Способ регулирования мощности дуговой электропечи переменного тока с применением совмещенного управляемого реактор-трансформатора



Способ регулирования мощности дуговой электропечи переменного тока с применением совмещенного управляемого реактор-трансформатора
Способ регулирования мощности дуговой электропечи переменного тока с применением совмещенного управляемого реактор-трансформатора

 


Владельцы патента RU 2476034:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к области электрометаллургии. Способ заключается в выравнивании мощности по фазам путем управления током дуги каждого из электродов и регулировании электрических параметров короткой сети за счет включения в схему косвенного регулирования напряжения в качестве второй электромагнитной единицы совмещенного управляемого реактор-трансформатора и увеличения индуктивного сопротивления его вторичных обмоток. Техническим результатом является увеличение производительности, снижение удельного расхода электроэнергии печи и повышение надежности функционирования регулирующего устройства и минимизация негативного воздействия на питающую сеть. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока, и направлено на увеличение их производительности, уменьшение удельного расхода электроэнергии, снижение негативного влияния на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Известен способ регулирования мощности трехфазной дуговой электропечи, заключающийся в управлении величиной тока дуги каждого электрода и регулировании реактивного сопротивления короткой сети с помощью батарей статических конденсаторов (БК), подключаемых параллельно фазе с наибольшим реактивным сопротивлением [Пат. 2275759 Российская Федерация, МПК Н05В 7/148 (2006.01), заявл. 01.09.2004].

Присоединение БК на вторичное напряжение печного трансформатора требует выполнения условия синусоидальности тока дуговой трехэлектродной печи [2]. Это вызывает затруднения при использовании указанного способа на практике, т.к. ток печи имеет несинусоидальный характер, обусловленный условиями горения дуги и влиянием случайных факторов на ее сопротивление.

При функционировании дуговые печи генерируют электромагнитные помехи. Колебания напряжения обусловлены колебаниями токов дуг. Несимметрия токов и напряжений возникает при неравномерном распределении нагрузки по фазам или в случае аварийной ситуации. Перенапряжения на стороне высшего напряжения печного трансформатора вызваны коммутациями электропечных трансформаторов вакуумными выключателями, а провалы напряжения - короткими замыканиями электродов на шихту. Наличие несинусоидальности формы кривой напряжения, высших гармоник токов и напряжений объясняется специфичностью нагрузки печи. Эти помехи оказывают негативное воздействие на питающую сеть, снижают производительность и увеличивают потребление электроэнергии печи.

Указанный способ имеет некоторые недостатки. Возможны значительные перегрузки батарей статических конденсаторов токами высших гармонических составляющих и тяжелые условия работы при частых коммутациях емкостей. Это вызывает их преждевременный выход из строя. Снижение реактивного сопротивления короткой сети путем включения БК может уменьшить устойчивость горения дуги. Это приводит к возрастанию колебаний токов и напряжений. Рассматриваемый способ не позволяет минимизировать глубину провала напряжения, возникающего на стороне высшего напряжения печного трансформатора, при эксплуатационном коротком замыкании электродов на шихту.

При функционировании печного агрегата наблюдается динамическое изменение реактивных сопротивлений короткой сети. Это приводит к появлению несимметричного режима работы, который вызывает смещение нейтральной точки нагрузки относительно нейтральной точки трансформатора. При этом производительность печи снижается по сравнению с симметричным режимом функционирования [3]. Наиболее резкие колебания реактивного сопротивления короткой сети возникают в период расплавления. Они обусловлены особенностями протекания технологического процесса. Для первого периода характерно неустойчивое горение и обрывы дуг, а также короткие замыкания электродов на шихту. Основное воздействие оказывают значительные перемещения электродов и изменение пути тока в рабочем пространстве печи. В результате этого изменяется и внутрипечное сопротивление, величина которого в большей степени определяется реактивным сопротивлением. Оно может достигать величины 97,7% от величины полного сопротивления. На исследованной печи ДСП-100 значение импеданса колеблется в диапазоне от 4 до 16 мОм. Вследствие несимметрии электрических параметров короткой сети одна фаза, называемая «дикой», имеет наименьшее реактивное сопротивление, наибольший ток и излучение. За счет этого электрод этой фазы быстрее расплавляет твердую шихту, завалку и погружается сильнее. Расположение электродов и гибких кабелей короткой сети изменяется относительно друг друга, и наблюдается усиление несимметрии электрических параметров короткой сети. Согласно [4] перекос мощности по фазам рассчитывается по выражениям

где Рiперек - перекос мощности i-ой фазы электропечи, Вт;

I - заданный ток в электродах, А;

Xi - реактивное сопротивление низковольтной цепи i-ой фазы печного контура, Ом.

В случае равенства электрических параметров фаз печной установки перекос мощности отсутствует. Перенос мощности с одной фазы на другую производится за счет электромагнитной индукции, а его суммарное значение в электрической цепи дуговой печи равняется нулю. В общем случае асимметрии в обмене энергии участвуют все три фазы, а условия функционирования каждой из них различны [4].

По мере заглубления электрода все большая часть излучения дуги экранируется шихтой. Излучение дуги «дикой» фазы не представляет серьезной опасности для футеровки стен и свода печи и практически полностью расходуется на расплавление шихты. Оно не компенсирует уменьшение излучения других фаз. Это объясняет снижение производительности печи при несимметричном режиме. В период восстановления изменение реактивного сопротивления короткой сети менее значительно, а излучение дуги не экранируется шихтой. По сравнению с периодом расплавления футеровка стен и свода поглощает большее количество энергии, излучаемой дугами. Ее часть, расположенная вблизи «дикой» фазы, разрушается быстрее. Это вызывает простои печи, необходимые для проведения ремонтных работ. Снижается производительность агрегата. Поэтому с точки зрения минимизации негативного воздействия излучения дуги «дикой» фазы выравнивание электрических параметров разных фаз короткой сети в период восстановления имеет важнейшее значение. Вышесказанное подтверждает актуальность снижения перекоса мощностей по фазам и минимизации смещения нейтральной точки нагрузки относительно нейтральной точки печного трансформатора во всех режимах функционирования электропечи.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии дуговой электропечи, минимизация негативного влияния на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Регулирование питающего напряжения электропечной установки производится с помощью трансформаторного агрегата. В большинстве случаев по косвенной схеме регулирования, состоящей из двух электромагнитных единиц. В качестве первой используется регулировочный автотрансформатор, а в качестве второй - понижающий трансформатор [5].

Для регулирования мощности электропечи предлагается производить регулирование тока дуги каждого из электродов и выравнивание электрических параметров короткой сети по фазам за счет изменения реактивного сопротивления короткой сети посредством включения в схему косвенного регулирования напряжения в качестве второй электромагнитной единицы совмещенного управляемого реактор-трансформатора и увеличения индуктивного сопротивления его вторичных обмоток, соответствующих фазам с наименьшим реактивным сопротивлением короткой сети. Регулирование мощности дуговой трехэлектродной электропечи переменного тока осуществляется во всех режимах ее функционирования. СУРТ имеет некоторые конструктивные отличия от силового трансформатора и может функционировать в трансформаторном, реакторном и реакторно-трансформаторном совмещенном режиме [6]. В данном способе он используется в реакторно-трансформаторном режиме.

В случае уменьшения реактивного сопротивления и возрастания тока «дикой» фазы для выравнивания мощностей по фазам увеличивают индуктивное сопротивление соответствующей этой фазе вторичной обмотки СУРТ. Пример включения СУРТ в схему косвенного регулирования напряжения электропечи (ЭП) с регулировочным автотрансформатором приведен на фигуре 1. Электрическая схема замещения вторичной цепи печного трансформатора дуговой электропечи с конфигурацией короткой сети «несимметричный треугольник на электродах» при этом примет вид, изображенный на фигуре 2. На фигуре 2 приняты следующие обозначения: jXPTA, jXPTC, jXPTB - реактивные сопротивления вторичных обмоток СУРТ; jωLKCn - реактивное сопротивление n-ого кабеля короткой сети; jωLB - реактивное сопротивление ванны печи с учетом сопротивления электрода; ZД - нелинейное сопротивление электрической дуги. При увеличении реактивного сопротивления одной фазы и уменьшении его значения в двух других сказах для выравнивания мощностей по фазам увеличивают индуктивное сопротивление вторичных обмоток СУРТ, соответствующих фазам с наименьшим реактивным сопротивлением короткой сети.

Предлагаемый способ применим для электропечей, регулирование напряжения которых осуществляется по косвенным схемам регулирования, а короткая сеть имеет одну из следующих конфигураций: «несимметричный треугольник на электродах», «треугольник на электродах», «треугольник на электродах с дополнительной стойкой фазы», «треугольник на подвижных башмаках».

Использование способа регулирования мощности дуговой электропечи переменного тока с применением СУРТ позволяет свести к минимуму перекос мощности по фазам и смещение нейтральной точки нагрузки относительно нейтральной точки печного трансформатора. Уменьшается излучение дуги «дикой» фазы и перегрев футеровки стен и свода печи вблизи него в течение периода восстановления. Повышается устойчивость горения дуги, и снижаются колебания токов и напряжений. При возникновении эксплуатационного короткого замыкания электродов на шихту повышение реактивного сопротивления рабочих обмоток СУРТ способствует минимизации глубины провала напряжения, возникающего на стороне первичного напряжения печного трансформатора. Увеличивается вводимая в печь мощность, уменьшается продолжительность цикла плавки и длительность периодов простоя печи, предназначенных для проведения ремонтных работ по восстановлению футеровки стен и свода вблизи «дикой» фазы.

Техническим результатом является увеличение производительности, снижение удельного расхода электроэнергии печи, повышение надежности функционирования регулирующего устройства и минимизация негативного воздействия на питающую сеть. Преимущество способа заключается в минимизации негативного воздействия на питающую сеть, а также в том, что, по сравнению с БК, совмещенный управляемый реактор-трансформатор менее чувствителен к воздействию высших гармонических составляющих тока электропечи, обладает большим сроком службы и высокой надежностью при эксплуатации.

Источники информации

1. Пат. 2275759 Российская Федерация, МПК H05B 7/148 (2006.01). Способ регулирования мощности по фазам трехэлектродной электропечи переменного тока [Текст] / Шпиганович А.Н., Захаров К.Д., Зацепин Е.П., Бош В.И.; заявитель и патентообладатель Липецкий государственный технический университет. - №2004126602/09; заявл. 01.09.2004. - 5 с.: ил.

2. Минеев, Р.В. Повышение эффективности электроснабжения электропечей [Текст] / Р.В.Минеев, А.П.Михеев, Ю.Л.Рыжнев. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 206 с.

3. Альтгаузен, А.П. Электротермическое оборудование. Справочник [Текст] / А.П.Альтгаузен. - М.: Энергия, 1980. - 416 с.

4. Данцис, Я.Б. Методы электротехнических расчетов рудотермических печей [Текст] / Я.Б.Данцис. - Л.: Энергия, 1973. - 184 с.

5. Аншин, В.Ш. Трансформаторы для промышленных электропечей [Текст] / В.Ш.Аншин, А.Г.Крайз, В.Г.Мейксон. - М.: Энергоиздат, 1982. - 296 с.

6. Забудский, Е.И. Совмещенные регулируемые электромагнитные реакторы [Текст] / Е.И.Забудский. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 436 с.

Способ регулирования мощности электропечи, при котором производят регулирование тока дуги каждого из электродов и выравнивание электрических параметров короткой сети по фазам, отличающийся тем, что для выравнивания мощностей по фазам за счет изменения реактивного сопротивления короткой сети в схему косвенного регулирования напряжения в качестве второй электромагнитной единицы включают совмещенный управляемый реактор-трансформатор и увеличивают индуктивное сопротивление его вторичных обмоток, соответствующих фазам с наименьшим реактивным сопротивлением короткой сети.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрометаллургии. .

Изобретение относится к области электротермии, а именно к контролю технологических параметров при производстве плавленых фосфатов, карбида кальция в рудно-термических печах, и может быть использовано в цветной металлургии.

Изобретение относится к металлургии, в частности к автоматическому регулированию мощности дуговых сталеплавильных печей. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии и к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых печах переменного тока, и направлено на уменьшение удельного расхода электроэнергии, повышение их производительности, минимизацию негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности в трехэлектродных дуговых электропечах переменного тока и направлено на увеличение их производительности, снижение удельного расхода электроэнергии, уменьшение их негативного воздействия на питающую сеть и повышение надежности функционирования регулирующего устройства.

Изобретение относится к металлургии и химической электротермии, в частности к руднотермическим электропечам. .

Изобретение относится к области измерений электрических параметров дуговых электропечей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к рудовосстановительным электропечам ферросплавного производства, и может быть использовано в электротермии при получении любой продукции, технологические процессы которых осуществляются в плавильных агрегатах, оснащенных трансформаторами переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрометаллургии, а также к способам регулирования мощности, потребляемой группой дуговых сталеплавильных печей (ДСП) переменного тока

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству для обработки сигналов и носителю информации для выполнения способа определения меры излучения для исходящего от горящей между электродом и расплавляемым материалом электрической дуги, попадающего на ограничение электродуговой печи теплового излучения. Измеряют колебания корпусного шума электродуговой печи, при этом из измеренного электродного тока определяют относящийся к частотному диапазону измеренного электродного тока сигнал оценки тока. Из измеренных колебаний корпусного шума определяют относящийся к частотному диапазону измеренных колебаний корпусного шума сигнал оценки колебаний, в качестве меры излучения образуют частное из сигнала оценки колебаний и сигнала оценки тока, по меньшей мере, для одной общей для измеренного электродного тока и измеренных колебаний корпусного шума частоты, предлагается способ, с помощью которого обеспечивается возможность определения характеризующей рабочее состояние электрода электродуговой печи величины. Технический результат - повышение точности определения излучения электрической дуги. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротермии, в частности к устройствам управления дуговыми сталеплавильными печами. Технический результат - снижение чувствительности системы управления дуговой сталеплавильной печи к изменяющимся параметрам процесса плавки, повышение стабильности режимов работы, уменьшение уровня пульсаций силового тока, снижение потерь электроэнергии, а также подавление колебаний силового тока дуговой сталеплавильной печи. Устройство содержит блок 1 задания силового тока, выход которого подключен к положительному входу первого сумматора 3, к отрицательному входу которого подключен первый выход датчика 2 силового тока. Выход сумматора 3 подключен к первому входу умножителя 5, выход которого подключен к входу регулятора 7, выход которого подключен к входу привода 11 перемещения электрода. Выход привода 11 перемещения электрода подключен к входу датчика 12 скорости перемещения электрода, выход которого подключен к входу звена 8 модели объекта управления. Выход звена 8 модели объекта управления подключен к отрицательному входу сумматора 3. Второй выход датчика 2 силового тока подключен к последовательно соединенным датчику 4 колебаний и фильтру 6, выход которого соединен с положительным входом второго сумматора 10, отрицательный вход которого соединен с блоком 9 задания допустимого значения амплитуды колебаний тока, выход второго сумматора 10 подключен к входу первого компаратора 13, выход которого подключен к последовательно соединенным первому формирователю 15 импульсов и первому счетчику 17 импульсов, также выход первого компаратора 13 подключен к последовательно соединенным элементу «НЕ» 14, элементу «И» 16, второму формирователю 18 импульсов и второму счетчику 19 импульсов. Выход первого счетчика 17 импульсов и второго счетчика 19 импульсов соединены соответственно с отрицательным и положительным входами третьего сумматора 20, третий вход которого соединен с выходом блока 22 задания коэффициента усиления, выход блока 22 задания коэффициента усиления соединен также с первым входом второго компаратора 21, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 20, выход второго компаратора 21 соединен с вторым входом элемента «И» 16. Выход третьего сумматора 20 соединен со вторым входом умножителя 5. 4 ил.

Изобретение относится к способу контроля процесса плавки в электродуговой печи (11), а также к устройству (21) обработки сигналов для электродуговой печи (11), к программному коду и носителю для хранения данных для осуществления этого способа. В способе с помощью датчиков (22) корпусного звука определяются звуковые сигналы или колебания из внутренности корпуса (12) печи, из которых можно вывести параметры для распределения расплавляемого материала, расплава и шлака в заполнении печи. В первую очередь определяются параметр SM для термического излучения, возникающего на стенке корпуса печи, параметр М для кусковатости расплавляемого материала в объеме заполнения печи и параметр ММ для изменения находящейся у стенки печи доли расплавляемого материала. В соответствии с изобретением предусмотрено, что посредством системы (21) регулирования при оценке параметров преимущественно распределение энергии на электродах (13) изменяется таким образом, что термические пики нагрузки ослабляются или предотвращается их зарождение. Для этого модифицируются сохраненные в качестве заданных значений импедансы ветвей. Если этого регулирования не достаточно, то затем снижается термическая мощность электрических дуг. Тем самым можно реализовать быстро и надежно действующий режим работы для процессов в электродуговой печи (11). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Соединительный элемент для соединения графитовых электродов содержит по меньшей мере одну зону из графита и по меньшей мере одну зону из армированного углеродным волокном углерода, при этом графит содержит меньше 10 масс.% волокна и армированный углеродным волокном углерод содержит более 20 масс.% углеродного волокна. Соединительный элемент предпочтительно содержит графитовое тело в форме цилиндра или двойного конуса, при этом в графитовом теле предусмотрено несколько выемок, имеющих форму канавки, которые заполнены материалом из армированного углеродным волокном углерода с массовой долей углеродного волокна больше 20 масс.%. Изобретение обеспечивает создание соединительного элемента улучшенной механической прочности, в частности, даже когда соединительный элемент имеет меньший диаметр. 4 н. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству управления и/или регулирования и к способу эксплуатации электродуговой печи. С помощью по меньшей мере одного электрода формируется электрическая дуга для расплавления металла, причем электрическая дуга, ассоциированная с по меньшей мере одним электродом, имеет первую мощность излучения на основе первого установленного набора рабочих параметров. Электродуговую печь эксплуатируют согласно заданной программе функционирования, которая основывается на ожидаемом ходе процесса, причем контролируют, имеется ли нежелательное отклонение между фактическим ходом процесса и ожидаемым ходом процесса. При наличии отклонения задают измененную вторую мощность излучения и на основе измененной второй мощности излучения определяют измененный второй набор рабочих параметров, в частности по меньшей мере одно значение импеданса. Технический результат - снижение длительности расплавления при сбережении средств производства, в частности охлаждения электродуговой печи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению металлов и сплавов в руднотермических электрических печах. Способ управления в руднотермической электрической печи, включающей один или три печных трансформатора с вторичными обмотками, соединенными с электродами по схеме ′′треугольник на электродах′′, и ванну печи, образующую совместно с электродами электрическую нагрузку по схеме ′′звезда с изолированной ′′нейтралью′′, при котором измеряют линейные токи и напряжения на стороне высокого напряжения печных трансформаторов и напряжения на электродах, дополнительно измеряют фазные токи на стороне высокого напряжения, линейное и фазное напряжение с низкой стороны трансформатора, задают значения активной мощности печи, верхней и нижней границ положения электродов в ванне печи, наименьший и наибольший номер ступени переключения ступеней напряжения (ПСН) печного трансформатора, соответствующий максимальному для ведения процесса напряжению с низкой стороны трансформатора в соответствии с заданными по технологии параметрами, базовую длину электрода, энергетическую уставку угара электрода, величину разового перепуска и проскальзывания электрода, величину расхода активной электроэнергии печи на плавку, вычисляют активную, реактивную и полную мощность печи и последующие операции. Раскрыта система, с помощью которой реализуется способ. При использовании изобретения повышается производительность электропечи, снижается удельный расход электроэнергии. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Наверх