Багатокритеріальна оптимізація режимів електротехнологічного комплексу «дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа»
Розробка ієрархічної структури координатно-параметричної системи керування режимами. Схемотехнічні рішення та алгоритми керування для реалізації оптимальних режимів електротехнологічного комплексу "дугова сталеплавильна піч – електропостачальна мережа".
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.08.2014 |
| Размер файла | 153,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Проведені на цифровій моделі дослідження показали, що при функціонуванні запропонованої двоконтурної САК ЕР комплексу, оптимізованої за критерієм, у порівнянні з одноконтурною САР потужності дуг типу АРДМ-Т, коефіцієнт несиметрії навантаження зменшується у 3-5 разів, а його дисперсія - у 5-6 разів. Зменшується при цьому також в середньому у 20-30 разів і дисперсія струмів дуг, а також у 2.5-3.5 рази дисперсія та коефіцієнт несиметрії напруги електромережі (табл. 4).
координатний параметричний електропостачальний сталеплавильний
Таблиця 4
Показники функціонування печі ДСП-6 при оптимізації ЕР за критерієм
|
Показник функціонування |
В |
В2 |
кA |
кА2 |
В2 |
10-3 |
||
|
Структура САК |
|
|||||||
|
Двоконтурна САК, |
95.09 |
505.3 |
13.15 |
0.253 |
59.3 |
0.0298 |
0.7578 |
|
|
Одноконтурна САК (АРДМ-Т) |
114.12 |
487.1 |
11.69 |
7.72 |
181.5 |
0.1186 |
4.003 |
Одним із доцільних підходів у реалізації стратегії адаптивної оптимізації режимів ЕТК ДСП-ЕПМ є синтез оптимально-компромісного рішення на основі використання принципу зонного керування. Доцільність його застосування випливає з того, що вимоги до бажаних значень техніко-економічних показників дугової печі на окремих ділянках повного діапазону зміни напруг на дугах є різними. Тому синтезувати бажану залежність штучної зовнішньої характеристики печі, а значить і формувати відповідні їм електричні та робочі характеристики печі, необхідно роздільно для кожної з характерних зон: зони коротких дуг, а це режими експлуатаційних к.з. та близьких до них, де всі показники приймають вкрай небажані значення; зони середніх значень напруг на дугах - а це раціональні режими роботи печі та зони довгих дуг. За використання зонного керування повний діапазон зміни напруги на дугах розділяється на ряд піддіапазонів, на кожному з яких реалізується окремий закон регулювання струмів дуг, що відповідає бажаному для використання на ньому частковому критерію оптимальності (табл.5).
Аналіз інтегральних значень режимних координат та показників комплексу, отриманих під час досліджень на цифровій моделі для печей малої та середньої тоннажності, підтверджує досягнення позитивного ефекту при реалізації зонної багатокритеріальної оптимізації режимів електросталеплавлення, що полягає в одночасному зменшенні дисперсій струмів дуг на 25-35%, потужностей дуг на 20-30%, а також дисперсії напруги електромережі на 15-25% (ШЗХ печі виду 6-2-7) у порівнянні зі значеннями, що отримуються при реалізації в зоні коротких та середніх дуг лише одного закону: (ШЗХ печі виду 1-7).
Таблиця 5
Показники функціонування двоконтурних САК ЕР печі ДСП-6 при зонному керуванні
|
Показники |
В |
В2 |
кА |
кА2 |
МВт |
МВт2 |
В2 |
|
|
Структура САК, параметри ШЗХ печі |
||||||||
|
Двоконтурна САК, дві зони; кА=соnst; МВт=const. |
99.08 |
477.9 |
12.91 |
2.463 |
1.133 |
0.0235 |
97.3 |
|
|
Двоконтурна САК, одна зона; кА=const. |
110.9 |
479.7 |
11.58 |
3.454 |
1.133 |
0.0312 |
120.3 |
Шостий розділ присвячений оптимізації режимів запропонованої дворівневої структури САК режимами споживання реактивної потужності ЕТК ДСП-ЕПМ, верхній рівень якої реалізований на основі розробленого статичного регульованого джерела реактивної потужності з паралельними ТРГ. Запропоновані в ньому схемотехнічні та алгоритмічні рішення скеровані на зменшення спотворення синусоїдності струму шунтового реактора при його тиристорному регулюванні, що усуває першопричину генерування у мережу вищих гармонік струму у процесі регулювання РП.
Ці рішення передбачають додаткове включення у силове коло ШР типового СТК, що містить послідовно сполучені власне ШР Lо та тиристорну групу ТГ, у загальному випадку N послідовно сполучених з ними паралельних ТРГ паралельних сполучень реактора (дроселя) (i=1,2,…,N) і тиристорної групи ТГi - пари зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів. Регулювання струму ШР реалізується узгодженим керуванням за розробленим алгоритмом біполярними тиристорними ключами ТГ, ТГ1, ТГ2,…, ТГN.
Ефективність мінімізації рівня спотворення синусоїдності струму ШР при його регулюванні у повному діапазоні, а також отримання близьких до лінійних характеристик керування СТК, визначається розробленим алгоритмом керування тиристорними ключами, кількістю N паралельних ТРГ та вибраними значеннями індуктивності реакторів окремих паралельних ТРГ. Алгоритм функціонування СІФК передбачає розділення загального діапазону зміни вхідного сигналу керування Uк[0,Uк.max] СТК на N+1 піддіапазонів. Зміна цього сигналу в межах одного піддіапазону напруги керування призводить до зміни кута керування відповідної тиристорної групи в межах [min, max] за певним законом. Зазначені піддіапазони не перекриваються і є суміжними. Синхронізація імпульсів керування тиристорів послідовної тиристорної групи ТГ реалізується за фазою напруги електромережі, а додатково включених у СК шунтового реактора N паралельних ТРГ ТГi - за фазою струму I шунтового реактора Lо. Регулювання струму І реактора L0 в діапазоні від до виконується дискретно-неперервним способом регулювання сумарної еквівалентної індуктивності реакторів Li паралельних ТРГ ТГі, а від до нуля - тиристорною групою ТГ.
Для кількісної оцінки рівня спотворення синусоїдності струму ШР такого СТК, на основі однофазної заступної схеми силового кола шунтового реактора отримано вирази для першої та вищих (k=3,5,7,...) непарних канонічних гармонік кривої струму шунтового реактора СТК при його регулюванні паралельними ТРГ.
Подальше зменшення коефіцієнта спотворення синусоїдності струму ШР і підвищення точності формування бажаних залежностей при повному діапазоні регулювання досягається відповідним вибором числа паралельних ТРГ (N>1), (рис.29) залежності та значення і закону розподілу індуктивності L між реакторами Lk окремих паралельних ТРГ, що описується у загальному залежністю.
Для оптимізації процесу керування струмом ШР з врахуванням вказаних вище критеріїв, запропоновано моделі синтезу вектора керування системи регулювання струму ШР.
Експериментально отримана на реальному СТК чи цифровій моделі нормована залежність коефіцієнта спотворення синусоїдності струму силового кола ШР для певного вектора варіативних параметрів та характеристик САК СТК; j = AB, BC, CA; - функція щільності розподілу ймовірності процесу на вході СТК; - бажана залежність характеристики керування СТК; - вагові коефіцієнти; Тстац. - інтервал стаціонарності процесів.
Для прийнятих значень варіативних параметрів силового кола шунтового реактора та характеристик СІФК у порівнянні з відомою схемою реакторної частини типового СТК досягається зменшення середнього значення коефіцієнта спотворення синусоїдності у 10.6 (для N=4) і 7.93 (для N=3) разів, а його дисперсії - у 32.6 і 18.3 разів відповідно при кращому наближенні характеристики керування СТК до лінійної, яка отримується при реалізації в кожному каналі СІФК залежності і за якої підтримуються незмінні оптимальні показники динаміки на всьому діапазоні регулювання струму шунтового реактора.
Уточнену оцінку значення коефіцієнта Kс струму ШР отримано на цифрових моделях у миттєвих координатах для сполучень віток ШР у зірку та трикутник у статичних та динамічних режимах симетричного та несиметричного (пофазного) керування. Показано розрахункові осцилограми в режимі несиметричного керування. Їх аналіз показав, що математичне сподівання і дисперсія коефіцієнта спотворення синусоїдності та канонічних гармонік струму мережі за використання розроблених рішень для СТК зменшуються у 3-5 та 8-10 разів відповідно.
Комплексне дослідження ефективності запропонованих рішень ієрархічної дворівневої САК режимом споживання РП ЕТК ДСП-ЕПМ виконано на цифровій моделі системи живлення та керування режимами печі ДСП-50 ВАТ Електрометалургійний завод “Дніпроспецсталь”, на нижньому рівні якої включено локальну підсистему оптимального регулювання режиму споживання РП, а на верхньому - підсистему регулювання напруги мережі, що функціонує на основі запропонованого СТК з паралельними ТРГ.
За основні часткові критерії якості у створених моделях синтезу вектора оптимального керування використано мінімум дисперсії напруги електромережі чи дози флікеру, мінімум спотворення синусоїдності струму мережі та мінімум втрат електроенергії в ЕПМ. При аналізі приймалися до уваги також інші показники, що характеризують ефективність керування та електромагнітну сумісність режимів ДСП та ЕПМ. Показано отримані на цифровій моделі дворівневої САК часові залежності зміни напруг та струмів дуг; напруг мережі,, на шинах під'єднання печі, реактивної потужності мережі; коефіцієнта потужності та коефіцієнта спотворення синусоїдності струмів мережі, процеси зміни цих же координат для одноконтурної САК (система типу АРДГ) режимами печі ДСП-50 (реалізації збурень за довжиною дуги при дослідженні обох структур САК приймалися однаковими).
Середні по трьох фазах інтегральні значення режимних координат та показників ефективності керування, що отримані у цих експериментах, зведені у табл. 6. Крім інших показників, ефективність запропонованої дворівневої САК підтверджується зменшенням дози флікеру F у 5.8 разів.
Для отримання повної інформації щодо рівня електромагнітної сумісності режимів цієї печі та ЕПМ проведено дослідження ефективності відпрацювання цими структурами екстремальних за амплітудою та фронтом зміни збурень ЕР - експлуатаційних коротких замикань та обривів дуг. Аналіз отриманих процесів зміни напруги мережі показав, що амплітуда фронту наростання напруги та наступного спадання при виникненні і відпрацюванні обриву дуги у запропонованій дворівневій САК відносно робочої напруги у 2-4 рази менша за значення цих амплітуд, що виникають при роботі САК на базі системи регулювання потужності дуг типу АРДГ. Процеси виникнення і відпрацювання к.з. у дворівневій структурі САК практично не викликають змін напруги мережі, тоді як при функціонуванні системи типу АРДГ за таких збурень мають місце зниження напруги мережі на 1.2-1.8% відносно робочого значення.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі на основі системного підходу вирішено науково-прикладну проблему комплексного підвищення ефективності електросталеплавлення в дугових сталеплавильних печах, що включає розв'язання задач створення ефективних систем живлення ДСП, принципів побудови та функціонування ієрархічних систем керування та багатоконтурних систем швикодійного регулювання режимних координат електросталеплавлення, методології багатокритеріального багатопараметричного синтезу оптимального керування. Основні результати досліджень та рекомендації щодо їх практичного використання можна узагальнити наступними положеннями:
1. Проведено аналіз сучасних тенденцій розвитку технологій плавлення сталі в ДСП, концепцій проектування та модернізації силового електрообладнання, функціональних можливостей існуючих САК та САР координат ЕР ДСП та впливу їх роботи на режими та показники якості напруги ЕПМ. Показано, що комплексного суттєвого підвищення ефективності процесу електросталеплавлення в ДСП трифазного струму можна досягнути шляхом розроблення на основі системного підходу нових високоефективних систем живлення та ієрархічних структур стохастичних інтелектуальних систем оптимального керування режимами електросталеплавлення на основі узагальнених функціоналів якості з адаптацією до поточних умов функціонування електротехнологічного комплексу ДСП-ЕПМ та вимог до техніко-економічних показників його роботи.
2. Розроблено ефективну структуру системи живлення ДСП та ієрархічну багатофункціональну структуру координатно-параметричної системи керування і багатоконтурного швидкодійного регулювання режимних координат сталеплавлення з оптимізацією режимів на засадах багатокритеріального багатопараметричного керування.
3. Отримано універсальну методику розрахунку характеристик та оцінки багатокритеріальної ефективності багатоконтурних САК електричного режиму, що враховує функціональні можливості системи з формування бажаних електричних та робочих характеристик ДСП і адаптації їх залежностей до оперативних умов роботи комплексу ДСП-ЕПМ та поставлених вимог до значень його техніко-економічних показників.
4. Обґрунтовано доцільність та розроблено теоретичні основи використання принципу декомпозиції для створеної складної багатовимірної ієрархічної структури САК режимами комплексу ДСП-ЕПМ, що дало змогу шляхом розчленування простору керуючих впливів системи на ряд підпросторів керування локальними підсистемами проводити оптимізацію режимів на кожному рівні ієрархії окремо. Запропоновано множину часткових критеріїв оптимальності та обґрунтовано складові загальносистемного вектора керування багатоконтурної ієрархічної САК режимами ЕТК ДСП-ЕПМ.
5. Розвинуто наукові положення синтезу узагальненого функціоналу мети керування режимами ЕТК ДСП-ЕПМ на основі лінійно-комбінаційних моделей за критеріями електроенергетичної та електротехнологічної ефективності і електромагнітної сумісності.
6. Запропоновано математичні моделі синтезу оптимального керування режимами електроспоживання та електроперетворення за наявності апріорної інформації про важливість часткових критеріїв оптимальності та теоретичні засади використання експертного керування цими режимами комплексу на різних етапах та за різних зовнішніх умов процесу електросталеплавлення в ДСП. Підтверджений економічний ефект від впровадження отриманих моделей синтезу оптимального керування режимами наведення та спінювання шлаку на печах ДСП-100И6 Молдавського металургійного заводу (м.Рибниця, Молдова) та печі ДСП-25Н2 №6 ЕСПЦ-4 заводу “Красный Октябрь” (м. Волгоград, Росія) у 1989 році склав 247509 руб.
7. Обґрунтовано доцільність опису електромагнітних процесів у силовому колі комплексу ДСП-ЕПМ у вузлових координатах та розроблено принципи побудови математичних та цифрових моделей повної системи живлення та багатоконтурної системи регулювання режимних координат на рівні миттєвих та усереднених значень. На їх основі розроблено ефективні машинні моделі, що адаптовані до вирішування задач параметричного синтезу системи керування при реалізації багатокритеріальної багатопараметричної оптимізації режимів комплексу ДСП-ЕПМ. Синтезовані на основі цих моделей задаючі впливи реалізовані у директивному графіку оптимального керування електротехнологічними режимами дугової печі ДСП-50 ВАТ Електрометалургійний завод “Дніпроспецсталь” (м. Запоріжжя), що дало змогу на 2.5-3.5% підвищити середню потужність дуг і на 2-3% поліпшити коефіцієнт потужності навантаження. Розроблені математичні моделей використовуються у навчальному процесі.
8. Розроблено системотехнічні та алгоритмічні рішення для усунення чи значного послаблення дії перехресних зв'язків між фазними каналами локальних підсистем, що дало змогу реалізувати автономні пофазні процеси регулювання режимних координат у процесі електросталеплавлення. Ефективність використання для цього в підсистемі регулювання положення електродів компенсатора перехресних зв'язків та закону формування сигналу керування за законом відхилення напруг на дугах від заданого значення підтверджена результатами комп'ютерного симулювання режимів та експериментальних досліджень на печах №1 та №2 типу ДСП-3 ВАТ “Нововолинський ливарний завод” і печі №1 типу ДСП-3 Бориславського експериментального ливарно-механічного заводу: у середньому за плавку дисперсія струмів дуг зменшилася на 5-8%; споживання реактивної потужності знизилося на 6-8%, а коефіцієнт несиметрії навантаження зменшився на 6-9%, що досягнуто при менших на 3-5% питомих витратах електроенергії і більшій на 4-5% продуктивності дугової печі.
9. Створено схемотехнічні рішення та методику параметричного синтезу оптимальної адаптивної підсистеми швидкодійного регулювання певної режимної координати печі: струмів дуг, потужностей дуг, реактивної потужності печі, що ґрунтуються на принципах нечіткого керування. За їх використання отримуються інваріантні до змін стохастичних характеристик збурень у силовому колі печі оптимальні динамічні режими регулювання вибраної режимної координати процесу електросталеплавлення.
10. Обґрунтовано технологічну необхідність використання і запропоновано схемотехнічні та алгоритмічні рішення для оптимізації режимів електроперетворення у плавильному просторі печі за критерієм мінімуму динамічної та статичної похибки регулювання потужності дуг. За їх використання більш як на порядок зменшується дисперсія потужності дуг з одночасним підвищенням динамічної точності регулювання інших режимних координат. Запропоновано керувати режимами плавлення на періодах окислення та рафінування лише зміною сигналу завдання потужності дуг та уставки за напругою дуги підсистеми регулювання положення електродів при збільшеній на 5-15% напрузі робочої ступені ПТ без перемикання його ступеней, що підвищує надійність електропостачання та зменшує тривалість плавки на час комутаційних операцій.
11. Розроблено структуру дворівневої САК режимом споживання реактивної потужності електротехнологічного комплексу ДСП-ЕПМ, на нижньому рівні якої використовується локальна швидкодійна підсистема оптимального регулювання реактивної потужності. Запропоновано методику синтезу оптимального керування цієї локальної підсистеми за критерієм мінімуму дисперсії напруги електромережі. За їх використання досягається зменшення дисперсії напруги електромережі у 5-6 разів з одночасним зменшенням дисперсії струмів дуг у 8-10 разів, а дисперсії реактивної потужності печі - у 4.5-5.5 разів. Такі рішення включені у “Рекомендації щодо модернізації статичних тиристорних компенсаторів реактивної потужності на підстанціях 35кВ “Львівобленерго”.
12. Запропоновано моделі синтезу оптимального керування режимом сталеплавлення за критерієм максимальної ефективності використання електричної енергії. За такого керування у структурі двоконтурної САК ЕР комплексу ДСП-ЕПМ зі швидкодійною ПСРСД досягається зменшення потужності електричних втрат у колі живлення дуг на 15-20% та питомих витрат електроенергії - на 5-10% з одночасним зменшенням дисперсії струмів дуг у 1.5-2.0 рази та дисперсії напруги електромережі на 20-30%.
13. Розроблено теоретичні засади та схемотехнічні рішення оптимального керування режимом електроспоживання за критерієм мінімуму коефіцієнта несиметрії навантаження ДСП, за якого досягається зменшення цього коефіцієнта у 3-5 разів з одночасним зниженням дисперсії напруги мережі у 2.5-3.5 разів і зменшенням її несиметрії.
14. Розвинуто теоретичні основи і розроблено схемотехнічні та алгоритмічні рішення для реалізації багатокритеріальної оптимізації режимів комплексу ДСП-ЕПМ на основі принципу зонного керування, за якого розширюються функціональні можливості САК з реалізації адаптивного оптимального керування і в результаті цього за інших рівних умов підвищується ефективність Парето-оптимальних рішень. Показано, що при реалізації у зонах коротких і середніх дуг законів керування з режимами з та відповідно, досягається одночасне зменшення дисперсії напруги мережі на 15-25%, струмів дуг на 20-30% та потужностей дуг на 20-35%, що отримується за однакової середньої потужності дуг у порівнянні з реалізацією у зоні коротких та середніх дуг одного закону керування з режимами .
15. Створено універсальну аналітичну методику гармонічного аналізу струму шунтового реактора СТК при його регулюванні з використанням послідовної тиристорної групи та паралельних тиристорно-реакторних груп.
16. Розроблено схемотехнічні та алгоритмічні рішення для схеми реакторної частини СТК на основі використання паралельних ТРГ та створено моделі синтезу оптимального керування струмом ШР СТК. За їх використання рівень генерованих в мережу вищих гармонік струму зменшується у 2-5 разів. Ці рішення рекомендовані до практичного впровадження при проектуванні нових і модернізації існуючих СТК типу ТКРН для мереж 35 кВ на ВАТ НДІ “Перетворювач” (м. Запоріжжя).
17. Показано, що використання дворівневої структури САК режимом споживання реактивної потужності ЕТК ДСП-50ЕПМ у порівнянні з типовою одноконтурною САР потужності дуг типу АРДГ дає змогу суттєво поліпшити показники якості електроенергії та техніко-економічні показники комплексу: доза флікеру зменшується у 5-6 разів; коефіцієнт спотворення синусоїдності струму мережі знижується на 14%; дисперсія струмів дуг зменшується у 30-40 разів; на 14% зростає коефіцієнт потужності навантаження; на 11-13% зменшуються втрати електроенергії в мережі, що досягається при більшій на 4-5% середній потужності дуг печі і на 1.4-1.6% меншому усталеному відхиленні напруги електромережі від номінального значення.
ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМАТИКОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Ситуаційне керування в дугових сталеплавильних печах: Монографія / Л.Д. Костинюк, А.О. Лозинський, О.Ю. Лозинський, А.В. Маляр, Я.Ю. Марущак, Я.С. Паранчук, В.Я. Перевознюк, Я.Б. Сметанюк; За ред. О.Ю. Лозинського, Я.Ю. Марущака. - Львів: Видавництво НУ “Львівська політехніка”, 2004. - 382 с.
2. Паранчук Я.С. Дослідження дворівневої системи компенсації реактивної потужності в мережах з дуговими сталеплавильними печами // Технічна електродинаміка. “Силова електроніка та енергоефективність”. - Ч.2. - 2004. - С.73-78.
3. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Оптимізація режиму компенсації реактивної потужності об'єктів з динамічним несиметричним навантаженням // Технічна електродинаміка. - 2004. - №2. - С.42-49.
4. Паранчук Я.С. Швидкодійний давач усередненого значення // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. - 2004. - №2(72). - С.137-141.
5. Паранчук Я.С. Векторна оптимізація режимів комплексу ДСП-ЕПМ на основі методу виділення головного критерію // Сб. науч. трудов СевНТУ “Оптимизация производственных процессов”. - 2004. - Вып.№7. - С.78-89.
6. Паранчук Я.С. Моделювання характеристик та процесів дуг дугової сталеплавильної печі // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. 2003.- №487. - С.108-116.
7. Паранчук Я.С. Теоретичні засади синтезу оптимального керування режимом електроспоживання дугової сталеплавильної печі за декількома критеріями // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2003. - №6. - С.52-59.
8. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Оптимізація режимів дугової сталеплавильної печі за критерієм ефективності використання електроенергії // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація”. - 2004. - №506. - C.49-55.
9. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Лозинський А.О., Марущак Я.Ю. Математична модель системи живлення та регулювання режимів електротехнологічного комплексу ДСП-ЕПМ // Науковий вісник Національного гірничого університету “Енергетика та автоматика”. - 2004. - №3. - С.8-15.
10. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Дослідження режимів шунтового реактора СТК реактивної потужності гірничих об'єктів з динамічним навантаженням // Зб. наук. праць Національного гірничого університету. - Дніпропетровськ: РИК НГУ, 2003. - №17. - Том 2. - С.97-103.
11. Паранчук Я.С. Стабілізація процесу електроперетворення у плавильному просторі дугової сталеплавильної печі // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи'. - 2003. - №479. - С.141-150.
12. Паранчук Я.С. Використання експертних оцінок при багатокритеріальній оптимізації режимів дугової сталеплавильної печі // Вісник НТУ “ХПІ”. Зб. наук. праць “Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика". - Харків: НТУ ”ХПІ”, 2003. - №10. - Т.2. - С.490-492.
13. Паранчук Я.С. Дослідження електричної ефективності двоконтурної системи керування режимами дугової сталеплавильної печі // Респ. наук.-техн. журнал “Електромашинобудування та електрообладнання”. - Київ: Техніка, 2003. - Випуск. №61. - С.17-24.
14. Паранчук Я.С. Оптимізація режиму споживання реактивної потужності дугової сталепла-
вильної печі // Технічна електродинаміка. “Силова електроніка та енергоефективність”. - 2003. - Ч.2. - С.29-34.
15. Паранчук Я.С. До питання векторної оптимізації електричного режиму електротехнологічного комплексу “дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа” // Вісник Технологічного університету Поділля. - Хмельницький: ТУП, 2003. - Т.1(51). - №3. - С.45-47.
16. Паранчук Я.С. Математична модель багатокритеріальної оптимізації електричного режиму дугової сталеплавильної печі на основі мінімаксного методу // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ, 2003. - Випуск 2(19). - Т.2. - С.262-264.
17. Паранчук Я.С. Оптимізація двоконтурної системи керування електричним режимом дугової сталеплавильної печі за критерієм мінімуму питомих витрат електроенергії // Український міжвід. наук.-техн. збірник “Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні та приладобудуванні”. - 2003. - Випуск №37. - С.15-20.
18. Паранчук Я.С. Покращання ефективності компенсації реактивної потужності дугової сталеплавильної печі // Технічна електродинаміка. - №1. - 2002. - С.48-52.
19. Паранчук Я.С. Дослідження коефіцієнта асиметрії навантаження двоконтурної САР електричного режиму дугової сталеплавильної печі // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка, автоматизація. - Донецьк: ДНТУ, 2002. - Вип. 48. - С.101-110.
20. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Структура системи керування дугової сталеплавильної печі для реалізації багатокритеріальної оптимізації режимів // Вісник НТУ “ХПІ” “Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика”. - 2002. - Вип.12. - Том 1. - С.181-183.
21. Паранчук Я.С. Гармонічний аналіз струмів магнітно-тиристорного перетворювача напруги // Технічна електродинаміка. “Силова електроніка та енергоефективність”. - 2002. - Ч.2. - С.37-40.
22. Паранчук Я.С., Плахтина О.Г., Мороз В.І. Аналіз гармонік струму магнітно-тиристорного перетворювача напруги у несиметричних режимах // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2002. - №449. - С.151-159.
23. Паранчук Я.С. Дослідження законів регулювання довжини дуги у двоконтурній системі керування режимами дугової сталеплавильної печі // Вісник Технологічного університету Поділля. Хмельницький: ТУП, 2002. - Т.1(44). - №3. - С.173-177.
24. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Моделювання та дослідження режимів магнітно-тиристорного перетворювача напруги // Технічна електродинаміка. “Проблемы современной электротехники”. - 2002. - Ч.6. - С.41-44.
25. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Методологія побудови та характеристики комплексу “дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа” // Энергетика и электрификация. - 2002. - №10 (231). - С.35-42.
26. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Гайдук В.Г. Оптимізація режимів комплексу “дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа“ за критерієм мінімуму втрат електроенергії // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація”. - 2002. - №452. - С.78-83.
27. Паранчук Я.С. Стабілізація режимних координат дугової сталеплавильної печі з використанням зонного керування // Вісник НТУ “ХПI” “Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика”. - 2001. - №10. - С.254-256.
28. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Марущак Я.Ю., Уханська Д.В. Стабілізація потужності дуг в електродугових печах за допомогою гіперболічного закону керування струмом дуги // Научные труды Кременчугского ГПУ. - 2001. - Випуск 1/2001 (10). - С.193-197.
29. Лозинський А.О., Паранчук Я.С., Гайдучок Ю.Р. Розрахунок оптимальних уставок регулятора потужності ДСП методом генетичного алгоритму // Труды Одесского политехнического университета / Научный и произв.-практ. сборник. - 2001. - Вып. 4 (16). - С. 67-69.
30. Паранчук Я.С., Лозинський А.О., Щербовських С.В. Багатофункціональна система керування
режимами електротехнологічного комплексу “дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа” // Труды Одесского политехнического университета / Научный и произв.-практ. сборник. - 2001. - Вып. 3 (15). - С.70-73.
31. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Костинюк Л.Д. Адаптивна оптимізація режимів ДСП шляхом переналагодження робочих характеристик // Вісник ХДПУ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2000. - Випуск 113. - С.153-156.
32. Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Адаптивна стохастична система регулювання струмів дуг дугової сталеплавильної печі // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2000. - №400. - С.92-99.
33. Паранчук Я.С. Моделювання та дослідження режимів електричної системи регулювання струмів дуг дугової сталеплавильної печі // Вісник НУ “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2000. - №403. - С. 126-133.
34. Паранчук Я.С. Синтез контуру регулювання струму дуги з мінімальною середньою квадратичною похибкою // Вісник ХДПУ ”Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 1999. - С.243-246.
35. Паранчук Я.С., Лозинський А.О. Стохастична математична модель дуг дугової сталеплавильної печі // Вестник ХГПУ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 1998. - С.189.
36. Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Оптимизация режимов системы управления процессом электросталеплавления в дуговых сталеплавильных печах // Электротехника. - 2004. - №6. - С.50-54.
37. Андрианова А.Я., Паранчук Я.С., Лозинский А.О. Некоторые вопросы использования интеллектного управления в дуговых сталеплавильных печах // Электрометаллургия. - 2004. - №3. - С.30-37.
38. Паранчук Я.С., Лозинський А.О. Оптимізація системи регулювання струмів дуг ДСП на основі принципів нечіткої логіки // Матеріали 7-ої Міжнародної конференції з управління “Автоматика-2000”. - Львів, 2000. - С.67-72.
39. Паранчук Я.С., Лізанець В.В. Електропривод за схемою магнітно-тиристорний перетворювач напруги - асинхронний двигун // Вісник НТУ “ХПІ”. Збірник наукових праць “Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика". - Харків: НТУ ”ХПІ”, 2005. - №45. - С.293-294.
40. Y. Varetsky, O. Lozynsky, Y. Paranchuk. A new design of SVC thyristor controlled reactor // Proceedings of the International Conference EPQU'03: “Electrical Power Quality and Utilization”. - Krakow, Poland. - 2003. - P.353-360.
41. Паранчук Я.С., Паранчук Р.Я., Мусихіна Н.П., Олексюк В.А. Магнітно-тиристорне джерело живлення зварювальної дуги // Академічний вісник Криворізького територіального відділення Міжнародної Академії комп'ютерних наук і систем. - №13. - 2004. - С. 113.
42. Патент №67201 А. Україна. Пристрій для регулювання електричного режиму дугової трифазної печі / О.Ю. Лозинський, Я.С. Паранчук, В.А. Олексюк. - Опубл. 15.06.2004. - Бюл. №6.
43. Патент №2238616. Россия. Устройство для регулирования электрического режима дуговой многофазной электропечи / О.Ю. Лозинский, А.О. Лозинский, Я.С. Паранчук, Р.Я. Паранчук. - Опубл. 20.10.2004. - Бюл. №29.
44. Патент №2239295. Россия. Устройство для регулирования мощности трехфазной дуговой электропечи / О.Ю. Лозинский, А.О. Лозинский, Я.Ю. Марущак, Р.Я. Паранчук, Я.С. Паранчук. - Опубл. 27.10.2004. - Бюл. №30.
45. Патент №52813. Україна. Статичне регульоване джерело реактивної потужності для трифазних мереж/ О.Ю.Лозинський А.О.Лозинський, Я.С. Паранчук, Р.Я. Паранчук.- Опубл 15.01.03.- Бюл. №1.
46. Патент №40301 А. Україна. Статичний тиристорний компенсатор реактивної потужності для трифазних мереж / О.Ю. Лозинський, А.О. Лозинський, Я.С. Паранчук, Р.Я. Паранчук. - Опубл. 16.07.2001. - Бюл. №6.
АНОТАЦІЯ
Паранчук Я.С. Багатокритеріальна оптимізація режимів електротехнологічного комплексу “дугова сталеплавильна піч - електропостачальна мережа”. - Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2005.
Дисертацію присвячено вирішенню науково-технічної проблеми оптимізації режимів електросталеплавлення в дугових сталеплавильних печах трифазного струму, направленої на підвищення електроенергетичної та електротехнологічної ефективності процесу сталеплавлення та забезпечення електромагнітної сумісності режимів печі та електромережі. Розроблено ієрархічну структуру координатно-параметричного керування та багатоконтурні локальні підсистеми швидкодійного регулювання режимних координат електротехнологічного комплексу. Створено нові та розвинуто існуючі методики синтезу оптимального керування режимами на основі узагальненого функціонала мети керування, що комплексно враховує багатофакторність часткових критеріїв оптимальності режимів дугової печі та електромережі, а також розроблено математичні і цифрові моделі повної системи живлення та багатоконтурних систем регулювання режимних координат комплексу і універсальні аналітичні методики для дослідження ефективності розроблених в дисертації рішень. Результати комп'ютерного симулювання режимів та експериментальних досліджень на діючих печах показали, що за їх використання отримується одночасне підвищення продуктивності печі і зниження питомих витрат електроенергії, а також досягається значне підвищення динамічної точності стабілізації струмів та потужності дуг, реактивної потужності печі, знижується доза флікеру напруги електромережі і поліпшуються інші показники комплексу.
Ключові слова: дугова сталеплавильна піч, електропостачальна мережа, оптимізація, синтез, функціонал мети, критерій якості, керування, регулювання, модель, дисперсія.
АННОТАЦИЯ
Паранчук Я.С. Многокритериальная оптимизация режимов электротехнологического комплекса “дуговая сталеплавильная печь - сеть электроснабжения”. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы. - Национальный университет “Львивська политэхника”, Львов, 2005.
Диссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы оптимизации режимов электросталеплавления в дуговых сталеплавильных печах трехфазного тока, направленной на повышение электроэнергетической и электротехнологической эффективности процесса сталеплавления и обеспечения электромагнитной совместимости режимов дуговой печи и питающей электросети.
Проведен анализ особенностей современных технологий плавления электросталей, а также анализ показателей систем управления процессом электросталеплавления и показателей качества электроэнергии в сетях с дуговыми сталеплавильными печами на сталелитейных интегрированных и сталеплавильных мини-заводах стран с развитой экономикой. На основе проведенного анализа обосновано целесообразность использования многокритериальной стратегии многопараметрической оптимизации режимов электротехнологического комплекса. Для этого разработано иерархическую структуру управления и многоконтурные быстродействующие локальные подсистемы координатно-параметрического регулирования режимных координат электротехнологического комплекса, в основу построения и функционирования которых положен принцип приоритетного подавления отрицательных воздействий возмущений электрического режима в источнике их возникновения.
Разработано схемные и алгоритмические решения для реализации автономных пофазных процессов регулирования электрических координат в структуре многоконтурной координатно-параметрической системы управления режимами дуговой сталеплавильной печи. Обосновано целесообразность использования и разработано теоретические основы реализации принципа декомпозиции при решении задачи оптимизации режимов сложной иерархической системы управления процессом электросталеплавления. Предложено перечень частных критериев оптимизации режимов и обоснованы составляющие общесистемного вектора управления.
Предложено ряд формализованных экспертных методик оперативной оптимизации режимов на основе Парето-решений, что комплексно учитывают многофакторность частных критериев оптимальности режимов дуговой сталеплавильной печи и сети электроснабжения и синтеза оптимального управления с учетом многих критериев согласно положений Соболя-Статникова, направленных на удовлетворение оперативных общесистемных требований к значениям технико-экономических показателей функционирования электротехнологического комплекса.
Разработаны структуры локальных подсистем, использующие интеллектуальные принципы, принципы зонного и стохастического управления и регулирования координат электрического режима электротехнологического комплекса - напряжений, токов и мощностей дуг, реактивной мощности печи, токов шунтового реактора статического источника реактивной мощности. В частности, создано структуру подсистемы быстродействующего регулирования (стабилизации) мощности дуг; подсистему симметрирования нагрузки дуговой печи, поддерживающей минимум коэффициента несимметрии токов дуг и предложено многоконтурную структуру подсистемы регулирования электрического режима, в основу функционирования которой положен принцип зонного управления, что при других равных условиях повышает электротехнологическую эффективность процесса электросталеплавления.
Разработано двухуровневую структуру системы управления потреблением реактивной мощности электротехнологического комплекса, на нижнем уровне которой функционирует быстродействующая подсистема оптимального регулирования реактивной мощности дуговой сталеплавильной печи, а на верхнем - подсистема регулирования режимов электросети, которая реализована на основе предложенного статического тиристорного компенсатора реактивной мощности с минимальным уровнем генерирования в сеть высших гармоник тока.
Для исследования эффективности предложенных решений разработаны математические и цифровые модели полной системы питания и многоконтурных систем регулирования режимных координат электротехнологического комплекса и их структурных элементов (трехфазной системы дуг, магнитно-тиристорного преобразователя напряжения, фильтро-компенсирующих цепей) в мгновенных и усредненных координатах, а также универсальные аналитические методики для оценки многокритериальной эффективности разработанных схемотехнических решений и моделей синтеза оптимального управления.
Результаты компьютерного моделирования режимов при действии случайных и экстремальных детерминированных возмущений электрического режима и проведенных экспериментальных исследований на действующих дуговых сталеплавильных печах показали существенное повышение качества динамической стабилизации режимных координат, выражающееся в снижении на порядок и выше дисперсии регулируемых координат электрического режима печи (токов и мощности дуг, реактивной мощности), а также в существенном снижении дозы фликера, уменьшении амплитуды максимальных бросков токов дуг и реактивной мощности печи при возникновении экстремальных возмущений, что улучшает условия работы силового электрооборудования, повышает надежность электроснабжения и показатели качества электроэнергии в точке подсоединения печи к электросети, в частности, в снижении коэффициента искажения синусоидальности напряжения и токов электросети. Эти исследования показали также улучшение эффективности управления процессом электросталеплавления: получено одновременное повышение производительности печи, снижение удельного расхода электроэнергии на расплавление металла, электрических потерь в элементах короткой сети печи и сети электроснабжения.
Ключевые слова: дуговая сталеплавильная печь, сеть электроснабжения, синтез, оптимизация, функционал цели, критерий качества, управление, регулирование, модель, дисперсия.
ABSTRACT
Paranchuk Y.S. Multicriterion optimization of electrotechnologic complex “arc steel-melting furnace - Electric-supply network” regimes. Manuscript.
Thesis on competition of a scientific degree of the Doctor of Technical Sciences behind a specialty 05.09.03 - Electrotechnical Complexes and Systems - National University “Lviv Polytechnic”, Lviv, 2005.
The thesis is dedicated to the solving of scientific and technical problem of steel melting regimes optimization in arc steel-melting furnaces of three-phase current, in order to increase power and electro-technological efficiency of steel melting process and provide better electromagnetic compatibility of arc steel-smelting furnaces regimes and electric supply network. The hierarchical structure of coordinate-parameter control and multicontour local fast-acting subsystems for electro-technological complex regime coordinates regulation were developed.
The new methods of synthesis of optimum regimes control on the basis of generalized goal functional of control were created, as well as existing methods improved. Mentioned functional complexly takes into account multifactor nature of partial optimum criteria of arc steel-smelting furnaces and electric supply network regimes.
Mathematical and digital models of the complete power supply system and multicontour systems of regime coordinates control of electro-technological complex were developed, as well as versatile analytical methods for investigation of efficiency of the developed solutions. The results of computer simulation of the modes and experimental investigations on operating steel-melting furnaces show the increase of steel-melting furnaces productivity and decrease of electric power consumption at the same time.
Also the considerable increase of dynamic precision of stabilization of currents and power of arcs, reactive power of steel-melting furnaces are achieved, the dose of flicker in electric-supply network goes down and other indices of the complex are improved.
Keywords: arc steel-melting furnace, electric supply network, optimization, synthesis, goal functional, criterion of quality, control, regulating, model, dispersion.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
- Автоматизована система керування потоками потужності у складнозамкнених електроенергетичних системах
Функціональна та технічна структура автоматичної системи управління. Розробка структури збирання і передачі інформації та формування бази даних. Трирівневе графічне представлення заданої ЕС. Визначення техніко-економічного ефекту оптимального керування.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.05.2010 Вибір електрообладнання та розрахунок характеристик розімкненої системи привода технологічного механізму. Вибір структури системи керування електропривода та складання передаточних функцій. Моделювання замкненої системи і аналіз якісних показників.
дипломная работа [857,3 K], добавлен 11.07.2014Розрахунок режиму роботи мережі для вихідної схеми. Характеристика підстанції "Добромиль-14". Вибір кількості та номінальної потужності трансформаторів підстанції. Розрахунок режимів роботи електричної мережі. Коротка характеристика комплексу "DAKAR".
дипломная работа [1,8 M], добавлен 23.03.2010Короткі відомості про асинхронні двигуни та основні види схем керування ними. Принципи побудови систем керування електроприводами. Мікроконтролерна система управління трифазним асинхронним двигуном. Розробка та виготовлення корпусу блока керування.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 17.05.2013Матеріальний і тепловий баланс барабанного парогенератора. Розрахунок системи автоматичного регулювання температури перегрітої пари на виході з котла. Визначання її надійності. Вибір щитів, пультів та засобів контролю і керування процесом пароутворення.
дипломная работа [360,4 K], добавлен 02.12.2014Стислий опис універсального лабораторного стенду САУ-21ТК. Модель узагальненої системи керування, інструментальні похибки в контрольованих точках. Синусоїдний та прямокутний сигнал. Проходження сигналу через ланки каналу розімкненої системи керування.
лабораторная работа [306,5 K], добавлен 27.05.2013Особливості проектування систем автоматичного керування. Вихідні дані та функціональна схема електроприводу системи підпорядкованого тиристорного електроприводу постійного струму з двигуном незалежного збудження. Синтез системи регулювання швидкості.
курсовая работа [680,2 K], добавлен 22.11.2014Вибір типу, числа та потужності трансформаторів на електричних підстанціях. Визначення потокорозподілу у замкненій схемі по довжині ділянок. Вибір кількості ланцюгів та перетинів ділянок. Розрахунок максимального, мінімального та післяаварійного режимів.
дипломная работа [338,2 K], добавлен 04.04.2011Розрахунок електричних навантажень населеного пункту. Компенсація реактивної потужності. Визначення координат трансформаторної підстанції та аварійних режимів роботи мережі. Вибір апаратури захисту від короткого замикання, перевантаження та перенапруги.
курсовая работа [361,3 K], добавлен 07.01.2015Схеми, конструкції розподільчих пристроїв, основне устаткування підстанції. Облаштування і конструктивне виконання повітряних ліній. Організація оперативного керування і робіт з експлуатаційного і ремонтного обслуговування магістральних електричних мереж.
отчет по практике [1,0 M], добавлен 15.03.2015Розрахунок і побудова механічної характеристики робочої машини. Визначення та розрахунок режиму роботи електродвигуна. Перевірка вибраного електродвигуна на перевантажувальну здатність. Розробка конструкції і схеми внутрішніх з’єднань пристрою керування.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 09.01.2014Оптимізація якості електричної енергії, її значення як енергетичної проблеми. Несиметрія електричних режимів, її природа, характеристика і регламентування. Методи і засоби симетрування. Симетрування режиму на фізичній моделі системи електропостачання.
курсовая работа [41,0 K], добавлен 05.05.2009Графік залежності механічної постійної часу від коефіцієнта амплітудного керування для асинхронного двох обмоткового двигуна. Розрахунок механічних та регулювальних характеристик заданих двигунів, електромагнітної й електромеханічної постійної часу.
контрольная работа [504,1 K], добавлен 29.04.2013Розробка двохниткового плану станції зі схемою виходу зворотного тягового струму, вибір типів рейкових кіл, функціональної структури технічних засобів, схем керування стрілками, світлофорами, замикання і розмикання маршрутів, проектування мереж стрілок.
курсовая работа [440,3 K], добавлен 05.07.2012Комп'ютеризація фізичної моделі ліфта в умовах навчально-дослідної лабораторії "Керування електромеханічними системами". Функціональна схема, вибір обладнання. Дослідження статичних режимів роботи автоматизованого електроприводу ліфтової установки.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 09.08.2015Варіанти виконання електропередачі й вибір найвигіднішого з них. Розрахунок робочих режимів електропередачі. Синхронізаційні режими передачі. Синхронізація на шинах проміжної та передавальної підстанцій. Техніко-економічні показники електропередачі.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 17.02.2011Розробка системи районного електропостачання: вибір трансформаторів вузлових підстанцій, потужностей пристроїв, що компенсують реактивну потужність ГПП. Розрахунок робочих режимів мережі. Визначення діапазону регулювання напруги на трансформаторах.
курсовая работа [658,6 K], добавлен 21.10.2011Основні вимоги до технічної документації при проектуванні електроустановок. Конструювання нестандартних комутаційних пристроїв, конструкція щитків і шаф керування, розміщення приладів. Ергономічні рекомендації по проектуванню панелей і шаф керування.
учебное пособие [3,0 M], добавлен 07.02.2012Технологія виробничого процесу. Вибір електроприводів, етапи проектування системи освітлення. Розробка принципіальної електричної схеми. Компоновка силової мережі та складання розрахунково-монтажної таблиці. Технічна експлуатація електрообладнанння.
курсовая работа [296,1 K], добавлен 21.06.2011Розробка проекту електрифікації, автоматизації та енергопостачання цеху і лінії приготування томатної пасти. Обґрунтування, вибір та розрахунок апаратів керування і захисту, низьковольтних комплектних пристроїв. Економічна оцінка проектного рішення.
курсовая работа [262,7 K], добавлен 19.11.2013
