§ 4. Энергетический баланс и технико-экономические показатели работы Энергетический баланс

Электрическая энергия W_c, забираемая установкой ИТП в течение плавки τ_пл из сети, расходуется следующим образом (с учетом энергии экзотермических реакций W_экз в технологический период τ_тхн):

+ (172)

где ΣW_э.п – электрические потери установки, складывающиеся из потерь в индукторе (W_и), экранах (W_экр), конденсаторной батарее (W_к.б), вторичном токопроводе (W_тпр) и в источнике питания (W_и.п).

Полезную энергию W_пол, расходуемую на изменение энтальпии металла (и шлака) и на проведение технологического процесса, определяют с учетом W_2y.т и W_3у.т. Энергию тепловых потерь W_т.п находят из теплового баланса тигля. Потери энергии в индукторе W_и определяют для известных параметров электрического режима с учетом (153).

Потери в экранах W_экр составляют 1,5...2 % от (W_пол – W_экз + W_т.п +W_и).

Потери энергии в конденсаторах W_к.б находят с учетом мощности электрических потерь Р_к.б в диэлектрике (через тангенс угла диэлектрических потерь tg δ) и фактического напряжения на обкладках конденсатора U_факт, если оно отличается от номинального (допустимого) значения U_ном:

Р_к.б = Q_к.бtg δ(U_факт/U_ном)². (173)

Более или менее точный расчет потерь W_тпр в токопроводе, соединяющем источник питания и конденсаторную батарею с ИТП, можно провести, только зная конструкцию и геометрические размеры токопровода и планировку электропечной установки. Без расчета потери W_тпр можно принять для токопровода с разъемным соединением наклоняющегося индуктора (на малых ИТП) равными 1,5...2 %; для токопровода с гибкими кабелями (на крупных ИТП) – 5...10 %.

Электрические потери в источнике питания W_и.п находят по величине его КПД η_и.п, который указывают в технической характеристике электрооборудования, и номинальной активной мощности установки Р_ном:

(174)

Соотношение статей баланса (табл. 26) зависит от вместимости и мощности ИТП, рабочей частоты тока, типа основного и вспомогательного электрооборудования, технологического процесса выплавки стали, умения в течение плавки поддерживать оптимальный электрический режим.

Таблица 26

Энергетический баланс и технико-экономические показатели итп различной вместимости

Статьи баланса и показатели	Группа ИТП вместимостью т, не более
	0,01	0,1	1	10
Приход, %
Электрическая энергия	100	100	94…96	95...98
Экзотермические реакции	Нет свед.	Нет свед.	6...4	5. . .2
Расход, %
Электрические потери	60...80	50...60	33...41	21...27
В том числе:
в индукторе	Нет свед.	Нет свед.	7...9	10
в токопроводе	То же	То же	1...2	4...8
в конденсаторах			2…4	2...4
в преобразователе			23…26	5
Тепловые потери	10...15	15	19…23	25
Полезное тепло	10...25	25...35	48…36	56...48
КПД:
электрический	0,2...0,4	0,4...0,5	0,6…0,7	0,7...0,8
тепловой	0,5...0,6	0,6...0,7	0,6...0,7	0,65...0,75
общий	0,1...0,25	0,25...0,35	0,35...0,5	0,5...0,55
Удельный расход энергии, кВт·ч/т	Более 1000	700...900	650…750	600…650

Следует отметить, что для ИТП вследствие относительно малого теплового сопротивления футеровки тигля замедление плавки вызывает особенно значительное увеличение тепловых потерь W_т.п и удельного расхода электроэнергии W_y.

В соответствии со структурой энергетического баланса общий КПД η_oбщ ИТП определяют по формуле

, (175)

где выражение в скобках представляет собой электрический КПД всей электротехнической части установки ИТП.

Из табл. 26 видно, что:

1) тепловой КПД за плавку составляет 0,5...0,7 для малых печей и 0,8...0,9 для крупных печей;

2) электрический КПД (в условиях сложной электротехнической установки ИТП) не превышает 0,8, а на малых ИТП, питаемых от ламповых генераторов, снижается даже ниже 0,5;

3) общий КПД составляет 0,35...0,55, вызывая повышенный удельный расход электроэнергии (600...900 кВт·ч/т).