Выбор регулируемого параметра мощности электропечей

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Выбор регулируемого параметра мощности электропечей

05.12.2019

Электрическая мощность, вводимая в печь, является одним из основных параметров управления режимом электроплавки и состоянием печи. С увеличением количества введенной в печь электроэнергии производительность печи значительно возрастает. При этом, если загрузка печи шихтой соответствует скорости ее плавления, удельный расход электроэнергии снижается.

Задача регулирования электрического режима РТП заключается в поддержании постоянной электрической мощности, вводимой в печь, в соответствии с заданием. Для обеспечения лучших технико-экономических показателей плавки задание устанавливают на уровне номинальной мощности печного трансформатора. Указанное обстоятельство предъявляет повышенные требования к точности поддержания на заданном уровне электрических параметров, т. е. к чувствительности регулятора.

Известны три способа регулирования электрического режима: 1) перемещением электродов; 2) переключением ступеней напряжения печного трансформатора; 3) перемещением электродов и переключением ступеней напряжения. Наиболее совершенным является третий способ. Однако его применение сдерживается недостаточной надежностью серийно выпускаемых устройств для переключения ступеней напряжения печных трансформаторов. В связи с этим в настоящее время в качестве регулирующего воздействия используют перемещение электродов.

Как известно, зависимость мощности печи от силы тока, а следовательно, и от положения электрода имеет явно выраженный максимум, поэтому между перемещением электрода и мощностью нет однозначной связи. Следовательно, регулятор может поддерживать одну и ту же мощность как по левую, так и но правую сторону максимума. Поэтому мощность печи, как полезная, так и активная, не может быть использована в качестве регулируемого параметра.

В качестве косвенного регулируемого параметра могут быть выбраны: сила тока, напряжение, cos ф, а также различные соотношения этих величин. При неизменном напряжении в сети поддержание одной из указанных величин однозначно определяет величину вводимой в печь мощности, к.п.д. и другие показатели работы печи. Выбор того или иного параметра регулирования определяется особенностью электропечной установки, возможностью измерения регулируемой величины, степенью влияния колебания напряжения питающей сети, обратным воздействием печи на питающую сеть в процессе регулирования.

Следует отметить, что отклонения мощности, вносимые изменениями напряжения сети, не ликвидируются регулятором, воздействующим на перемещение электродов. Поэтому важным условием нормальной работы регулятора является обеспечение стабильности напряжения печи. Этого достигают питанием печных агрегатов от достаточно мощных энергосистем или введением автоматических регуляторов напряжения в энергосистемы, питающие энергоемкие потребители.

Регулирование электрической мощности РТП для плавки медно-никелевых руд должно осуществляться по параметру, наиболее полно отражающему технологический режим в печи. Характер теплового и технологического режимов электроплавки требует минимального перемещения электродов. При этих условиях обеспечивается стабильный ход процесса электроплавки, химические реакции идут более полно, а конусы шихты вокруг электродов не разрушаются. Следовательно, регулируемый параметр CAP следует выбирать с учетом требования минимального перемещения электродов.

В современных CAP мощности ДСП и РТП обычно применяют токовые и дифференциальные регуляторы. При помощи токового регулятора регулируют силу тока печи, в процессе регулирования реализуется уравнение
Выбор регулируемого параметра мощности электропечей

У дифференциального регулятора регулируемым параметром является разность силы тока и напряжения, и он работает по уравнению статики:

где I — сила фазного тока;

U — фазное напряженно;

р, n, m — коэффициенты пропорциональности.

Шестиэлектродные трехфазные PTП для плавки медно-никелевых руд получают питание от двух трехфазных или трех однофазных трансформаторов. При регулировании мощности шестиэлектродную электропечную установку можно рассматривать как две трехфазные или три однофазные практически независимые электрические системы. Рассматривая электрические схемы замещения трехфазной и однофазной систем (рис. 37) можно количественно оценить степень взаимного влияния фаз при перемещении электродов. Сопротивления фаз (Rф1, Rф2, Rф3) и электродов (Rэ1, Rэ2) в данных схемах являются чисто активными и характеризуют сопротивления растеканию тока но шлаковой ванне (Rс, Xс — соответственно активное и индуктивное сопротивление короткой сети и трансформатора).

В трехфазной PTП расстояние между электродами при проектировании печи обычно выбирают больше двух диаметров (в свету), электрические поля отдельных фаз являются изолированными к каждый электрод работает как уединенный. Печь практически работает на звезду, которая характеризуется трехфазной системой линейных нагрузочных сопротивлений Rф1, Rф2, Rф3 (рис. 37, а). Главная причина взаимного влияния фаз при перемещении электродов заключается в отсутствии связи между нулевой точкой печи и трансформатора.

В работе рассмотрены несимметричные режимы, возникающие вследствие различий в активных сопротивлениях печи (Rф1 = R0+AR; Rф2=Rф3=0 при AR/R0 = 1) при равенстве линейных напряжений, как в наибольшей мере приближающихся к реальным условиям работы регулятора электрической мощности. Показано, что при отклонении силы тока в одной из фаз, равном 100% (вследствие изменения сопротивления в этой фазе на величину АR), в двух других фазах отклонения тока в среднем составляют соответственно 50 и 25%. Эго определяет степень взаимного влияния соседних фаз трехфазной РТП, токи которой (рассматриваемые как регулируемые переменные) воздействуют одни на другой внутри объекта регулирования.

Регуляторы, построенные на принципе поддержания определенной силы тока в каждой из фаз, должны обеспечивать условия устойчивости регулирования не только при отклонении электрического режима о данной фазе, но и при возмущениях, вносимых соседними фазами при перемещении соответствующих электродов. Известные системы регулирования по импульсу от тока печи не обеспечивают минимума перемещений электродов вследствие значительного взаимного влияния соседних фаз, что приводит к частым включениям регуляторов, уменьшению запаса устойчивости системы.

Дифференциальные регуляторы также не исключают взаимного влияния соседних фаз, так как реагируют на разность фазного тока и соответствующего напряжения и поддерживают заданное полное сопротивление фазы только в статическом режиме.

Электрические режимы трехфазной и однофазной систем различны. Как следует из рис. 20 для однофазной системы токовые регуляторы не могут быть применены, так как при изменении сопротивления расплава под одним из электродов изменяется сила тока в цепи обоих последовательно включенных электродов. Дифференциальные регуляторы позволяют работать только на уставках, соответствующих симметричному режиму по напряжению на электродах фазы. При перекосах напряжений ка электродах или остановке одного электрода регулятор должен быть отключен.

Неравномерность выделения энергии но электродам, вызванная неодинаковым заглублением электродов в расплав, ухудшает технологический режим, что предъявляет к CAP мощности требование обеспечения симметричной работы электродов при определенном заглублении их в расплав. Кроме того, в процессе эксплуатации печи но технологическим и другим причинам возникает необходимость работы при несимметричном заглублении электродов (один электрод фазы находится в предельном нижнем положении или остановлен но причине неисправности), поддерживая заданную мощность фазы одним из электродов. Указанное обстоятельство предъявляет определенные требования к конструкции регулятора.

Следовательно, для исключения взаимного влияния соседних электродов одной фазы в процессе регулирования и уменьшения числа перемещений электродов необходимо обеспечить автономную работу регуляторов по электродам.

Как показано в работе, причиной отклонения электрической мощности является изменение фазного сопротивления (проводимости) печи при постоянстве напряжения на зажимах печного трансформатора. Для шестиэлектродной руднотермической печи следует рассматривать изменение проводимости шлака под каждым электродом. Таким образом, регулирование электрической мощности с воздействием на перемещение электродов сводится к регулированию электродной проводимости печи.

Электрическая проводимость шлаковой ванны отражает изменения технологического режима плавки (возмущения по загрузке и химическому составу шихты, колебания уровня ванны и пр.).

Следовательно, при разработке CAP электрической мощности в качестве регулируемого параметра может быть выбрана электрическая проводимость под электродом, реагирующая на отклонения как электрического, так и технологического режима плавки.

При использовании в качестве регулируемою параметра проводимости под электродом в процессе регулирования электрической мощности реализуется уравнение

где I — сила фазного тока;

U — напряжение электрод — под;

р, n — коэффициенты пропорциональности.

Регулирование по проводимости имеет определенные преимущества перед методом регулирования по заданной силе тока или разности силы тока и напряжения, особенно для шестиэлектродных РТП.

Использование в качестве регулируемого параметра электродной или фазной проводимости позволяет построить автономные системы регулирования, учитывающие различные отклонения технологического и электрического режимов но электродам. Регулирование но проводимости наиболее полно отвечает также процессам, происходящим внутри печи, и причинам их отклонений. Оно обеспечивает поддержание заданной проводимости не только в статическом, но и в динамическом режиме, так как импульс на регулирование поступает пропорционально отклонению этой проводимости.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: