据上述功率需求，以最小单位能耗和皮砂率建立优化目标；

求解优化问题，确定各填料阶段电压值及作用时间；

根据各填料阶段电压值及作用时间制定有载调压方案；

各阶段电压，电压作用时间，提升高度和温度变化的作用关系如下：

→表示正比关系，T₀和T_i为常量值，T₀为熔融态氧化镁的温度，设为2800-3600℃之间，T_i为添加生料提升电极后温度，T为当前温度值，Δt_i为该阶段电压的作用时间，D(T)为该阶段温度T的高阶函数，T值由T_i变化到T₀，ε为该阶段料层的上升高度值因数，i为电熔镁炉填料次数；μ_i为变化因素，U_i为阶段电压；

在于以最小单位能耗和皮砂率建立优化目标包括单位能耗优化目标构建和熔坨皮砂率优化目标构建，由单位能耗优化目标函数和皮砂率优化目标函数提出如下形式的批次电压控制策略的多目标优化模型：

其中U_max，U_min分别为变压器二次侧电压的上下限，f₁为0～Δmt批次时间内的电熔镁砂单位能耗，f₂为0～Δmt批次时间内的皮砂率，U₁，...,U_m为批次电压，Δt_i为熔炼作用时间，m_MgO(T)为熔坨中皮砂的质量，i为电熔镁炉填料次数。

2.按权利要求1所述的基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法，其特征在于分析以电极位置和电压值为自变量的功率需求包括以下步骤：

取电弧热作为电熔镁炉温度场模型的内热源，建立内热源电弧与气体空腔导电区模型；

根据内热源电弧与气体空腔导电区模型分析电极位置和电压值及温度间的关系，分别对氧化镁比热容c和密度ρ对温度的关系进行数据拟合，得到温度与比热、温度与密度关系变化曲线，表示成温度和电压的关系式，得到各阶段电压、电压作用时间以及电极提升高度和温度变化的作用关系。

3.按权利要求2所述的基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法，其特征在于：内热源电弧与气体空腔导电区模型建立之前，对电弧模型做出如下假设：电弧处于稳定状态；阳极即熔池表面无变形；电弧与气体空腔导电区作圆柱体处理；空腔中气体介质设为空气；电弧等离子体为光学薄的，即忽略不计等离子体辐射损失中的自吸收部分；电弧发热功率等效为电弧电压降和电流的乘积。

4.按权利要求1所述的基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法，其特征在于单位能耗优化目标构建为：

熔坨中电熔镁砂的质量为：

m_MgO(T)＝ρ_MgO·V_MgO(T)

熔坨中电熔镁砂的密度为ρ_MgO(T)＝3580kg/m³

设二次相电压为U，则0～Δmt批次时间内的电熔镁砂单位能耗由下式计算：

其中，U_i为(i-1)·Δt到i·Δt批次时间内的电压值，U_max，U_min分别为二次侧电压的上、下限，由现场工艺所确定；i为电熔镁炉填料次数，V_MgO(T)为T∈(1200,+∞)时电熔镁砂单元体积，f₁为0～Δmt批次时间内的电熔镁砂单位能耗，Δt_i为熔炼作用时间，R_i为熔池等效电阻，m_MgO(T)为熔坨中皮砂的质量。