[发明专利]一种基于钢种净空渣厚的多模型LF炉电极调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于钢种净空渣厚的多模型LF炉电极调节方法，属于LF炉电极调节器领域。

背景技术

在LF炉外精炼的钢铁生产过程中，由于受钢水面渣层厚度、底吹氩流量、大包耐火层、电网电压波动、液压伺服系统及控制调节比例阀放大板的精度与零漂变化等因素影响，传统的PID调节器应用效果一般。在电极过程控制中,需要调节电极浸入钢水深度从而控制电极加热功率，如果一旦比例失调,就会影响电极系统正常生产的使用，严重的甚至会造成生产事故。所以在进行控制的时侯,需要选用适当的控制算法，使整个系统既稳定又高效。常规PID调节器由于其结构简单、调整方便，因而在过程控制中获得广泛的应用。但对一些复杂过程且参数时变的系统，由于PID的参数不易实时在线调整，因而在应用中遇到一些困难。

多年以来，电极调节系统更多采用的是传统PID控制方式，控制效果不很理想。目前，主流的LF电极调节方案有：恒功率调节、恒阻抗调节、恒电流调节、人工神经网络四种。

恒功率调节：恒功率调节容易出现相同功率下，对应不同的电流电压的情况，因此容易出现控制混乱的情况，因此目前较少采用。

恒阻抗调节：

(1)恒阻抗控制也不能完全实行三相统筹控制。LF炉的三相电极之间存在强藕合的关系，经典的恒阻抗控制方法是将三个电极看作是三个独立的系统加以控制，所以无法实现真正意义上的三相平衡。

(2)恒阻抗的阻抗设定点是静态阻抗设定点，并不是真正意义上的阻抗最佳设定点，因而很难实现效率最优。

(3)没有考虑到LF炉冶炼过程的时变特性，电弧电气特性是不断变化的，在炉料刚开始熔化初期负载呈现出电抗性，随着炉料堆积，其特性不可能是完全一样，所以要调整到一个最佳状态很困难。而且随着冶炼过程的进行，电极消耗和电弧对炉壁的侵蚀也会导致工作参数的变化。

(4)恒阻抗控制没有恒电流控制的灵敏度高，响应速度相对较慢。

恒电流调节：工作的三相电极调节器没有自动解藕的特性，即三相电极动作之间相互干扰较大，只要有一相电流发生变动，其余两相电流必然受到影响；这是恒电流原则的一个很大的缺点，给电极调节带来困难。系统进入稳态后，仍然受误差影响大，系统容易震荡，节能效果较差。

人工神经网络：

(1)神经网络的众多的连接权值没有物理意义，我们只知道其输入输出，而对其内部进行的大量复杂运算无从了解。

(2)神经网络需要大量的训练数据，一般不能直接处理结构化知识。

(3)当系统复杂时神经网络的结构变的很复杂，另外样本训练时很可能达到误差局部最小，不能得到满意的效果。

(4)运算时间长，控制器的灵敏度低，不适合实时控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于钢种净空渣厚的多模型LF炉电极调节方法，解决控制器灵敏度低，不适合实时控制系统的问题。

本发明是这样实现的，

一种基于钢种净空渣厚的多模型LF炉电极调节方法，包括：

步骤1，采集电极调节器输入数据，所述数据包括直接测量得到的三相二次侧电流、三相二次侧电压和电极调节器的初始电流设定值以及用于需整定PID控制器的钢种、净空和渣厚的数据；

步骤2，根据三相二次侧电流不平衡度和三相二次侧电流电压的实时波形在线整定PID控制器参数；

步骤3，记录整定后的PID控制器的静态参数和钢种、净空以及渣厚的数据，建立LF电极PID整定模型集合；

步骤4，PID整定模型集合建立后，输入钢种、净空和渣厚的数据，进行判断，如果发现合适的模型，则自动调用模型，根据调用的模型自动设定PID控制器参数，否则可采用通用参数进行调节。

进一步地，步骤2包括：整定PID参数时寻找电极的最佳工作点，减少三相电流的不平衡度，提高功率因数，应满足条件：系统的过渡时间最少时，三相电流的不平衡度小于4％的占空比应不低于90％，在未安装功率补偿装置的情况下功率因素保持在0.6以上，安装动补或静补应不低于0.85，在实时的单相电流电压实时波形中保证电流滞后的角度最小。

进一步地，步骤4中，如果未发现合适的模型，则返回步骤2并运行步骤2-3新增模型至PID整定模型集合。

进一步地，步骤2中，在经验值规定的过渡时间内如果三相二次侧电流不平衡度小于5％，则采用恒电流方式进行控制PID调节器，否则切换到阻抗控制方式。