Проектирование и устройство электросталеплавильных агрегатов

Функциональная зависимость  показателей электрического режима от тока нагрузки может быть представлена графически путем построения электрических  характеристик дуговой электропечи. Электрические характеристики могут  быть построены для любой ступени  мощности трансформатора, если известны основные электрические параметры  установки: U2 фхх – фазовое напряжение, В; R΄΄y – “приведенное” реактивное сопротивление, Ом; X΄΄y – приведенное активное сопротивление, Ом.

Примечание. Приведенное  индуктивное сопротивление установки (Х’’_у) учитывает индуктивное сопротивление первичной и вторичной цепи. Приведенное активное сопротивление учитывает все активные сопротивления печной установки за исключением сопротивления дуги. Расчет индуктивного и активного сопротивлений может быть произведен по следующим эмпирическим уравнениям, Ом:

R''_y=(0,105–0,11) =0,1075* = 0,00052 Ом          (9.1)                                                                                   X’’_y=(0,315–0,383) =0,38* = 0,0018 Ом           (9.2)  

Примем исходя из таблицы  сопротивления короткой сети [1]:

                   R''_y=0,0007

X’’_y=0,0032

Далее приняты следующие  допущения:

1. Электрические параметры установки не зависят от тока нагрузки.
2. Характер нагрузки печного трансформатора симметричный, сопротивления и сила тока одинаковы.
3. Кривые тока и напряжения имеют синусоидальный характер.
4. Сопротивление электрических дуг является чисто активным.
5. Ток холостого тока трансформатора равен нулю.

P_а = , кВт;                                             (9.3)

P_а1 = кВт

P_а2 = кВт

P_а3 = кВт

P_а4 = кВт

P_а5 = кВт

P_а6 = кВт

P_а7 = кВт

P_а8 = кВт

P_а9= кВ

P_акз = кВт

Р_п = , кВт;                                (9.4)

P_п1= кВт

P_п2 = кВт

P_п3 = кВт

P_п4 = кВт

P_п5 = кВт

P_п6 = кВт

P_п7 = кВт

P_п8 = кВт

P_п9 = кВт

P_пкз= 

кВт

Р_э = , кВт;                                                                    (9.5)

P_э1 = кВт

P_э2 = кВт

P_э3 =

P_э4 =

P_э5 =

P_э6 =

P_э7 =

P_э8 =

P_э9 =

P_экз = кВт

Сosφ= ;                                                                    (9.6)

Cos φ ₁=

Cos φ ₂=

Cos φ ₃=

Cos φ ₄=

Cos φ ₅=

Cos φ ₆=

Cos φ ₇=

Cos φ ₈=

Cos φ ₉=

 

Cos φ_кз =

η_э= ;                                                                    (9.7)

η_э1 =

η_э2 =

η_э3 =

η_э4 =

η_э5 =

η_э6 =

η_э7 =

η_э8 =

η_э9 =

η_экз =

U=                                                             (9.8)

U_д1 = В

U_д2 = В

U_д3 = В

U_д4 = В

U_д5 = В

U_д6 = В

U_д7 = В

U_д8 = В

U_д9 = В

U_дкз = В

Расчет показателей электрического режима ведется в зависимости  от вторичного тока, который принимается  от ноля до тока короткого замыкания, т.е.

I_2к.з= ,А                                                                           (9.9)

I_2к.з = = 100788,5377 А

 А

Расчет показателей электрического режима необходимо внести в таблицу  9.1, а затем, пользуясь этими данными, построить рабочие характеристики.

 

 

 

 

 

 

Таблица 9.1 - Сводная таблица расчета показателей электрического режима

I2, А	Ра, кВт	Рп, кВт	Рэ, кВт	ƞ	Cosφ	Uд, В
0	0,00	0,00	0,00	1,00	1,00	330,15
10000	9857,86	9647,86	210,00	0,98	1,00	321,60
20000	19433,23	18593,23	840,00	0,96	0,98	309,89
30000	28429,58	26539,58	1890,00	0,93	0,96	294,88
40000	36519,23	33159,23	3360,00	0,91	0,92	276,33
50000	43318,29	38068,29	5250,00	0,88	0,87	253,79
60000	48344,29	40784,29	7560,00	0,84	0,81	226,58
70000	50932,20	40642,20	10290,00	0,80	0,73	193,53
80000	50034,60	36594,60	13440,00	0,73	0,63	152,48
90000	43582,11	26572,11	17010,00	0,61	0,49	98,42
100788,54	21332,49	0,00	21332,49	0,00	0,21	0,00

 

Надо выбрать интервалы  в 5-6 точках с учетом J_экз эксплуатационного.

Рис. 9.1. Изменение показателей электрического режима печи от тока нагрузки.

При рассмотрении характеристик  электропечи видно, что увеличение тока сверх определенной величины приводит к уменьшению полезной мощности, а  при токе короткого замыкания  она становится равной нулю. Ток, соответствующий  максимуму полезной мощности (J_{2РП max}) меньше тока, соответствующего максимуму полной активной мощности (J_{2PА max}). Коэффициент мощности (cos φ) при токе, определяющем максимальную активную мощность, меньше, чем при токе (J_{2РП max}). При токе короткого замыкания (cosφ) достигает своего минимума. Коэффициент полезного действия (η_э) при токе короткого замыкания равен нулю, так как полезная мощность из сети не забирается, а активная мощность идет на покрытие потерь в активных сопротивлениях короткой сети. Из рабочих характеристик также следует, что увеличение тока нагрузки имеет смысл только до известного предела, соответствующего максимуму полезной мощности.

При рациональном режиме (электрическом) рабочий ток (J_2раб) для данной ступени мощности трансформатора должен соответствовать (0,87-0,90)J_{2РП max}. Рабочий ток такой величины обеспечивает наибольшую производительность.

I_2раб=0,88*50932,2=44820А                      

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ПЕЧИ

Работу электропечи характеризуют  годовая производительность и себестоимость  слитков. Производительность печи определяется числом рабочих суток в году, продолжительностью плавки и выходом годного металла на плавку. Годовая производительность может быть определена по уравнению:

N = ,                                             10.1                                             

где    N – годовая производительность, т;

n – число рабочих суток печи в году;

τ – продолжительность плавки, ч;

G_м – вес металлической шихты, %;

В – выход годных слитков, %.

τ_плавки=τ_{очистки,заправки}+τ_{завалки}+τ_{плавления(расчетное)}+τ_{окисл.пер.}+τ_{восст.пер} 10.2

τ_плавки = 0,3+0,13+0,71+0,66+0,58 = 2,62 часа.

Число рабочих суток получается из календарного времени за вычетом  простоев и нерабочих дней. Суммарное  время простоев для электропечей, работающих на твердой завалке, не должно превышать 7%. В этом случае число рабочих суток 340 – 343.

Выход годного определяется методом разливки. При разливке стали  на УНРС выход годного составляет 96%.

Годовая производительность, т:

N = (24·343·80·96)/(2,62·80) = 240501 т

Удельный расход электроэнергии, кВт.ч/т:

W=                                              

W = = 846,41 кВт.ч/т

Расход электродов зависит  от емкости печи, метода и режима плавки, а также от эффективности  уплотнения электродных отверстий  и рабочих окон. Примерно 2/3 общего расхода электродов связано с  окислением вследствие негерметичности и длительной ее работой с открытым рабочим окном.

G_эл=W/(110-120)                                                                                   10.3

G_эл = 846,41 /110 = 7,69 кг.

Нормальным расходом следует  считать 1 кг электродов на 110 – 120 кВт*ч израсходованной электроэнергии на тонну слитков.

 

 

11 ТРЕБОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ  ЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛЯ

Электрододержатели предназначены для удержания электродов на 
заданной высоте и для подвода к ним электрического тока. Конструкция электрододержателей должна удовлетворять ряду требований. Для уменьшения электрических потерь в контакте и предотвращения проскальзывания электродов конструкция электрододержателей должна обеспечивать плотный зажим электродов. Электрододержатели должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибаться под действием силы тяжести электродов и исключить возможность вибрации. При длине дуги в несколько сантиметров вибрация или перемещение электрода на несколько миллиметров существенно влияют на стабильность горения дуги.

Рис 11.1 – Электрододержатель в сборе.

1-электрод; 2- рукав электрододержателя; 3- токоподвод 4- подвижная стойка 5- неподвижная стойка; 6- привод.

 

Электрододержатель состоит из корпуса и механизма зажима электрода.

Корпус имеет две, выполняющие  разные функции части: падежную, упирающуюся в электрод при помощи механизма зажима и выполняющую роль зажима, и неподвижную, к которой прижимают электрод, подводят при помощи токоподвода электрический ток и которую как правило охлаждают водой. В процессе работы контактная поверхность щек окисляется, что значительно увеличивает контактное сопротивление и потери мощности в контакте. Для удаления окисной пленки контактную поверхность головки необходимо периодически очищать металлическими щетками. Окисление контактной поверхности тем меньше, чем ниже температура контактирующих поверхностей и чем плотнее контакт между ними. В зависимости от силы тока на каждой фазе устанавливают 2-6 медных водоохлаждаемых трубошин с диаметром 50-150 мм с толщиной стенки 10-15 мм или плоские шины с идентичным сечением. Преимуществом плоских шин являеться простота обслуживания из-за отсутствия охлажаемой воды. Однако на печах большой емкости из-за значительного нагрева токоподводы приходиться устанавливать с трубошины с водяным охлаждением