Elektrisk utstyr til lysbueovner

Lysbueovnsanordning

Hovedformålet med lysbueovner er å smelte metaller og legeringer. Det er direkte og indirekte lysbueovner. I lysbueovner med direkte avfyring brenner lysbuen mellom elektrodene og det smeltede metallet. I indirekte lysbueovner - mellom to elektroder. De mest utbredte er de direkte oppvarmede lysbueovnene som brukes til å smelte jernholdige og ildfaste metaller. Indirekte lysbueovner brukes til å smelte ikke-jernholdige metaller og noen ganger støpejern.

Lysbueovnen er et foret skall omsluttet av et hvelv, elektrodene senkes innover gjennom en åpning i hvelvet som griper inn i elektrodeholdere som er koblet til føringene. Smeltingen av ladningen og bearbeidingen av metall skjer på grunn av varmen fra elektriske lysbuer som brenner mellom ladningen og elektrodene.

En spenning på 120 til 600 V og en strøm på 10-15 kA påføres for å opprettholde lysbuen. Lavere verdier av spenninger og strømmer gjelder for ovner med en kapasitet på 12 tonn og en kapasitet på 50 000 kVA.

Utformingen av lysbueovnen gir drenering av metall gjennom en dreneringspumpe. Slaggen pumpes gjennom et arbeidsvindu skåret i foringsrøret.

Elektrisk lysbueovn: 1 — stållegeme; 2 - ildfast foring; 3 - ovnstak; 4 - elektroder; 5 — mekanisme for å løfte elektrodene; 6 - regnbue

Teknologisk prosess for smelting av metall i en lysbueovn

Behandlingen av den faste ladningen som er lastet i lysbueovnen starter fra smeltetrinnet, på dette stadiet tennes lysbuen i ovnen og smeltingen av ladningen under elektrodene begynner. Når ladningen smelter, synker elektroden og danner akselerasjonsbrønner. Et karakteristisk trekk ved smeltetrinnet er den ubehagelige brenningen av en elektrisk lysbue. Den lave lysbuestabiliteten skyldes den lave temperaturen i ovnen.

Overgangen av buen fra en ladning til en annen, samt mange avbrudd av buen fra operasjonelle kortslutninger, som er forårsaket av kollaps og bevegelser av ledende deler av ladningen. Andre stadier av metallbearbeiding er i flytende tilstand og er preget av stille brenning av lysbuer. Imidlertid er det nødvendig med et bredt spekter av driftskontroll og høy nøyaktighet for å opprettholde strømtilførselen til ovnen. Strømstyring sikrer den nødvendige fremdriften av den metallurgiske reaksjonen.

De vurderte egenskapene til den teknologiske prosessen krever fra lysbueovnen:

1) Evne til å reagere raskt på operasjonelle kortslutninger og lysbueavbrudd, raskt gjenopprette normale elektriske forhold og begrense driftskortslutningsstrømmer til akseptable grenser.

2) Fleksibilitet for å kontrollere ovnens strømtilførsel.

Elektrisk utstyr av lysbueovner

Installasjonen av en lysbueovn inkluderer, i tillegg til selve ovnen og dens mekanismer med elektrisk eller hydraulisk drift, og ekstra elektrisk utstyr: en ovnstransformator, ledninger fra transformatoren til elektrodene til lysbueovnen — den såkalte lysbueovnen. nettverk, distribusjonsenhet (RU) på høyspenningssiden av transformatoren med ovnsbrytere; makt regulator; dashbord og konsoller, kontroll og signalering; programmeringsenhet for å kontrollere ovnens driftsmodus, etc.

Lysbueovnsinstallasjoner er store forbrukere av elektrisitet, deres enhetskapasitet måles i tusenvis og titusenvis av kilowatt. Strømforbruket for å smelte et tonn fast fylling når 400-600 kWh-t. Derfor mates ovnene fra 6, 10 og 35 kV-nettverk gjennom ovnsreduksjonstransformatorer (maksimalspenningsverdiene til sekundærlinjen til transformatorene er vanligvis i området opptil 320 V for små og mellomstore ovner kapasitet og opptil 510 V for store ovner).

I denne forbindelse er ovnsinstallasjoner preget av tilstedeværelsen av en spesiell ovnstransformatorstasjon med en transformator og bryterutstyr. I de nye installasjonene brukes skap fra komplette distribusjonsenheter (KRU) laget etter enhetlige skjemaer. Ovnstasjoner er plassert i umiddelbar nærhet til ovnene. Paneler og kontrollpaneler for installasjon av lysbuestålovner med en kapasitet på opptil 12 tonn er plassert inne i ovnstransformatorstasjonen med servicekontrollpanelene fra butikken (fra arbeidsplattformen). For større ovner kan separate kontrollrom leveres med praktisk utsikt over ovnens arbeidsvinduer.

Elektriske lysbueovner bruker betydelige strømmer, målt i tusenvis og titusenvis av ampere. Slike strømmer skaper store spenningsfall selv med små aktive og induktive motstander i elektrodeforsyningskretsene. Som et resultat blir ovnstransformatoren plassert i umiddelbar nærhet til ovnen i en spesiell ovnstransformatorstasjon. Kretsene som forbinder ovnstransformatoren og ovnselektrodene og har en kort lengde og kompleks struktur kalles kort nettverk.

Det korte nettverket til en lysbueovn består av en samleskinne i et transformatorkammer, en fleksibel kabelstreng, rørskinner, en elektrodeholder og en elektrode som beveger seg sammen med vognen. I lysbueovner med en kapasitet på opptil 10 tonn brukes en "stjerne av elektroder" -skjema, når sekundærviklingene til ovnstransformatoren er koblet i et delta ved utgangen av kammeret. Andre ordninger for et kort nettverk, som gjør det mulig å redusere reaktansen, brukes til kraftigere ovner.

Squirrel cage induksjonsmotorer vurdert til 380 V ved 1–2 kW i små ovner opp til 20–30 kW i større ovner er ofte brukt i elektriske drivverk av ovnsmekanismer. Motorer av stasjoner for bevegelige elektroder - likestrøm levert av en elektrisk maskin eller magnetiske forsterkere, samt av tyristoromformere. Disse stasjonene er en del av en uavhengig enhet - en ovnskraftregulator.

I ovner med en kapasitet på mer enn 20 tonn, for å øke produktiviteten og lette arbeidet til stålprodusenter, er det utstyrt med enheter for å blande et flytende metallbad basert på prinsippet om et bevegelig magnetfelt.En stator med to viklinger er plassert under bunnen av ovnen av ikke-magnetisk materiale, hvis strømmer er 90 ° ut av fase. Det bevegelige feltet skapt av statorviklingene driver metalllagene. Når du bytter spolene, er det mulig å endre bevegelsesretningen til metallet. Frekvensen til strømmen i statoren til røreanordningen er fra 0,3 til 1,1 Hz. Enheten drives av en frekvensomformer på en elektrisk maskin.

Motorer som betjener mekanismene til lysbueovner fungerer under vanskelige forhold (støvet miljø, nær plassering av sterkt oppvarmede ovnsstrukturer), derfor har de en lukket design med varmebestandig isolasjon (kranmetallurgisk serie).

Ovn transformator enheter

Lysbueovnsinstallasjoner bruker spesialdesignede trefasede oljenedsenkede transformatorer. Kraften til ovnstransformatoren er, etter kapasiteten, den nest viktigste parameteren til lysbueovnen og bestemmer varigheten av metallsmelting, noe som påvirker ytelsen til ovnen betydelig. Den totale tiden for smelting av stål i en lysbueovn er oppe. til 1-1,5 timer for ovner med en kapasitet på opptil 10 tonn og inntil 2,5 timer for ovner med en kapasitet på opptil 40 tonn.

Spenningen på lysbueovnen under smelting må endres over et ganske bredt område. I det første trinnet av smeltingen, når skrotet er smeltet, må maksimal kraft innføres i ovnen for å fremskynde denne prosessen. Men med en kald ladning er lysbuen ustabil. Derfor, for å øke kraften, er det nødvendig å øke spenningen. Varigheten av smeltetrinnet er 50 % eller mer av den totale smeltetiden, mens 60-80 % av elektrisiteten forbrukes.I andre og tredje trinn - under oksidasjon og raffinering av flytende metall (fjerning av skadelige urenheter og brenning av overflødig karbon), brenner lysbuen roligere, temperaturen i ovnen er høyere og lysbuens lengde øker.

For å unngå for tidlig skade på ovnsforingen, forkortes lysbuen ved å senke spenningen. I tillegg, for ovner der forskjellige typer metall kan smeltes, endres smelteforholdene tilsvarende, og dermed de nødvendige spenningene.

For å gi muligheten til å regulere spenningen til lysbueovner, er transformatorene som mater dem laget med flere trinn med lav spenning, vanligvis med bytte av kranene for vikling av høyspenning (12 eller flere trinn). Transformatorer med en kapasitet på opptil 10 000 kV-A er utstyrt med en utløseranordning. Kraftigere transformatorer har en lastbryter. For små ovner brukes to til fire trinn, så vel som den enkleste metoden for spenningsregulering - å bytte høyspenningsviklingen (HV) fra delta til stjerne.

For å sikre stabil lysbuebrenning og begrense overspenninger under kortslutning mellom elektroden og ladningen med 2–3 ganger merkeelektrodestrømmen, bør den totale relative reaktansen til installasjonen være 30–40 %. Reaktansen til ovnstransformatorer er 6-10%, kort nettverksmotstand for små ovner er 5-10%. Derfor, på HV-siden av transformatoren for ovner med en kapasitet på opptil 40 tonn, er det gitt en oppstrømsreaktor med en motstand på ca. 15-25%, som er inkludert i transformatorblokksettet. Reaktoren er utformet som en umettet kjernestrupe.

Alle lysbueovns krafttransformatorer er utstyrt med gassbeskyttelse. Gassbeskyttelse, som hovedbeskyttelsen til ovnstransformatoren, utføres i to trinn: det første trinnet påvirker signalet, det andre slår av installasjonen.

Automatisk effektstyring av lysbueovner. For å sikre normal og høy ytelsesdrift er lysbueovner utstyrt med automatiske strømregulatorer (AR), som opprettholder konstanten til den gitte kraften til lysbuen. Driften av den automatiske lysbueovnens effektregulator er basert på å endre posisjonen til elektrodene i forhold til belastningen - i lysbueovner med direkte oppvarming eller i forhold til hverandre i lysbueovner med indirekte oppvarming, dvs. i begge tilfeller bruker lysbueovner lengderegulering. Drivanordningene er oftest elektriske motorer.

Regulering av de elektriske modusene til en lysbueovn

Å undersøke strukturene gjør det mulig å vise mulige måter å justere den elektriske modusen på:

1) Endring av forsyningsspenningen.

2) Endring i lysbuemotstand dvs. endring i lengden.

Begge metodene brukes i moderne installasjoner. Grov justering av modusen utføres ved å bytte stadier av sekundærspenningen til transformatoren, nøyaktig - ved hjelp av bevegelsesmekanismen. Mekanismene for å flytte elektrodene styres ved hjelp av automatiske strømregulatorer (AWS).

Arbeidsplassen til lysbueovner må gi:

1) Automatisk lysbuetenning

2) Automatisk fjerning av lysbuebrudd og operative kortslutninger.

3) Responshastigheten er ca. 3 sekunder når lysbueavbruddene i den operasjonelle kortslutningen er eliminert

4) Reguleringsprosessens aperiodiske karakter

5) Evne til jevnt å endre inngangseffekten til ovnen, innenfor 20-125% av den nominelle og opprettholde den med en nøyaktighet på 5%.

6) Stoppe elektrodene når forsyningsspenningen forsvinner.

Den aperiodiske karakteren til kontrollprosessen er nødvendig for å utelukke senking av elektrodene til det flytende metallet, som kan karbonisere det og ødelegge smeltingen, samt for å utelukke brudd på elektrodene når de kommer i kontakt med den faste ladningen. Overholdelse av dette kravet gir beskyttelse mot de ovennevnte modusene i tilfelle en nød- eller driftsstans av ovnen.

Elektriske lysbueovner som forbrukere av elektrisitet

Elektriske lysbueovner er en kraftig og ubehagelig forbruker av kraftsystemet. Den fungerer med en lav effektfaktor = 0,7 - 0,8, kraften som forbrukes fra nettverket varierer under smelting, og den elektriske modusen er preget av hyppige strømstøt, opp til lysbuebrudd, operasjonelle kortslutninger. Lysbuer genererer høyfrekvente harmoniske som er uønskede for andre forbrukere og forårsaker ytterligere tap i kraftnettet.

For å øke effektfaktoren, kan kondensatorer kobles til samleskinnene til hovedkrafttransformatorstasjonen, og mater gruppene av ovner, siden med strømstøt reaktiv effekt svinger innenfor store grenser, er det nødvendig å sikre muligheten for raskt å endre denne kapasiteten. For slik regulering kan du bruke høyspenning tyristorbryterekontrollert av kretsen for å holde CM nær 1. For å bekjempe høyere harmoniske, brukes filtre innstilt til de mest intense harmoniske.

Fordelingen av ovnstransformatorstasjoner for uavhengig strømforsyning koblet til andre forbrukere for spenninger på 110, 220 kV er mye brukt. I dette tilfellet kan forvrengningen av strøm- og spenningskurvene for andre forbrukere holdes innenfor akseptable grenser.