Теоретичні засади оптимального керування режимами дугової печі на основі критеріїв енергоефективності з врахуванням тривимірного розподілу струмів фаз

1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Ряшівський технологічний університет

Метою статті є створення методу синтезу оперативного адаптивного оптимального керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі за критеріями енергоефективності на основі тривимірного розподілу струмів дуг. В основу створеного методу покладено використання оперативної інформації про параметри тривимірного розподілу струмів дуг та пошук відповідного оптимального керування – уставок за струмами дуг двоконтурної системи керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі. Отримано часткові критерії оптимальності для мінімізації питомих витрат електроенергії, ціни тони виплавленої сталі та максимізації погодинної продуктивності дугової печі, а також розроблено алгоритм оперативного синтезу та реалізації вектору оптимального керування за вибраним критерієм з врахуванням моделі тривимірного розподілу струмів фаз. Вперше на основі оперативного контролю тривимірного розподілу струмів дуг отримано часткові критерії для синтезу адаптивного оптимального керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі, що дало змогу комплексно покращити показники енергоефективності та електромагнітної сумісності режимів дугової печі та електромережі. Реалізація створеного методу адаптивного оптимального керування та алгоритму для його реалізації в структурі двоконтурної системи керування електричним режимом плавлення дасть змогу у порівнянні із відомими одноконтурними структурами керування поліпшити показники електротехнологічної ефективності та електромагнітної сумісності, та отримати вищу динамічну точність стабілізації координат електричного режиму на рівні оперативно синтезованих оптимальних уставок за струмами дуг.

  1. О.Yu. Lozynsky, Ya.S. Paranchuk, A.О. Lozynsky, Ya.Yu. Maruschak, and R.Ya. Paranchuk, Multicriteria optimal control of melting modes in arc steel-melting furnaces: Monograph, Lviv: LPNU Publishing House, 2010. http://vlp.com.ua/node/5878
  2.  B.I. Kudrin, Retrospective and perspective views on electricity consumption in electrometallurgy, 4.1, Electrometallurgy, no.10, pp. 2-13, 2003.
  3. L.D. Kostyniuk. A.О. Lozynsky, О.Yu. Lozynsky, А.V. Maliar, Ya.Yu. Maruschak, Ya.S. Paranchuk, V.Ya. Perevozniuk, and Ya.B. Smetaniuk, Situational control in arc steel-melting furnaces: Monograph, Lviv: LPNU Publishing House, p. 382, 2004.
  4. V.D.Smoliarenko, A.V.Khainson, N.A. Pirogov, “Maximums of energy characteristics of steel-melting furnaces”, Electrical industry. Electrothermics, 11 (237), pp.1-2, 1982.
  5. Yu.М. Tiukhanov and V.N.Usikhin, “Probable estimation of the range of power fluctuations of arc steel-melting furnaces”, University News. Electromechanics,  no. 12, pp. 40-41, 1986.
  6. Ya.S. Paranchuk and R.Ya. Paranchuk, “Neural Network System for Continuous Voltage Monitoring in Electric Arc Furnace”, Scientific Bulleting of National Mining University. Scientific and Technical Journal, vol. 152, no. 2, pp.74-80, 2016. http://nv.nmu.org.ua/index.php/en/component/jdownloads/summar y/60%2D02/8475%2D2016%2D02%2Dparanchuk
  7. I.Shchur, “Impact of nonsinusoidalness on efficiency of alternative electricity generation systems”, in Proc. 2010 10th Conference-Seminar, pp. 154-159, Łagόw, Poland, June 15-18, 2010.
  8.  O. Lozynskyi, A. Lozynskyi, Y. Paranchuk, and Y.Biletskyi, “Optimal control of the electrical mode of arc furnace on the basis of the three-dimensional vector of phase currents”, Mathematical Modeling and Computing, vol.6. no.1. pp. 69-76, 2019. http://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal%2Dpaper/2019/jun /16871/201961069076v1.pdf
  9. O.Y. Lozynskyi, A.O. Lozynskyi, Y.S. Paranchuk, and R.Y. Paranchuk, “Synthesis and analysis of arc furnace electrical mode control system on the basis of three-dimensional phase currents vector distribution”, Electrical Engineering & Electromechanics, no. 4, pp. 26-34. 2019. DoI. org/10.20998/2074-272 x.2019.4.04.
  10. A.A. Nikolaev, P.G. Tulupov, and D.A. Savinov, “Mathematical model of electrode positioning hydraulic drive of electric arc steel-making furnace taking into account stochastic disturbances of arcs”, Papers 2017 International Conference on Industrial Engineering Application and Production 2017 (ICIEAM). DoI 10.1109/ICIEAM. 2017/ 8076205.
  11. O.Y. Lozynsky and Y.S.Paranchuk, “System of Optimal Control of Arc Steel Melting Furnace Electrical Modes with Regulated Reactor Based Power Supply” // Electrical-metallurgy: English Magazine, no. 8, pp.737-744, 2007.