Разработка модели системы управления руднотермической печью с поддержанием сопротивления шлаковой ванны
Ключевые слова:
руднотермическая печь, закрытая дуга, имитационная модель, исследование системы управления
Аннотация
Рассмотрены методика составления моделей системы управления руднотермических печей с закрытой дугой и методы их исследования. Выявлены качественные и количественные особенности и закономерности одновременно протекающих процессов энергораспределения, тепломассопереноса и локализации химико-термических процессов в конкретных областях рабочего пространства, имеющих резко нелинейный характер, главным образом, для тепловой проводимости шихты и изменения токораспределений между различными областями рабочих зон при больших температурных градиентах.
Показано, что применительно к сложным системам, имеющим ярко выраженную многофакторность и нелинейность электрических и технологических режимов, параметры которых не поддаются прямому измерению при натурных измерениях, целесообразно использовать комбинированные методы исследования, сочетающие в себе имитационные модели и натурные эксперименты. Для данных случаев, когда имитационные модели адекватно отражают реальные процессы в руднотермической печи, использование имитационных моделей позволяет получать более достоверную информацию о значениях параметров системы и их взаимовлияниях, которая недоступна для натурных экспериментов. В частности, применительно к руднотермическим печам с закрытой дугой удается разделить мощности, выделяемые в электрической дуге и в окружающем ее тигле, знание значений которых позволяет вести технологический процесс с более высокими технико-экономическими показателями.
Литература
1. Электрометаллургия стали и ферросплавов / под ред. Д.Я. Поволоцкого. М.: Металлургия, 1974.
2. Свенчанский А.Д. и др. Электрические промышленные печи: дуговые печи и установки специального нагрева. М.: Энергоатомиздат, 1981.
3. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985.
4. Неустроев А.А. Новые процессы электроплавки металлов. М.: Высшая школа, 1988.
5. Кручинин А.М. и др. Автоматическое управление электротермическими установками. М.: Энергоатомиздат, 1990.
6. Электротехнический справочник. Т. 2 Использование электрической энергии / под общ. ред. И.Н. Орлова. М.: Энергоатомиздат, 1988.
7. Промышленные установки электродугового нагрева и их параметры / под общ. ред. Л.Н. Никольского. М.: Энергия, 1991.
8. Апасов А.М. Специальная электрометаллургия. Томск: Изд-во ТЛУ, 2003.
9. Лисиенко В.Г., Щелков Я.М., Ладыгичев М.Г. Плавильные агрегаты: теплотехника, управление и экология. М.: Теплотехник, 2005.
10. Егоров А.В. Электрометаллургия стали и спецэлектрометаллургия. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Учеба, 2007.
11. Чернышов Е.А. Специальные плавильные печи. Ч. 1. Электродуговые печи. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева, 2014.
12. Елизаров В.А. Разработка тепловой модели руднотермической печи с закрытой дугой // Электрометаллургия. 2011. № 10. С. 32—39.
13. Рубцов В.П., Елизаров В.А. Анализ гармонического состава тока для оценки теплового режима в руднотермической печи с зарытой дугой // Вестник МЭИ. 2011. № 2. С. 61—67.
14. Рубцов В. П., Хомяков И.В. Система регулирования электрического режима выплавки феррохрома по величине сопротивления ванны печи // Актуальные проблемы электромеханики и электротехнологий: Сборник научных трудов. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. С. 13—16.
15. Рубцов В.П., Колыванов С.Ю., Хомяков И.В. Анализ влияния углеродистых восстановителей на потребление энергии в электропечи для производства феррохрома // Вестник МЭИ. 2018. № 1. С. 53—58.
16. Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: Корона-Век, 2008.
17. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2008.
18. Пат. № 175023 РФ. Регулятор электрического режима руднотермической печи / В.П. Рубцов, И.В. Хомяков, Е.В. Хомякова // Бюл. изобрет. 2017. № 32.
--
Для цитирования: Рубцов В.П., Хомяков И.В., Чурсин А.Ю. Разработка модели системы управления руднотермической печью с поддержанием сопротивления шлаковой ванны // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 82—88. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.
#
1. Elektrometallurgiya Stali i Ferrosplavov. Pod Red. D.Ya. Povolotskogo. M.: Metallurgiya, 1974. (in Russian).
2. Svenchanskiy A.D. i dr. Elektricheskie Promyshlennye Pechi: Dugovye Pechi i Ustanovki Spetsial'nogo Nagreva. M.: Energoatomizdat, 1981. (in Russian).
3. Egorov A.V. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1985. (in Russian).
4. Neustroev A.A. Novye Protsessy Elektroplavki Metallov. M.: Vysshaya Shkola, 1988. (in Russian).
5. Kruchinin A.M. i dr. Avtomaticheskoe Upravlenie Elektrotermicheskimi Ustanovkami. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
6. Elektrotekhnicheskiy Spravochnik. T. 2 Ispol'zovanie Elektricheskoy Energii. Pod Obshch. Red. I.N. Orlova. M.: Energoatomizdat, 1988. (in Russian).
7. Promyshlennye Ustanovki Elektrodugovogo Nagreva i Ikh Parametry. Pod Obshch. Red. L.N. Nikol'skogo. M.: Energiya, 1991. (in Russian).
8. Apasov A.M. Spetsial'naya Elektrometallurgiya. Tomsk: Izd-vo TLU, 2003. (in Russian).
9. Lisienko V.G., Shchelkov Ya.M., Ladygichev M.G. Plavil'nye Agregaty: Teplotekhnika, Upravlenie i Ekologiya. M.: Teplotekhnik, 2005. (in Russian).
10. Egorov A.V. Elektrometallurgiya Stali i Spetselektrometallurgiya. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Ucheba, 2007. (in Russian).
11. Chernyshov E.A. Spetsial'nye Plavil'nye Pechi. Ch. 1. Elektrodugovye Pechi. Nizhniy Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo Gos. Tekhn. Un-ta Im. R.E. Alekseeva, 2014. (in Russian).
12. Elizarov V.A. Razrabotka Teplovoy Modeli Rudnotermicheskoy Pechi s Zakrytoy Dugoy. Elektrometallurgiya. 2011;10:32—39. (in Russian).
13. Rubtsov V.P., Elizarov V.A. Analiz Garmonicheskogo Sostava Toka dlya Otsenki Teplovogo Rezhima v Rudnotermicheskoy Pechi s Zarytoy Dugoy. Vestnik MEI. 2011;2: 61—67. (in Russian).
14. Rubtsov V P., Khomyakov I.V. Sistema Regulirovaniya Elektricheskogo Rezhima Vyplavki Ferrokhroma po Velichine Soprotivleniya Vanny Pechi. Aktual'nye Problemy Elektromekhaniki i Elektrotekhnologiy: Sbornik Nauchnykh Trudov. Ekaterinburg: FGAOU VPO UrFU Im. Pervogo Prezidenta Rossii B.N. El'tsina, 2017:13—16. (in Russian).
15. Rubtsov V.P., Kolyvanov S.Yu., Khomyakov I.V. Analiz Vliyaniya Uglerodistykh Vosstanoviteley na Potreblenie Energii v Elektropechi dlya Proizvodstva Ferrokhroma. Vestnik MEI. 2018;1:53—58. (in Russian).
16. German-Galkin S.G. Matlab&Simulink. Proektirovanie Mekhatronnykh Sistem na PK. SPb.: Korona-Vek, 2008. (in Russian).
17. Chernykh I.V. Modelirovanie Elektrotekhnicheskikh Ustroystv v Matlab, Sim Power Systems i Simulink. M.: DMK Press, 2008. (in Russian).
18. Pat. № 175023 RF. Regulyator Elektricheskogo Rezhima Rudnotermicheskoy Pechi. V.P. Rubtsov, I.V. Khomyakov, E.V. Khomyakova. Byul. izobret. 2017; 32. (in Russian).
--
For citation: Rubtsov V.P., Khomyakov I.V., Chursin A.Yu. The Model of an Electric Ore Smelting Furnace Control System with Maintaining the Slag Bath Resistance. Bulletin of MPEI. 2020;1:82—88. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.
2. Свенчанский А.Д. и др. Электрические промышленные печи: дуговые печи и установки специального нагрева. М.: Энергоатомиздат, 1981.
3. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985.
4. Неустроев А.А. Новые процессы электроплавки металлов. М.: Высшая школа, 1988.
5. Кручинин А.М. и др. Автоматическое управление электротермическими установками. М.: Энергоатомиздат, 1990.
6. Электротехнический справочник. Т. 2 Использование электрической энергии / под общ. ред. И.Н. Орлова. М.: Энергоатомиздат, 1988.
7. Промышленные установки электродугового нагрева и их параметры / под общ. ред. Л.Н. Никольского. М.: Энергия, 1991.
8. Апасов А.М. Специальная электрометаллургия. Томск: Изд-во ТЛУ, 2003.
9. Лисиенко В.Г., Щелков Я.М., Ладыгичев М.Г. Плавильные агрегаты: теплотехника, управление и экология. М.: Теплотехник, 2005.
10. Егоров А.В. Электрометаллургия стали и спецэлектрометаллургия. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Учеба, 2007.
11. Чернышов Е.А. Специальные плавильные печи. Ч. 1. Электродуговые печи. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева, 2014.
12. Елизаров В.А. Разработка тепловой модели руднотермической печи с закрытой дугой // Электрометаллургия. 2011. № 10. С. 32—39.
13. Рубцов В.П., Елизаров В.А. Анализ гармонического состава тока для оценки теплового режима в руднотермической печи с зарытой дугой // Вестник МЭИ. 2011. № 2. С. 61—67.
14. Рубцов В. П., Хомяков И.В. Система регулирования электрического режима выплавки феррохрома по величине сопротивления ванны печи // Актуальные проблемы электромеханики и электротехнологий: Сборник научных трудов. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. С. 13—16.
15. Рубцов В.П., Колыванов С.Ю., Хомяков И.В. Анализ влияния углеродистых восстановителей на потребление энергии в электропечи для производства феррохрома // Вестник МЭИ. 2018. № 1. С. 53—58.
16. Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: Корона-Век, 2008.
17. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2008.
18. Пат. № 175023 РФ. Регулятор электрического режима руднотермической печи / В.П. Рубцов, И.В. Хомяков, Е.В. Хомякова // Бюл. изобрет. 2017. № 32.
--
Для цитирования: Рубцов В.П., Хомяков И.В., Чурсин А.Ю. Разработка модели системы управления руднотермической печью с поддержанием сопротивления шлаковой ванны // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 82—88. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.
#
1. Elektrometallurgiya Stali i Ferrosplavov. Pod Red. D.Ya. Povolotskogo. M.: Metallurgiya, 1974. (in Russian).
2. Svenchanskiy A.D. i dr. Elektricheskie Promyshlennye Pechi: Dugovye Pechi i Ustanovki Spetsial'nogo Nagreva. M.: Energoatomizdat, 1981. (in Russian).
3. Egorov A.V. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1985. (in Russian).
4. Neustroev A.A. Novye Protsessy Elektroplavki Metallov. M.: Vysshaya Shkola, 1988. (in Russian).
5. Kruchinin A.M. i dr. Avtomaticheskoe Upravlenie Elektrotermicheskimi Ustanovkami. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
6. Elektrotekhnicheskiy Spravochnik. T. 2 Ispol'zovanie Elektricheskoy Energii. Pod Obshch. Red. I.N. Orlova. M.: Energoatomizdat, 1988. (in Russian).
7. Promyshlennye Ustanovki Elektrodugovogo Nagreva i Ikh Parametry. Pod Obshch. Red. L.N. Nikol'skogo. M.: Energiya, 1991. (in Russian).
8. Apasov A.M. Spetsial'naya Elektrometallurgiya. Tomsk: Izd-vo TLU, 2003. (in Russian).
9. Lisienko V.G., Shchelkov Ya.M., Ladygichev M.G. Plavil'nye Agregaty: Teplotekhnika, Upravlenie i Ekologiya. M.: Teplotekhnik, 2005. (in Russian).
10. Egorov A.V. Elektrometallurgiya Stali i Spetselektrometallurgiya. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Ucheba, 2007. (in Russian).
11. Chernyshov E.A. Spetsial'nye Plavil'nye Pechi. Ch. 1. Elektrodugovye Pechi. Nizhniy Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo Gos. Tekhn. Un-ta Im. R.E. Alekseeva, 2014. (in Russian).
12. Elizarov V.A. Razrabotka Teplovoy Modeli Rudnotermicheskoy Pechi s Zakrytoy Dugoy. Elektrometallurgiya. 2011;10:32—39. (in Russian).
13. Rubtsov V.P., Elizarov V.A. Analiz Garmonicheskogo Sostava Toka dlya Otsenki Teplovogo Rezhima v Rudnotermicheskoy Pechi s Zarytoy Dugoy. Vestnik MEI. 2011;2: 61—67. (in Russian).
14. Rubtsov V P., Khomyakov I.V. Sistema Regulirovaniya Elektricheskogo Rezhima Vyplavki Ferrokhroma po Velichine Soprotivleniya Vanny Pechi. Aktual'nye Problemy Elektromekhaniki i Elektrotekhnologiy: Sbornik Nauchnykh Trudov. Ekaterinburg: FGAOU VPO UrFU Im. Pervogo Prezidenta Rossii B.N. El'tsina, 2017:13—16. (in Russian).
15. Rubtsov V.P., Kolyvanov S.Yu., Khomyakov I.V. Analiz Vliyaniya Uglerodistykh Vosstanoviteley na Potreblenie Energii v Elektropechi dlya Proizvodstva Ferrokhroma. Vestnik MEI. 2018;1:53—58. (in Russian).
16. German-Galkin S.G. Matlab&Simulink. Proektirovanie Mekhatronnykh Sistem na PK. SPb.: Korona-Vek, 2008. (in Russian).
17. Chernykh I.V. Modelirovanie Elektrotekhnicheskikh Ustroystv v Matlab, Sim Power Systems i Simulink. M.: DMK Press, 2008. (in Russian).
18. Pat. № 175023 RF. Regulyator Elektricheskogo Rezhima Rudnotermicheskoy Pechi. V.P. Rubtsov, I.V. Khomyakov, E.V. Khomyakova. Byul. izobret. 2017; 32. (in Russian).
--
For citation: Rubtsov V.P., Khomyakov I.V., Chursin A.Yu. The Model of an Electric Ore Smelting Furnace Control System with Maintaining the Slag Bath Resistance. Bulletin of MPEI. 2020;1:82—88. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.
