Автоматизация теплового и технологического режимов дуговой печи ДСП-180 в условиях ЭСПЦ ОАО "ММК"
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
гетический период плавки, достигается при максимальном значении электрической мощности, выделяемой в дуге Рд. Но поскольку данный параметр недоступен для прямого контроля, его можно получить расчетом в соответствии с уравнением (5.1):
(5.1)
где Pд(t)- текущее значение мощности дуги, Вт; а(t)- активная мощность, Вт;
Рпэ(t)-мощность электрических потерь, Вт.
В свою очередь, значения активной мощности Pa(t) и мощности электрических потерь Рnэ(t) можно определить по формулам (5.2) и (5.3):
(5.2)
(5.3)
где I - величина рабочего тока, А;
Uф - напряжение фазы печи, В;
х - реактивное сопротивление печи, Ом;
r - активное сопротивление печи, Ом.
Производительность ДСП можно рассчитать по формуле (5.4):
(5.4)
где 340 это количество энергии, необходимое для расплавления 1 т стали, кВтч/т.
Мощность, выделяемая в дуге, Pд, зависит от величины напряжения и при фиксированной ступени напряжения определяется величиной тока дуги (длиной дуги)[7].
Расчетные рабочие характеристики, определяющие зависимости мощности дуги Pд от величины рабочего тока дуги I для 180 т ДСП при x=0,007 Ом, r=0,002 Ом и UФ=800 В представлены на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 - Рабочая характеристика 180 т ДСП при ступени напряжения U = 800 В и производительность печи G
Мощность Рд при выбранном напряжении питания Uф характеризуется наличием максимума Рдmax, смещенного в сторону меньших рабочих токов относительно максимальной активной мощности Ратах.
5.2 Аппроксимация статической характеристики методом наименьших квадратов
Для математического описания статических экстремальных характеристик оптимизируемого процесса используются полученные с применением методов математической статистики регрессионные уравнения вида (5.5):
(5.5)
Суть метода наименьших квадратов заключается в том, чтобы для всего интервала изменения аргумента выполнялось условие (5.6):
(5.6)
где n - число экспериментальных пар;
Yi- экспериментальное значение при Х=Хi;
Y-(Xi) - ордината линии регрессии при X=Xi.
Так как статическая характеристика нелинейная, то для получения уравнения статической характеристики можно использовать полином третьей степени. Тогда аппроксимирующий многочлен будет иметь вид (5.7):
сталеплавильный печь сталь энергетический
(5.7)
Следует при этом учитывать, что линия регрессии обладает свойством интерполяции, но не обладает свойством экстраполяции, т.е. вне заданного диапазона изменения входного параметра полученный многочлен не будет соответствовать действительному виду статической характеристики.
Коэффициенты полинома определяются из решения системы уравнений (5.8):
(5.8)
Аппроксимируем статическую характеристику Рд=f(Iд) методом наименьших квадратов для ступени трансформатора U=800B.
Расчет сумм для определения коэффициентов уравнения регрессии приведен в таблице 5.1. Расчет производился с помощью средств программного пакета Excel.
Таблица 5.1 - Расчет сумм для определения коэффициентов уравнения регрессии
I,kAРд,МWxyХ2уХ3уХ2Х3Х4Х5х60000000000125,447665,3712784,45449413,45314417282073624883229859842410,61226254,69436112,664146703,95761382433177679626241.91Е+083615,34902552,564819892,337161241296466561679616604661762.18Е+094819,49968935,984744927,262156509230411059253084162.55Е+081,22Е+106022,882791372,96782378,0449426823600216000129600007,78Е+084.67Е+107225,277611819,988131039,194348185184373248268738561.93Е+091.39Е+118426,39503 j2217,182186243,3156444387056592704497871364.18Е+093.51Е+119625,816182478,353237921,9228405009216884736849346568.15Е+097.83Е+1110822,833682466,03726633225287638571166412597121.36Е+081.47Е+101.59Е+1212015,861661903,399228407,9274089421440017280002.07Е+082.49Е+102.99Е+12130,6390,0014790,1932425,244713297,94417066,54822295572.91Е+083.81Е+104.97Е+12790,639189,97714066,7312040641.12Е+0872506,54874567578.17Е+089.3Е+101.09Е+13
Используя данные из таблицы 5.1 составим систему уравнений:
Коэффициенты уравнения линии регрессии определим по методу Крамера, используя средства программного пакета Mathcad. В результате расчета получаем следующие коэффициенты:
А=1 210 326,535453800 b=574,107323836 c=0,005478383 d=-0,000000096.
Искомое уравнение статической характеристики (линии регрессии) будет иметь вид:
у = 1 210 326,535453800 + 574,107323836X + 0,005478383X2 - 0,000000096X3,
где у - мощность, выделяющаяся в дуге, Вт;
x - рабочий ток дуги, А.
На рисунке 5.2 и на схеме Д.А.220200.005.БР.10.ВО рисунок 1 приведена полученная аппроксимированная статическая характеристика оптимизируемого процесса.
В результате выполнения аппроксимации получили уравнение статической характеристики при ступени напряжения U = 800. Можно сделать вывод, что уравнение получено с необходимой точностью[2].
Рисунок 5.2 - Аппроксимация статической характеристики оптимизируемого процесса
6. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАВКИ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПЕЧИ
6.1 Выбор системы автоматического управления
Поскольку текущий вид зависимости Рд = f(I) конкретной плавки в реальных условиях неизвестен, то для оптимизации электрического режима ДСП следует использовать САО. В САО используется поисковый режим работы, что обеспечивает высокий интеллектуальный уровень управления в условиях недостаточной информации о текущем состоянии оптимизируемого процесса[7].
Применение свободно программируемых микропроцессорных контроллеров позволило создать эффективные, программно реализуемые, помехоустойчивые ОАУ, полностью исключающие автоколебательные (периодические), поисковые, предельные режимы работы САО, характерные для ранее разработанных сист?/p>