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交流电弧炉电气系统建模与优化供电制度的研究

作　者: 李连玉
导　师: 赵辉
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 交流电弧炉 电气系统 交流电弧 建模 电气运行特性 优化供电
分类号: TM924.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 103次
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内容摘要


电弧炉是现代钢铁企业中的重要冶炼设备,对提高钢材产品质量意义重大。同时,在能源与资源日益紧张的大背景下,电弧炉作为高耗能炼钢设备,节能降耗任务艰巨。目前我国的电弧炉炼钢技术发展迅速,但在经济技术指标方面与国际先进水平相比还有一定差距。电弧炉炼钢节能降耗技术的研究已成为钢铁冶金行业的重要课题。优化供电制度的研究是电弧炉节能降耗的关键技术之一,其基础是电弧炉电气运行特性的研究,前提是建立交流电弧炉 的学位论文">交流电弧炉电气系统的模型。本文首先介绍了交流电弧炉电气系统的主要组成部分及各部分的电路模型,并依据电路理论建立了交流电弧炉电气系统的一般数学模型;其次,本文从描述交流电弧物理机理特性的瞬态能量平衡方程和欧姆定律出发,结合前人的理论成果,对该组方程进行了推导化简,得出交流电弧的时变电阻模型。最后,将得到的交流电弧时变电阻模型代入交流电弧炉电气系统的数学模型进行了仿真验证。仿真结果表明本文所建立的交流电弧炉电气系统模型与实际对象的特性逼近程度较高,这为开展交流电弧炉优化供电制度和谐波、三相不平衡等问题的研究奠定了良好的基础。在所建立交流电弧炉电气系统模型的基础上,本文对交流电弧炉电气运行特性和供电制度进行了研究分析,指出了交流电弧炉实际运行电抗与传统电气运行特性研究中所用电抗的不同,并介绍了交流电弧炉实际运行电抗的理论计算方法,给出了以最大电弧功率和吨钢电耗最低为目标的交流电弧炉优化供电的模型及求解方法。以上述研究分析为基础,本文对某公司150t超高功率交流电弧炉的供电制度进行了优化,根据生产的实际数据和约束条件,制定了该电弧炉的电气运行功率变化圆图,进而选择出合理工作点并进行评价,制定出工作点总表。然后结合生产的情况,根据冶炼原料配料方案的不同和熔化不同配料所需的总电能,在电弧炉出钢量的基础上,根据工作点总表和冶炼不同阶段所需的能量计算出了各阶段所需时间,绘制出了合理的供电曲线。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 电弧炉的发展  9-11
  1.2 电弧炉炼钢原理与工作特点  11-12
    1.2.1 电弧炉炼钢过程简介  11-12
    1.2.2 电弧炉冶炼过程的工作特点  12
  1.3 交流电弧炉 的学位论文">交流电弧炉建模研究概况  12-13
  1.4 优化供电制度研究的意义与概况  13-14
  1.5 本文的研究内容  14-15
第二章 交流电弧炉电气系统建模  15-30
  2.1 交流电弧炉电气系统及主电路模型  15-17
  2.2 交流电弧炉电气系统的数学模型  17-19
  2.3 交流电弧模型的建立  19-29
    2.3.1 交流电弧的物理特性  19-21
    2.3.2 建立交流电弧时变电阻模型的假设  21-23
    2.3.3 交流电弧时变电阻模型的推导  23-26
    2.3.4 交流电弧时变电阻模型参数估算  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 交流电弧炉电气系统模型仿真  30-35
  3.1 交流电弧炉电气系统模型仿真环境介绍  30
  3.2 交流电弧炉电气系统模型的仿真研究  30-31
  3.3 仿真结果分析  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 交流电弧炉电气运行特性及供电制度的研究  35-42
  4.1 传统交流电弧炉电气运行特性  35-36
  4.2 交流电弧炉电气运行的约束条件  36
  4.3 交流电弧炉运行电抗的研究  36-38
  4.4 交流电弧炉供电优化模型及求解方法  38-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章 交流电弧炉供电制度的优化  42-51
  5.1 电弧炉运行合理工作点的研究  42-46
    5.1.1 电弧炉电气运行功率变化圆图  42-43
    5.1.2 工作点总表的制定与工作点的评价  43-46
  5.2 供电曲线的研究与制定  46-50
    5.2.1 炼钢原料与配料方案  46-47
    5.2.2 制定供电曲线的依据和原则  47
    5.2.3 优化供电曲线的制定  47-50
  5.3 本章小结  50-51
第六章 总结与展望  51-53
  6.1 总结  51-52
  6.2 展望  52-53
参考文献  53-56
发表论文和科研情况说明  56-57
致谢  57-58

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电热 > 电弧炉
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