7. Расчет и построение рабочих характеристик печи

Расчет электрических и рабочих характеристик печи выполняется для двух периодов плавки: плавления и рафинировки. Под рафинировкой подразумевается жидкий период плавки, который может состоять из окислительного и восстановительного периодов, или одного из них.

Для расчета характеристик должны быть рассчитаны исходные величины для каждого периода:

– фазное напряжение на стороне низкого напряжения трансформатора, В;

– активное сопротивление силовой цепи (кроме сопротивления электрических дуг), Ом;

– индуктивное сопротивление силовой цепи установки, Ом;

– мощность тепловых потерь, МВт;

– полезный расход электроэнергии, МВт-ч/т.

Для определения электрических величин и показателей работы печи используются следующие формулы:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

В этих формулах:

– полная мощность установки;

– активная мощность печной установки;

– реактивная мощность печной установки;

– мощность электрических дуг;

– мощность электрических потерь печной установки;

– напряжение на дуге;

– коэффициент мощности печной установки;

– электрический к.п.д.;

– удельный расход электроэнергии;

– общий (тепловой и электрический) к.п.д.;

– часовая производительность печи;

– удельная продолжительность периода или плавки;

– полное сопротивление внешних (кроме дуги) участков цепи.

Характерные токи определяют по формулам:

Кривые электрических и рабочих характеристик строятся по 17 значениям, найденным для различных токов. Рекомендуется определить значения всех характерных величин при токах , , , , , , и еще при 10 значениях тока в интервале от до , обозначенных, как , и т.д.. Для выполнения большого объема повторяющихся вычислений надо использовать ЭВМ. Студент может воспользоваться готовой программой (HORNOS)или разработать и отладить программу самостоятельно.

7.1. Подготовка исходных данных

7.1.1. Вторичное фазное напряжение

Напряжение для периода плавления в курсовом проекте принимается равным высшему вторичному напряжению. Это несколько условно. Напряжение изменяют от более низкого к высшему и далее опять к пониженному.

Высшее вторичное напряжение согласно разделу 3 равно:

Для периода рафинировки напряжение выбирается в соответствии с требованиями технологии, которые предусматривают снабжение ванны необходимым теплом. Экономически целесообразно снабжать ванну теплом в энергетически оптимальном режиме, хотя энергетический режим в этот период играет второстепенную, обеспечивающую роль. Первоначально принимаем некоторое предварительное значение напряжения рафинировкиU_фраф, которое затем оптимизируем, добиваясь таких значений, которые удовлетворяют как технологическим, так и энергетическим требованиям. U_ф.рафменьшеU_ф.пл.. Глубина регулирования вторичного напряжения современных ДСП, выраженная как отношение высшего вторичного напряжения к низшему (U_ф.выс. / U_ф.низ. ) колеблется от 1,5 до 4,0. Исходное для оптимизации вторичное напряжение рафинировки можно принять равным:

7.1.2. Активное и индуктивное сопротивления

Активное и индуктивное сопротивления силовой цепи современных ДСП (без сопротивления дуги ) может быть представлено в виде следующих обобщающих выражений и равно:

Для периодов плавления и рафинировки необходима дифференциация усредненных значений r и x , поскольку они зависят не только от S_н и G, но и от теплофизических условий горения электрической дуги. Значения r и x для периода плавления должны быть увеличены, а для периода рафинировки – уменьшены:

Для периода плавления и должны удовлетворять следующему соотношению:

Рассчитаем ток короткого замыкания по следующей формуле:

Проверяем соотношение:

Второе отношение выше указанных пределов. В этом случае надо задать новое значение :

и обратным пересчетом определить и по формулам:

Где - индуктивное сопротивление дросселя, Ом;

- ток короткого замыкания, А.

Для расчета характеристик периода плавления принимается . Для периода рафинировки берется реактивное сопротивление без учета сопротивления дросселя.