電熔鎂爐智能控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電熔鎂砂具有熔點高、耐腐蝕、絕緣性能好、抗渣性好等特性，是鋼鐵、水泥、有色金屬冶煉等行業(yè)不可缺少的重要耐火材料。電熔法是生產(chǎn)電熔鎂砂的最直接、最簡單的工藝方法。電熔鎂爐是電熔法生產(chǎn)電熔鎂砂的核心設備，是一種高耗能設備。單噸能耗是指生產(chǎn)一噸電熔鎂砂合格產(chǎn)品所消耗的電能，是表征電熔鎂砂合格產(chǎn)品能耗的生產(chǎn)指標，因此，降低單噸能耗對于實現(xiàn)電熔鎂爐生產(chǎn)過程節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。
　　電熔鎂爐熔煉過程的單噸能耗指標與最大電能需量

2、、熔煉過程熔煉電流、電極直徑、極心圓直徑、原料粒度、爐體質量等因素相關，特別是與熔煉過程的熔煉電流之間存在著很強的非線性關系，難以用數(shù)學模型描述，且無法在線檢測，并隨生產(chǎn)原料和爐況的變化而變化;熔煉電流與爐內電極的位置之間存在著強非線性關系，三相電極熔煉電流之間存在強耦合性，動態(tài)特性隨加料、排氣、正常、異常工況的的改變而變化，難以采用現(xiàn)有的控制方法實現(xiàn)熔煉電流的自動控制。電熔鎂爐熔煉過程的電流設定與電流控制仍處于人工控制方式，當工況發(fā)生

3、變化時，操作人員難以及時準確的調整電極位置，造成電流波動大，甚至超過最大電能需量和設備承受能力所允許的最大熔煉電流，造成設備的損壞和生產(chǎn)過程的中斷，難以降低單噸能耗。
　　本文在“國家支撐計劃項目(2007BAE25B01)”支持下，依托“985工程”流程工業(yè)綜合自動化科技創(chuàng)新平臺，以在保證產(chǎn)品產(chǎn)量的前提下，降低單噸能耗為目標，開展了電熔鎂爐專用智能控制系統(tǒng)的研究。提出了以降低單噸能耗為目標的電熔鎂爐智能控制方法;研發(fā)了實現(xiàn)上述控

4、制方法的智能控制軟件;研制了由智能控制軟件、PLC、操作臺、電流互感器和電量變送器等檢測儀表、電極升降裝置等執(zhí)行機構組成的電熔鎂爐專用智能控制系統(tǒng);并在某鎂質耐火材料有限公司的電熔鎂爐上進行了工業(yè)實驗，取得了顯著應用效果。主要成果如下:
　　1.提出了以降低單噸能耗為目標的，由工況識別、熔煉電流設定模型和熔煉電流切換控制器組成的電熔鎂爐智能控制方法。
　　(1)工況識別根據(jù)三相電極熔煉電流的變化趨勢，采用規(guī)則推理技術判別爐內

5、加料、排氣、正常與異常工況。
　　(2)熔煉電流設定模型由熔煉電流預設定值計算模型和熔煉電流設定補償模型組成。其中熔煉電流預設定值計算模型計算得到電熔鎂爐熔煉電流的目標值范圍，即熔煉電流設定的最大值、最小值和熔煉電流預設定值;熔煉電流補償模型采用案例推理技術，根據(jù)工況識別模塊識別的加料和正常熔煉工況，產(chǎn)生加料和正常熔煉工況下的電流設定的補償值，對熔煉電流預設定值進行補償。
　　(3)熔煉電流切換控制器由正常工況控制器、加料與

6、排氣、異常工況控制器和切換機制組成。根據(jù)工況識別模塊識別出的不同工況由切換機制選擇相應工況下的控制器，其中正常工況下的控制器—三相電極協(xié)調控制器根據(jù)三相電流與其設定值之間偏差的大小關系，利用專家知識，采用規(guī)則推理，通過解耦策略協(xié)調三相電極的動作順序;單相熔煉電流控制器根據(jù)該相熔煉電流的偏差，利用規(guī)則推理方法得到電極動作的時間和方向，調整電極在爐料內的位置，改變電極熔煉電流，使其跟蹤熔煉電流設定模型給出的電流設定目標值，從而降低單噸能耗。

7、
　　2.采用所提出的電熔鎂爐智能控制方法，研制了由熔煉電流設定軟件、熔煉電流控制軟件和監(jiān)控軟件組成的電熔鎂爐智能控制軟件。
　　3.研制了由智能控制軟件、PLC、監(jiān)控計算機、電流互感器和電量變送器等檢測儀表、操作臺、執(zhí)行機構和數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡組成的電熔鎂爐專用智能控制系統(tǒng)。
　　4.將研制的電熔鎂爐專用智能控制系統(tǒng)應用于某鎂質耐火材料有限公司的電熔鎂砂生產(chǎn)過程，進行了現(xiàn)場安裝、調試、工業(yè)實驗并投入運行。工業(yè)實驗結果表明: