[发明专利]一种基于电弧半径波动的矿热炉冶炼炉况识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于电弧半径波动的矿热炉冶炼炉况识别方法及系统，该方法通过建立电弧负载电压与电弧半径模型，采集矿热炉电弧负载电压值，并根据电弧负载电压与电弧半径模型获取电弧半径值，获取电弧半径值在预设周期内的电弧半径标准差以及根据电弧半径标准差识别矿热炉冶炼所处的炉况，解决了现有技术由于缺乏对矿热炉冶炼炉况进行识别，导致无法制定合理的控制策略的技术问题，不仅能基于电弧半径有效并准确识别矿热炉冶炼炉况，同时还能根据识别出的实时炉况制定合理的控制策略。

技术领域

本发明涉及一种基于电弧半径波动的矿热炉冶炼炉况识别方法及系统。

背景技术

矿热炉是利用电热法冶炼铁合金的主要设备，在我国每年利用矿热炉生产的铁合金产量约占我国铁合金总产量的4/5。然而由于我国矿热炉行业起步较晚，技术水平较低，目前还依然采取人工控制的方式进行生产，自动化水平低，而且单耗普遍较高，生产效率得不到保证。所以，对矿热炉行业进行自动化改造，降低其生产单耗，提高其生产效率十分必要。而进行自动化改造的关键核心在于根据相应的控制要求，制定出合理有效的控制策略，进而设计出合适的自动控制器。矿热炉冶炼的工况复杂，但也有规律可循。在不同的炉况下，炉膛内的炉料状态各不相同，控制器所应该侧重的控制性能指标也是不同的。所以，正确地识别不同的炉况是制定合理有效的控制策略，设计合适的控制器的前提，也是矿热炉行业亟待解决的难题。

当前所采用的人工控制方式并没有很注重炉况的区分，在整个生产过程中只是单纯地依据几个电参数如一次电流、电极电流、功率因数等的三相平衡来对矿热炉整个的生产过程进行调节控制。这样的操作方式看似简单有效，我们所注重的电参数看似达到三相平衡，但是实际上炉内的生产冶炼状态是否真地能够达到我们的控制预期的效果我们不得而知。通过对一段时间内的矿热炉生产的产量统计，同一台矿热炉在同一个人的生产控制之下，其产量忽高忽低，并不像预期那样高产低耗。因此，这种单纯依靠现场工人的操作经验和几个电参数的平衡，缺乏对炉内炉况的定性定量分析就对矿热炉的生产进行控制显然是比较盲目的，才会导致在生产过程中生产时间延长，单耗升高，产量忽高忽低，产品的质量也得不到保证。

发明内容

本发明提供的基于电弧半径波动的矿热炉冶炼炉况识别方法及系统，解决了现有技术由于缺乏对矿热炉冶炼炉况进行识别，导致无法制定合理的控制策略的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明提出的基于电弧半径波动的矿热炉冶炼炉况识别方法包括：

建立电弧负载电压与电弧半径模型；

采集矿热炉电弧负载电压值，并根据电弧负载电压与电弧半径模型获取电弧半径值；

获取电弧半径值在预设周期内的电弧半径标准差；

根据电弧半径标准差识别矿热炉冶炼所处的炉况。

进一步地，建立电弧负载电压与电弧半径模型基于非线性时变电阻建模方式和功率平衡原理，具体包括：

根据功率平衡原理，建立功率平衡公式如下：

P＝P1+P2 (1)

其中，P为电弧消耗总功率，P1为扩散因素产生的功率损失，P2为电弧产生的热功率；

建立扩散因素产生的功率损失与电弧半径的函数关系式如下所示：

P₁＝ξ₁rⁿ (2)

其中，ξ₁为电弧功率扩散因子，r为电弧半径，n为电弧本身温度和长度的影响因子；

建立电弧产生的热功率与电弧半径的函数关系式如下式所示：