Zustandsbasierte Leistungsregelung von Drehstrom-Lichtbogenöfen

Produktbeschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich zum einen mit der Zustandsbestimmung des Schmelzprozesses im Drehstrom-Lichtbogenofen und zum anderen mit der darauf aufbauenden Regelung der elektrischen Leistung. Dazu werden bereits bekannte Methoden wie beispielsweise die Spektralanalyse der Ströme erweitert und um eine Auswertung der Körperschallemissionen ergänzt. Die so erhaltene Information über den Schmelzprozess wird anhand weniger Zustandsvariablen quantifiziert und u.a. auch für ein automatisches Chargiersignal genutzt. Darauf aufbauend wird die beste Arbeitspunktkombination der drei Lichtbögen durch die Leistungsregelung bestimmt. Dazu wird ein neues Modell zur Strahlungsleistung eines Lichtbogens eingeführt und mit bereits vorhandenen Modellen verglichen. Die positiven Ergebnisse des Betriebs der Regelung an Lichtbogenöfen zur Erschmelzung von rostfreiem Edelstahl und von Baustahl zeigen die Wirksamkeit der Zustandsbasierten Leistungsregelung.

Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis ………………………………………………………………………………………….. VI
Symbolverzeichnis ……………………………………………………………………………………………….. VII
1 Einleitung …………………………………………………………………………………………………………… 1
1.1 Der Lichtbogenofen ………………………………………………………………………………………… 2
1.2 Herausforderungen ………………………………………………………………………………………… 4
1.3 Aufgabenstellung und Aufbau der Arbeit ……………………………………………………………. 5
2 Technik des Drehstrom-Lichtbogenofens ……………………………………………………………. 7
2.1 Stand der Technik Drehstrom-Lichtbogenofen ……………………………………………………. 7
2.2 Elektrische Ersatzschaltbilder…………………………………………………………………………. 11
2.3 Regelungstechnische Systemanalyse ……………………………………………………………… 17
2.4 Leistungsumsetzung im Wechselstrom-Lichtbogen …………………………………………… 23
2.5 Verifikation und Modellgenauigkeit ………………………………………………………………….. 27
3 Zustandsbeobachtung am Drehstrom-Lichtbogenofen ………………………………………. 37
3.1 Fuzzy-basierte Auswertung des thermischen Zustands ……………………………………… 37
3.2 Elektrische Signale im Prozessverlauf …………………………………………………………….. 43
3.3 Körperschallmessungen ………………………………………………………………………………… 65
4 Zustandsbasierte Leistungsregelung ………………………………………………………………… 88
4.1 Struktur der zustandsbasierten Leistungsregelung ……………………………………………. 88
4.2 Regelung der elektrischen Leistung ………………………………………………………………… 91
4.3 Regelung der Strahlungsleistung der Lichtbögen………………………………………………. 95
5 Betriebsergebnisse …………………………………………………………………………………………. 104
6 Zusammenfassung und Ausblick …………………………………………………………………….. 106
7 Literaturverzeichnis ………………………………………………………………………………………… 109
Veröffentlichungen des Verfassers ………………………………………………………………………. 118

Keywords: Drehstrom-Lichtbogenofen, Lichtbogen, Leistungsregelung, Zustandsbestimmung, Körperschall, Oberwellen, Modellbildung, Strahlungsleistung, Chargiersignal, Drehstrom-Lichtbogenofen, Lichtbogen, Leistungsregelung, Zustandsbestimmung, Körperschall, Oberwellen, Modellbildung, Strahlungsleistung, Chargiersignal