Файл: Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов руднотермических печей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.06.2024
Просмотров: 155
Скачиваний: 0
требуется знания постоянных |
каждого |
пояса в отдельности. В случае |
выхода |
||
из строя магнитного пояса на каком-либо |
электроде (механическое |
повреждение, |
|||
обгорание и др.) пояс может быть быстро заменен |
на резервный. |
|
|
||
Измерительный прибор 3 представляет собой детекторный вольтметр с двух- |
|||||
полупериодным выпрямителем |
на германиевых |
полупроводниках |
типа |
Д2 - Г . |
|
В приборе использован микроамперметр |
типа М-24. Д л я температурной |
компен |
сации в цепь микроамперметра включено сопротивление 5 из манганиновой проволоки диаметром 0,12 мм. Д л я переключения магнитных поясов исполь зуется переключатель типа ПТ-12 на 12 фиксированных положений. На токоподводах каждого электрода установлено три прибора (схема прибора приведена на рис. 7-5). Три детекторных вольтметра с подгоночными сопротивлениями и
переключателями |
собраны в одном |
каркасе и установлены в помещении |
пульта |
||
управления. |
полученные с помощью вышеуказанного прибора, говорят о |
||||
Результаты, |
|||||
том, что после перепуска электродов переходное сопротивление контакта |
плита— |
||||
электрод несколько меняет |
свою |
величину. Причина |
этого — изменение уже |
||
установившегося |
в данном |
режиме |
работы контактного |
сопротивления. |
Поджа- |
тие контактных плит в процессе эксплуатации при установившемся токе в элек тродах не меняет величины контактного сопротивления. Следовательно, если в одной или нескольких контактных плитах будет зафиксировано при помощи
описанного устройства |
чрезмерное |
увеличение тока |
(свыше указанного на |
рис. 7-4), либо резкое |
падение тока |
и после перепуска |
электродов выравнива |
ния токораспределения не будет, то необходимо принимать меры для очистки контактной поверхности от пыли и грязи, либо менять электрододержатель. Характер токораспределения по плитам, полученный с помощью прибора, оп ределяет состояние контактных поверхностей плита—электрод.
7-3. Определение переноса мощности
Перенос мощности может быть определен экспериментально, при этом могут
быть применены |
следующие три |
метода: |
|
|
|
|
1. |
Производится измерение потерь в каждой из фаз |
короткой |
сети Р к , с |
при |
||
равных |
токах / |
в фазах одним из |
методов, изложенных |
в § 7-2. |
Суммарные |
по |
тери в короткой сети не включают переноса мощности, так как суммарная мощ ность переноса равна нулю (гл. 1). Поэтому их можно разделить пропорцио нально длинам отдельных фаз короткой сети и определить потери мощности для каждой фазы. Естественно, что такое распределение потерь по фазам является не совсем точным, но, ввиду того что мощность потерь значительно меньше мощ
ности переноса, ошибка |
при определении мощности переноса |
незначительна. |
Мощность переноса в |
каждой фазе Р П е р — Рк. с — Рпот. к. с- |
Сопротивления |
переноса мощности и потерь фаз короткой сети определяются следующим обра зом:
|
|
|
г п ер — РперД2, |
г пот. к. с = |
Рпот. к. с/^2 - |
|
|
|
2. |
При разных порядках следования фаз и равных токах в фазах изменяются |
|||||
мощности и токи в короткой сети. При прямом |
порядке следования фаз Рк |
с = |
|||||
= |
Рпот. к. с + Рпер- |
При |
обратном порядке |
следования фаз в этой же |
фазе |
||
Р"к. |
с = |
^пот. к. с - |
Р п е Р |
• Откуда |
следует: |
|
|
•Рпер
(7-5)
Р4- Р
рк. с ~ г к. "пот. к. с — - 2
При этом способе измерений предполагается, что при изменении порядка следо вания фаз активные сопротивления короткой сети не изменяются.
На действующих печах во время определения ее параметров, к сожалению,
по производственным условиям не |
всегда удается осуществить переключение |
печи на другую последовательность |
фаз. |
12* |
171 |
3. Производится одновременное измерение мощностей и |
токов всех фаз |
|
при одном |
порядке следования фаз. Д л я этого требуется произвести 3 серии за |
|
меров при |
разных соотношениях токов в фазах. При этом также |
предполагается, |
что активные сопротивления фаз короткой сети не изменяются. Так как в каждой серии замеров суммарная мощность переноса равна нулю, то можно составить следующие уравнения:
с ; ) 2 |
г 1 п о т . к . с "Ь |
( ^ 2 ) 2 |
а 2 П О Т . к. с + |
( ^ з ) 2 |
/ З п о т . к. с ~ |
^ік. |
с |
+ |
Р2к. |
с + |
^ З к . с ' |
|
|
CÏ)2 |
г 1 п о т . к. с ~Ь |
(^г) 2 |
г 2 п о т . к. с + |
(/з) |
Л Зпот. к. с = |
^ і к . с + |
^ 2 к . с + |
^Зк . с ' |
(7-6) |
||||
Л ) 2 |
г 1 п о т . к. с + |
{!<1 |
) 2 г 2 п о т . к. с + |
{13 |
Г^Зпот. к. с — РІк. |
с + |
Р2к. |
с + |
Р : |
Зк. |
с ' |
||
Здесь токи и мощности со штрихами обозначают различные |
серии |
замеров. |
|||||||||||
Решая эти уравнения, определяют г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
т о т . к- с» г2пот. к. с> |
гзпот. к. с» з |
затем из ре |
|||||||
зультатов замера на короткой сети легко получают л п |
е р |
для всех фаз. Этот способ |
|||||||||||
требует весьма точных измерений для достижения минимальных |
погрешностей. |
Положительная сторона его заключается в простоте осуществления на дейст вующих печах. Если провести серию таких измерений, можно получить доста точную для инженерной практики точность при определении переноса мощности в несимметричных печных установках.
7-4. Влияние нулевой точки при измерении параметров руднотермических печей
При измерении относительно нуля печи параметров каждой фазы действую щей печи весьма важным является выбор местонахождения вывода нуля печи.
Иногда для облегчения |
измерения на печах предусматривается |
вывод нуля печи, |
|||||||||||
|
|
|
который |
|
представляет |
собой |
либо |
угольный |
|||||
|
|
|
штырь, либо водоохлаждаемые шины. Необхо |
||||||||||
|
|
|
димо |
определить |
место |
вывода |
|
нулевой |
точки, |
||||
|
|
|
так |
как |
с |
одной |
стороны, в печи |
все время про |
|||||
|
|
|
исходит дрейф нуля, а с другой, |
поверхность по |
|||||||||
|
|
|
дины весьма велика и не всегда ясно, |
где при |
|||||||||
|
|
|
исследованиях брать нулевую точку печи. Отно |
||||||||||
|
|
|
сительно |
|
просто |
|
решается вопрос |
на |
печах |
||||
|
|
|
с круглой |
ванной. |
Естественно, |
что |
наиболее |
||||||
Летка |
|
логичной точкой вывода нуля является точка |
|||||||||||
|
подины, |
л е ж а щ а я |
на центральной оси печи. Эта |
||||||||||
Рис . 7-6. |
Расположение |
точка симметрична |
относительно |
всех |
трех фаз |
||||||||
нулевых точек ванны |
пря |
при |
нормальной |
работе |
печи. На печах |
с |
прямо |
||||||
моугольной |
карбидной |
печи |
угольной |
|
ванной |
наиболее симметричной |
точкой, |
||||||
|
|
|
как правило, является точка подины, также нахо |
||||||||||
дящаяся на вертикальной центральной |
оси печи. Однако не на всех |
печах эти |
точки являются доступными. Если отступление от центральной точки для круг лых печей играет несущественную роль, то при несимметричных печах с распо ложением электродов в ряд вопрос выбора нуля печи очень важен. Это можно показать на результатах исследования зависимостей параметров печей от рас положения нуля карбидной печи мощностью 7,5 Мв-а с круглыми электродами диаметром 955 мм, расстоянием между осями соседних электродов 2200 мм, шириной ванны 2530 мм и длиной 6870 мм.
На рис. 7-6 показаны точки вывода нулей из пода печи, относительно ко торых производились замеры, а в табл. 7-1 приведены результаты замеров ин дуктивных сопротивлений фаз (Хф), а также рассчитанное распределение мощ ностей по фазам печи относительно этих нулей ( Р п . ф)-
Из этой таблицы видно значительное различие между параметрами печи относительно нуля 2, выведенного из-под средней фазы. Измерения, проведен ные относительно точки 2', выведенной сбоку средней фазы, дают результаты, аналогичные тем, которые получены относительно точки 2. Поэтому на дейст-
172
Таблица 7-1
Индуктивные сопротивления фаз и распределение мощностей относительно разных нулей карбидной печи мощностью 7,5 Мва с прямоугольной ванной (Il = Іц = Іці =29000 а; ступени напряжения трансформатора 128 в,
порядок следования фаз: I, II, III)
|
|
X, ю 3 о м |
|
|
|
Рп ф, К В Т |
|
||
Фаза за |
Н о м е р точки |
н у л я |
печи |
Н о м е р |
точки |
нуля печи |
|
||
|
|
||||||||
|
1 |
2 |
2' |
1 |
4 |
1 |
2 |
2' |
4 |
I |
0,99 |
0,93 |
0,82 |
|
0,83 |
1510 |
1460 |
1390 |
1290 |
и |
0,66 |
0,61 |
0,55 |
|
0,46 |
1850 |
1910 |
2000 |
2000 |
i n |
1,17 |
1,23 |
1,31 |
|
1,43 |
2010 |
2000 |
1980 |
2080 |
Итого . . . |
2,82 |
2,77 |
2,68 |
|
2,72 |
5370 |
5370 |
5370 |
5370 |
вующих печах с прямоугольной ванной целесообразно производить измерения относительно точки 2', в целом ряде случаев более доступной, чем точка 2, вы веденная из-под средней фазы печи.
7-5. |
Измерение |
параметров |
закрытой |
электропечной д у г и |
методом |
||||
|
зондирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследования |
закрытой |
электропечной |
дуги разными |
авторами |
приводят |
|||
к различным, а иногда и противоречивым |
результатам, что |
затрудняет |
выясне |
||||||
ние |
действительной картины |
в |
ваннах |
руднотермических |
печей [105]. |
Такое |
положение объясняется главным образом отсутствием правильной методики экс периментальных исследований электропечной дуги. В итоге многочисленных исследований [108] было установлено, что при высоких температурах плазмы применять стационарные зонды согласно методу Ленгмюра [107] нельзя. Метод подвижного зонда был применен впервые Ноттенгамом [108] и широко исполь зуется в работах многих физиков, в частности Финкельнбурга, при исследова ниях открытых дуг [109, ПО] . Однако этот метод не нашел применения при ис следовании закрытых электропечных дуг ввиду значительных трудностей, воз
никающих |
при его осуществлении. Г. А. Сисоян, |
Г. Ф. Платонов и другие ис |
|
следователи |
отмечают в своих работах, |
что специфика условий, господствующих |
|
в электропечах (высокие температуры |
в области |
дуги, недоступность дугового |
промежутка и др.), затрудняет осуществление прямых исследований и примене ние такого эффективного метода измерений, как метод зондов [111, 112]. В ра боте [113] было показано, что трудности метода движущихся зондов при иссле довании электропечных дуг могут быть преодолены.
Метод зондирования позволяет получить форму и величину напряжения не только между электродом и подом, но и в большом числе промежуточных точек, а также решить вопросы, связанные с определением параметров электропечной дуги и распределением энергии в рабочем пространстве печи. При определен ных допущениях метод зондирования позволяет определить удельное сопротив ление веществ, заполняющих подэлектродное пространство, и удельное сопро тивление расплава [113]. Поскольку металлический стержень шунтирует ис следуемый промежуток, необходимо создать измерительный зонд, изолирован ный по всей длине, за исключением конца длиной 0,5 — 1,5 мм, для снятия по тенциала в различных точках ванны. Применение изолирующих замазок на жест
ких |
металлических стержнях не дает положительных результатов |
вследствие |
их |
нестойкости при высоких температурах. В связи с этим в качестве |
изоляции |
тонкого измерительного зонда оказалось целесообразным применить дерево, которое из-за кратковременного пребывания в зоне высоких температур (не сколько секунд) не сгорает, а лишь обугливается; измерительным электродом
173
зонда служит молибденовая проволока. Д л я определения положения конца зонда в ванне печи применяется устройство, позволяющее вводить зонд с равно мерной скоростью. В качестве изоляционного покрытия зонда применяется спе циальная масса, состоящая из жидкого стекла и технического глинозема.
Можно осуществить два способа введения зонда в ванну печи: через шихту и через электрод. Первый способ введения зонда (через шихту) обладает следую щими основными недостатками: а) не при всех состояниях колошника можно пройти зондом через шихту в ванну печи; если колошник печи «холодный», пройти зондом в ванну практически невозможно; б) трудно попасть зондом в область подэлектродного пространства; в) невозможно обеспечить равномерность движе ния зонда в ванне, из-за чего возникает трудность определения местонахождения конца зонда; г) трудно осуществить зондирование в печах с герметично закрытой ванной.
Второй способ введения зонда (через электрод) не обладает вышеуказан, ными недостатками, но более сложен в практическом осуществлении. В графи, тированные электроды при их изготовлении вваривается стальная труба, с ко.
|
Рис. 7-7. Осциллограмма напряжения электрод—зонд, получен |
|||
|
|
ная |
на карбидной |
печи |
|
U3 п — н а п р я ж е н и е э л е к т р о д — п о д , U3 |
— н а п р я ж е н и е э л е к т р о д — з о н д |
||
торой электрод запекается. В |
графитовых или угольных электродах высверли |
|||
вается |
специальное |
отверстие |
для зонда. В самоспекающиеся электроды встав |
|
ляется |
специальная |
стальная |
труба для прохождения зонда. При движении |
зонда производится осциллографирование напряжения между концом зонда и электродом. Если обеспечена равномерность движения зонда и известна ско рость его движения ѵ, легко определить расстояние L между концом зонда и концом электрода по числу периодов на осциллограмме напряжения, так как масштаб времени t определяется частотой тока f. В этом случае длина одного
периода / = |
vt. |
Так как |
печь |
работает |
на промышленной |
частоте f = 50 гц, |
то |
||
время одного периода t = |
0,02 сек. Расстояние от конца |
зонда до конца элек |
|||||||
трода |
L = |
ni, |
где п — число |
периодов |
на осциллограмме |
до |
местонахождения |
||
зонда. |
При |
этом необходимо |
знать тот |
момент выхода зонда |
из электрода, |
от |
которого отсчитывается число периодов, определяющих расстояние от зонда до торца электрода. В данном методе этот момент определяется по осциллограмме,
так как |
все известные методы механических измерений (измерения |
длин |
зондов |
||||
с определением |
конца зашихтованной части электрода и др.) весьма |
неточны. |
|||||
В случае, когда |
имеет место скачок напряжения в подэлектродном пространстве, |
||||||
момент |
выхода |
зонда из трубы соответствует |
скачку |
напряжения |
на |
осцилло |
|
грамме. |
Это является началом отсчета расстояния зонда до электрода. |
Когда |
|||||
скачка |
напряжения нет, а имеет место равномерное увеличение |
напряжения, |
|||||
можно |
поступить следующим образом: по осциллограмме (рис. 7-7) |
определить |
|||||
значение амплитуды постоянного напряжения |
(U0), |
соответствующее |
падению |
напряжения на электроде; наложением этого значения амплитуды на последую щие периоды напряжения найти период, начиная с которого наступает плавное нарастание напряжения . Такой метод также позволяет довольно точно опреде лить по осциллограмме момент выхода зонда из электрода. Осциллографирова ние тока и напряжения производится с помощью шлейфного осциллографа. На рис. 7-8 представлена соответствующая измерительная схема. Напряжение элек трод—под или зонд — электрод подается на шлейфный осциллограф МПО-2, включенный через магазин сопротивлений Р - 1 . Ток измеряется и осциллографируется с помощью магнитного пояса. Как известно, магнитный пояс дает
174
э. д. с , |
пропорциональную |
дифференциалу |
измерительного тока. Д л я |
|||||||||
получения |
кривой |
тока |
э. д. с. |
магнитного |
пояса |
необходимо |
проинтегрировать |
|||||
для чего между осциллографом |
и магнитным |
поясом Роговского |
устанавливается |
|||||||||
интегратор, |
на |
выходе |
которого получается истинная кривая измеряемого тока. |
|||||||||
|
В |
качестве |
примера |
на |
|
|
|
|
||||
рис. 7-9 изображена осцилло |
|
|
|
|
||||||||
грамма, |
полученная |
методом |
|
|
|
|
||||||
зондирования |
при |
работе печи |
|
|
|
|
||||||
для плавки белого корунда на |
|
|
|
|
||||||||
ступени |
напряжения |
236 в при |
|
|
|
|
||||||
токе |
12,2 |
ка |
и |
напряжении |
|
|
|
|
||||
между |
электродом |
и |
подом |
|
|
|
|
|||||
99,1 |
в. |
Обработка |
|
достаточно |
|
|
Измерительный зжілрод зонда |
|||||
большого |
количества |
таких |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
осциллограмм |
позволяет полу |
|
|
|
Рабочий электрод |
|||||||
чить форму и величину на |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
пряжения |
не |
только |
между |
|
|
|
|
|||||
электродом |
и |
подом, |
но |
и |
|
|
|
|
||||
в большом |
числе |
промежуточ |
|
|
|
|
||||||
ных точек. Данные осцилло |
|
|
|
|
||||||||
грамм приближают нас к реше |
|
|
|
|
||||||||
нию |
вопросов, |
|
связанных |
|
|
|
|
с |
определением параметров — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
электропечной |
дуги, и в соче |
Рис. 7-8. |
Структурная |
схема |
для |
снятия |
||||||||||||||
тании |
с |
методом |
включения |
|||||||||||||||||
вольт-амперных характеристик и осциллогра- |
||||||||||||||||||||
печи на |
пониженное |
напряже |
||||||||||||||||||
фирования кривых тока и напряжения |
||||||||||||||||||||
ние позволяют получить экви |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
валентную |
схему |
замещения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ванны печи и оценить распределение энергии в ней [114]. При |
определенных |
|||||||||||||||||||
допущениях, |
осциллограммы, полученные |
методом |
зондирования, |
позволяют |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
определить удельное |
|
сопротивление |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
веществ, заполняющих |
подэлектрод- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ное пространство, |
и |
удельное |
сопро |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тивление |
жидкого |
расплава |
[113]. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
З н а я определенную на лабораторной |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
печи |
зависимость |
удельного |
сопро |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тивления |
шихтовых |
материалов |
от |
|||||||||
|
|
|
|
|
"з.п |
иэ.з |
|
температуры, |
можно |
оценить |
темпе |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ратуру |
различных |
зон |
в |
ванне |
печи |
|||||||||
Рис. 7-9. Осциллограмма |
напряжения |
на участках |
зондирования. |
Следует |
||||||||||||||||
и |
тока, |
полученная |
на печи для плавки |
отметить, |
что |
исследованию |
строе |
|||||||||||||
|
|
|
белого |
корунда |
|
ния |
рабочего |
|
пространства |
печей |
||||||||||
/ |
— ток |
в э л е к т р о д е ; |
|
|
посвящены работы [76, 79, 115—117 ] . |
|||||||||||||||
|
|
Данные, |
|
полученные |
в |
результате |
||||||||||||||
э л е к т р о д — з о н д ; |
и э п |
— н а п р я ж е н и е |
|
|
||||||||||||||||
|
экспериментального |
|
исследования |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
т р о д — п о д |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ванны, |
должны |
лечь |
в |
основу |
мо |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
делирования ее электрического поля. Такое моделирование позволяет опреде лить распределение мощности внутри ванны печи.