Аналіз динаміки руху електродів дугової сталеплавильної печі за різних законів керування

Abstract

Дугові сталеплавильні печі (ДСП) – це основні електротехнологічні агрегати для виробництва високолегованих та спеціальних сталей і прецизійних сплавів. Ефективність їх роботи визначається досконалістю підсистеми керування електричним режимом (ЕР) та підсистеми регулювання його координат. Вказані підсистеми складають структуру ієрархічної системи керування режимами електросталеплавлення, яка належить до класу складних взаємозв’язаних суттєво нелінійних стохастичних систем з інтенсивними параметричними і координатними збуреннями та пофазно несиметричним навантаженням. Розглянуто питання аналізу показників динаміки руху електродів у процесі відпрацювання детермінованих збурень при реалізації різних моделей синтезу сигналу керування на переміщення електродів. Ця задача є складовою при розв’язанні комплексної проблеми синтезу адаптивного оптимального керування режимами електросталеплавлення за показниками електротехнологічної ефективності ДСП та електромагнітної сумісності її режимів з електромережею. Показники динаміки досліджено за складеною трифазною у миттєвих координатах структурою Simulink-моделлю при варіації законів формування сигнала розузгодження ЕР та параметрів підсистеми регулювання положення електродів. Отримано часові залежності зміни координат ЕР та підсистеми регулювання довжин дуг і виконано їх аналіз. Обґрунтовано вектор варіативних параметрів та моделей законів формування сигналу розузгодження ЕР, який доцільно покласти в основу при проектуванні директивних графіків плавлення сталей на цій ДСП. Проаналізовано отримані оцінки чутливості показників динаміки руху електродів до коефіцієнта підсилення підсистеми регулювання положення електродів та диференційного і напругового законів формування сигналу розузгодження ЕР. Обґрунтовано позитивні властивості напругового закону формування сигналу розузгодження, зокрема, проілюстровано значно вищу його пофазну автономність регулювання координат ЕР порівняно з диференційною моделлю, якій властива вища за інших рівних умов коливність реакції системи на дію детермінованих збурень та пофазна взаємозв’язаність процесу регулювання ЕР.

Electric Arc Furnaces (EAF) are the main electrotechnological units that produce high-alloy, special steels and precision alloys. Its efficiency is determined by the impeccable subsystem of the Electrical Mode control (EM) and regulating coordinates of the subsystem. These subsystems constitute the structure of the hierarchical control system of electric steelmaking modes, which belong to a class of complex interconnected nonlinear stochastic systems with intense parametric and coordinate perturbations and phase-asymmetric loading. In the article, the analyzed movement dynamics indicators of electrodes during deterministic perturbation sequences during implementation of various models of an electrodes movement control signal synthesis. This problem is vital in solving the complex problem of the synthesis of adaptive optimal control of electric steelmaking modes according to the indicators of electrotechnological efficiency of EAF and electromagnetic compatibility of its modes with the electrical grid. Study of the dynamics indicators was performed on a three-phase instantaneous coordinates Simulink computer model of the power supply with variation of the laws of the mismatch-generating signals for the EM and parameters of the electrode position control subsystem. The article presents the obtained time dependences of the coordinate changes of the EM and the subsystem for adjusting the arc-lengths, and performs their analysis. The vector of variable parameters and law models that determine the mismatch signal of the EM, which is expedient to put in as a basis when designing steps for melting steal on the given EAF, are substantiated. The analysis was performed based on the received estimations of the indicators sensitivity of the dynamics of the electrode movement to gain of a subsystem of electrodes position regulation and differential and voltage laws of the mismatch-generating signals for the EM. The positive properties of the voltage law of the mismatchgenerating signals is substantiated, in particular, its much higher phase-by-phase autonomy of the EM coordinate regulation is illustrated in comparison with the differential model.