Производство Дсп-100

 

2.6 Газоотсос

Современные крупные  сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферу большое количество запыленных газов. Применение кислорода и порошкообразных материалов еще более способствует этому. Содержание пыли в газах электродуговых печей достигает 10 г/м³ и значительно превышает норму. Для улавливания пыли производят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Для этого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса. Патрубок через зазор, позволяющий наклонять или вращать печь, подходит к стационарному трубопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необходимым для дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике и направляются в систему труб Вентури, в которых пыль задерживается в результате увлажнения. Применяют также тканевые фильтры, дезинтеграторы и электрофильтры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДСП

 

3.1. Общие сведения об оборудовании дуговых сталеплавильных печей

Выбор электрического оборудования дуговых печей определяется следующими условиями.

Напряжение печи при  ее работе требуется регулировать в  довольно широких пределах. В период расплавления при холодной шихте дуга в печи неустойчива, коротка, и для увеличения мощности необходимо повышать напряжение. При рафинировании вследствие изменившихся тепловых условий в ванне дуга значительно удлиняется, и во избежание выхода из строя футеровки стен и свода ее укорачивают, снижая напряжение.

Для возможности регулирования рабочего напряжения каждую печь комплектуют питающим трансформатором с несколькими ступенями напряжения. Для малых печей, выплавляющих сталь для фасонного литья, период рафинирования очень короток, и можно ограничиться 2-4 ступенями напряжения; трансформаторы же крупных печей, выплавляющих сталь для слитков, должны иметь много ступеней напряжения, чтобы для каждого периода плавки и каждого технологического процесса можно было подобрать оптимальное напряжение.

Так как дуговые печи, мощность которых достигает тысяч и десятков тысяч киловатт, работают при сравнительно низких напряжениях и очень больших токах, печные трансформаторы располагают, возможно, ближе к печи. Поэтому в сталеплавильных и медеплавильных цехах с дуговыми печами рядом с последними строят внутрицеховые печные подстанции, в которых и располагают все необходимое электрооборудование.

В дуговой печи короткое замыкание электродов на металл - нормальное эксплуатационное, ей присущее явление, и необходимо обезопасить его  последствия. С этой целью стремятся ограничить величины толчков тока при коротком замыкании, для чего на малых печах, у которых собственная индуктивность короткой сети и трансформатора недостаточна, в цепь установки со стороны высшего напряжения включают дроссель (реактор) с сердечником. Само замыкание стремятся, возможно, быстрее ликвидировать, оснащая установку быстродействующим автоматическим регулятором мощности.

Дуговая печь, как любая  крупная электроустановка, должна иметь  необходимую коммутационную, измерительную и сигнальную аппаратуру, а также защиту от перегрузок и аварийных коротких замыканий.

Печные трансформаторы, подверженные частым эксплуатационным коротким замыканиям, имеют повышенные механическую прочность и перегрузочную способность. Трансформаторы прежних выпусков с естественным масляным охлаждением и большим запасом масла обладали большой перегрузочной способностью. Так, печные трансформаторы Московского трансформаторного завода выдерживали после длительного холостого хода перегрузку на 25% в течение 4 ч и в течение 2 ч. после длительной номинальной нагрузки. Это позволяло при необходимости фиксировать за счет резерва мощности период расплавления, длящийся всего 2 - 3 ч.

Электрическая схема  питания дуговой сталеплавильной печи (см.Приложение № 1).

В настоящее время  крупные печные трансформаторы имеют  принудительное водомасляное охлаждение; запас масла и, следовательно, перегрузочная способность у них меньше. Но и последняя серия печных трансформаторов допускает перегрузку на 25% в период расплавления.

Трансформаторы для малых сталеплавильных  печей, выплавляющих сталь для фасонного  литья, часто имеют только два  напряжения, получаемые переключением высоковольтной обмотки с треугольника на звезду, т.е. различающиеся в раз. Число ступеней крупных печных трансформаторов может доходить до 23. Это дает известные удобства в эксплуатации, в особенности при переходе с одной марки стали на другую. Ступени напряжения трансформатора изменяют обычно переключателем с дистанционно управляемым приводом. Переключение ступеней напряжения, как правило, производят при отключенном трансформаторе, так как конструкция переключателя, работающего под нагрузкой, очень сложна и дорога. Только у весьма крупных печей трансформаторы имеют такие переключатели; в остальных случаях обычно привод переключателя во избежание аварии блокируют с главным выключателем высокого напряжения.

Реактивное сопротивление печных трансформаторов составляет 6-10%; для  малых печей сопротивление короткой сети равно 5 - 10%. Между тем общее реактивное сопротивление установки должно составлять 30 - 40%, для того чтобы обеспечить устойчивость дуги и ограничить толчки тока при эксплуатационных КЗ до значений 2,5 - 3 номинального тока. Поэтому со стороны высшего напряжения включают дополнительную индуктивность—дроссель (реактор с сердечником и масляным охлаждением), имеющий относительное реактивное сопротивление около 15 - 25%.

Так как индуктивность  реактора не должна зависеть от тока, его  сердечник работает в режиме, далеком от насыщения.

Ограничение толчков  тока при коротких замыканиях и стабилизация горения дуги нужны только  в период расплавления; во время восстановления дуга вполне устойчива без дополнительной индуктивности, а толчки тока мало вероятны. Поэтому, как правило, параллельно реактору включают разъединитель или вспомогательный  выключатель высокого напряжения, позволяющий закоротить реактор на период восстановления.

Для малых печей применяли  также трансформаторы с повышенным до 20% реактивным сопротивлением, чтобы  обойтись без реактора. Такой способ нельзя признать рациональным, так как повышенное сопротивление сохраняется весь период работы печи, в том числе при восстановлении, когда в нем нет необходимости.

В установках крупных  печей (емкостью свыше 40 тонн) реактивное сопротивление короткой сети может превысить 20%, а у установки в целом 26 - 40%. В этом случае нет необходимости в реакторе. Индуктивность короткой сети наиболее крупных печей возрастает настолько, что возникает задача ее снижения, а не увеличения.

Коммутационная аппаратура дуговой печной установки работает в более тяжелых условиях, чем аппаратура общепромышленных установок.

Число отключений печи, в  том числе при КЗ, доходит до нескольких десятков в сутки. Это ставит в особо тяжелые условия, размыкающие контакты и масло выключателей и требует частых (до двух в месяц) ревизий и частых замен масла. В частности, маломасляные горшковые выключатели совершенно непригодны для подстанций дуговых печей; здесь применяют только многомасляные или воздушные выключатели с магнитным или воздушным дутьем или деионной решеткой. Кроме надежности и взрывобезопасности, последние имеют еще и то достоинство, что благодаря относительно медленному отключению контура печи они снижают коммутационные перенапряжения, которые при масляных выключателях могут достигать в печных установках 15 - кратного значения.

В печных дуговых установках необходимы защиты от перегрузки и  от аварийных коротких замыканий. Первую обеспечивают обычно на стороне низшего напряжения печного трансформатора с помощью максимальных реле с зависимой выдержкой времени, а вторую - с помощью максимальных реле мгновенного действия, подключаемых к трансформаторам тока на стороне высшего напряжения. Уставку мгновенных реле выбирают так, чтобы они не реагировали на эксплуатационные короткие замыкания, ликвидируемые системой автоматического регулирования мощности дуговой печи в течение 2 - 4 сек. Поэтому защита от перегрузки, устанавливаемая на двух трех кратный ток, в то же время имеет выдержку времени, большую, чем время отработки автоматики, т.е. 5 - 10 сек. Реле защиты от аварийных коротких замыканий срабатывают практически мгновенно, но их уставки должны быть выше кратности токов эксплуатационных коротких замыканий (они обычно равны пятикратному номинальному току).

Печные трансформаторы имеют газовую защиту и сигнальные термометры. Дифференциальная защита на печных трансформаторах не применяется из-за резко различных характеристик трансформаторов тока на сторонах высшего и низшего напряжения.

Остальная аппаратура, применяемая  на печных дуговых подстанциях, не отличается по условиям работы и методам выбора от аппаратуры общепромышленных электроустановок. Отметим только, что амперметры токов фаз печи выбирают с тройным запасом шкалы; (из-за частых эксплуатационных коротких замыканий), расширенной средней и суженной правой частями шкалы.

 

3.2. ДСП как объект  автоматического регулирования  электрического режима

В задачу автоматического  регулятора электрического режима входит поддержание с максимально возможной точностью заданного значения вводимой в печь активной мощности. Эта мощность выделяется в электрических дугах и регулируется путём изменения длины дугового промежутка и переключения ступеней напряжения печного трансформатора. Регулируемой величиной в ДСП является активная полезная мощность дуг; контролируются напряжения и токи фаз.

Возмущения электрического режима являются случайными, новое  возмущение часто приходит на вход регулятора раньше, чем заканчивается отработка предыдущего возмущения. Поэтому целесообразно рассматривать коэффициент усиления ДСП в окрестности рабочего режима как статическую величину (данные трёх фаз усредняются; производится так же усреднение по времени на рассматриваемом интервале).

ДСП как объект регулирования  электрического режима является нелинейным звеном с переменными параметрами и случайными возмущениями. Чтобы обеспечить регулирование такого объекта, необходимо применять быстродействующие адаптивные высокочувствительные регуляторы, способные отстраиваться от возмущений, приходящих из других фаз печи, и компенсировать вредное влияние нелинейностей и упругих звеньев.

В период расплавления требуется  обеспечивать минимум дисперсии  тока и быструю ликвидацию эксплутационных  коротких замыканий.

В технологические периоды  плавки (окисление, восстановление) важно иметь высокую точность регулирования, максимально возможную чувствительность, чтобы избегать соприкосновения электродов с жидким расплавом и науглероживания ванны.

Дисперсия тока связана  со значениями инерционности и коэффициента усиления системы автоматического регулирования: чем больше инерционность, тем больше дисперсия тока. При определённом значении коэффициента усиления дисперсия тока минимальна, при его увеличении или уменьшении растёт.

Это значит, что коэффициентом  усиления САР можно добиться минимальной дисперсии тока в период расплавления.

Значения дисперсии  тока значительно влияют на удельный расход электроэнергии, время расплавления, коэффициент мощности.

Зону нечувствительности современных регуляторов оператор может определять в пределах ±5 - ±2 %. В окислительный и восстановительный периоды плавки устанавливают её минимальные значения.

Возмущения электрического режима в фазе ДСП вызываются в  основном:

а) изменениями длины  межэлектродного промежутка из-за движений шихты и конца электрода (в том числе в горизонтальной плоскости);

б) отклонения напряжения питающей сети установки от номинального значения;

в) изменениями напряжений на дугах и токов двух других фаз;

г) изменениями физико-химических условий зажигания и горения  дуги и соответственно спектрального состава кривых токов и напряжений фаз;

д) изменениями сопротивлений  токоподвода;

е) изменениями уставки  по току;

ж) переключениями ступеней под нагрузкой;

з) обвалами шихты в  период расплавления;

и) взаимодействием дуговых  разрядов и окружающих электромагнитных полей;

к) движением газов  в зонах горения дуг;

л) вмешательствами сталевара.

Из-за большого числа  возмущений разного знака их доля в общем влиянии на режим обычно не велика (кроме крупных возмущений) и приходится идентифицировать объект статистическими методами.

 

3.3 Функциональная схема  и области применения САР мощности  ДСП

 

Задача регулятора состоит  в поддержании на заданном уровне вводимой впечь активной мощности путём  перемещения электродов. В качестве косвенного параметра регулирования используется разность сигналов пропорциональных току дуги и напряжению фазы (см. приложение 2)

Сигналы от датчиков тока ДТ и напряжения ДН поступают на блок сравнения БСР, куда подаётся так же сигнал с блока задания БЗ. Сигнал рассогласования с выхода БСР поступает на вход блока регулирования БР, в котором происходит предварительное усиление сигнала, формируется статическая характеристика (зона нечувствительности, коэффициент усиления, зона пропорциональности). На вход БР поступает так же сигнал, от блока обратной связи БОС, обеспечивающий формирование заданного переходного процесса, стабилизацию системы автоматического регулирования. Сигнал с выхода БР усиливается силовым усилителем БСУ и подаётся на исполнительный механизм ИМ перемещения электрода. При отклонении электрического режима ДСП от заданного электрод перемещается в направлении, соответствующем ликвидации рассогласования.