Анализ работы электрической части электропечных агрегатов при помощи круговых диаграмм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ работы электрической части электропечных агрегатов при помощи круговых диаграмм

Шпиганович А.Н.

В статье рассматривается способ построения круговой диаграммы для расчета и анализа режимов агрегатов «печь-ковш», руднотермических и дуговых электропечей, работающих с дугой, экранированной слоем шлака.

The subject of the article are circle diagram construction methods that are necessary for calculation and analysis of operation modes of "ladle-furnace", ore-thermal and electric-arc furnaces working with electric arc screened with slag layers.

При анализе режимов дуговых сталеплавильных (ДСП) и руднотермических электропечей (РТП) широко используются круговые диаграммы, которые позволяют быстро и с достаточной точностью определить основные электрические параметры агрегата в зависимости от тока электрода [1]. При этом учет того, что жидкий шлак и шихта (в случае с РТП) участвуют в распределении электрической мощности в ванне печи, затруднителен, поскольку круговые диаграммы строятся для электрических цепей, где изменяется только один параметр, в данном случае - сопротивление дуги. Для РТП существует способ построения их с учетом сопротивления шихты и шлака, которое при расчете схемы замещения подлежит приведению и включается не параллельно сопротивлению дуги, как это происходит на самом деле, а параллельно источнику питания [2]. В этом случае круговая диаграмма становится актуальной только для постоянных значений этих сопротивлений, хотя в процессе плавки они изменяются. руднотермический ток мощность круговой

Способ, предложенный в данной статье, позволяет при построении круговой диаграммы одновременно учитывать изменение сопротивления дуги и шлака или шихты.

Для агрегата «печь-ковш» (АПК), ДСП или РТП строится схема замещения, представленная на рис.1. Активные и реактивные сопротивления печного трансформатора , , , вычисляются для определенной ступени регулирования напряжения; сопротивления короткой сети , принимаются не зависящими от тока и равными величине, полученной для режима короткого замыкания [3]. Для удобства дальнейших расчетов включенные последовательно сопротивления короткой сети и печного трансформатора объединяются эквивалентными и с учетом схемы соединения его обмоток. Уравнение для построения круговой диаграммы имеет вид:

, (1)

где - ток короткого замыкания, соответствующий режиму погружения электродов в жидкий металл, определяемый согласно (2); - приведенное значение тока холостого хода печного трансформатора, определяемое согласно (3).

, т.к. ; (3)

. (4)

Рис.1. Электрическая часть электропечной установки на примере агрегата

«печь-ковш» и схемы ее замещения:

а - электрическая часть АПК;

б - полная схема замещения одной фазы;

в - схема замещения для построения круговой диаграммы без учета

экранирования дуги шлаком;

г - схема замещения для построения круговой диаграммы с учетом

экранирования дуги шлаком.

На одной комплексной плоскости вместе с годографом строят согласно выражению (5) годограф напряжения дуги и по ним совместно определяют все возможные параметры агрегата, поскольку пользоваться линией переменного параметра для или невозможно, т.к. эту величину нельзя задать или определить на практике (рис.2).

. (5)

На хорде можно построить годограф тока дуги для фиксированных значений . Центр окружности для тока будет лежать на перпендикуляре, проведенном из центра вектора тока , т.к. этот вектор будет хордой годографа тока , причем он будет лежать тем дальше от точки М, центра окружности ОК, чем больше будет значение , поэтому прямая LA от точки М будет линией переменного параметра (ЛПП) для . Из анализа геометрических построений (рис.3 а)) видно, что длина отрезка пропорциональна проводимости шлака и шихты , умноженной на постоянный коэффициент , таким образом, ЛПП для имеет градуировку в размерности проводимости и является линейной. Для определения масштаба градуировки LA задаются значением проводимости слоя шлака, например в 1 См, и для этого значения определяют согласно (6) угол , под которым будет проводиться ЛПП для при построении круговой диаграммы относительно = var и = const.

(6)

Учитывая, что перпендикуляр к продолжению ЛПП образует с вектором тока угол [4], прямая, проведенная под этим углом к , отсекает на перпендикуляре, проведенном из середины , точку, которая является центром годографа для тока при принятом . При этом мы получаем на МА отрезок, равный в масштабе величине проводимости слоя шлака, принятой ранее.

Теперь построим годограф напряжения дуги с учетом экранирования ее слоем шлака, он обладает тем свойством, что его центр находится в одной точке N вне зависимости от значения сопротивления слоя шлака в т.ч., когда = 0. Из анализа геометрических построений вектора для бездугового режима печи () и случаев, когда > ? ? ? (рис.3 б)) величина отрезка ON оказывается не зависящей от и равной Можно заключить, что вектор напряжения между электродом и металлом, экранированным шлаком при отсутствии дуги ограничивает рабочий участок годографа напряжения дуги , который лежит ниже этого вектора.

Исходя из всего изложенного выше, порядок построения совмещенной векторной диаграммы для АПК будет следующим: вначале строятся годографы тока электрода и напряжения дуги без учета экранирования ее слоем шлака; затем после нахождения масштаба ЛПП проводимости слоя шлака для необходимых значений строятся годографы тока дуги и на окружности напряжений дуги отсекается рабочий участок путем проведения из точки О прямой под углом , определяемом согласно (7).

Рис.2. Круговые диаграммы тока электрода и напряжения дуги, построенные без учета экранирования дуги шлаком

Круговая диаграмма построена для следующих параметров: В;

А; Ом; Ом; .

а) б)

Рис. 3. К построению круговых диаграмм тока:

а - и напряжения дуги;

б - с учетом шунтирования дуги слоем шлака

. (7)

Круговая диаграмма тока , построенная с учетом сказанного, приведена на рис.4. По ней можно определить как функцию тока электрода или тока дуги такие параметры АПК как: активную мощность, потребляемую в ковше (8); ее составляющие: мощность дуги (9) и мощность, рассеиваемую в слое шлака (10); косинус угла между приведенным напряжением сети и током электрода .

, (8)

где - масштаб активной мощности

; (9)

. (10)

Коэффициент мощности агрегата определяется согласно (11):

, (11)

где модуль тока электрода и соответствующее ему значение определяются по круговой диаграмме рис. 4.

Рис. 4. Круговые диаграммы напряжения дуги, токов электрода и дуги, построенные с учетом экранирования дуги шлаком

; ;

Круговая диаграмма построена для следующих параметров: В;

А; Ом; Ом; .

Литература

1. Свенчанский А. Д., Смелянский М.Я. Электрические промышленные печи. Ч.2 Дуговые печи - М.: «Энергия», 1970. - 264 с.

2. Марков Н.А. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок - М.: «Энергия», 1975 - 208 с.

3. Данцис Я.Б., Жилов Г.М.Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей: Справочник. - М.: «Металлургия», 1987. - 320 с.

4. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории це-пей - М.: Энергия, 1975. - 752 с.

Размещено на Allbest.ru