Разработка методики оптимальной настройки нелинейного регулятора импеданса дуговой сталеплавильной печи
Автор: Николаев А.А., Тулупов П.Г., Ивекеев В.С., Рыжевол С.С.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электротехнические комплексы и системы
Статья в выпуске: 3 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
В рамках данной статьи приведено описание методики выбора оптимальных коэффициентов нелинейного регулятора импеданса в составе системы управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи (ДСП). В качестве объекта исследования была выбрана дуговая сталеплавильная печь шахтного типа ШП-125 (85 МВА) с системой управления электрическим режимом ARCOS и нелинейным ПИ-регулятором импеданса. Детально рассмотрены этапы применения предлагаемой методики на практике для выбранного объекта исследования. Разработана математическая модель системы управления ARCOS с нелинейным ПИ-регулятором импеданса, которая использовалась для оценки текущей настройки системы управления и вывода о необходимости её оптимизации. На основе разработанной методики определены новые значения коэффициентов нелинейного ПИ-регулятора, которые обеспечивают работу контура регулирования импеданса, близкую к техническому оптимуму. Приведены результаты применения усовершенствованных параметров системы управления ARCOS на объекте исследования, рассчитан технический эффект, сделаны научно-обоснованные выводы об эффективности предлагаемых подходов.
Дуговая сталеплавильная печь, шахтная печь, система управления электрическим режимом, нелинейный пи-регулятор импеданса, электрическая дуга
Короткий адрес: https://sciup.org/147241854
IDR: 147241854 | УДК: 621.365.22 | DOI: 10.14529/power230305
Developing the method of optimal settings of a nonlinear impedance controller of arc steel melting furnace
The paper proposes the methodology for choosing the optimal coefficients of a nonlinear impedance controller as part of the control system for the electric mode of an electric arc furnace (ESF). The focus of the study was an arc steel-smelting furnace of shaft type ShP-125 (85 MVA) with an ARCOS electric mode control system and a nonlinear PI impedance controller. The paper considers in detail the stages of practical application of the proposed methodology. It describes a mathematical model of the ARCOS control system with a non-linear PI impedance controller. The model was used to evaluate the current control system settings and conclude that it needs to be optimized. The developed methodology allowed for determining the new values of the coefficients of the nonlinear PI controller. They ensure the operation of the impedance control loop which is close to the technical optimum. The paper presents the results of applying the improved parameters of the ARCOS control system and the calculation of the technical effect. The scientifically based conclusions prove the effectiveness of the proposed approaches.
Список литературы Разработка методики оптимальной настройки нелинейного регулятора импеданса дуговой сталеплавильной печи
- Миронов Ю.М. Особенности дуговых сталеплавильных печей как приемников электрической энергии // Электрометаллургия. 2020. № 9. С. 2–8. DOI: 10.31044/1684-5781-2020-0-9-2-8
- Энергосбережение в современной дуговой сталеплавильной печи ДСП-120 / И.В. Глухов, Д.В. Мехряков, Г.В. Воронов и др. // Сталь. 2020. № 5. С. 21–23.
- Повышение эффективности электродуговых печей за счет усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами / А.А. Николаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, Г.В. Никифоров // Черные металлы. 2020. № 12. С. 10–16. DOI: 10.17580/chm.2020.12.02
- Корнилов Г.П., Николаев А.А., Якимов И.А. Перспективы и средства повышения эффективности дуговых сталеплавильных печей за счет силового электрооборудования // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2009. № 15 (148). С. 32–38.
- Mees H., Hohl J., Krüger K. Dynamic Condition-Based Scrap Melt Control: Results of the Application at Thyssenkrupp Nirosta in Bochum // 10th European Electric Steelmaking Conference. Graz, 25–28 Sep., 2012.
- Способы управления электрическим режимом электродуговых печей / Ю.П. Журавлев, Г.П. Корнилов, Т.Р. Храмшин и др. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2006. № 4. С. 76–80.
- Тулуевский Ю.Н., Зинуров И.Ю. Инновации для дуговых сталеплавильных печей: научные основы выбора: моногр. Новосибирск: Изд-во Новосибирского гос. техн. ун-та, 2010. 347 с. (Современные электротехнологии: серия монографий. Т. 12).
- Dorndorf M., Wichert W., Schubert M. Holistic Control of EAF’s Energy and Material Flows // 3rd International Steel Conference on Developments in Metallurgical Process Technologies. Düsseldorf, June 11–15, 2007. P. 513–520.
- Экспериментальное исследование гармонического состава токов дуг для дуговых сталеплавильных печей различной мощности / А.А. Николаев, Ж.Ж. Руссо, В. Сцымански, П.Г. Тулупов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. № 3. С. 106–120. DOI: 10.18503/1995-2732-2016-14-3-106-120
- Николаев А.А. Повышение эффективности работы дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь за счет применения усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами: моногр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та, 2015. 161 с.
- Миронов Ю.М. Закономерности электрических режимов дуговых сталеплавильных печей // Электричество. 2006. № 6. С. 56–62.
- Bowman B., Krüger K. Arc Furnace Physics. Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 2009. 268 p.
- Cassie A.M. Nouvelle théorie des arcs de rupture et rigidité du circuit (New theory of breaker arcs and circuit rigidity) // CIGRE Report. 1939. No. 102.
- Макаров А.Н. Законы теплообмена электрической дуги и факела в металлургических печах и энергетических установках. Тверь: Изд-во Тверского гос. техн. ун-та, 2012. 164 с.
- Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева: учеб. Для вузов / А.Д. Свенчанский, И.Т. Жердев, А.М. Кручинин [и др.]; под общ. ред. А.Д. Свенчанского. М.: Энергоиздат, 1981. 296 с.
