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: 157

Скачиваний: 0

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

Рис. 6-8.

Зависимость напряжения

на

трансформаторе от

величин

с*, X* и

г* (а); зависимость напряжения

на трансформаторе

от вели­

 

чины п*

(б)

 

 

159

Н ам представляется, что изложенная выше методика расчета элек­ трических характеристик руднотермических печей позволяет дать ответ на вопрос о характере изменения полезного напряжения с рос­ том мощности.

На рис. 6-9 приведены результаты расчетов фазных и полезных напряжений для широкого класса руднотермических печей. Из этих кривых можно сделать следующие выводы.

1. Величина ІІф растет быстрее, чем величина Un, причем разница между фазным и полезным напряжением для данной мощности тем

больше, чем

меньше удельное сопротивление шихтовых

материалов,

т. е. она больше для печей, работающих при более низких

вторичных

напряжениях

и больших токах.

 

2. Характер изменения величины полезного напряжения с ростом

мощности неодинаковый для руднотермических печей, производящих

различные продукты. Величина Un

растет с увеличением

мощности

для печей с большим удельным сопротивлением шихтовых

материалов

(желтый фосфор, карбид кальция,

ферросилиций и др.).

При этом,

чем больше величина с (при одном том же значении я), тем больше

растет

величина

Uu

в зависимости от S. Обычно для таких печей п

=

= ; 0,33.

В них рост

полезной мощности происходит как за счет увели­

чения тока,

так

и за

счет роста полезного напряжения .

 

Величина

Un

растет весьма медленно и практически остается

не­

изменной с ростом мощности для руднотермических печей с низким значением удельного сопротивления шихтовых материалов (силико­

марганец,

ферромарганец, силумин

и др.). Обычно для

таких печей

п = 0,25

н - 0,28. В них увеличение

мощности происходит

в основном

за счет роста тока. А так как с увеличением мощности величина ре­

активного

сопротивления печной установки, как было

показано в

гл. 3, остается практически без изменений, то для печей

последнего

типа значение cos ер значительно ниже,

чем для печей первого типа,

что следует

из выражения

подтверждается

расчетом и

практикой работы мощных

руднотермических

печей.

Результаты вышеприведенных расчетов позволяют сделать весьма важные практические выводы: установить предельные мощности руд­ нотермических трехэлектродных печей при заданном (допустимом) значении коэффициента мощности.

Величины предельных мощностей для печей, не требующих компен­

сации реактивной мощности (5П . к ) , и печей,

требующих

компенсации

реактивной мощности Sn ,

приведены в табл.

6-4 для заданных значе­

ний

cos

ф.

 

 

 

 

 

 

 

Необходимо

отметить,

что согласно «Руководящим

указаниям

по

повышению

cos

ф в установках потребителей электрической

энергии»

для

вновь

создаваемых

руднотермических

печей cos ф = 0,92.

При

этом

значении

cos ф должны быть определены допустимые

мощности

трехэлектродных мощных руднотермических

печей.

 

 

 

К а к

видно

из табл. 6-4 для большого класса печей эти мощности

весьма

низкие.

Поэтому

для создания мощных руднотермических

пе~

160

чей с удовлетворительными электрическими характеристиками не­ обходимо добиваться снижения реактивного сопротивления печной установки. В гл. 3 было показано, что с ростом единичных мощностей величина реактивного сопротивления сначала падает, а затем воз-

0

10 20 50

Щ

50 ВО

70 80

90

100 Mв а

Рис 6-9.

Изменения фазных

и полезных

напряжений

в зависимо­

 

 

сти от мощности

 

 

 

растает. Одним из возможных решений является применение искусст­ венной компенсации реактивной мощности и, в частности, применение продольно-емкостной компенсации. Вопросы компенсации реактив­ ной мощности руднотермических печей подробно рассмотрены в [13].

'/2I ' Я. В. Данциг

161

И з л о ж е н н ый способ расчета электрических характеристик рудно­

термических печей

справедлив

и при наличии продольно-емкостной

компенсации. З н а я

заданную

производительность печей

и

оптималь­

ное для данного узла энергосистемы значение коэффициента

мощности

cos

ф э , можно весьма просто

рассчитать необходимую

мощность печ­

ного

трансформатора S. Д л я мощных руднотермических

печей целесо­

образно, чтобы трансформатор имел диапазон постоянной мощности

[68]. Д л я

печи

с

таким

трансформатором

средняя

мощность

потреб­

ляемая из

сети,

Рс

S

cos ф э .

З н а я Рс,

можно,

исходя

из

зависимо­

стей, полученных

выше,

найти

средний ток в электроде

/ с р ,

который

необходимо иметь для обеспечения нормального ведения технологи­ ческого процесса. Можно показать, что величина этого тока будет

определяться для

печи с m электродами следующим выражением

j 13 I :

 

 

 

 

 

(1 — 2п)г

2(1

— 2п) л2

 

 

 

 

 

{\ —

2п)г

2(1 — и) (1 — 2/г)/-а

(1 — п) (1 —

2п)г2

 

(6-40)

I

 

 

 

Ток

печи

будет

тем

больше,

чем больше значение cos ф э ,

так как

при одном и том же S большему коэффициенту мощности будет соот­

ветствовать

большая величина мощности,

потребляемой

из сети. З н а я

величину среднего тока в электродах, можно найти величину

сред­

него фазного напряжения холостого хода

трансформаторного

агрегата

U<i>. ср

S/3/c p .

 

Диапазон постоянной

мощности выбирается,

как и

при работе

печей,

без

установки продольно-емкостной

компенсации

(УПК), т. е. диапазон постоянной мощности должен включать рабо­

чие напряжения, которые будут выше или

ниже расчетных

( 7 ф . с р

примерно на 10%. Следует иметь в виду,

что фазные напряжения,

определенные таким

путем, соответствуют

напряжениям холостого

хода электропечных

трансформаторов. Наличие У П К в схемах

элек­

тропечных агрегатов вызывает существенное различие напряжений отдельных обмоток трансформатора в режимах работы печи под па-

грузкой

и в режиме холостого

хода. Расчет таких режимов

приведен

в [13].

Следует указать также

на большое значение работ

по увели­

чению активного сопротивления ванны печи за счет применения вос­ становителей с большей величиной удельного сопротивления; эти работы проводятся А. С. Микулинским с сотрудниками [92, 93] .

Необходимо иметь в виду, что предельная мощность трехэлектродных печей может быть лимитирована также и величиной диаметра электрода независимо от величины cos ф . Так, например, при приня­

той

в настоящее время

плотности тока

в круглых

самоспекающихся

электродах фосфорных

печей 4,2 а/см2 диаметр электрода при мощно­

сти

150 Мв-а достигает

1900—2000 мм.

При этом

коэффициент мощ-

162

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6-4

Предельные мощности

руднотермических

печей

 

 

Н а и м е н о в а н ие

 

Тип

печи

 

• ^ П ' К' Мв-а

^п»

Мв-а

продукта

 

 

Карбид кальция

Трехэлектродная

с

прямоу­

15—20

60—70

 

гольной

и круглой

ванной

 

 

 

 

Трехэлектродная

с

круглой

6

13—16

 

ванной

 

 

 

 

 

 

 

Ферромарганец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шестиэлектродная

с

прямоу­

10

35 - 40

 

гольной

ванной

 

 

 

 

 

 

Трехэлектродная

с

круглой

2

8—12

 

ванной

 

 

 

 

 

 

 

Силумин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шестиэлектродная

с

прямоу­

8

20—28

 

гольной ванной

 

 

 

 

 

 

Трехэлектродная

 

закрытая

10—12

24—30

 

печь

 

 

 

 

 

 

 

Ферросилиций и си-

 

 

 

 

 

 

 

 

ликомарганец

Шестиэлектродная

с

прямоу­

12—15

45—50

 

 

гольной

ванной

 

 

 

 

 

ности печной установки равен 0,9 и компенсации реактивной мощно­ сти не требуется. Известный в настоящее время максимальный диа­ метр электрода руднотермических печей достигает 1900 мм (на элек­ тропечах для производства чугуна).

Глава седьмая

Э К С П Е Р И М Е Н Т А Л Ь Н О Е О П Р Е Д Е Л Е Н И Е Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х П А Р А М Е Т Р О В Р У Д Н О Т Е Р М И Ч Е С К И Х ПЕЧЕЙ

7-1. Методика определения основных параметров печей

Знание электрических параметров действующих руднотермических печей необходимо для определения их электрических характеристик с целью выбора рациональных электрических и технологических режимов работы печей. Кроме того, параметры, полученные на основании измерений на действующих печах, могут быть использованы для проверки и уточнения их методов расчета. Точное экспериментальное определение параметров электропечных контуров встречает значительные трудности вследствие сложной конфигурации трехфазных конту­ ров с большими токами, поскольку электромагнитные поля являются неплоско-

Ѵ . п *

163

параллельными. Особые трудности в связи с этим вызывает определение пара­ метров несимметричных руднотермических печей, отнесенных к одной фазе. Вместе с тем для несимметричных печен определение параметров каждой фазы

является совершенно

обязательным.

 

 

 

 

В [94] указывается, что задача

точного

измерения

активного сопротивле­

ния проводов большого сечения при

больших токах даже в лабораторных ус­

ловиях не является простой. Величины активных и реактивных

сопротивлений

таких

токоироводов

имеют порядок

10~4 — Ю - " 5 ом/м,

вследствие чего возни­

кает

необходимость

пользоваться

весьма

чувствительными

измерительными

устройствами. Кроме того, необходимо применять меры, чтобы измерительная аппаратура не была подвержена влиянию сильных магнитных полей (которые

имеют место при измерении параметров

проводов

с большими токами) и

чтобы

на подводящие измерительные контуры

эти поля

оказывали минимальное

влия­

ние. Так как в реальных коротких сетях исследуемые провода имеют конечную длину, необходимо расположить измерительные контуры таким образом, чтобы в них не индуктировалась э. д. с. от токов в проводниках, подводящих ток к ис­

 

 

следуемым проводам, а там, где

это не­

 

 

возможно,

индуктированные

э.

д.

с.

 

 

должны иметь минимальные величины.

 

 

Трудность

определения

активного

 

 

и реактивного

сопротивления

сложных

 

 

токопроводов явл яется результатом того,

 

 

что

задача

о распределении тока

в мас­

 

 

сивных проводах сложной формы сече­

 

 

ния

и в сложных трубопроводах и о рас­

 

 

пределении магнитного поля около них

 

 

является по сути дела задачей, относя-

Рис. 7-1. Осциллограмма тока

и на-

щейся к области теории

электромагнит-

пряжения руднотермической

печи

пого поля, и лишь при определенных

ог­

 

 

раничениях она может быть сведена к за­

 

 

даче,

относящейся к

области

теории

электрических ценен. При определении активного и реактивного сопротивлений сложных токопроводов, рассчитанных на весьма большие токи промышленной частоты, решающее значение имеют экспериментальные данные. Поэтому весьма важным является установление методики, обеспечивающей минимальные по­ грешности измерений.

Разработке методики экспериментального определения параметров электро­ печных контуров в технической литературе уделялось достаточно большое вни­ мание [66, 94—99].

При определении методики экспериментального определения параметров руднотермических печей должны быть учтены особенности, присущие их элек­ трическим параметрам. Известно, что при определении электрических характе­ ристик руднотермических печей решающее значение имеют величины реактивных сопротивлений, величины же активных сопротивлений, определяющие потери мощности, оказывают значительно меньшее влияние (гл. 5).

При этом в сложных токопроводах коротких сетей несимметричных печей активные сопротивления отдельных фаз определяются в основном сопротивле­ ниями переноса мощности (гл. 1). Существенное влияние на величину добавоч­

ных

потерь оказывает неравномерное токораспределение

по проводникам

корот.

кой

сети (явление

внешнего поверхностного

эффекта,

рассмотренное в гл. 4)-

Как

в симметричных, так и в несимметричных

печах значительную часть

актив­

ных

сопротивлений, определяющих потери мощности, составляют сопротивле­

ния

контактных щек и электродов (гл. 5). При разработке

методики измерений

следует учитывать то обстоятельство, что кривые токов

и

напряжений

рудно­

термических печей

имеют синусоидальную форму (рис.

7-1).

 

 

 

Наибольшие трудности при измерениях возникают при определении парамет­

ров отдельных участков электропечного контура (участки короткой сети, ванна

и

др.). При этом в случае необходимости вводится систематическая поправка

на

э. д. с , наводимые на измерительный контур. Токи измеряются с высшей стороны печного трансформатора или в цепи вольтодобавочного трансформатора (они про­ порциональны токам в электродах), а также измеряются с помощью магнитных

164

Смотрите также файлы