сопротивление материалов току

Анализ гармонического состава кривой фазного тока для оценки распределения мощности в тигле рудно-термической печиВ.П. Рубцов, В.А. Елизаров   Рудно-термические печи (РТП) получили широкое распространение во многих отраслях современной промышленности. Так, например, в черной и цветной металлургии их применяют для выплавки ферросплавов и чугуна, в огнеупорном производстве для получения плавленых огнеупоров, а в химической отрасли для выплавки карбида кальция, фосфора и т.д. Подавляющая часть процессов в РТП заключается в восстановлении природных руд или концентратов специальными восстановителями (углерод, кремний, алюминий) при высоких температурах, развиваемых в ванне печи [1].   Большая часть РТП работает на переменном токе, и эти печи являются крупными потребителями электроэнергии. Печи, как правило, питают через один понизительный трехфазный печной трансформатор (или три однофазных) от сети переменного тока промышленной частоты от самостоятельных подстанций с напряжением на высокой стороне 110 или 220 кВ. Короткие сети печей способны пропускать токи близкие к 150 кА. Установленные мощности единичных агрегатов достигают 250 МВА и более. Расход электроэнергии значителен и, в зависимости от вида получаемого продукта, достигает 3-10  (МВт ч) т [2, 3].   Рудно-термические печи работают в непрерывном режиме, который может длиться несколько месяцев. Капитальный ремонт с полной заменой футеровки происходит один раз в 1,5-2 года.    Все указанные особенности РТП предъявляют высокие требования к надежности конструкций печей и ее электрооборудования. Обеспечение эффективной работы РТП является важной проблемой, которую решают путем совершенствования как их конструкций и электрооборудования, так и систем автоматического управления.    Большое влияние на эффективность работы РТП оказывает распределение мощности, выделяемой в шихте, электрической дуге и расплаве. Знание распределения мощности в ванне печи и управление им можно рассматривать как эффективный способ достижения рационального экономичного режима работы печи. Для определения распределения мощности в ванне РТП необходимо знать распределение токов в ней, однако этому вопросу на данный момент уделено мало внимания. Первые исследования распределения электрического тока в ферросплавных печах были выпол\нены в Днепропетровском металлургическом институте под руководством профессора С. И. Тельного в 1938 г. В дальнейшем такие исследования проводили А. С. Микулинский, Г. А. Сисоян, Д. А. Диамидовский, Г. Ф. Платонов и др. На действующих ферросплавных печах подобные исследования проводил И. Т. Жердев [4, 5]. Вместе с тем задача определения распределения тока в ваннах РТП до сих пор не нашла решения. Предложенные рядом авторов аналитические методы расчета распределения тока очень сложны и не позволяют получить точные результаты. Кроме того, при использовании аналитических методов требуется знание параметров шихты и расплава, точность определения которых крайне низка. Методы исследования распределения тока в ваннах РТП, применяемые в настоящее время, требуют выполнения длительных измерений напряжений и токов, дают недостаточно точные результаты и, кроме того, не применимы для ванны с неодно\родной средой [6], т.е. для ванн, в которых вещества находятся в разных агрегатных состояниях.   В настоящей статье рассматривается возможность оценки теплового режима в ваннах РТП с закрытой дугой по гармоническому составу кривой фазного тока.   Характерной особенностью работы РТП с закрытой дугой, затрудняющей выбор режима работы печи и процесса управления режимом плавки, является горение дуги под слоем шихты в газовом пузыре тигле, стенки которого образуются постепенно сходящей вниз и плавящейся шихтой. Внутри тигля происходят восстановительные реакции. В каждый момент времени дуга оказывается шунтированной проводящими стенками тигля. В результате мощность, расходуемая на плавление шихты, проведение восстановительных реакций и поддержание расплава в жидком состоянии, выделяется как в электрической дуге, горящей между электродом и расплавом, так и в стенках тигля, представляющих собой активное сопротивление.   Схема на рис. 1 иллюстрирует наиболее вероятные пути растекания токов в ванне РТП с закрытой дугой. Трехфазное напряжение (на схеме A, B, C) от вторичной обмотки трансформатора (на схеме условно не показан) подают на электроды, число которых, в большинстве случаев, соответствует числу фаз трансформатора. Замыкание фазных токов I_A,I_B,I_С происходит через расплав, собирающийся в нижней части печи, поскольку для питания РТП, как правило, используют схему с изолированной нейтралью. Пути растекания токов в ванне печи обозначены штриховыми линиями. Для каждой фазы печи можно выделить следующие составляющие токов: I общий фазный ток печи; I_д ток в дуговом промежутке; I_ш ток, протекающий по проводящим стенкам тигля; I_мэ ток, протекающий от электрода к электроду по шихте. Следует отметить, что измерению поддаются только фазные токи печи I. Значения токо

Анализ гармонического состава кривой фазного тока для оценки распределения мощности в тигле рудно-термической печи

Вторник, 05.02.2013, 04:39

Анализ гармонического состава кривой фазного тока для оценки распределения мощности в тигле рудно-термической печи - Статьи - Статьи - ЭЛ-03: ЭлектроТермические Установки и Системы