專利名稱：礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電弧爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，尤其是ー種礦熱爐(電阻電弧爐)電極工作端長(zhǎng)度的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
礦熱爐，涵蓋了電石爐、鐵合金爐、黃磷爐等各種電阻電弧爐，冶煉的產(chǎn)品有電石、黃磷、硅鐵、鉻鐵、硅錳、鎳鐵、剛玉、鈦鐵、鉛鋅等產(chǎn)品，它冶煉的核心理論是通過爐料電流預(yù)熱爐料、電離爐氣形成定向高溫離子流-電弧，將電能轉(zhuǎn)換成熱能，為還原反應(yīng)提供足夠高的溫度場(chǎng)。電弧的狀態(tài)取決于電極端頭和放電體的距離、放電體的導(dǎo)電性、電壓以及電極周圍的溫度和爐料介質(zhì)的電阻特性。在冶煉過程中，隨著爐底熔池液面(或渣面)的不斷升高， 爐料經(jīng)常性下榻，電極端頭因燒損而上移以及熔池導(dǎo)電性的變化，需要適時(shí)調(diào)整電極的實(shí)際位置，以保持爐內(nèi)電弧功率始終能夠處于最佳狀態(tài)，同時(shí)還要能夠保持三相電極電弧的弧長(zhǎng)基本相同，以維持三相電極釋放相同的電弧功率，保持相同大小的還原反應(yīng)區(qū)域，同時(shí)使供電系統(tǒng)能夠達(dá)到較高的電效率，達(dá)此目的的關(guān)鍵之一就是電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)要能夠?qū)﹄姌O端頭的位置進(jìn)行精確測(cè)量判斷，然后，才能依據(jù)電極端頭位置的高低，進(jìn)而適時(shí)調(diào)整電極位置，維持電弧功率的主回路系統(tǒng)的雙高效。在礦熱爐冶煉過程中，通常是依靠人工觀察總電流表或電壓表的值大小，來手動(dòng)控制電極的升降當(dāng)電極總電流或電壓大于規(guī)定值時(shí)，提升電極，當(dāng)電極總電流或電壓小于規(guī)定值吋，下降電極。個(gè)別采用PLC和DCS系統(tǒng)控制的方法也是基于和人工控制相同的方法，其主要缺點(diǎn)是無法準(zhǔn)確判斷電極做功點(diǎn)(即入爐深度)位置以及三相電極做功點(diǎn)的平衡情況，只能簡(jiǎn)單依據(jù)電極總電流值的大小進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制，操作控制的隨意性大、不精確，電極升降動(dòng)作頻繁，經(jīng)常會(huì)破壞料層結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響反應(yīng)區(qū)(坩堝區(qū))的穩(wěn)定，難以滿足冶煉エ藝的要求。還會(huì)出現(xiàn)電極做功點(diǎn)位置偏差過大，引起爐底溫度過高，造成安全威脅等問題。只有準(zhǔn)確判斷電極做功點(diǎn)位置，能夠?qū)⑷嚯姌O做功點(diǎn)控制在適當(dāng)安全位置，才能解決礦熱爐冶煉行業(yè)目前存在的困局。到目前為止，尚未見到有實(shí)用價(jià)值、能夠比較準(zhǔn)確測(cè)量計(jì)算礦熱爐電極工作端長(zhǎng)度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了ー種礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，有效地解決了礦熱爐冶煉行業(yè)存在的電極工作端長(zhǎng)度難以準(zhǔn)確獲得的難題，特別是在非正常冶煉狀態(tài)吋，電極工作端長(zhǎng)度無法準(zhǔn)確獲得的難題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是ー種礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，包括如下步驟
步驟一、在電極升降機(jī)構(gòu)連接處設(shè)置力傳感器；
步驟ニ、力傳感器分別檢測(cè)電極在勻速上升狀態(tài)和勻速下降狀態(tài)的受カ電信號(hào)，并將該等電信號(hào)輸出給A/D采樣板，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送給計(jì)算機(jī)；
步驟三、計(jì)算機(jī)首先計(jì)算出電極在勻速上升狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wu和勻速下降狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wd ；
步驟四、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出爐內(nèi)原料和電極之間的阻力與饋電電纜阻カ之和
W5
W5 = (ff u - W d) /2 ；
步驟五、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極在靜止?fàn)顟B(tài)的總質(zhì)量Wz
Wz = Wu - W5 ；
步驟六、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極工作端質(zhì)量W7 W7 = Wz - (ffl + N2*W2 + W3 + W4 + W5 + W6)，其中
Wl為電極夾持機(jī)構(gòu)質(zhì)量，為已知的給定值；
W2為單節(jié)電極殼質(zhì)量，為已知的給定值；N2為電極殼數(shù)量，通過人工測(cè)量獲得；
W3為電極殼內(nèi)糊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到
W3 = (D/2)2* n*L3* P 3，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L3為電極殼內(nèi)糊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 3為電極殼內(nèi)糊狀電極密度，為已知的給定值；
W4電極殼內(nèi)塊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到
W4 = (D/2)2* n*L4* P 4，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L4為電極殼內(nèi)塊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 4為電極殼內(nèi)塊狀電極密度，為已知的給定值；
W6為電極饋電元件總質(zhì)量，為已知的給定值；
步驟七、按如下公式計(jì)算出電極工作端長(zhǎng)度Lz
Lz = W7/ ((D/2)2* n*p 1)，其中p I為固體電極密度，為已知的給定值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是通過本發(fā)明方法能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地檢測(cè)電極工作端長(zhǎng)度值，使得操作者能夠準(zhǔn)確控制電極做功點(diǎn)在同一水平面位置，保持三相電極電弧功率平衡，提高礦熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)集中度，提高礦熱爐自然功率因數(shù)，提高礦熱爐電熱轉(zhuǎn)換效率，從而達(dá)到提高電、熱效率，降低冶煉電耗，提高產(chǎn)量的目的。同時(shí)還能準(zhǔn)確判斷自焙電極焙燒情況，預(yù)防和減少電極軟、硬斷事故的發(fā)生。
具體實(shí)施例方式ー種礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，包括如下步驟
步驟一、在電極升降機(jī)構(gòu)連接處(油缸連接處或滑輪安裝處)加裝力傳感器(壓カ或拉カ傳感器);
步驟ニ、力傳感器分別檢測(cè)電極在勻速上升狀態(tài)和勻速下降狀態(tài)的受力(壓カ或拉力)電信號(hào)，并將該等電信號(hào)輸出給A/D采樣板，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送給計(jì)算機(jī)； 步驟三、計(jì)算機(jī)首先計(jì)算出電極在勻速上升狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wu和勻速下降狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wd
Wu、Wd根據(jù)カ傳感器標(biāo)定量程和輸出電信號(hào)之間的比例關(guān)系計(jì)算得出；例如カ傳感器標(biāo)定量程為15000kg，對(duì)應(yīng)輸出電信號(hào)為DC5V ；設(shè)カ傳感器檢測(cè)到的電極在勻速上升狀態(tài)的受カ電信號(hào)為Vu，則電極在勻速上升狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wu= (15000/5) *Vu,單位為kg ；
同理，設(shè)カ傳感器檢測(cè)到的電極在勻速下降狀態(tài)的受カ電信號(hào)為Vd，則電極在勻速下降狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wd= (15000/5) *Vd，單位為kg ；
步驟四、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出爐內(nèi)原料和電極之間的阻力與饋電電纜阻カ之和
W5
W5 = (ff u - W d) /2 ；
步驟五、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極在靜止?fàn)顟B(tài)的總質(zhì)量Wz
Wz = Wu - W5 ；
步驟六、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極工作端質(zhì)量W7
W7 = Wz - (ffl + N2*W2 + W3 + W4 + W5 + W6)，其中
Wl為電極夾持機(jī)構(gòu)質(zhì)量，為已知的給定值；
W2為單節(jié)電極殼質(zhì)量，為已知的給定值；N2為電極殼數(shù)量，通過人工測(cè)量獲得；
W3為電極殼內(nèi)糊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到
W3 = (D/2)2* n*L3* P 3，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L3為電極殼內(nèi)糊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 3為電極殼內(nèi)糊狀電極密度，為已知的給定值；
W4電極殼內(nèi)塊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到
W4 = (D/2)2* n*L4* P 4，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L4為電極殼內(nèi)塊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 4為電極殼內(nèi)塊狀電極密度，為已知的給定值；
W6為電極饋電元件總質(zhì)量，為已知的給定值；
步驟七、按如下公式計(jì)算出電極工作端長(zhǎng)度Lz
Lz = W7/ ((D/2)2* n*p 1)，其中p I為固體電極密度，為已知的給定值。
權(quán)利要求
1.一種礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一、在電極升降機(jī)構(gòu)連接處設(shè)置力傳感器； 步驟二、力傳感器分別檢測(cè)電極在勻速上升狀態(tài)和勻速下降狀態(tài)的受力電信號(hào)，并將該等電信號(hào)輸出給A/D采樣板，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送給計(jì)算機(jī)； 步驟三、計(jì)算機(jī)首先計(jì)算出電極在勻速上升狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wu和勻速下降狀態(tài)的電極總質(zhì)量Wd ； 步驟四、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出爐內(nèi)原料和電極之間的阻力與饋電電纜阻力之和W5 W5 = (ff u - W d) /2 ； 步驟五、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極在靜止?fàn)顟B(tài)的總質(zhì)量Wz Wz = Wu - W5 ； 步驟六、計(jì)算機(jī)按如下公式計(jì)算出電極工作端質(zhì)量W7 W7 = Wz - (ffl + N2*W2 + W3 + W4 + W5 + W6)，其中 Wl為電極夾持機(jī)構(gòu)質(zhì)量，為已知的給定值； W2為單節(jié)電極殼質(zhì)量，為已知的給定值；N2為電極殼數(shù)量，通過人工測(cè)量獲得； W3為電極殼內(nèi)糊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到 W3 = (D/2)2* n*L3* P 3，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L3為電極殼內(nèi)糊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 3為電極殼內(nèi)糊狀電極密度，為已知的給定值； W4電極殼內(nèi)塊狀電極質(zhì)量，按如下公式計(jì)算得到 W4 = (D/2)2* n*L4* P 4，其中D為電極直徑，為已知的給定值；n為圓周率，L4為電極殼內(nèi)塊狀電極糊高度，通過人工測(cè)量獲得；P 4為電極殼內(nèi)塊狀電極密度，為已知的給定值； W6為電極饋電元件總質(zhì)量，為已知的給定值； 步驟七、按如下公式計(jì)算出電極工作端長(zhǎng)度Lz Lz = W7/ ((D/2)2* n*p 1)，其中p I為固體電極密度，為已知的給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述力傳感器為壓力傳感器或拉力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦熱爐電極長(zhǎng)度的檢測(cè)方法，通過在電極升降機(jī)構(gòu)連接處設(shè)置力傳感器，用于檢測(cè)電極在靜止?fàn)顟B(tài)、勻速上升狀態(tài)和勻速下降狀態(tài)的受力電信號(hào)，并將該等電信號(hào)輸出給A/D采樣板，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送給計(jì)算機(jī)；由計(jì)算機(jī)計(jì)算出電極工作端長(zhǎng)度；本發(fā)明的積極效果是通過本發(fā)明方法能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地檢測(cè)電極工作端長(zhǎng)度值，使得操作者能夠準(zhǔn)確控制電極做功點(diǎn)在同一水平面位置，保持三相電極電弧功率平衡，提高礦熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)集中度，提高礦熱爐自然功率因數(shù)，提高礦熱爐電熱轉(zhuǎn)換效率，從而達(dá)到提高電、熱效率，降低冶煉電耗，提高產(chǎn)量的目的。同時(shí)還能準(zhǔn)確判斷自焙電極焙燒情況，預(yù)防和減少電極軟、硬斷事故的發(fā)生。
文檔編號(hào)G01B21/02GK102853794SQ201210330358
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者崔存生 申請(qǐng)人:成都高威節(jié)能科技有限公司