Файл: Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов руднотермических печей.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.06.2024

Просмотров: 183

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

от источника

частотой / == 50 гц, т. е. с частотой, в 10 раз

меньшей,

чем требуемая

но законам подобия. Результаты измерения

приведены

в табл. 2-1. Из этой таблицы следует, что для несимметричных корот­ ких сетей параметры, получаемые на модели с частотой в 10 раз мень­ шей требуемой согласно законам физического подобия, более близки к истинным, чем параметры, получаемые методом петель. Суммарные реактивные сопротивления различаются между собой на 4%, в то

время как фазные

реактивные

сопротивления

на 3,5 — 24%. Суммар­

ные активные сопротивления

различаются

на

43,5%.

Исследования

параметров

моделей при

частоте 500 гц, предназна­

ченных для работы на частоте 2500 гц, подтвердили возможность опре­

деления

при

пониженной

частоте

суммарных

параметров

коротких

сетей

моделей,

изготовленных

 

 

 

для

работы

.на

более

высокой

г - Д -

 

 

частоте.

 

 

 

 

~

ссі-\..-

 

 

Таким

образом,

несоответ­

 

 

 

ствие частот при моделирова­

 

 

 

нии также приводит к значи­

 

 

 

тельным

погрешностям

пофаз-

 

 

 

ных параметров коротких сетей.

 

 

 

Различие

значений

реактив­

 

 

 

ных

и омических сопротивле­

 

 

 

ний

при

определении

парамет­

 

 

 

ров модели на частоте 50 и 500 гц

 

 

 

можно объяснить в значитель­

 

 

 

ной

степени

тем, что при

пита­

 

 

 

нии модели током частотой 50 гц

 

 

 

равномернее

распределяется ток

Рис. 2-3. Токораспределение

по труб­

по отдельным проводникам ко­

кам шинного пакета при частоте пита­

роткой сети

(рис. 2-3). При этом

ния модели 50 и 500

гц

одновременно

увеличивается

 

 

 

угол

между

током отдельного проводника и током фазы.

Последнее

объясняется

тем, что

возрастает

относительное

значение омического

сопротивления в отдельных проводниках, так как при уменьшении

частоты реактивное сопротивление

падает

пропорционально

частоте

(т. е. в 10 раз), а омическое — только в 1,5

— 2 раза. Увеличение от­

носительной величины

омического сопротивления, как показал

Клусс

[ 3 ] , приводит к росту

угла сдвига

фаз между током отдельного про­

водника и током фазы. Выравнивание токораспределения по провод­ никам приводит к ошибкам в определении плотности тока максимально

загруженного проводника / м а к с , коэффициента неравномерности

kp,

представляющего собой отношение тока в наиболее загруженном

про­

воднике к току в наименее нагруженном проводнике, и коэффициенте

поверхностного эффекта /ен , определяющего дополнительные

потери,

которые вызваны неравномерностью токораспределения по

отдель­

ным проводникам [20].

 

Значения этих коэффициентов для шинного пакета при рассматри­ ваемом методе моделирования приведены в табл. (2-2), из которой видно, что плотность тока наиболее загруженного проводника при

51

питании модели током промышленной частоты определяется с погреш­ ностью 30—40%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

2-2

Токораспределение

по

трубкам

шинного

пакета

короткой

сети

печи

40

Мв-а

 

 

 

при

частоте

50 и 500

гц

 

 

 

 

 

 

'макс

а / м м 2

 

к Р

 

 

 

к н

 

 

Ф а з а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f =

50 гц

f =

500 гц

1 = 50 гц

f — 500

гц

f

50 гц

! =

500

гц

I

4,83

 

6,86

1,75

2,94

 

 

1,04

 

1,13

 

I I

4,65

 

6,95

1,63

3,20

 

 

1,08

 

1,16

 

I I I

4,86

 

6,47

1,72

2,89

 

 

1,08

 

1,13

 

Следовательно, изучение токораспределения

по

отдельным про­

водникам короткой сети при питании модели

током

промышленной

частоты практически невозможно. Аналогичные

результаты получены

и на коротких сетях других конструкций. Необходимо обратить вни­ мание на то, что суммарные реактивные сопротивления при частоте 50 гц практически такие же, как и при частоте 500 гц, т. е. при соблю­ дении физического подобия модели и оригинала. Более детальное изу­

чение этого вопроса

может привести к тому, что модели,

выполненные

в малых масштабах,

будут использоваться для получения

правильных

значений суммарных реактивных сопротивлений при питании их от источников повышенной частоты, что значительно упростит моделиро­ вание коротких сетей [21, 22]. Однако следует иметь в виду, что такое

моделирование может найти применение

только для симметричных

коротких

сетей.

 

 

 

 

Таким

образом,

можно

сделать вывод,

что исследования

на моде­

л я х коротких сетей

следует

проводить при

условии полного

соблюде­

ния законов физического подобия модели и оригинала; в настоящее время во всех исследовательских организациях, занимающихся мо­ делированием коротких сетей, придерживаются этих условий.

2-2.

Исследования

на моделях

коротких

сетей

 

Моделирование

коротких сетей с полным физическим

подобием

модели и оригинала

позволило

провести

р я д весьма важных

исследо­

вательских работ.

 

 

 

 

1.

Определялись

оптимальные варианты коротких сетей вновь

создаваемых крупных руднотермических печей (ферросплавных мощ­ ностью 63 Мв-а, карбидных мощностью 60 и 80 Мв-а, фосфорных мощностью 50 и 72 Мв-а и др.).

2. Устанавливалась предельная мощность руднотермических пе­ чей, при которой получаются удовлетворительные электрические ха­ рактеристики электропечных установок. Это можно было сделать, после того как на моделях были установлены минимально возможные значения реактивных и активных сопротивлений различных вариантов

52

Таблица 2-3

Распределение реактивных и активных сопротивлений по участкам прямоугольной печи мощностью 60 Мв-а

 

 

 

 

Д а н н ы е ,

полученные

при

Д а н н ы е , полученные

моде ­

 

 

 

 

исследовании

действующей

 

 

 

 

л и р о в а н и е м

и расчетом

 

 

 

 

 

 

печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реактивное

 

А к т и в н о е

Р е а к т и в н о е

А к т и в н о е

 

 

 

 

сопротивле ­

с о п р о т и в л е -

сопротив ­

сопротивле ­

 

 

 

 

 

ние

 

ние

ление

ние

Наименованиа и м е н о в а н ие участка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

 

а*

 

О

 

о

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

СО

 

со

 

 

 

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

о

 

о

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я"

 

 

а*"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансформатор

 

0,24

11,6

0,048

18,3

0,24

10,3

0,048

18,6

Короткая сеть

 

1,03

49,8

0,030

11,5

1,13

48,7

0,030

11,6

Ванна

печи

с электродами

0,80

38,6

—

—

0,95

41,0

—

—

Переходное

сопротивление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

контактная щека — элек ­

—

—

 

 

 

—

—

 

 

трод

 

 

 

 

0,061

23,2

0,072

27,9

Сопротивление электрода .

—

—

 

0,123

47,0

—

—

0,108

41,9

Общее

сопротивление

пе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чи

 

 

 

2,07

100,0

0,262

100,0

2,32

100,0

0,258

100,0

П р и м е ч а н и е .

Проценты

берутся

от суммарного

сопротивления

печи.

коротких

сетей. При дальнейшем

увеличении

единичных

мощностей

требуется применение искусственной компенсации реактивной мощно­

сти для достижения удовлетворительных электрических

характери­

стик

руднотермических печей (вопрос

подробно

изложен

в

[131).

3.

Определялось оптимальное число

трубок

в шинных

и

трубча­

тых пакетах короткой сети, что было использовано при проектировании

и создании мощных

карбидных и ферросплавных

печей.

 

4. Определялось

токораспределение по трубкам шинного

пакета

и по кабелям подвижной части,

что позволило

установить коэффи­

циенты добавочных

потерь при различном числе

проводников

корот­

кой сети (см. гл. 4).

 

 

 

 

5. Проводилось

улучшение

электрических

характеристик

ряда

действующих печей

за счет изменения конструкции коротких

сетей.

6.Сравнивались схемы коротких сетей с целью выбора оптималь­ ной схемы (например, схемы короткой сети «звезда на трансформаторе» со схемой «треугольник на электродах» для мощных трехэлектродных печей с прямоугольной ванной, что привело к решению о целесообраз­ ности конструирования таких печей со схемой «звезда на трансфор­ маторе»).

7.Определялись электрические параметры коротких сетей каждой из фаз .

8.Проверялись расчетные формулы для определения индуктив­ ности отдельных участков короткой сети и др .

S3

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

2-4

Значения реактивных и активных

сопротивлений печи РПЗ-48

 

 

 

(моделирование

и

расчет)

 

 

 

 

 

 

 

Реактивное

сопро ­

Активное сопротив ­

 

 

тивление [Q—3 о м

ление потерь, 1 0 — 3 ом

Н а и м е н о в а н и е участка

I

и

n i

I

и

n i

 

 

 

 

 

фаза фаза фаза фаза фаза фаза

Трансформатор

0,320

0,320

0,320

0,032

0,032

0,032

Короткая сеть:

0,594

0,594

0,594

0,062

0,062

0,062

трубчатый пакет

0,178

0,178

0,178

0,056

0,056

0,056

гибкие

кабели

0,081

0,081

0,081

0,001

0,001

0,001

трубки

гибкой части

0,335

0,335

0,335

0,005

0,005

0,005

Переходное

сопротивление

контактных

 

 

 

 

 

 

плит

 

 

 

 

 

0,060

0,060

0,060

Сопротивление электродов

 

 

 

 

0,050

0,050

0,050

Ванна с электродами

0,974

0,996

0,974

 

 

 

 

И т о г о

1,888

1,910

1,888

0,204

0,204 j

0,204

 

і

Н и ж е

приводятся результаты некоторых исследований, получен­

ные с помощью моделирования.

При

проектировании карбидных печей мощностью 60 Мв-а необ­

ходимо было рассмотреть несколько конструктивных вариантов и выбрать наилучший. Исследования на моделях позволили получить необходимые параметры для разных вариантов печной установки и определить электрические характеристики будущих мощных печных установок. Результаты позволили выбрать наилучший вариант, ко­

торый и был принят

при проектировании печей

для двух

крупных

химических заводов.

 

 

 

 

В табл. 2-3

приведены основные

результаты, полученные

на моде­

л я х , а впоследствии

при измерениях

на действующих печах.

 

П р и проектировании самой крупной в мире шестиэлектродной

ферросплавной

печи

Р П З - 4 8 мощностью 63 Мв-а

на моделях были

проведены тщательные исследования различных вариантов

коротких

сетей для различных

типов печных

установок. Ввиду особой

ответст­

венности исследования проводились одновременно в трех организа­ циях ( В Н И И Э Т О , Ленниигипрохиме, Н И И М ) . Результаты оказались

весьма близкими друг

другу.

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 2-4 и 2-5 приведены

основные

результаты, полученные на

моделях, а впоследствии на действующих

печах.

 

 

 

 

Необходимо отметить, что вышеуказанная печь

является

первой

крупной

ферросплавной

печью

с

установкой

продольно-емкостной

компенсации

[13].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я

увеличения выработки карбида кальция

на одном

из заводов

производили

реконструкцию печной установки

с

целью

увеличения

ее мощности

на 20 Мв-а.

Б ы л о

рассмотрено несколько вариантов та­

кой реконструкции на

основании

результатов

моделирования

Впо-

54

 

Таблица 2-5

Значения реактивных и активных

сопротивлений по участкам действующей

печи мощностью

63 Мв-а (эксперимент)

Н а и м е н о в а н и е участка

Реактивное

с о п р о т и в л е -

Активное сопротивление

 

 

10" "

 

потерь,

1 0 — 3 ом

1

I I

I I I

I

I I

I I I

Фаза

Фаза

Фаза

Фаза

Фаза

Фаза

Трансформатор

 

0,300

0,300

0,300

15,0

0,032

0,032

0,032

16,0

К о р о т к а я

сеть:

 

0,550

0,550

0,550

27,5

0,060

0,060

0,060

30,0

трубчатый пакет

 

0,165

0,165

0,165

9,0

0,055

0,055

0.0Й5

27,5

гибкие

кабели

 

0,074

0,074

0,074

3,5

0,001

0,001

0,001

0,5

т р у б к и

гибкой части

•

0,311

0,311

0,311

15,0

0,004

0,004

0,004

2,0

П е р е х о д н о е сопротивление

контактных

 

 

 

 

0,058

0,058

0,058

29,0

щек

 

 

—

—

—

 

Сопротивление э л е к т р о д о в

 

 

0,050

0,050

0,050

25,0

Ванна с электродом

 

1,150

1,200

1,150

57,7

—

—

 

 

 

И т о г о :

2,000

2,050

2,000

100

0,200

0,200

0,200

100

следствии был осуществлен наиболее дешевый и легко исполнимый вариант. Электрические характеристики, полученные на действующей печи, полностью совпали с полученными на модели.

Д л я одного из химических заводов была выполнена работа по ре­ конструкции короткой сети карбидной печи. Произведенная рекон­ струкция полностью подтвердила исследования на моделях, что видно

из табл.

2-6. Реконструкция короткой сети привела к выравниванию

фазных

токов. Это позволило ликвидировать имевшуюся перегрузку

обмоток

трансформатора при номинальных линейных токах и улуч­

шить электрические режимы печи за счет увеличения значений у = = / / £ / ф . В результате реконструкции печь стала работать значительно лучше: выросла производительность и уменьшились расходные ко­ эффициенты [231.

 

 

 

 

 

Таблица

2-6

Значения

сопротивлений короткой

сети печи

мощностью 9 Мв-а

 

 

И з м е р е н и я

на

модели

И з м е р е н и я

на печи

 

Фаза

7, ом 1

х,

1 0 — 3 ом

V, ом '

X, 1 0 — 3

ом

 

I

540

 

0,767

535

0,72

 

I I

590

 

1,990

574

2,03

 

I I I

670

 

0,795

670

0,78

 

1 : I I I I I

—

 

3,552

—

3,53

 

В связи с созданием мощных руднотермических печей значительное внимание уделяется исследованию коротких сетей, являющихся од­ ним из основных элементов печных установок. В этих исследованиях интерес представляет достижение минимальных индуктивностей ко-

55

Смотрите также файлы