книги из ГПНТБ / Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие

Явление неравных мощностей по фазам при равных токах возникает вследствие электромагнитного переноса мощности между несимметрично расположенными токоподводами трех фаз короткой сети, обладающими неоди­

проводы фаз расположены параллельно в одной плоско­

стей данной фазы с соседними и токами соседних двух фаз.

Как следует из теории, рассмотренной ранее, векторы э.д. с. самоиндукции и взаимоиндукции отстают от векто­ ра тока, их вызвавшего, на угол 90°. Но действие э.д.с.

равны произведению сопротивлений на ток и откла­ дываются от вектора тока на угол 90° в сторону опережения.

Таким образом, в каждой фазе короткой сети напря­

ив дуге;

2)индуктивное падение напряжения от собственной индуктивности;

141

3) два падения напряжения от действия взаимных ипдуктивностей соседних фаз.

В соответствии с изложенным на рис. 55 построена векторная диаграмма, поясняющая, как при различных взаимоиндуктивностях и равных токах в фазе получают-

Рис. 55. Векторная диаграмма, поясняющая перенос мощности электро магнитным путем м е ж д у ф а з а м и короткой сети при различных коэффи ­ циентах взаимоиндуктивности:

ся различные напряжения на крайних фазах, а поэтому выделяют и неодинаковые мощности.

Дикая и мертвая фазы находятся всегда на крайних электродах. Их расположение зависит от порядка чере­ дования фаз на обмотках печного трансформатора. Если дикая фаза находится на третьем электроде, то мертвая на первом. Очевидно, более рационально иметь дикую

142

фазу на первом электроде у завалочного окна, где име­ ются большие тепловые потери.

Чтобы изменить расположение дикой и мертвой фаз, нужно поменять местами любые две фазы высоковольт­ ной ошиновки в месте подключения печного трансформа­ тора.

При подключении трехфазного приемника можно по­ лучить 6 комбинаций (сочетаний), когда меняются места­ ми только две фазы, при этом для трех сочетаний дикая

другой рассматривается для схем коротких сетей, у кото­ рых по ошиновке фаз протекают линейные токи. Кроме переноса дикой фазы на первый электрод, можно назвать следующие возможности уменьшения вредного действия, вызванного несимметричностью короткой сети:

1) создание трансформаторов с раздельным регули­ рованием вторичного напряжения по фазам, тогда мож­ но повысить напряжение на мертвой фазе или понизить на дикой;

2)применение схемы короткой сети треугольник на электродах с четвертой стойкой;

3)корректировка электрического режима по токам

сучетом действия дикой и мертвой фаз;

4)дальнейшая разработка специальных схем корот­ кой сети, несложных в эксплуатации, с целью получения полной симметричности.

§7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

МЕТАЛЛА В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Современные дуговые печи емкостью 25 т и больше оборудуются установкой для электромагнитного переме­ шивания металла. Электромагнитное перемешивание ме­ талла значительно облегчает труд сталевара при скачи­ вании шлака, освобождает его от перемешивания металла гребками, увеличивает производительность и повышает качество металла. Весьма необходимы уста­ новки электромагнитного перемешивания для печей боль­ шой емкости, так как у таких печей увеличены диаметр и глубина ванны с жидким металлом, поэтому слишком

143

тяжелым и малоэффективным становится перемешива­ ние металла вручную гребками.

Процессы диффузионного раскисления и обессеривапия стали зависят от площади соприкосновения металла со шлаком. При глубокой ванне эти процессы замедля­ ются, поэтому на печах большой емкости особенно эф­ фективно электромагнитное перемешивание, с помощью которого можно продолжительное время (15—20 мин) производить перемешивание, т. е. контактирование все новых порций металла с восстановительным шлаком, бо­ лее быстрое раскисление и обессеривание металла. Электромагнитное перемешивание металла позволяет со­ кратить длительность восстановительного периода на 15—20 мин, выравнить температуру по всей ванне и полу­ чить однородный по химическому составу металл и уменьшить содержание неметаллических включений.

Установка электромагнитного перемешивания состоит из следующего основного оборудования:

1)двухфазного плоского статора, имеющего вогну­ тую форму поверхности соответственно днищу кожуха печи;

2)источника питания двухфазного статора, представ­ ляющего собой многомашинный преобразовательный аг­ регат из приводного синхронного двигателя с возбудите­

лем и двух генераторов низкой частоты; 3) системы управления установкой электромагнитно­

го перемешивания, сигнализации и защиты установки^ При монтаже установки перемешивания днище кожу­

ха печи выполняется из немагнитной стали. Расстояние между статором и днищем примерно 50—70 мм. В магнитопроводе статора укладывают две обмотки, причем наружная катушка состоит из двух частей, расположен­ ных на внешних частях статора, а между ними внутри находится вторая обмотка.

Как показали исследования, выполненные Н. В. Око­ роковым, двухфазный статор с неразделенными обмотка­ ми оказывает меньшее силовое действие на жидкий ме­ талл, чем статор с разделенной крайней обмоткой, при одинаковой мощности в обоих случаях.

Работа электромагнитного перемешивания металла в принципе имеет сходство с работой асинхронного дви­ гателя и заключается в следующем: при включении двух­ фазного переменного тока, имеющего сдвиг между фа-

144

зами 90°, в две обмотки в статоре образуется бегущее магнитное поле, скорость движения которого зависит от частоты. Это поле проникает через немагнитное днище печи и футеровку в расплавленный металл и индуктирует в нем токи. Индуктированные токи в металле, взаимо-

] [

Рис. 56. Схемы электромагнитного перемешивания металла:

а — скачивание шлака; б — перемешивание металла

(

действуя с бегущим магнитным полем статора, приводят металл в движение на основании закона действия элект­ ромагнитных сил.

При согласованном включении обеих частей наружной обмотки бегущее поле направлено от завалочного окна к выпускному отверстию и в таком же направлении увле­ кает за собой ближайшие к статору (нижние) слои жид­ кого металла, тогда верхние слои металла движутся от выпускного отверстия к завалочному окну и увлекают за собой шлак. Если немного наклонить печь к шлаковне, то жидкий шлак будет стекать в шлаковню под завалоч­ ным окном. В данном случае тяжелая физическая рабо­ та — скачивание шлака вручную с помощью гребков за­ меняется электромагнитным скачиванием (рис. 56, а).

Для изменения направления движения жидкого ме­ талла в печи изменяют направление тока во внешних об­ мотках так (рис. 56, б), что включение этих частей обмо­ ток оказывается встречным. В этом случае металл пере­ мешивают с целью ускорения процессов рафинирования, выравнивания температуры по толще металла и получе­ ния однородного металла по химическому составу.

Для качественного перемешивания металла необхо­ димо, чтобы индуктированные токи были на достаточной глубине жидкой ванны, т, е. глубина проникновения

должна быть равна половине высоты жидкой ванны. Глубина проникновения тока обозначается греческой бук­ вой б (дельта) :

Для печей большой емкости эта частота находится

впределах 0,5—1 гц.

Вэлектросталеплавильных цехах один преобразова­ тельный агрегат обычно используется для питания ста­ торов двух печей. Расход электроэнергии на перемешива­ ние в среднем составляет 15—20 кет-ч/т. Но благодаря сокращению периода рафинирования при перемешивании достигается экономия электроэнергии.

Внастоящее время выполняются работы с целью по­ лучения более экономичных преобразовательных агрега­ тов для питания статоров электромагнитного перемеши­

ной печи отличается непрерывным перемещением элек­ тродов, так как из-за плавления шихты расстояние меж­

ния для одного и того же значения тока. Поэтому необ­ ходимо применять автоматические регуляторы мощно­ сти, обеспечивающие достаточно точное выдерживание заданного электрического режима плавки. Совершенно очевидно, что пультовщик, работая на ручном управле­ нии перемещением электродов, не может обеспечить хо­ рошую и экономичную работу мощного и энергоемкого агрегата, каким являются дуговые электропечи. Но руч­ ное регулирование применяют для выполнения техноло­ гических операций по наращиванию электродов, пере-

146

должен быть достаточно надежным в работе и удовлет­ ворять следующим требованиям:

1) чувствительность по регулируемому параметру должна быть такой, чтобы обеспечить выполнение за­ данного режима с весьма небольшими отклонениями, ха­

3)должна обеспечиваться быстродейственность при ликвидации ненормальных режимов (обвалов шихты, ко­ ротких замыканий на шихту в начальный период плав­ ления, обрывов д>ги); чем больше отклонение от за­ данного режима, тем быстрее должно происходить его восстановление;

4)должны осуществляться автоматическое зажига­ ние дуги и мгновенная остановка электродов при сопри­

косновении с шихтой во избежание поломок электрода;

5)регулирование должно быть устойчивым, т. е. дол­ жны отсутствовать ненужные колебания электродов вблизи рабочего значения;

6)должен поддерживаться достаточный диапазон регулирования мощности, необходимый по условиям тех­ нологического процесса.

Нужно отметить, что требования чувствительности, быстродействия и устойчивости являются противоречи­ выми друг другу, так как для получения устойчивого регулирования приходится ограничивать чувствитель­ ность регулятора и его быстродействие.

Если принятый регулируемый параметр обозначить буквой П и номинальное его значение Я„, а отклонение параметра вверх Пп, а вниз /7М , то зона нечувствитель­ ности составляет

Пи

Регулируемым параметром называем величину, при­ нимаемую как основную для сравнения и настройки ав­ томатического регулятора.

После испытания большого числа различных систем автоматических регуляторов с различными регулируе­ мыми параметрами в настоящее время наибольшее рас­ пространение получили автоматические регуляторы мощ­ ности, у которых регулирование ведется по току или по току и напряжению (дифференциальные регуляторы).

Каждая фаза электропечи имеет свой отдельный ре­ гулятор, следовательно, на электропечи должно быть установлено четыре регулятора (один резервный), ко­ торые в совокупности с пускорегулирующей аппарату­ рой и приводом исполнительного механизма представ­ ляют комплект автоматического регулирования печи.

Качественная работа автоматического регулирова­ ния перемещением электродов зависит от конструктив­

или неудовлетворительного состояния механизмов пере­ мещения электродов.

Механизмы перемещения электродов должны удов­ летворять следующим требованиям:

1) в кинетических передачах и связях должны быть минимальные зазоры и люфты;

2) должны быть уравновешены электрододержатель

иэлектрод с их противовесом;

3)не должно происходить самопроизвольного опус­ кания электрододержателей с электродами под действи­ ем собственной массы;

4)должны отсутствовать деформируемые звенья;

5)должны отсутствовать заедания в движущихся частях механизмов;

6)должна быть достаточная скорость перемещения, согласованная с качественными возможностями автома­ тического регулирования.

В настоящее время применяют различные системы автоматических регуляторов мощности в дуговой стале­ плавильной печи. Перечислим основные системы:

релейно-контакторные регуляторы; регуляторы с электромашинными усилителями; регуляторы с магнитными усилителями;

регуляторы с электронными и ионными усилителями; регуляторы с .полупроводниковыми усилителями; гидравлические регуляторы.

148

Нужно отметить, что релейно-коптакторные регуля­ торы почти полностью заменены последующими систе­ мами, и поэтому на них останавливаться не будем. Наи­ большее распространение имеют регуляторы типа РМД

сэлектромашинными усилителями. А. Д. Свенчанский

[8]отмечает, что регуляторы РМД при совершенной ме­ ханической системе обеспечивают достаточно высокое

приведена принципиальная схема одной фазы регулято­ ра с электромашинным усилителем. Рассмотрим работу регулятора одной фазы по схеме. Большой ток электро­

можно регулировать и задавать желаемый ток и мощ­ ность в фазе печи. С вторичной стороны автотрансфор­ матора ток попадает на селеновый вентиль тока ВТ, на котором переменный ток этой фазы преобразуется в по­ стоянный и проходит через сопротивление СР-5 и обмот­ ку стабилизирующего трансформатора — это токовая цепь регулятора.

В токовой цепи находится пакетный выключатель ПВ-1, назначение которого переводить автоматическое управление на ручное и наоборот. При включенном па­ кетном выключателе ПВ-1 данная фаза печи переводит­ ся на ручное управление.

Цепь напряжения регулятора подключается к шине короткой сети фазы и через плавкий предохранитель проходит цепь пакетного выключателя /75-2, который должен быть включен для работы на автоматическом регулировании1 . Затем цепь напряжения проходит че­ рез регулируемое сопротивление СР-7 на разделительный трансформатор РТ и с его вторичной обмотки на вы­ прямитель ВН. Выпрямленное напряжение проходит по

! Обычно цепи ПВ-1 и ПВ-2 объединяются в одном пакетном выключателе на две цепи. В одном положении такого пакетника разомкнуты контакты ПВ-1 и замкнуты контакты ПВ-2, что соот­ ветствует автоматической работе; в другом положении контакты ПВ-1 замкнуты, а ПВ-2 разомкнуты — это ручное регулирование.

149

обмотке стабилизирующего трансформатора ЯСТ на со­ противление сравнения СР-6.

Падение напряжения на участке сопротивления СР-5 пропорционально току печи, а падение напряжения на

Рис. 57. Принципиальная схема одной фазы автоматического регулятора с элсктромаіпннным усилителем

сопротивлении СР-6 пропорционально фазовому напря­ жению печи данной фазы. Когда электрический режим соответствует заданному, падения напряжений в сопро­ тивлениях СР-5 и СР-6 равны по величине, а токи, про­ текающие в них, взаимно противоположны, в этом слу­ чае ток по обмотке управления ОУ электромашинного усилителя не протекает, так как обмотка ОУ подключе­

но