Разработка модели системы управления руднотермической печью с поддержанием сопротивления шлаковой ванны

Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]; Илья [Il′ya] Владимирович [V.] Хомяков [Khomyakov]; Андрей [Andrey] Юлианович [Yu.] Чурсин [Chursin]

doi:10.24160/1993-6982-2020-1-82-88

Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]
Илья [Il′ya] Владимирович [V.] Хомяков [Khomyakov]
Андрей [Andrey] Юлианович [Yu.] Чурсин [Chursin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-1-82-88

Keywords: electric ore smelting furnace, closed arc, simulation model, control system investigation

Abstract

The technique of modeling the control system of electric ore smelting furnaces with a closed arc and their investigation methods are considered. The study results made it possible to reveal qualitative and quantitative features and regularities of simultaneously occurring processes of energy distribution, heat and mass transfer, and localization of chemical and thermal processes in particular working space areas in which they are sharply nonlinear, with placing focus on the charge thermal conductivity and changes in current distribution between different working zone areas at high temperature gradients.

It is shown that, as far as complex systems are concerned, the electrical and process modes of which are highly multifactorial and nonlinear in nature, whose parameters cannot be directly measured in full-scale measurements, it is advisable to use combined research methods that involve simulation models and full-scale experiments. For the cases when simulation models adequately reflect the real processes in an electric ore smelting furnace, the use of simulation models opens the possibility to obtain more reliable information about the values of the system parameters and their interactions, which is not available for field experiments. In particular, with regard to electric ore smelting furnaces with a closed arc, it is possible to divide the power released in the electric arc and in the crucible surrounding it. If their values are known, the production process can be conducted with better technical and economic indicators.

Information about authors

Виктор [Viktor] Петрович [P.] Рубцов [Rubtsov]

Dr.Sci. (Techn.), Professor of Electric Supply of Industrial Enterprises and Electrical Engineering Dept., NRU MPEI», e-mail: RubtsowVP@mpei.ru

Илья [Il′ya] Владимирович [V.] Хомяков [Khomyakov]

Ph.D.-student of Electric Supply of Industrial Enterprises and Electrical Engineering Dept., NRU MPEI», e-mail: Iliazz@rambler.ru

Андрей [Andrey] Юлианович [Yu.] Чурсин [Chursin]

Head of the Еducational Laboratory of Industrial Enterprises and Electrical Engineering Dept., NRU MPEI, e-mail: ChursinA Y@mpei.ru

References

1. Электрометаллургия стали и ферросплавов / под ред. Д.Я. Поволоцкого. М.: Металлургия, 1974.
2. Свенчанский А.Д. и др. Электрические промышленные печи: дуговые печи и установки специального нагрева. М.: Энергоатомиздат, 1981.
3. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985.
4. Неустроев А.А. Новые процессы электроплавки металлов. М.: Высшая школа, 1988.
5. Кручинин А.М. и др. Автоматическое управление электротермическими установками. М.: Энергоатомиздат, 1990.
6. Электротехнический справочник. Т. 2 Использование электрической энергии / под общ. ред. И.Н. Орлова. М.: Энергоатомиздат, 1988.
7. Промышленные установки электродугового нагрева и их параметры / под общ. ред. Л.Н. Никольского. М.: Энергия, 1991.
8. Апасов А.М. Специальная электрометаллургия. Томск: Изд-во ТЛУ, 2003.
9. Лисиенко В.Г., Щелков Я.М., Ладыгичев М.Г. Плавильные агрегаты: теплотехника, управление и экология. М.: Теплотехник, 2005.
10. Егоров А.В. Электрометаллургия стали и спецэлектрометаллургия. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Учеба, 2007.
11. Чернышов Е.А. Специальные плавильные печи. Ч. 1. Электродуговые печи. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева, 2014.
12. Елизаров В.А. Разработка тепловой модели руднотермической печи с закрытой дугой // Электрометаллургия. 2011. № 10. С. 32—39.
13. Рубцов В.П., Елизаров В.А. Анализ гармонического состава тока для оценки теплового режима в руднотермической печи с зарытой дугой // Вестник МЭИ. 2011. № 2. С. 61—67.
14. Рубцов В. П., Хомяков И.В. Система регулирования электрического режима выплавки феррохрома по величине сопротивления ванны печи // Актуальные проблемы электромеханики и электротехнологий: Сборник научных трудов. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2017. С. 13—16.
15. Рубцов В.П., Колыванов С.Ю., Хомяков И.В. Анализ влияния углеродистых восстановителей на потребление энергии в электропечи для производства феррохрома // Вестник МЭИ. 2018. № 1. С. 53—58.
16. Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: Корона-Век, 2008.
17. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2008.
18. Пат. № 175023 РФ. Регулятор электрического режима руднотермической печи / В.П. Рубцов, И.В. Хомяков, Е.В. Хомякова // Бюл. изобрет. 2017. № 32.
--
Для цитирования: Рубцов В.П., Хомяков И.В., Чурсин А.Ю. Разработка модели системы управления руднотермической печью с поддержанием сопротивления шлаковой ванны // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 82—88. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.
#
1. Elektrometallurgiya Stali i Ferrosplavov. Pod Red. D.Ya. Povolotskogo. M.: Metallurgiya, 1974. (in Russian).
2. Svenchanskiy A.D. i dr. Elektricheskie Promyshlennye Pechi: Dugovye Pechi i Ustanovki Spetsial'nogo Nagreva. M.: Energoatomizdat, 1981. (in Russian).
3. Egorov A.V. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1985. (in Russian).
4. Neustroev A.A. Novye Protsessy Elektroplavki Metallov. M.: Vysshaya Shkola, 1988. (in Russian).
5. Kruchinin A.M. i dr. Avtomaticheskoe Upravlenie Elektrotermicheskimi Ustanovkami. M.: Energoatomizdat, 1990. (in Russian).
6. Elektrotekhnicheskiy Spravochnik. T. 2 Ispol'zovanie Elektricheskoy Energii. Pod Obshch. Red. I.N. Orlova. M.: Energoatomizdat, 1988. (in Russian).
7. Promyshlennye Ustanovki Elektrodugovogo Nagreva i Ikh Parametry. Pod Obshch. Red. L.N. Nikol'skogo. M.: Energiya, 1991. (in Russian).
8. Apasov A.M. Spetsial'naya Elektrometallurgiya. Tomsk: Izd-vo TLU, 2003. (in Russian).
9. Lisienko V.G., Shchelkov Ya.M., Ladygichev M.G. Plavil'nye Agregaty: Teplotekhnika, Upravlenie i Ekologiya. M.: Teplotekhnik, 2005. (in Russian).
10. Egorov A.V. Elektrometallurgiya Stali i Spetselektrometallurgiya. Elektroplavil'nye Pechi Chernoy Metallurgii. M.: Ucheba, 2007. (in Russian).
11. Chernyshov E.A. Spetsial'nye Plavil'nye Pechi. Ch. 1. Elektrodugovye Pechi. Nizhniy Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo Gos. Tekhn. Un-ta Im. R.E. Alekseeva, 2014. (in Russian).
12. Elizarov V.A. Razrabotka Teplovoy Modeli Rudnotermicheskoy Pechi s Zakrytoy Dugoy. Elektrometallurgiya. 2011;10:32—39. (in Russian).
13. Rubtsov V.P., Elizarov V.A. Analiz Garmonicheskogo Sostava Toka dlya Otsenki Teplovogo Rezhima v Rudnotermicheskoy Pechi s Zarytoy Dugoy. Vestnik MEI. 2011;2: 61—67. (in Russian).
14. Rubtsov V P., Khomyakov I.V. Sistema Regulirovaniya Elektricheskogo Rezhima Vyplavki Ferrokhroma po Velichine Soprotivleniya Vanny Pechi. Aktual'nye Problemy Elektromekhaniki i Elektrotekhnologiy: Sbornik Nauchnykh Trudov. Ekaterinburg: FGAOU VPO UrFU Im. Pervogo Prezidenta Rossii B.N. El'tsina, 2017:13—16. (in Russian).
15. Rubtsov V.P., Kolyvanov S.Yu., Khomyakov I.V. Analiz Vliyaniya Uglerodistykh Vosstanoviteley na Potreblenie Energii v Elektropechi dlya Proizvodstva Ferrokhroma. Vestnik MEI. 2018;1:53—58. (in Russian).
16. German-Galkin S.G. Matlab&Simulink. Proektirovanie Mekhatronnykh Sistem na PK. SPb.: Korona-Vek, 2008. (in Russian).
17. Chernykh I.V. Modelirovanie Elektrotekhnicheskikh Ustroystv v Matlab, Sim Power Systems i Simulink. M.: DMK Press, 2008. (in Russian).
18. Pat. № 175023 RF. Regulyator Elektricheskogo Rezhima Rudnotermicheskoy Pechi. V.P. Rubtsov, I.V. Khomyakov, E.V. Khomyakova. Byul. izobret. 2017; 32. (in Russian).
--
For citation: Rubtsov V.P., Khomyakov I.V., Chursin A.Yu. The Model of an Electric Ore Smelting Furnace Control System with Maintaining the Slag Bath Resistance. Bulletin of MPEI. 2020;1:82—88. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-82-88.