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电弧炉供电曲线的综合优化

作　者: 何玲
导　师: 毛志忠
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电弧炉运行电抗供电模型遗传算法供电曲线
分类号: TF341.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 57次
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内容摘要

电弧炉是当今冶金领域最重要的炼钢设备之一,论文在查阅了大量国内外相关文献的基础上,从电弧炉炼钢的设备、工艺及其发展历史入手,着重介绍了供电策略研究的现状和今后的发展趋势,阐述了电弧炉供电策略研究的重要性。论文首先从电气角度说明了从普通功率电弧炉发展到超高功率高阻抗电弧炉的必然性,指出了电抗器在电弧炉炼钢中发挥的不可忽略的重要作用,并进一步说明只有考虑了运行电抗在冶炼过程中的变化,供电曲线的研究才有现实意义。论文以某钢厂40吨超高功率高阻抗电弧炉为背景,通过分析电弧炉的等效工作电路,采用机理推导和统计建模相结合的混合建模方法,结合现场电气参数数据,建立了供电系统的非线性运行电抗模型。在深入研究电弧炉电热特性和冶炼过程能量守恒的基础上,建立了基于经济指标的电弧炉供电模型,该模型综合考虑吨钢电耗、通电时间、电极消耗和炉衬寿命四个重要因素,以实现吨钢冶炼加工成本最低为目标,分别建立了电弧炉分阶段供电模型和全流程供电模型。本文根据供电模型的特点采用一种改进遗传算法对模型进行求解,并阐述了算法原理和实现方法。结果表明新的供电模型符合生产实际,能够有效地解决变压器、电抗器的档位选取等问题。最后,本文以全流程供电模型的优化结果为基础,根据某钢厂40吨电弧炉的实际情况制定了供电曲线。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-21
  1.1 电弧炉炼钢的历史和发展  9-10
  1.2 电弧炉炼钢的工艺及设备  10-15
    1.2.1 电弧炉炼钢工艺  10-12
    1.2.2 电弧炉炼钢设备  12-15
    1.2.3 电弧炉炼钢特点  15
  1.3 超高功率高阻抗电弧炉  15-18
  1.4 课题研究的意义及主要工作  18-21
    1.4.1 课题的意义与研究现状  18-19
    1.4.2 本文的主要工作  19-21
第2章电弧炉电气特性与电抗模型的研究  21-35
  2.1 电弧炉电气运行特性  21-27
    2.1.1 电弧炉供电主回路构成  21-22
    2.1.2 电弧炉主回路电气特性的理论分析  22-25
    2.1.3 高阻抗电弧炉电气运行特性  25-27
  2.2 电弧炉非线性电抗模型的研究  27-33
    2.2.1 电弧炉运行电抗的构成与作用  27
    2.2.2 影响运行电抗大小的因素  27-28
    2.2.3 运行电抗模型  28-29
    2.2.4 短路电抗与短路电流  29-31
    2.2.5 运行电抗模型的回归分析  31-33
  2.3 本章小结  33-35
第3章基于经济指标的电弧炉供电模型的建立  35-51
  3.1 传统供电模型  35-38
  3.2 供电模型优化目标的确定  38-45
    3.2.1 电弧炉炼钢主要经济指标  38-39
    3.2.2 供电模型主要因素的确定  39-45
  3.3 分阶段供电模型的建立  45-48
    3.3.1 分阶段供电模型约束条件的确定  45-46
    3.3.2 分阶段供电模型的确定  46-48
  3.4 全流程供电模型的建立  48-50
    3.4.1 全流程供电模型约束条件的确定  48-49
    3.4.2 全流程供电模型的确定  49-50
  3.5 本章小结  50-51
第4章供电曲线的优化与制定  51-67
  4.1 遗传算法的产生和发展  51-52
  4.2 遗传算法的基本思想  52-53
  4.3 遗传算法的设计  53-59
    4.3.1 编码设计  53-54
    4.3.2 遗传算子的设计  54-57
    4.3.3 非参数罚函数多目标适应度函数的设计  57-59
  4.4 优化结果及分析  59-64
    4.4.1 运行参数  59-60
    4.4.2 供电模型优化结果  60-63
    4.4.3 模型优化结果分析比较  63-64
  4.5 供电曲线的制定  64-66
  4.6 本章小结  66-67
第5章结论与展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73

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