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基于多尺度预测的电弧炉输入能量优化方法的研究

王子健  
【摘要】:近年来,冶金工业现代化快速发展,成为工业企业中的能耗大户,由于其生产能耗高的特点,能源的管理与优化问题越来越受到关注。中钢集团吉林铁合金公司是国内冶金企业的重要骨干企业,是全国最大的、品种最多的铁合金生产和供应基地。在铁合金生产过程中,主要的能耗设备之一是电弧炉。电弧炉是一个复杂的系统,其冶炼过程具有时变性、非线性和强耦合特点,三相电压、三相电流设定点的不同都会对电弧长度产生影响。因此,选择合理的电弧炉供电策略能够有效的降低能耗、电极损耗和耐材侵蚀,缩短冶炼周期,从而降低冶炼成本、提高生产经济指标。 针对电弧炉冶炼铁合金是一个极其复杂的物理和化学反应过程,能耗信息准确有效的预测关系到电弧炉安全经济的运行,本文在对电弧炉生产工艺进行分析的基础上,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的能源消耗多尺度预测模型,首先对能源消耗序列进行小波多尺度分解,得到指定尺度下的近似系数和相关尺度下的小波系数,然后利用LS-SVM对预测点的系数进行多尺度组合预测,最后通过小波重构求得相应的电弧炉能源消耗预测值。然后根据不同的炉况给出了熔化期四个阶段的供电策略,进而实现电弧炉输入能量的优化,该方法具有较高的预测精度和实际应用价值。 锰硅合金的生产采用有渣法冶炼,物料配比对冶炼工艺有很大的影响,本文从最初的原料配比:即锰矿、富锰渣、焦炭、石灰、硅石、白云石(或石灰石)、萤石等的配比,到冶炼过程中对三相电流是否均衡、电极插入深度是否合适、炉口火焰是否均匀、炉料是否均衡下降,产品和炉渣成分是否符合要求且稳定,各项经济技术指标是否良好等炉况的观察、判断,基于物料平衡方程对物料配比和物料控制进行调整,尤其注意配碳量、炉渣碱度等的控制,通过在操作上准确的炉况判断与及时处理,从而实现冶炼过程的安全顺利进行。 由于在电弧炉冶炼过程中建立了物料平衡方程和采用输入能量优化技术,从整体上提高了冶炼的自动化程度,提高了能源信息管理水平,节约了能源,实际应用中取得了显著的经济效益和社会效益,对实际生产具有一定的指导意义。


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