아크 상태 평가 지수를 이용한 DC 전기로의 동적 전력 제어 시스템

Abstract

본 논문은 새로운 아크 안정 평가 지수를 이용한 전기로의 다이나믹 투입 전력 제어 시스템을 제안한다. 아크 안정 평가 지수는 전기로부터 측정된 전압과 전류를 이용해 계산한다. 전압, 전류의 순시값과 평균값, 분산값, 그리고 전압, 전류의 기준값으로부터 아크 전압의 안정 평가 지수와 아크 전류의 안정 평가 지수를 계산한 후, 이 안정 평가 지수들을 균형 계수를 이용하여 곱한다. 그리고 전극봉과 유압구동기의 늦은 응답을 보상하기 위해 가중치를 이용하여 최종 아크 안정 평가 지수를 계산한다. 아크 안정 평가 지수를 이용하여 다이나믹 투입 전력 제어 전략을 수립하였다. 아크 안정 평가 지수를 이용하여 안정한 상태와 불안정한 상태를 구분하고, 이를 기반으로 투입 전력을 높이거나 낮춘다. 이 제안한 지수는 안정도와 반비례하므로 지수가 작을 수록 아크 상태는 안정함을 나타낸다. 연속으로 세 지수가 안정 문턱값보다 작을 경우 아크가 안정하다고 판단, 투입 전압을 높이고 전류는 유지하여 투입 전력을 높이고 최대 투입 전력 조업을 한다. 반대로 연속되는 네 지수 중에서 세 지수 이상이 불안정 문턱값보다 클 경우 아크가 불안정한 상태라고 판단, 투입 전압을 낮추어 투입 전력을 낮추고 안정된 조업을 한다. 제안한 알고리즘을 적용한 결과, 전력 투입 속도와 용해 속도가 각각 8.78 % 와 7.59 % 증가하고 이에 따라 POT를 7.06 % 줄이는 성과를 확인하였다. 우리는 제안한 알고리즘을 통해 아크 안정 상태에 따라 투입 전력을 증가시키거나 감소시키므로써 기존의 조업보다 POT를 단축하여 생산성을 높이고 더욱 안정된 조업을 하게 한다.

This paper proposes a dynamic power control system using an arc state estimative index to control the electrical power supply to DC furnaces. The arc state estimative index is calculated from the measured instantaneous values of electrode arc voltages and currents, and several factors such as voltage and current fluctuations, proportion of present voltage and current to set voltage and current, and changes in average value of voltage and current. As a result, the total power supply in a given time was increased, so the time for process was decreased. Therefore, dynamic power control system using the arc state estimative index contributes to reduce power-on time in DC furnaces.