电渣炉电极熔速最优控制诊断系统

摘要

电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，涉及一种电渣炉控制诊断系统，该系统包括如下控制并诊断方式：该系统检测电渣重熔过程中的电极振动幅值、电极熔化位移，手动控制或者自动控制的方式，使其与电极振动频率之间形成优化的参数匹配，控制电极熔化速率；在电极振动过程中，实时检测故障状态，对控制系统做出相应调整；当检测到该故障状态时，及时调整振动参数或者对振动系统进行停机操作，其故障状态是电极振动过程中的电网电压和电流的超限值。该系统可以连续实时在线监测电渣炉电极振动参数并形成相应的参数最优化配置以达到有效控制电极熔化速率的最优控制系统。能够提高熔化速率，降低电耗，提高生产效率和经济效益。

权利要求

1.电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，其特征在于，所述系统，由人机界面单元，中央控制单元，检测单元，振动驱动单元组成，该系统包括如下控制并诊断方式：该系统检测电渣重熔过程中的电极振动幅值、电极熔化位移，手动控制或者自动控制的方式，使其与电极振动频率之间形成优化的参数匹配，控制电极熔化速率；在电极振动过程中，实时检测故障状态，对控制系统做出相应调整；安装在电极夹头上的振动驱动单元，使电极棒产生振幅，对电极的二维振动，实现人机界面交互，并通过中央控制器内应用的高级控制算法，完成电极振动装置的连续实时在线监测和控制，当检测到该故障状态时，及时调整振动参数或者对振动系统进行停机操作，其故障状态是电极振动过程中的电网电压和电流的超限值。

2.根据权利要求1所述的电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，其特征在于，所述系统的控制诊断过程为：安装好电极振幅位移传感器和电极熔化位移传感器，将振动驱动装置安装在电极夹头上，装好电极棒；联接传感器和振动驱动装置到控制系统上，启动人机界面，激活控制系统；在电渣开始熔铸时，通过人机界面启动振动装置，进行参数的最优匹配，实时检测电网电压和电流，当超过预先设定值时，认为故障状态发生，及时调整振动参数，如果仍然不能解除故障，则对振动系统发出停机指令。

3.根据权利要求1所述的电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，其特征在于，所述系统液晶显示人机界面及可编程控制器、变频器和传感器；振动驱动单元根据安装方向的不同，每两台振动电机为一组，产生一个方向的振动，二维振动可任意设置。

说明书

电渣炉电极熔速最优控制诊断系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电渣炉控制诊断系统，特别是涉及一种电渣炉电极熔速最优控制及故障诊断系统。

背景技术

[0002] 电渣重熔是生产高品质金属材料的主要方法之一，为适应重大装备制造业的需求，逐渐向着大型、高品质、低碳环保方向发展。过去，电渣冶金行业一直把降低供电短网损失和优化熔铸工艺作为降低能耗、改善钢锭中心凝固质量的重点研究方向，并取得了一定效果。但电渣重熔大型钢锭存在凝固组织粗大、宏观偏析以及如何通过提高熔化速率降低能耗等问题，仍然成为制约重熔大型钢锭技术发展的瓶颈。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，该系统能够改善钢锭中心凝固质量，减少偏析，使得铸件组织均匀，实时检测电网电压和电流的故障状态，及时调整控制系统，能够提高熔化速率，降低电耗，提高生产效率和经济效益。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0005] 电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，所述系统，由人机界面单元，中央控制单元，检测单元，振动驱动单元组成，该系统包括如下控制并诊断方式：该系统检测电渣重熔过程中的电极振动幅值、电极熔化位移，手动控制或者自动控制的方式，使其与电极振动频率之间形成优化的参数匹配，控制电极熔化速率；在电极振动过程中，实时检测故障状态，对控制系统做出相应调整；安装在电极夹头上的振动驱动单元，使电极棒产生振幅，对电极的二维振动，实现人机界面交互，并通过中央控制器内应用的高级控制算法，完成电极振动装置的连续实时在线监测和控制，当检测到该故障状态时，及时调整振动参数或者对振动系统进行停机操作，其故障状态是电极振动过程中的电网电压和电流的超限值。

[0006] 所述的电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，所述系统的控制诊断过程为：安装好电极振幅位移传感器和电极熔化位移传感器，将振动驱动装置安装在电极夹头上，装好电极棒；联接传感器和振动驱动装置到控制系统上，启动人机界面，激活控制系统；在电渣开始熔铸时，通过人机界面启动振动装置，进行参数的最优匹配，实时检测电网电压和电流，当超过预先设定值时，认为故障状态发生，及时调整振动参数，如果仍然不能解除故障，则对振动系统发出停机指令。

[0007] 所述的电渣炉电极熔速最优控制诊断系统，所述系统液晶显示人机界面及可编程控制器、变频器和传感器；振动驱动单元根据安装方向的不同，每两台振动电机为一组，产生一个方向的振动，单方向振动或二维振动可任意设置。

[0008] 本发明的优点与效果是：

[0009] 本发明可以连续实时在线监测电渣炉电极振动参数并形成参数最优化配置以达到有效控制电极熔速的最优控制及故障诊断系统。该系统能够根据实时检测到的电极熔化位移和相应的电极振幅来调整电极振动频率，增强电极和熔渣液之间的相对运动，从而细化金属熔滴，改善钢锭中心凝固质量，减少偏析，使得铸件组织均匀；实时检测电网电压和电流的故障状态，及时调整控制系统，系统的控制精度由原来常规控制的10%左右提高到3%左右，并且控制系统响应时间短，跟踪性好，稳定性高，控制效果良好，能够提高熔化速率，降低电耗，提高生产效率和经济效益。

[0010] 本发明通过现场实验验证可以有效控制电极熔化速率，并且因为振动单元是强阻型振动而不是共振，所以有稳定的振幅，通过电极振动控制，使电极和熔融渣液之间产生较大的相对运动，其相对速度比不采取振动方式要高出几十倍，进一步细化金属熔滴，改善铸件的力学性能。同时通过自动控制系统和人机界面单元提高电渣炉重熔设备的自动化控制水平，改善人员工作环境，综合降低企业能耗，提高生产效率。

附图说明

[0011] 图1为二维电极振动单元结构示意图；

[0012] 图2为电渣炉电极熔速最优控制及故障诊断系统结构示意图。

具体实施方式

[0013] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。

[0014] 本发明具体提供了一种基于电极振动的电渣炉电极熔速最优控制及故障诊断系统，该系统由人机界面单元，中央控制单元，检测单元，振动驱动单元组成，通过检测电渣重熔过程中的电极振动幅值、电极熔化位移，采取手动控制或者自动控制的方式，使其与电极振动频率之间形成优化的参数匹配，以达到合理控制电极熔化速率的目的。并且能在电极振动过程中，实时检测故障状态，以对控制系统做出相应调整。本发明通过安装在电极夹头上的振动驱动单元，使电极棒产生一定范围内的振幅，完成对电极的二维振动。本发明实现人机界面交互，并通过中央控制器内应用的高级控制算法，可以完成电极振动装置的连续实时在线监测和控制功能。本发明故障状态是指电极振动过程中的电网电压和电流的超限值，当检测到该故障状态时，及时调整振动参数或者对振动系统进行停机操作。

[0015] 本发明系统如图2所示，电渣炉电极熔速最优控制及故障诊断系统由人机界面单元（HMI）、中央控制单元、振动驱动单元和检测单元组成。其配置方案：液晶显示人机界面，可编程控制器，变频器和传感器。振动驱动单元如图1所示，根据安装方向的不同，每两台振动电机为一组，产生一个方向的振动，单方向振动或二维振动可任意设置。

[0016] 监控操作时人机界面单元（HMI）可实现对电极振幅、电极熔化位移、振动频率、电网电压和电流参数进行监测，通过闭合回路可手动或者自动对振动频率进行调节，对故障状态做出响应，实现系统组态编程。

[0017] 具体步骤是：

[0018] （1）安装好电极振幅位移传感器和电极熔化位移传感器，将振动驱动装置安装在电极夹头上，装好电极棒；

[0019] （2）联接传感器和振动驱动装置到控制系统上，启动人机界面，激活控制系统；

[0020] （3）在电渣开始熔铸时，通过人机界面启动振动装置，振动方式可选择。在熔铸过程中，随着电极棒的熔化，电极棒的长短发生了变化，通过实时在线检测到的电极振幅和频率，以及通过熔化位移计算出的熔化速率参数，不断地进行参数的最优匹配，以求达到电极熔化率最优控制。实时检测电网电压和电流，当超过预先设定值时，认为故障状态发生，及时调整振动参数，如果仍然不能解除故障，则对振动系统发出停机指令。