Електрична опрема електролучних пећи

Уређај лучне пећи

Главна намена лучних пећи је топљење метала и легура. Постоје директне и индиректне лучне пећи. У лучним пећима са директним печењем, лук гори између електрода и растопљеног метала. У индиректним лучним пећима — између две електроде. Најраспрострањеније су лучне пећи са директним загревањем које се користе за топљење црних и ватросталних метала. Индиректне лучне пећи се користе за топљење обојених метала, а понекад и ливеног гвожђа.

Лучна пећ је обложена шкољка затворена сводом, електроде се спуштају унутра кроз отвор у своду који се захвата у држаче електрода који су повезани са вођицама. Топљење наелектрисања и обрада метала се одвија услед топлоте електричних лука које сагорева између пуњења и електрода.

За одржавање лука примењује се напон од 120 до 600 В и струја од 10-15 кА. Ниже вредности напона и струја важе за пећи капацитета 12 тона и капацитета 50.000 кВА.

Дизајн лучне пећи обезбеђује одвод метала кроз дренажну пумпу. Згура се пумпа кроз радни прозор урезан у кућишту.

Електрична лучна пећ: 1 — челично тело; 2 — ватростална облога; 3 — кров пећи; 4 — електроде; 5 — механизам за подизање електрода; 6 — дуга

Технолошки процес топљења метала у лучној пећи

Обрада чврстог пуњења напуњеног у лучној пећи почиње од фазе топљења, у овој фази се лук запали у пећи и почиње топљење пуњења испод електрода. Како се пуњење топи, електрода се спушта, формирајући бунаре за убрзање. Карактеристична карактеристика фазе топљења је непријатно сагоревање електричног лука. Ниска стабилност лука је због ниске температуре у пећи.

Прелазак лука са једног пуњења на друго, као и бројни прекиди лука од оперативних кратких спојева, који су узроковани колапсима и померањима проводних делова наелектрисања. Остале фазе обраде метала су у течном стању и карактерише их тихо сагоревање лука. Међутим, потребан је широк опсег оперативне контроле и висока тачност одржавања улазне снаге у пећ. Контрола снаге обезбеђује потребан напредак металуршке реакције.

Разматране карактеристике технолошког процеса захтевају од лучне пећи:

1) Способност брзог реаговања на оперативне кратке спојеве и прекиде лука, брзо враћање нормалних електричних услова и ограничавање радних струја кратког споја на прихватљиве границе.

2) Флексибилност контроле улазне снаге пећи.

Електрична опрема лучних пећи

Уградња лучне пећи обухвата, поред саме пећи и њених механизама са електричним или хидрауличним погоном, и додатну електричну опрему: пећни трансформатор, жице од трансформатора до електрода лучне пећи — тзв. мрежа, дистрибутивна јединица (РУ) на високонапонској страни трансформатора са прекидачима пећи; регулатор снаге; командне табле и конзоле, контрола и сигнализација; уређај за програмирање за управљање режимом рада пећи и др.

Инсталације лучних пећи су велики потрошачи електричне енергије, чији се јединични капацитети мере хиљадама и десетинама хиљада киловата. Потрошња електричне енергије за топљење тоне чврстог пуњења достиже 400-600 кВх-х. Дакле, пећи се напајају из 6, 10 и 35 кВ мреже преко опадајућих трансформатора пећи (максималне вредности напона секундарног вода трансформатора су обично у опсегу до 320 В за пећи мале и средње величине капацитета и до 510 В за велике пећи) .

У том смислу, пећи се одликују присуством посебне пећи подстанице са трансформатором и разводним уређајем. У новим инсталацијама користе се ормани из комплетних разводних јединица (КРУ) израђених по јединственим шемама. Подстанице пећи се налазе у непосредној близини пећи. Панели и командне табле за уградњу лучних челичних пећи капацитета до 12 тона постављају се у оквиру пећи подстанице са сервисним командним таблама из радње (са радне платформе). За веће пећи могу се обезбедити одвојене контролне собе са погодним погледом на радне прозоре пећи.

Електричне лучне пећи троше значајне струје, мерене у хиљадама и десетинама хиљада ампера. Такве струје стварају велике падове напона чак и са малим активним и индуктивним отпорима струјних кола за напајање електродама. Као резултат тога, пећни трансформатор се поставља у непосредној близини пећи у посебној подстаници пећи. Кола која повезују трансформатор пећи и електроде пећи и која имају кратку дужину и сложену структуру називају се кратка мрежа.

Кратка мрежа лучне пећи састоји се од сабирнице у комори трансформатора, флексибилног кабла, цевних сабирница, држача електроде и електроде која се креће заједно са колицима. У лучним пећима капацитета до 10 тона користи се шема "звезда електрода", када су секундарни намотаји трансформатора пећи повезани у трокут на излазу из коморе. Друге шеме кратке мреже, које омогућавају смањење њене реактансе, користе се за моћније пећи.

У електричним погонима механизама пећи обично се користе кавезни асинхрони мотори на 380 В на 1-2 кВ у малим пећима до 20-30 кВ у већим пећима. Мотори погона за покретне електроде - једносмерне струје које напајају електрична машина или магнетни појачавачи, као и тиристорски претварачи. Ови погони су део независне јединице — регулатора снаге пећи.

У пећима капацитета преко 20 тона, да би се повећала продуктивност и олакшао рад челичанима, предвиђени су уређаји за мешање течног купатила метала на принципу путујућег магнетног поља.Испод дна пећи од немагнетног материјала постављен је статор са два намотаја, чије су струје ван фазе 90 °. Путно поље створено намотајима статора покреће металне слојеве. Приликом пребацивања калемова могуће је променити правац кретања метала. Фреквенција струје у статору уређаја за мешање је од 0,3 до 1,1 Хз. Уређај напаја фреквентни претварач електричне машине.

Мотори који служе за механизме лучних пећи раде у тешким условима (прашно окружење, блиска локација високо загрејаних конструкција пећи), стога имају затворени дизајн са изолацијом отпорном на топлоту (кранско-металуршка серија).

Јединице трансформатора пећи

Инсталације лучних пећи користе посебно дизајниране трофазне трансформаторе уроњене у уље. Снага пећног трансформатора је, после капацитета, други најважнији параметар лучне пећи и одређује време трајања топљења метала, што значајно утиче на перформансе пећи.Укупно време топљења челика у лучној пећи се повећава. до 1-1,5 сати за пећи капацитета до 10 тона и до 2,5 сата за пећи капацитета до 40 тона.

Напон на лучној пећи током топљења мора да се мења у прилично широком опсегу. У првој фази топљења, када се отпад топи, максимална снага мора бити уведена у пећ да би се овај процес убрзао. Али са хладним пуњењем, лук је нестабилан. Због тога, да бисте повећали снагу, потребно је повећати напон. Трајање фазе топљења је 50% или више од укупног времена топљења, док се троши 60-80% електричне енергије.У другој и трећој фази - током оксидације и рафинације течног метала (уклањање штетних нечистоћа и сагоревање вишка угљеника), лук гори тише, температура у пећи је виша и дужина лука се повећава.

Да би се избегло превремено оштећење облоге пећи, лук се скраћује снижавањем напона. Поред тога, за пећи у којима се могу топити различите врсте метала, услови топљења се сходно томе мењају, а самим тим и потребни напони.

Да би се обезбедила могућност регулације напона лучних пећи, трансформатори који их напајају израђују се са више степена ниског напона, најчешће са пребацивањем славина за намотај високог напона (12 и више корака). Трансформатори капацитета до 10.000 кВ-А опремљени су уређајем за окидање. Снажнији трансформатори имају прекидач оптерећења. За мале пећи се користе два до четири степена, као и најједноставнији метод регулације напона — пребацивање високонапонског (ХВ) намотаја са троугла на звезду.

Да би се обезбедило стабилно сагоревање наизменичног лука и ограничили пренапони током кратког споја између електроде и пуњења са 2-3 пута већом од називне струје електроде, укупна релативна реактанца инсталације треба да буде 30-40%. Реактанса пећних трансформатора је 6-10%, отпор кратке мреже за мале пећи је 5-10%. Због тога је на ВН страни трансформатора за пећи капацитета до 40 тона обезбеђен узводни реактор са отпором од око 15-25%, који је укључен у комплет трансформаторског блока. Реактор је пројектован као пригушница са незасићеним језгром.

Сви енергетски трансформатори лучних пећи имају заштиту од гаса. Гасна заштита, као главна заштита трансформатора пећи, изводи се у две фазе: прва фаза утиче на сигнал, друга искључује инсталацију.

Аутоматско управљање снагом лучних пећи. Да би се обезбедио нормалан и рад високих перформанси, лучне пећи су опремљене аутоматским регулаторима снаге (АР), који одржавају константност дате снаге електричног лука. Рад аутоматског регулатора снаге лучне пећи заснива се на промени положаја електрода у односу на оптерећење - у лучним пећима са директним загревањем или једна у односу на другу у лучним пећима са индиректним загревањем, тј. у оба случаја лучне пећи користе регулацију дужине. Погонски уређаји су најчешће електромотори.

Регулација електричних режима електролучне пећи

Испитивање структура омогућава да се покажу могући начини подешавања његовог електричног режима:

1) Промена напона напајања.

2) Промена отпора лука тј. промена његове дужине.

Обе методе се користе у савременим инсталацијама. Грубо подешавање режима се врши пребацивањем фаза секундарног напона трансформатора, тачније - помоћу механизма кретања. Механизми за померање електрода контролишу се помоћу аутоматских регулатора снаге (АВС).

Радно место лучних пећи мора да обезбеди:

1) Аутоматско паљење лука

2) Аутоматско уклањање прекида лука и оперативних кратких спојева.

3) Брзина одговора је око 3 секунде када се елиминишу прекиди лука због кратког споја

4) Апериодична природа процеса регулације

5) Могућност несметане промене улазне снаге пећи, унутар 20-125% од номиналне и одржавања са тачношћу од 5%.

6) Заустављање електрода када нестане напона напајања.

Апериодична природа контролног процеса је неопходна да би се искључило спуштање електрода течног метала, које може да га карбонизује и поквари топљење, као и да се искључи ломљење електрода када дођу у додир са чврстим наелектрисањем. Усклађеност са овим захтевом обезбеђује заштиту од горе наведених режима у случају хитног или оперативног искључивања пећи.

Електролучне пећи као потрошачи електричне енергије

Електричне лучне пећи су моћан и непријатан потрошач електроенергетског система. Ради са ниским фактором снаге = 0,7 — 0,8, снага која се троши из мреже варира током топљења, а електрични режим карактеришу чести удари струје, до лома лука, оперативни кратки спојеви. Лукови стварају високофреквентне хармонике који су непожељни за друге потрошаче и изазивају додатне губитке у електроенергетској мрежи.

Да би се повећао фактор снаге, кондензатори се могу прикључити на сабирнице главне трафостанице, напајајући групе пећи, јер са струјним ударима реактивна снага флуктуира у великим границама, потребно је обезбедити могућност брзе промене овог капацитета. За такву регулацију можете користити високи напон тиристорски прекидачиконтролише коло како би се ЦМ одржао близу 1. За борбу против виших хармоника користе се филтери подешени на најинтензивније хармонике.

Широко се користи дистрибуција пећних подстаница за независно напајање прикључених на друге потрошаче за напоне 110, 220 кВ. У овом случају, изобличење криве струје и напона за друге потрошаче може се задржати у прихватљивим границама.