电弧炉供电策略研究

电弧炉供电策略研究【摘要】：在分析了高阻抗电弧炉电气特性及推导出非线性运行电抗模型的基础上，以电极消耗、冶炼时间、吨钢电耗最小为目标，建立了混合非线性供电优化模型，来指导电弧炉供电策略的制定。以损蚀指数作为区分不同冶炼阶段的主要条件，采用遗传算法实现了供电电压，电抗器档位以及工作电流的优化选取，避免了传统供电方法确定供电策略的弊病。通过实际应用，表明该策略不但能够提高生产效率，而且还提高了综合经济效益，对高阻抗电弧炉的生产具有指导意义。【关键词】：电弧炉；供电曲线；运行电抗；优化模型；电极消耗TheResearchofPowerSupplyStrategiesofElectricArcFurnaceAbstract:TheelectriccharacteristicsofEAFareanalyzedandanonlinearworkreactancemodelisestablishedbysomeinterrelatedelectricparameters.Anonlinearoptimizationmodelisestablishedconsideringthesmelttime,electricpowerconsumptionandelectrodeconsumption,andthecorrosion-exponentisconsideredasamainconditionbetweendifferentstagesofthesmelting.Accordingtothedesigningofgeneticalgorithms(GA),theoptimizationresultsareworkedoutwhichcontaintheoptimizedworkvoltage,workreactanceandworkcurrent.Thepoweronstrategydecidedbysuchanoptimizedmodelisprovedbetterthanadditionalmethods.Theoptimizedpowersupplymodelimprovesnotonlythepowersupplyefficiencybuttheeconomicbenefitsinsteel-makingbySR-EAF.Keywords:ElectricArcFurnace;Powercurve;Workreactance;Optimizationmodel;Electrodeconsumption高阻抗电弧炉炼钢过程中的供电策略是冶炼顺利进行的最基本的工艺制度之一，合理的供电策略，不仅对冶炼顺利进行是必要的，而且还能降低电耗、电极消耗、耐材损蚀，缩短冶炼周期。在以往的研究中，供电策略被简单地认为是如何确定电弧炉工作电流，然而供电策略的制定不仅仅是工作电流的选择问题，还要根据冶炼的不同阶段把握有利的加热条件，选定合理的工作电流、电压以及电抗。本文在分析了电弧炉电气运行特性及推导出运行电抗模型的基础上，综合考虑电弧炉各个经济指标，提出了一种考虑电极消耗、冶炼时间、吨钢电耗的新型供电模型，在各个冶炼阶段工艺条件下，优化得到各个冶炼阶段的变压器档、电抗器档及工作电流，使得综合效益最好。1高阻抗电弧炉电气特性高阻抗电弧炉与普通电弧炉之间有着根本的差别，高阻抗电弧炉并非意味着在普通电弧炉上简单地加上一个电抗器，高阻抗电弧炉有其自身的一些特性。对于现代高阻抗交流电弧炉的电气研究绝对不能忽略电抗器的影响。将变压器一次侧的所有电气量折算到变压器二次侧，根据等效电路能得到主要的电气表达式。表1电弧炉主要电气量Table1TheMainElectricParametersofEAF电气量表达式视在功率有功功率电弧功率损失功率无功功率功率因数电效率Pa/P注：U为变压器二次侧相电压，I为电弧电流，Xop为运行电抗，r为二次侧等效电阻。2电弧炉运行电抗模型高阻抗电弧炉运行电抗模型没有一种明确的形式，本文根据基本的电气参数推导得到运行电抗模型。运行电抗模型表达式为：(1)其中：，。通过上式可以看出，只要求得短路电抗Xd及短路电流Id，模型就建立起来了。现在将变压器一次侧各相关电气参数折算到变压器二次侧，然后计算短路电抗及短路电流。变压器变比：(2)其中：为变压器一次侧线电压，一般为35kV，为变压器二次侧线电压，电弧炉变压器一般为Y—Δ接法。一次侧电抗器参数：(3)(4)(5)其中：为电抗器一次侧阻抗，为电抗器一次侧电阻，为电抗器一次侧电抗。为电抗器压降，为电抗器额定电流，为变压器短路实验时电抗器总损耗。经过折算后：二次侧电抗器参数：(6)(7)其中：为电抗器二次侧电阻，为电抗器二次侧电抗。一次侧变压器参数：(8)(9)(10)其中：为变压器一次侧短路电阻，为变压器一次侧短路阻抗，为变压器一次侧短路电抗，为变压器短路实验时负载损耗，为变压器短路实验时短路阻抗比，即：当短路实验时，变压器二次侧电流达到额定电流Ie2时，一次侧变压器电压与一次侧额定电压的比值。经过折算后：二次侧变压器参数：(11)(12)其中：为变压器二次侧短路电阻，为变压器二次侧短路电抗。短网电阻及电抗分别为，。