一种测量交流电弧炉弧电流的方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量交流电弧炉弧电流的方法，属于交流电弧炉检测【技术领域】。包括如下步骤：(1)在电弧炉的周围，对称布置3组沿各相电极轴向随动的磁场强度测量探头，每组磁场强度测量探头负责跟踪测量一相电极上的弧电流，测量距对应电极顶端2～2.5cm处平面上的某一点的磁场强度；(2)根据安培环路定理列写由三相弧电流在三个随动点上产生的磁场强度矩阵表达式(3)将矩阵表达式变换成由三个随动点上的磁场强度矩阵表示弧电流矩阵的形式I＝2π.M-1.H；(4)将随动的磁场测量探头测得的磁场强度有效值带入步骤(3)中的弧电流矩阵表达式，得到三相弧电流的有效值。本发明方案对于电熔氧化镁的冶炼来说，能够精确测量弧电流。
【专利说明】一种测量交流电弧炉弧电流的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量交流电弧炉弧电流的方法，属于交流电弧炉检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]交流电弧炉，通过电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，借助辐射和电弧的直接作用加热并融化金属和炉渣的装置。流经各相电极的电流分两部分，一部分是电极和炉料间放电产生的弧电流，另一部分是电极之间流过的非弧电流。三相弧电流的均匀稳定是维持三个电极上的电弧平稳燃烧的必要条件，目前针对电弧炉冶炼的控制策略采集的电流量都是流过电极的电流，即弧电流和电极之间的非弧电流的总和，这样就无法精确地控制弧电流的大小，不能有效把握整个冶炼过程。因此如何能够有效地测量弧电流，从而用弧电流代替流过各相电极上的电流作为控制电极升降的依据，是现有技术中有待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题提供一种测量交流电弧炉弧电流的方法。
[0004]本发明另一个创新点是设计了磁场强度测量探头与三相电极的布局，使得磁场强度测量探头，可以随动，即精确跟踪电极在竖直方向上的位置变动，测得距离电极底部2~
2.5cm处水平面上的磁场 强度。
[0005]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
[0006]一种测量交流电弧炉弧电流的方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0007](I)在电弧炉的周围，对称布置3组沿各相电极轴向随动的磁场强度测量探头，每组磁场强度测量探头负责跟踪测量一相电极上的弧电流，测量距对应电极顶端2cm-2.5cm处平面上的某一点的磁场强度；
[0008](2)根据安培环路定理列写由三相弧电流在三个随动点上产生的磁场强度矩阵表
达式Ι?= +.Μ./，其中H是3X1的磁场强度有效值矩阵，M是3 X 3的系数矩阵，1是3X1
Tm
的弧电流有效值矩阵；
[0009](3)将矩阵表达式变换成由三个随动点上的磁场强度矩阵表示弧电流矩阵的形式I = 231.M' H，其中矩阵Μ-1是矩阵M的逆矩阵；
[0010](4)将随动的磁场强度测量探头测得的磁场强度有效值带入步骤(3)中的弧电流矩阵表达式，得到三相弧电流的有效值。
[0011]所述的磁场强度测量探头端部接有信号线，磁场强度测量探头通过定滑轮组与对应的电极末端连接，所述定滑轮组的末端与铅锤连接，磁场强度测量探头在铅垂的牵引下与电极同步运动。
[0012]本发明的有益效果:本发明采用上述技术方案，结合电炉弧电流的技术原理特点，在弧电流的空间分布平行于电极，产生的磁场垂直于电极；非弧电流的空间分布垂直于电极，产生的磁场平行于电极。因此可以通过测量垂直于电极的磁场来计算弧电流的大小。例如针对电熔氧化镁的冶炼，利用该方法能够精确测量弧电流有助于控制三相电弧的均匀而稳定燃烧，使得电熔镁的融坨分布均匀对称，产出的电熔氧化镁的产品含镁量高。而且利用磁场来间接测量弧电流不必改造原有的电弧炉的电气连接，方便安装，不影响生产。同时还可以用于在线监测现场的磁场环境是否对人体有害，提醒工人采取必要的电磁防护措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是电弧炉的周围三相磁场强度测量探头及相应电极的位置布局图。
[0014]图2是磁场强度测量 探头测得的磁场强度向量图。
[0015]图3是某一磁场强度测量探头与电弧炉对应电极的具体连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明涉及的一种测量交流电弧炉弧电流的方法，其步骤如下:
[0017](I)在电弧炉的周围，对称布置3组沿各相电极轴向随动的磁场强度测量探头，每组磁场强度测量探头负责跟踪测量一相电极上的弧电流，测量距对应电极顶端2cm-2.5cm处平面上的某一点的磁场强度；
[0018](2)根据安培环路定理列写由三相弧电流在三个随动点上产生的磁场强度矩阵表
达式Ι/=|.Μ./?其中H是3X1的磁场强度有效值矩阵，M是3 X 3的系数矩阵，I是3 X I
1π
的弧电流有效值矩阵；
[0019](3)将矩阵表达式变换成由三个随动点上的磁场强度矩阵表示弧电流矩阵的形式I = 231.M' H，其中矩阵Μ-1是矩阵M的逆矩阵；
[0020](4)将随动的磁场强度测量探头测得的磁场强度有效值带入步骤(3)中的弧电流矩阵表达式，得到三相弧电流的有效值。
[0021]以某一组磁场强度测量探头与相应电极为例，二者的连接关系如图3所示，图3中省略了导电横臂和电极卡等电弧炉固有的提升电极的机构，图3中01为电极，02为电弧，03为熔池，04为炉壳，05为信号线，06为磁场强度探头，07为定滑轮组，08为铅垂。
[0022]接有信号线05的磁场强度探头06，通过如图3所示的定滑轮组与电极01相连，在铅垂08的牵引下与电极01同步运动，信号线05的作用是将采集到的磁场强度信号传递到计算机中进行前述步骤(1)到(4)的矩阵运算得出三相弧电流的有效值。
[0023]随动磁场强度探头的具体随动原理为:当电极向上运动时，铅垂带动定滑轮上的绳下降相同的高度，通过一个定滑轮与铅垂连接的磁场强度探头会上升相同的高度；当电极下降时，电极会通过定滑轮组带动铅垂上升相同的高度，铅垂另一侧的磁场强度探头会下降相同的高度。
[0024]本发明方案的具体设计过程及理论推导依据如下:
[0025]为了实现本发明的技术方案，首先需要根据各相电极位置，对称布置3组沿各相电极轴向随动的磁场强度测量探头，将3组电极随动探头装置布置在炉壳圆心到电极横截面圆心连线的延长线上，如图1所示。图1中OlA为A相电极，OlB为B相电极，OlC为C相电极，04为炉壳,06A为A相电极对应的磁场强度探头,06B为B相电极对应的磁场强度探头,06C为C相电极对应的磁场强度探头。
[0026]参照图2将随动探头顶点到对应电极轴线上的距离记为R，将随动探头顶点到其余两根电极轴线上的距离记为D，将随动探头顶点到对应电极轴线上的垂线与到其它电极轴线上的垂线的夹角记为Θ。
[0027]在交变电磁场中，描述磁场强度与电流关系的安培环路定理的复数向量形式表示
如下
[0028]
【权利要求】
1.一种测量交流电弧炉弧电流的方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)在电弧炉的周围，对称布置3组沿各相电极轴向随动的磁场强度测量探头，每组磁场强度测量探头负责跟踪测量一相电极上的弧电流，测量距对应电极顶端2cm-2.5cm处平面上的某一点的磁场强度； (2)根据安培环路定理列写由三相弧电流在三个随动点上产生的磁场强度矩阵表达式H=1/2π.M.1，其中H是3X1的磁场强度有效值矩阵，M是3 X 3的系数矩阵，I是3 X I的 弧电流有效值矩阵； (3)将矩阵表达式变换成由三个随动点上的磁场强度矩阵表示弧电流矩阵的形式I=2 31.M' H，其中矩阵Μ—1是矩阵M的逆矩阵； (4)将随动的磁场强度测量探头测得的磁场强度有效值带入步骤(3)中的弧电流矩阵表达式，得到二相弧电流的有效值。
2.根据权利要求1所述的一种测量交流电弧炉弧电流的方法，其特征在于:所述的磁场强度测量探头端部接有信号线，磁场强度测量探头通过定滑轮组与对应的电极末端连接，所述定滑轮组的末端与铅锤连接，磁场强度测量探头在铅垂的牵引下与电极同步运动。
【文档编号】G01R19/15GK103969497SQ201410220402
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】付友, 崔军, 崔俊峰, 王宁会 申请人:营口东吉科技（集团）有限公司, 大连理工大学