Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энерготехнологические установки. Практикум
.pdf
Пример 4.4. Для отопления сельского дома площадью
п
20 Cθ= °
,,
п
θ
н
5.
*
т
Q∆
пол
;Q
пол
.Q
2
100 м
необходимо определить мощность инфракрасной си-
стемы нагрева при поддержании температуры в помещении
в отопительный сезон, в условиях Подмосковья.
Решение
1. Определяем плотность мощности
ω необходи-
2
Вт м
мую для достижения указанной температуры при различной
теплоизоляции (качественная оценка) по табл. 4.1.
Таблица 4.1
Параметры плотности мощности для достижения температуры
2
Плотность мощности ω, Вт/м
Теплоизоляция дома
Хорошая теплоизоляция 60 80 100
Плохая теплоизоляция 90 120 150
Неутепленный 200 260 280
при температуре в помещении θп, °С
14 16 20
,
2. Рассчитываем мощность источника теплоты для дома
с хорошей теплоизоляцией:
уст
Вт100 100 10 000 .PS=ω⋅ = ⋅ =
3. Выбираем для отопления помещения ИК нагреватель
марки IRH-2 со следующими параметрами: номинальное
напряжение 220 В; номинальная потребляемая мощность
Вт2000 .P =
4. Число устанавливаемых нагревателей
в термической установке – материал, масса шихты, длительность плавки (нагрева); тепловые потери
от
P
10 000
уст
nP= = =
2000
н
шт
Расчетное задание 4
Исходные данные
В табл. 4.2 представлены параметры режима плавления
в процентах
41
электрические потери
*
P∆ в процентах от
э
Задание
пол
.Q
*
т
Q∆
э
э
P∆
пол
;Q
э
P∆
*
т
,Q∆
Рассчитать для электротермической установки полезную
тепловую мощность; тепловой, электрический и общий КПД;
потребляемую из сети электроэнергию.
1. Используя данные табл. 4.2 по формуле (4.1) рассчитать
полезную тепловую мощность установки
2. По значениям
ния тепловых
Q∆ и электрических
т
*
и
P∆ определить абсолютные значе-
потерь.
3. По формулам (4.2)–(4.5) рассчитать тепловой, электрический и общий КПД установки и потребляемую установкой
электрическую мощность.
4. После выполнения расчетного задания необходимо оформить отчет, который должен содержать следующие позиции:
1) краткие теоретические сведения;
2) результаты расчета полезной тепловой мощности установки
3) абсолютные значения тепловых тQ∆ и электрических
потерь;
4) результаты расчета теплового, электрического и общего КПД установки и потребляемую установкой электрическую
мощность;
5) выводы.
При защите практической работы необходимо знать отве-
ты на контрольные вопросы и задания.
Таблица 4.2
Параметры режима плавления установки
Номер
варианта
1
2 25 180 25 5
3 30 140 30 7
42
Мате-
риал
шихты
Алюми-
ний
Масса
шихты
m, кг
20 120 20 9
Длитель-
ность
нагрева
t
, мин
н
Тепловые
потери
в % от
Электриче-
ские
потери
пол
в % от
Q
*
P∆
э
Q
пол
*
т
,Q∆
Окончание табл. 4.2
Номер
варианта
4
Мате-
риал
шихты
Масса
шихты
m, кг
Длитель-
ность
нагрева
t
, мин
н
34 150 45 6
Тепловые
потери
в % от
Q
пол
5 24 170 40 4
6 19 150 42 7
7 18 160 36 8
Медь
8 16 120 32 9
9 35 110 37 5
10 40 130 29 4
11
22 100 36 5
12 30 110 37 6
13 46 115 38 7
14 42 120 39 6
15 43 106 40 5
Цинк
16 38 105 42 7
17 37 95 43 8
18 36 90 44 9
19
35 93 46 10
20 29 87 47 11
21 26 106 36 9
22 25 109 37 8
Сталь
23 24 130 38 7
24 23 150 39 6
25 22 154 40 5
26
21 153 41 4
27 20 151 42 3
28 19 140 43 4
Железо
29 18 130 44 5
30 17 146 45 6
31
32 16 98 44 8
33 15 106 43 9
Чугун
18 143 46 7
34 14 107 42 10
Электриче-
ские
потери
в % от
P∆
Q
пол
*
э
43
Контрольные вопросы и задания
1. Как определяется полезная тепловая мощность источ-
ника при расплавлении металла?
2. Как определяется полезная тепловая мощность источ-
ника при расплавлении металла и его перегреве?
3. Как определяется полезная тепловая мощность источ-
ника при нагреве металла?
4. Назовите составляющие тепловых потерь в электротер-
мической установке.
5. Назовите составляющие электрических потерь в элек-
тротермической установке.
6. Как определяется тепловой КПД электротермической
установки?
7. Как определяется электрический КПД электротермиче-
ской установки?
8. Как определяется общий КПД электротермической
установки?
9. Перечислите методы повышения теплового КПД элек-
тротермической установки.
10. Перечислите методы повышения электрического КПД
электротермической установки.
11. Как определить электрическую мощность, потребляемую электротермической установкой, по удельным характеристикам электропотребления?
44
Практическое занятие 5
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДУГОВОЙ
СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ
Цель практического занятия – получение знаний и навы-
ков расчета и выбора силового печного трансформатора и короткой сети дуговой сталеплавильной печи (ДСП).
Теоретические сведения
Общие сведения
Печной трансформатор обеспечивает питание электродуговой печи. Для печей небольшой и средней мощности трансформаторы выпускают трехфазными. Для печей большой
мощности применяют электрическую схему из трех однофазных трансформаторов, позволяющую повысить коэффициент
мощности ДСП благодаря более рациональной конструкции
короткой сети и возможности регулировать мощность и напряжение по отдельности на каждой фазе.
Трансформатор ДСП характеризуется следующими особенностями:
– рассчитан на высокие номинальные токи на низкой сто-
роне, до десятков и сотен килоампер;
– имеет большой коэффициент трансформации, равный 25
при высоком напряжении 10 кВ и 275 при высоком напряжении 110 кВ;
– имеет большое число ступеней вторичного напряжения
при диапазоне его регулирования до 500 % и числе ступеней
более 40;
– обладает высокой стойкостью против коротких замыка-
ний и высокой конструктивной прочностью.
Силовые печные трансформаторы оборудованы устройствами принудительного охлаждения с искусственной циркуляцией масла и снабжены регуляторами напряжения под
нагрузкой. Обмотки трехфазных трансформаторов соединяют
по схеме «треугольник – треугольник» с возможностью последующего переключения на схему «треугольник – звезда», что
позволяет регулировать уровень вторичного напряжения.
45
Переключение ступеней напряжения ДСП малой и средней
мощности производят при снятой нагрузке, для чего переключатель снабжают блокировкой с главным высоковольтным
выключателем. В трансформаторах большой мощности переключение можно производить под нагрузкой специальным
переключателем.
Печные трансформаторные агрегаты ЭТЦНКД и
ЭТЦНКВ. Печные трансформаторы масляные с регулировани-
ем напряжения под нагрузкой (РПН) с охлаждением с помощью принудительной циркуляции воды и масла с ненаправляемым потоком масла (охлаждение типа Ц) предназначены для
питания дуговых сталеплавильных электропечей от сети переменного тока частотой 50 Гц (ЭТЦНКД) и питания агрегатов
комплексной обработки стали с дуговым нагревом (ЭТЦНКВ).
Трансформаторные агрегаты состоят из понижающего
трансформатора и электропечного трансформатора, размещенных в общем баке. Основные составные части агрегата – магнитопроводы понижающего трансформатора, электропечного
трансформатора и токоограничивающего реактора, обмотки,
отводы, вводы, переключающее устройство с приводным механизмом; бак с расширителем и токоограничивающий реактор; система охлаждения.
Магнитопроводы трансформаторов – стержневые, шихтованные, собранные из пластин высоколегированной электротехнической стали с изоляционным покрытием. Форма покрытия стержней и ярем ступенчатая, близкая к окружности.
Обмотки трансформаторов – концентрические, выполнены медными проводами с бумажной изоляцией. По типу обмотки подразделяются на: «переплетенные» – обмотки ВН;
многоходовые винтовые с ответвлениями для получения различных значений коэффициента трансформации – обмотки
грубого и тонкого регулирования регулировочного трансформатора; непрерывные с петлями – обмотки НН. Все отводы,
кроме отводов обмотки НН, выполнены проводом, изолированным бумагой.
Отводы НН выполнены из медных шин прямоугольного сечения. Концы катушек обмоток НН припаяны к специальным
медным скобам, приваренным к отводам НН. Отводы НН с по-
46
мощью демпферов присоединены к шинным вводам НН, установленным на крышке бака.
Вводы ВН – маслоподпорные, фланцевой конструкции,
на каждом вводе установлено по два встроенных трансформатора тока. Вводы НН – медные шины, закрепленные в обойме.
Переключающее устройство (РПН) состоит из избирателя
(тонкое регулирование), предизбирателя (грубое регулирование), контактора и приводного механизма. Избиратель и предизбиратель расположены в отдельном отсеке, заполненном
маслом, не сообщающимся с маслом основного бака.
Реактор располагается в одном отсеке с избирателем и предизбирателем, контактор помещен в залитый маслом бачок, расположенный на стенке отсека. Соединение контактов контактора
с отводами осуществляется на гетинаксовой доске, отделяющей
бачок от отсека. Переключение ступеней регулирования напряжения должно осуществляться при значениях тока не более
1,2 номинального. Устройство РПН выдерживает в эксплуатации без смены контактов 20 000 переключений при номинальном токе устройства РПН, номинальном напряжении ступени
регулирования и коэффициенте мощности нагрузки 0,7…0,9.
Приводной механизм смонтирован на стенке отсека. Управление
переключающим устройством – дистанционное от универсального переключателя, установленного на щите управления.
Бак агрегата – сварной конструкции. Расширитель установлен на крышке агрегата и разделен на две полости – связанную
с отсеком и связанную с отсеком под переключатель. Уровень
масла в полостях расширителя контролируется двумя маслоуказателями, на которых нанесены три контрольные черты, соответствующие уровням масла при температуре окружающего воздуха минус 45, 15 и 45 °С. Маслоуказатели установлены
на торцевых стенках расширителя. Максимальный и минимальный уровень масла в полости расширителя, связанной с основным баком, контролируется срабатывающим на отключение агрегата датчиком стрелочного маслоуказателя.
Агрегаты оборудованы системой охлаждения с принудительной циркуляцией воды и масла с ненаправляемым потоком масла (вид Ц). Система охлаждения состоит из двух комплектов маслоохладителей и насосов.
47
Расшифровка обозначений ЭТЦНКД и ЭТЦНКВ (В)-
= ⋅ ⋅ω
ω
з
τ
Х/110-УХ: Э – электропечной; Т – трехфазный; Ц – охлаждение с принудительной циркуляцией воды и масла с ненаправленным потоком масла; Н – регулирование вторичного
напряжения под нагрузкой (РПН); К – комплектный (состоящий из регулировочного автотрансформатора и электропечного трансформатора, размещенных в одном баке); Д – для
дуговых сталеплавильных электропечей; В – для вакуумных дуговых печей; Х – типовая мощность (40 000, 160 000),
кВ ∙ А; 110 – класс напряжения обмотки ВН, кВ; У3, У4 –
климатическое исполнение (У) и категория размещения (3, 4)
по ГОСТ 15150–69.
Расчет мощности и выбор печного
трансформатора ДСП
Схема электроснабжения ДСП с элементами электрооборудования и автоматики представлена в лабораторном практикуме (лабораторная работа 3, рис. 3.1) и далее на рис. 5.1.
Методика расчета полной мощности и выбор печного
трансформатора включает следующие операции.
1. На основании энергетического баланса ДСП в период расплавления определяется электрическая энергия W
потребляемая печью за этот период:
, кВт ∙ ч,
эл
эл з н
где G – масса загружаемого скрапа (шихты), т;
– норма удельного расхода электрической энергии в пе-
н
риод расплавления,
кВт ч / т⋅;
k – коэффициент запаса, зk = 1,04…1,07.
2. Определяется средняя мощность потребляемой электрической энергии P
где
48
– длительность периода расплавления, ч.
р
, кВт, в период расплавления:
ср
W
P =
эл
ср
τ
р
,W kG
(5.1)
,
(5.2)
3. Определяется максимальная мощность P
ср
max
и
,
P
Pk=
max
,
cos
P
S =
ϕ
cos ϕ
го трансформатора в период расплавления:
, кВт, печно-
max
k – коэффициент использования мощности печного
где
и
(5.3)
трансформатора в период расплавления.
4. Определяется полная (расчетная) мощность S, кВ ∙ А,
печного трансформатора в период расплавления:
(5.4)
где
– средний коэффициент мощности ДСП как потреби-
теля электрической энергии за период расплавления.
5. По полной (расчетной) мощности (формула (5.4)) выбирается печной трансформатор с номинальными параметрами.
Выбираются специальные печные трансформаторы на сайте: https://elzavod.pro. Электропечные (печные) трансформаторы ЭТЦН
Записываются номинальные технические параметры печного трансформатора.
Короткая сеть ДСП
Короткая сеть ДСП (рис. 5.1) предназначена для передачи
электрической энергии от трансформатора 8 к электродам 6.
Короткая сеть включает жесткую часть токопровода 1, гибкую
часть токопровода 2, токоподводящие трубы 3. Все эти участки токопровода выполняются шинопроводами. Для значений тока короткой сети до 30 кА шинопроводы выполняются
шихтованными сердечниками из медных или алюминиевых
пластин, без принудительного охлаждения. Допустимая плотность тока таких шинопроводов составляет 1,2…1,5 А/мм
2
медных пластин и 0,5…0,8 А/мм
Для значений тока более 30 кА применяются шинопроводы,
состоящие из водоохлаждаемых медных труб. По внутренней
полости труб прокачивается охлаждающая вода. Допустимая
плотность тока таких шинопроводов составляет 5…8 А/мм
для алюминиевых пластин.
2
для
2
.
49
Методика расчета элементов токопроводов
н
3
н
н
2 max
10
,
3
P
I
U
⋅
=
⋅
н
P
н
P
короткой сети
Определяем максимальный линейный ток Iн, А, вторичной
обмотки трансформатора, соединенной по схеме «треугольник»:
где
– номинальная (максимальная) мощность печного
(5.5)
трансформатора, кВ ∙ А;
U – максимальное напряжение вторичной обмотки
н2 max
трансформатора, В.
и
Параметры
U определяются по паспортным дан-
н2 max
ным выбранного трансформатора.
Рис. 5.1. Схема короткой сети ДСП: 1 – жесткая часть
токопровода; 2 – гибкая часть токопровода;
3 – токопроводящие трубы; 4 – подвижный башмак;
5 – неподвижный башмак; 6 – головка электродержателя;
7 – электрод; 8 – трансформатор
По всем элементам трехфазной короткой сети протекает
один и тот же ток, поэтому для выбора конкретных элементов
токопровода первоначально следует определить площадь сече-
2
ния s, мм
50
:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]