EAF yang dijalankan pada kawalan manual — dengan operator mahir melaraskan pili transformer dan kedudukan elektrod mengikut rasa — boleh mencapai hasil yang baik. EAF yang dijalankan pada sistem automasi Tahap 2 yang ditala dengan baik boleh mengurangkan masa penghidupan kuasa sebanyak 8-12%, penggunaan elektrod sebanyak 10-15% dan penggunaan tenaga elektrik sebanyak 20-40 kWh setiap tan. Perbezaannya tidak sedikit. Untuk loji 500,000 tan setahun yang membayar $0.08 setiap kWh, penjimatan 30 kWh/tan bersamaan dengan $1.2 juta setiap tahun.
MONTE INTELLIGENCE mengintegrasikan sistem kawalan proses ke dalam pakej bekalan EAF kami. Artikel ini merangkumi seni bina kawalan, algoritma yang memacunya dan cabaran pelaksanaan praktikal.
Automasi Tahap 1 mengendalikan kawalan masa nyata — pengawalan elektrod, kawalan sistem hidraulik, pengawalan aliran penyejukan air. Fungsi-fungsi ini dijalankan pada pengawal logik boleh atur cara (PLC) dengan masa kitaran 10-50 milisaat. Sistem pengawalan elektrod ialah fungsi Tahap 1 yang paling kritikal: ia mesti mengekalkan panjang arka yang stabil walaupun terdapat gangguan daripada pergerakan skrap, pembuih sanga dan turun naik voltan pada grid kuasa.
Pengawalseliaan elektrod berasaskan impedans adalah pendekatan standard. Pengatur mengukur voltan dan arus arka, mengira impedans (Z = V/I), dan melaraskan kedudukan elektrod untuk mengekalkan titik set impedans. Titik set berbeza-beza mengikut haba: impedans yang lebih tinggi semasa fasa peleburan skrap untuk melindungi cangkerang relau daripada sinaran arka, impedans yang lebih rendah semasa fasa mandian rata untuk memaksimumkan input kuasa.
Pengawal selia moden menggunakan kawalan gandaan adaptif — gandaan berkadar dan bersepadu bagi gelung PID dilaraskan secara automatik berdasarkan keadaan operasi. Apabila arka tidak stabil (runtuhan skrap, variasi sanga berbuih), gandaan meningkat untuk memberikan tindak balas yang lebih pantas. Apabila arka stabil, gandaan berkurangan untuk mengelakkan pergerakan elektrod yang tidak perlu yang meningkatkan penggunaan elektrod dan haus sistem hidraulik.
Automasi Tahap 2 menyediakan pengoptimuman tahap haba yang berada di atas kawalan Tahap 1 masa nyata. Sistem Tahap 2 menerima spesifikasi gred keluli daripada sistem pelaksanaan pembuatan (MES) loji, mengira titik set optimum untuk setiap fasa haba dan memuat turun titik set tersebut ke sistem Tahap 1. Selepas haba, sistem Tahap 2 menganalisis prestasi berbanding sasaran dan melaraskan titik set untuk haba seterusnya berdasarkan keputusan.
Profil haba dalam sistem Tahap 2 membahagikan kitaran EAF kepada fasa-fasa yang berbeza: cas bakul 1, leburan 1, cas bakul 2, leburan 2, penapisan dan penorehan. Setiap fasa mempunyai titik tetap sasaran untuk voltan arka, arus arka, kadar aliran oksigen, kadar suntikan karbon dan operasi pembakar. Sistem Tahap 2 melaraskan titik tetap ini berdasarkan campuran skrap sebenar, suhu paip yang diingini dan kandungan karbon sasaran.
Aplikasi rangkaian neural dalam kawalan EAF telah beralih daripada kertas penyelidikan kepada sistem pengeluaran. Aplikasi yang paling biasa ialah ramalan titik akhir — menganggarkan suhu mandian dan kandungan karbon pada akhir haba berdasarkan data proses masa nyata, tanpa menunggu analisis kimia. Rangkaian neural yang dilatih pada data haba sejarah boleh meramalkan suhu titik akhir dalam lingkungan ±15°C dan karbon titik akhir dalam lingkungan ±0.02% untuk 85-90% haba.
Input kepada rangkaian ramalan titik akhir termasuk tenaga elektrik kumulatif, isipadu oksigen kumulatif, karbon kumulatif yang disuntik, suhu dan komposisi luar gas (CO, CO2, H2), kenaikan suhu air penyejuk dan masa berlalu. Rangkaian ini mempelajari hubungan antara pembolehubah ini dan keadaan titik akhir daripada beribu-ribu haba sejarah. Setelah dilatih, ia menyediakan anggaran masa nyata yang membolehkan pengendali membuat tindakan pembetulan — melaraskan aliran oksigen, menambah karbon, melanjutkan atau memendekkan haba — sebelum pensampelan mengesahkan titik akhir sebenar.
Pengurusan kuasa ramalan merupakan ciri yang menjadi penting apabila EAF beroperasi pada grid kuasa yang terhad. EAF merupakan beban elektrik yang besar dan sangat berubah-ubah. Caj permintaan daripada utiliti boleh menambah $5-15 setiap MWh kepada kos elektrik. Sistem pengurusan kuasa ramalan menggunakan profil haba untuk meramalkan permintaan kuasa 5-15 minit lebih awal dan mengurus beban agar kekal dalam had permintaan yang dikontrak. Jika ramalan melebihi had, sistem boleh mengurangkan pili transformer buat sementara waktu, melaraskan kedudukan elektrod untuk mengurangkan arus atau melambatkan permulaan haba seterusnya.
Infrastruktur data sering menjadi penghalang dalam melaksanakan kawalan proses lanjutan. Sistem ini memerlukan data daripada PLC (Tahap 1), sistem pengurusan tenaga, penganalisis luar gas, sistem pengukuran suhu dan sistem maklumat makmal. Data mesti disegerakkan mengikut masa untuk ketepatan dalam masa satu saat. Banyak loji mendapati semasa penaiktarafan automasi bahawa infrastruktur data sedia ada mereka tidak dapat menyokong keperluan ini, dan penaiktarafan rangkaian dan pangkalan data menjadi sebahagian besar daripada kos projek.
MONTE INTELLIGENCE bekerjasama dengan pembekal automasi terkemuka untuk menyediakan sistem kawalan EAF bersepadu. Skop kami merangkumi spesifikasi sistem kawalan, kejuruteraan integrasi, pentauliahan dan latihan pengendali.
Untuk perbincangan kawalan proses khusus untuk konfigurasi relau anda, hubungi helenxu@cnlymonte.com.
