CN103092095A - 矿热炉出炉时间间隔的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法，通过计算机实时计算每一个炉次的累计用电量，然后根据用电量来确定出炉时间，当冶炼用电量累计到预先设定的量时，打开炉眼出炉。这样做的好处是能够确保每一个炉次出炉量基本固定，带来的直接效果是稳定了炉内温度和冶炼过程，达到了提高矿热炉的运行效率，降低冶炼电耗，提高产量的目的，有效地避免了简单按照冶炼时间来控制出炉操作所导致的冶炼过程波动、产量降低、电功耗升高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，尤其是涉及一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法。
背景技术
矿热炉，主要包括黄磷炉、电石炉、铁合金炉三类，冶炼的产品是黄磷，电石、硅铁、硅锰、铬铁、金属硅等产品，它冶炼的核心理论是：通过电离空气形成定向高温离子流-电弧，将电能转换成热能，为还原反应提供足够高的温度场。
电弧的状态取决于电极端头和放电体的距离、放电体的导电性、电压以及电极周围的温度和炉料介质的电阻特性。在冶炼过程中，随着炉底产品液面（或渣面）的不断升高，炉料经常性下榻，电极端头因烧损而上移以及熔池导电性的变化，需要适时调整电极的实际位置，以保持炉内电弧功率始终能够处于最佳状态，同时还要能够保持三相（六相）电极电弧的弧长基本相同，以维持三相（六相）电极释放相同的电弧功率，保持相同大小的还原反应区域，同时使供电系统能够达到的较高的电效率，达此目的的关键之一就是电极升降自动控制系统要能够对电极端头的位置进行精确测量判断，然后，才能依据电极端头位置的高低，进而适时调整电极位置，维持电弧功率的主回路系统的双高效。
在矿热炉炉冶炼过程中，随着炉底产品的不断积累，电极的做功点位置整体会不断抬高，当电极做功点位置抬高到一定位置时，就必须放出炉底产品，降低电极能做功点位置，开始下一次冶炼循环过程。这样做的目的是为了保持电极做功点在炉内的位置始终能够处于比较理想的范围之内，能够将炉内料面温度控制在合理的范围，减少炉气热损失，提供冶炼过程电热转换和利用率，降低冶炼电耗，提供产量。矿热炉的冶炼过程是一个周而复始的循环过程，即冶炼开始—产品累计—出炉—下一个循环过程开始。循环过程中的出炉操作的目的之一是获得产品，目的之二是控制电极做功点在合理的范围之内。每一次循环获得产品量的多少和用电量（即循环间隔时间与输入电功率的乘积）有直接的正比例关系，冶炼时间仅是其中一个因素。
现在通常的控制方法，是操作者根据经验，确定一个出炉时间长度，待时间到了之后，便打开炉眼出炉。然后。重复下一次循环过程。因为冶炼过程中，电极电流经常发生变化，冶炼功率也发生变化，在相同的时间间隔内，冶炼产生的产品量存在较大的差距，由此导致，每一个炉次放出的产品量有较大的差距，生产过程出现一定的波动，影响冶炼过程的正常进行。
现行的出炉控制都是按照时间长短来控制出炉时刻，往往将输入电功率作为恒定量来处理，实际冶炼过程中，输入电功率的波动是比较大的，往往波动量超过30%。所以，简单按照时间控制出炉时刻存在较大的偏差，影响冶炼过程稳定、产量和电耗。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法，有效地避免了简单按照冶炼时间来控制出炉操作所导致的冶炼过程波动、产量降低、电功耗升高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法，包括如下步骤：
第一步，电网三相交流电经隔离开关、真空开关接入矿热炉变压器初级，经变换后在变压器的次级输出80V到500V的三相交流电，通过大截面短网和导电装置，与自焙或石墨电极相接，进入矿热炉内，提供电功率；
第二步，矿热炉内电极实时参数值的采集：
在变压器的初级或次级装有电流互感器，输出交流电流信号Ix，经信号转换器变换为0-5V或0-10V直流电压模拟信号，提供给A/D采样板；另一路三相交流电压信号Vx直接取自变压器次级出线排上，经信号转换器变换为0-5V或0-10V直流电压模拟信号，提供给A/D采样板；在变压器的初级装有功率因数传感器，输出0-5V直流电压模拟信号Vs，提供给A/D采样板；
第三步，数据转换：A/D采样板将直流电压模拟信号转换为数字信号，并输送给计算机；
第四步，计算机进行运算：
1）按如下公式计算出电极电流I：
电极电流I = Ix×Ki×M，其中：Ki 为初级电流互感器变比值；M为变压器变比值；
2）按如下公式计算出电极电压V：
电极电压V = Vx×Kv，其中：Kv为电压变送器变比值；
3）按如下公式计算出功率因数COS￠：
功率因数COS￠ =Vs×Ks，其中：Ks为功率因数传感器变比值；
4）按如下公式计算出用电量Q：
用电量Q=∑3×I×V×COS￠×△t，其中：△t为积分时间间隔；
第五步，计算机进行判断：
当用电量Q达到事先的设定用电量Q出炉时，计算机发出控制信号，打开炉眼开始出炉。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过计算机实时计算每一个炉次的累计用电量，然后根据用电量来确定出炉时间，当冶炼用电量累计到预先设定的量时，打开炉眼出炉。这样做的好处是能够确保每一个炉次出炉量基本固定，带来的直接效果是稳定了炉内温度和冶炼过程，达到了提高矿热炉的运行效率，降低冶炼电耗，提高产量的目的。
具体实施方式
一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法，包括如下步骤：
第一步，电网三相交流电经隔离开关、真空开关接入矿热炉变压器初级，经变换后在变压器的次级输出80V到500V的三相交流电，通过大截面短网（由大截面铜管（或大截面铜板）和大截面软铜电缆组成）和导电装置，与自焙或石墨电极相接，进入矿热炉内，提供电功率；
第二步，矿热炉内电极实时参数值（包括电极的电流和电压信号）的采集：
在变压器的初级或次级装有电流互感器，输出0-5安培的交流电流信号（即：初级电流互感器信号值Ix），经信号转换器变换为0-5V（或0-10V）的直流电压模拟信号，提供给A/D采样板；另一路三相交流电压信号直接取自变压器次级出线排上，是0-500V交流电压信号，经信号转换器变换为0-5V或0-10V直流电压模拟信号（即：变压器次级电压信号值Vx），提供给A/D采样板；在变压器的初级装有功率因数传感器，输出0-5V直流电压模拟信号（即：功率因数传感器信号值Vs），提供给A/D采样板。
第三步，数据转换：A/D采样板将上述七路直流电压模拟信号转换为七路数字信号，并输送给计算机；
第四步，计算机进行运算：
1）按如下公式计算出电极电流I：
电极电流I = Ix×Ki×M，其中：Ki 为初级电流互感器变比值；M为变压器变比值。电极电流I取值范围为0～113000A。
2）按如下公式计算出电极电压V：
电极电压V = Vx×Kv，其中：Kv为电压变送器变比值。电极电压V取值范围0～500V。
3）按如下公式计算出功率因数COS￠：
功率因数COS￠ =Vs×Ks，其中：Ks为功率因数传感器变比值。功率因数COS￠取值范围0～1。
4）按如下公式计算出用电量Q：
用电量Q=∑3×I×V×COS￠×△t，其中：△t为积分时间间隔，通常取60ms；
第五步，计算机进行判断：
当用电量Q达到事先的设定用电量Q出炉（Q出炉通常为23000～32000kwh）时，计算机发出控制信号，打开炉眼开始出炉。
为了给操作人员足够的准备时间，还可事先设定一个比设定用电量Q出炉小的出炉准备提醒用电量Q准备，当用电量Q达到出炉准备提醒用电量Q准备时，计算机发出提醒信号，通知操作者预备出炉。
Claims (4)
1.一种矿热炉出炉时间间隔的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，电网三相交流电经隔离开关、真空开关接入矿热炉变压器初级，经变换后在变压器的次级输出80V到500V的三相交流电，通过大截面短网和导电装置，与自焙或石墨电极相接，进入矿热炉内，提供电功率；
第二步，矿热炉内电极实时参数值的采集：
在变压器的初级或次级装有电流互感器，输出交流电流信号Ix，经信号转换器变换为0-5V或0-10V直流电压模拟信号，提供给A/D采样板；另一路三相交流电压信号Vx直接取自变压器次级出线排上，经信号转换器变换为0-5V或0-10V直流电压模拟信号，提供给A/D采样板；在变压器的初级装有功率因数传感器，输出0-5V直流电压模拟信号Vs，提供给A/D采样板；
第三步，数据转换：A/D采样板将直流电压模拟信号转换为数字信号，并输送给计算机；
第四步，计算机进行运算：
1）按如下公式计算出电极电流I：
电极电流I = Ix×Ki×M，其中：Ki 为初级电流互感器变比值；M为变压器变比值；
2）按如下公式计算出电极电压V：
电极电压V = Vx×Kv，其中：Kv为电压变送器变比值；
3）按如下公式计算出功率因数COS￠：
功率因数COS￠ =Vs×Ks，其中：Ks为功率因数传感器变比值；
4）按如下公式计算出用电量Q：
用电量Q=∑3×I×V×COS￠×△t，其中：△t为积分时间间隔；
第五步，计算机进行判断：
当用电量Q达到事先的设定用电量Q出炉时，计算机发出控制信号，打开炉眼开始出炉。
2.根据权利要求1所述的矿热炉出炉时间间隔的控制方法，其特征在于：在判断用电量Q是否达到事先的设定用电量Q出炉前，先判断用电量Q是否达到出炉准备提醒用电量Q准备，如果达到，则计算机发出提醒信号，通知操作者预备出炉。
3.根据权利要求1所述的矿热炉出炉时间间隔的控制方法，其特征在于：所述积分时间间隔△t为60ms。
4.根据权利要求1所述的矿热炉出炉时间间隔的控制方法，其特征在于：所述设定用电量Q出炉为23000～32000kwh。
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