成果简介

在三相交流电弧炉自动控制系统中，三相电极的升降控制是核心部分，其作用是快速调节电极位置，保持恒定的电极电弧长度，以减少电弧电流的波动，维持电弧电压和电流的比例恒定，使输入功率稳定；本项目利用神经网络智能控制技术对炉电极控制系统，采用神经网络逆辨识与逆控制策略，结合 PD 控制，构成复合控制器，通过 SIEMENS 的 WinAC 自动化软件，在工控网和 Profibus 上实现了三相电极电流的实时在线解耦与控制。并在冶炼过程中，建立被控对象的神经网络逆模型，将液压执行机构和电极系统视为广义被控对象，利用高速数据采集器采集电极的电弧电流，经数据预处理后，建立神经网络逆模型，使其在工作范围内能很好地拟合被控对象的输入输出特性。实现电弧炉三相电极的智能控制。

成熟程度和所需建设条件

本项目成功应用于马钢 50 吨电弧炉，结果表明控制系统稳定、可靠并具有较好的自适应特性，其节能效果显著，经济和社会效益明显。

技术指标

（1）三相电极电弧电流波动≤±10%（三相电极电弧电流的工作范围：16～

38KA）；

（2）整个电极系统节电 5% ，电极损耗降低 20% ；

（3）电极系统使 LF 炉升温速率提高到 6.63°C /分钟。

市场分析和应用前景

（1）本项目的成功实现，可以代替从国外引进，实现国产化，具有自主知识产权，在钢铁行业逐步推广，必将产生巨大的经济效益和社会效益。

（2）本项目的原理和技术，适用于温度、压力、流量、原料成份等一类多变量、非线性、互相耦合的复杂系统的过程控制。因此，本项目可以推广到化工、炼油、炉窑等行业的过程控制。

（3）由于采用了基于 PC 的软件集成技术，取代了硬件 PLC，因此，本项目的技术可以实现控制系统的集成化、小型化和高可靠性。

社会经济效益分析

本项目自 2005 年 9 月在某钢厂投入运行，系统一直运行稳定、可靠，产生的直接经济效益为人民币 256.5 万元/年。

我国各种吨位的电弧炉约 1700 多座，

电炉钢产量约 7000 万吨/年，本项目如能大

面积推广,按产量约 2100 万吨/年、节电 4.8

元/吨计算,仅每年节约电费可达 1 亿元。本项目核心技术从智能算法到系统集

成均达到国际先进水平，若产业化推广，可

代替了从国外引进的同类系统，本系统的价格只相当于国外同类系统价格的1/5，将为我国冶金行业提供整套国产性价比优秀的智能化过程控制系统。