Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия:

А. А. Николаев, заведующий кафедрой автоматизированного электропривода и мехатроники, канд. техн. наук, эл. почта: aa.nikolaev@magtu.ru
Г. П. Корнилов, заведующий кафедрой электроснабжения промышленных предприятий, докт. техн. наук, эл. почта: korn_mgn@mail.ru
П. Г. Тулупов, младший научный сотрудник кафедры электроснабжения промышленных предприятий, эл. почта: tulupov.pg@mail.ru
С. С. Рыжевол, аспирант кафедры автоматизированного электропривода и мехатроники, эл. почта: snaffls18@gmail.com

В рамках работы подробно рассмотрены новые способы управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и установок ковш-печь (УКП) с применением диагностики стадии плавки по высшим гармоникам токов и напряжений дуг. Проанализированы особенности применения данных способов на печах различной мощности и класса с учетом опыта практических исследований на сталеплавильных заводах стран России и зарубежья. В результате работы сформированы подробные рекомендации по рациональному применению различных способов диагностики стадии плавки в зависимости от типа печной установки и способа загрузки шихты. Адекватное применение систем диагностики стадии плавления шихты по высшим гармоникам токов и напряжений дуг позволяет повысить энергоэффективность работы печной установки за счет снижения удельного расхода электроэнергии. Данный факт обосновывает эффективность предлагаемых в исследовании подходов. Результаты данной работы могут быть полезны исследователям в области энергоэффективного управления печными агрегатами, производителям систем управления электрическим режимом ДСП и УКП, а также непосредственным производителям жидкой стали при проведении модернизации существующих предприятий.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FZRU-2020-0011).

1. Nikolaev A. A., Tulupov P. G., Agapitov E. B. Method of switching point determination for control system of electric arc furnace based on data about harmonics of arc currents and voltages // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. 2020. P. 1–5.
2. Nikolaev A. A., Tulupov P. G., Tulupova O. V. Melting stage diagnostic in different types of electric arc furnaces based on the analysis of the harmonic composition of the electric arc current // 8^th International Conference on Modeling Simulation and Applied Optimization. 2019. P. 1–6.
3. Nikolaev A. A., Tulupov P. G., Anufriev A. V. Assessing the feasibility of electrical mode control of ultra-high power arc steelmaking furnace based on data about harmonic composition of arc currents and voltages // Research and Education in Mechatronics. 2015. P. 301–308.
4. Cassie A. M. Nouvelle théorie des arcs de rupture et rigidité du circuit (New theory of breaker arcs and circuit rigidity) // CIGRE Report. 1939. Vol. 102. P. 588–608.
5. Nikolaev A. A., Tulupov P. G., Tulupova O. V., Lesher O. V. Mutual influence of the melting stage and electric arc current harmonic composition in different types of electric arc furnaces // International Journal of Computing and Digital Systems. 2020. Vol. 9. No. 1. P. 1–11.

6. Chang G. W., Liu Y. J., Huang H. M., Chu S. Y. Harmonic analysis of the industrial power system with an AC electric arc furnace. — Canada : Proceedings of IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2016. — 3 p. DOI: 10.1109/PES.2006.1709471.
7. Xiao-Mei Ye, Xiao-He Liu. The harmonic detection based on wavelet transform and FFT for electric arc furnaces. — China : Proceedings of International Conference on Wavelet Analysis and Pattern Recognition, 2009. — 4 p. DOI: 10.1109/ICWAPR.2009.5207486.
8. Wang Yongning, Li Heming, Xu Boqiang, Sun Liling. Simulation research of harmonics in electric system of arc furnace // Proceedings of Power System Technology International Conference. 2004. Vol. 1. P. 902–906.
DOI: 10.1109/ICPST.2004.1460122.
9. Bowman B., Krüger K. Arc furnace physics. — Düsseldorf : Verlag Stahleisen GmbH, 2009. — 246 p.
10. Köhle S. Ersatzschaltbilder und modelle für die elektrischen größen von drehstrom-lichtbogenöfen, habilitationsschrift. — Düsseldorf : Fachbereich Elektrotechnik, Bergische Universität – Gesamthochshule Wuppertal, Verlag Stahleisen, 1990. — 163 p.
11. Köhle S. D. Lichtbogenreaktanzen von drehstrom-lichtbogenöfen. — Düsseldorf : Elektrowärme International. 1993. Vol. 4. P. 175–185.
12. Krüger K. Modellbildung und regelung der elektrischen energieumsetzung von lichtbogenöfen: dr.-Ing. Dissertation. — Hamburg : Universität der Bundeswehr Hamburg, Fortschritt-Berichte VDI, 1998. — 152 p.
13. Boulet B., Lalli G., Ajerschv M. Modeling and control of an electric arc furnace. — USA : American Control Conference, 2000. — 5 p.
14. Wang Yan, Mao Zhi-zhong, Tian Hui-xin, Li Yan, Yuan Ping. Modeling of electrode system for three-phase electric arc furnace // Journal of Central South University. 2010. No. 17. P. 560–565. DOI: 10.1007/s11771-010-0523-3.
15. Hay T., Hernandez J., Roberts S., Echterhof T. Calculation of view factors in electric arc furnace process modeling // Steel Research International. 2020. P. 1–14.
16. Panoiu M., Panoiu C., Ghiormez L. Modeling of the electric arc behaviour of the electric arc furnace. — Szeged : 5^th International Workshop on Soft Computing Applications, 2012. — 10 p.
17. Schliephake H., Timm K., Bandusch L. Computer controlled optimization of the productivity of ISPAT-Hamburger Stalhwerke’s AC-UHP-EAF // 5^th European Electric Steel Congress. 1995. P. 19–25.