Thiết bị điện của lò điện hồ quang

thiết bị lò hồ quang

Mục đích chính của lò hồ quang là làm nóng chảy kim loại và hợp kim. Có lò hồ quang trực tiếp và gián tiếp. Trong lò hồ quang bắn trực tiếp, hồ quang cháy giữa các điện cực và kim loại nóng chảy. Trong lò hồ quang gián tiếp - giữa hai điện cực. Phổ biến nhất là các lò hồ quang gia nhiệt trực tiếp được sử dụng để nấu chảy kim loại màu và kim loại chịu lửa. Lò hồ quang gián tiếp được sử dụng để nấu chảy kim loại màu và đôi khi là gang.

Lò hồ quang là một lớp vỏ được bao bọc bởi một vòm, các điện cực được hạ xuống bên trong thông qua một lỗ trong vòm gắn với các giá đỡ điện cực được nối với các thanh dẫn. Sự nóng chảy của điện tích và quá trình xử lý kim loại diễn ra do nhiệt của hồ quang điện cháy giữa điện tích và các điện cực.

Điện áp từ 120 đến 600 V và dòng điện 10-15 kA được áp dụng để duy trì hồ quang. Giá trị thấp hơn của điện áp và dòng điện áp dụng cho lò có tải trọng 12 tấn, công suất 50.000 kVA.

Thiết kế của lò hồ quang cung cấp thoát nước kim loại thông qua một máy bơm thoát nước. Xỉ được bơm qua cửa sổ làm việc được cắt trong vỏ.

Lò hồ quang điện: 1—thân thép; 2 — lớp lót chịu lửa; 3 — mái lò; 4 — điện cực; 5 — cơ cấu nâng điện cực; 6 — cầu vồng

Quy trình công nghệ nấu chảy kim loại trong lò hồ quang

Quá trình xử lý điện tích rắn được nạp trong lò hồ quang bắt đầu từ giai đoạn nóng chảy, ở giai đoạn này, hồ quang được đốt cháy trong lò và quá trình nóng chảy điện tích dưới các điện cực bắt đầu. Khi điện tích nóng chảy, điện cực hạ xuống, tạo thành các giếng gia tốc. Một tính năng đặc trưng của giai đoạn nóng chảy là sự đốt cháy hồ quang điện khó chịu. Độ ổn định của hồ quang thấp là do nhiệt độ trong lò thấp.

Sự chuyển tiếp hồ quang từ điện tích này sang điện tích khác, cũng như nhiều lần hồ quang bị gián đoạn do ngắn mạch đang vận hành, nguyên nhân là do sự sụp đổ và chuyển động của các phần dẫn điện của điện tích. Các giai đoạn khác của gia công kim loại ở trạng thái lỏng và được đặc trưng bởi sự đốt cháy hồ quang yên tĩnh. Tuy nhiên, cần có phạm vi điều khiển hoạt động rộng và độ chính xác cao trong việc duy trì nguồn điện đầu vào cho lò. Điều khiển công suất đảm bảo tiến độ yêu cầu của phản ứng luyện kim.

Các đặc điểm được xem xét của quy trình công nghệ yêu cầu từ lò hồ quang:

1) Khả năng phản ứng nhanh với sự cố ngắn mạch và gián đoạn hồ quang đang vận hành, nhanh chóng khôi phục các điều kiện điện bình thường và giới hạn dòng điện ngắn mạch đang vận hành ở mức giới hạn cho phép.

2) Tính linh hoạt để kiểm soát đầu vào công suất lò.

Thiết bị điện của lò hồ quang

Việc lắp đặt lò hồ quang bao gồm, ngoài bản thân lò và các cơ chế của nó với ổ điện hoặc thủy lực, và các thiết bị điện bổ sung: máy biến áp lò, dây dẫn từ máy biến áp đến các điện cực của lò hồ quang - cái gọi là mạng, khối phân phối (RU) ở phía cao áp của máy biến áp có công tắc lò; bộ điều chỉnh công suất; bảng điều khiển và bảng điều khiển, điều khiển và báo hiệu; thiết bị lập trình điều khiển chế độ vận hành lò, v.v.

Việc lắp đặt lò hồ quang là những người tiêu dùng điện lớn, công suất đơn vị của chúng được đo bằng hàng nghìn và hàng chục nghìn kilowatt. Điện năng tiêu thụ để nấu chảy một tấn chất rắn đạt 400-600 kWh. Vì vậy, các lò được cấp điện từ mạng 6, 10 và 35 kV thông qua máy biến áp hạ bậc lò (giá trị điện áp lớn nhất của đường dây thứ cấp của máy biến áp thường trong khoảng đến 320 V đối với các lò vừa và nhỏ). công suất và lên đến 510 V đối với lò lớn).

Về vấn đề này, việc lắp đặt lò được đặc trưng bởi sự hiện diện của một trạm biến áp lò đặc biệt với máy biến áp và thiết bị đóng cắt. Trong các cài đặt mới, các tủ từ các đơn vị phân phối hoàn chỉnh (KRU) được thực hiện theo các sơ đồ thống nhất được sử dụng. Các trạm biến áp lò được đặt gần các lò. Các bảng điều khiển và bảng điều khiển để lắp đặt lò luyện thép hồ quang có công suất lên tới 12 tấn được đặt trong trạm biến áp của lò với các bảng điều khiển dịch vụ từ cửa hàng (từ nền tảng làm việc). Đối với các lò lớn hơn, có thể cung cấp các phòng điều khiển riêng biệt với tầm nhìn thuận tiện ra các cửa sổ làm việc của lò.

Lò hồ quang điện tiêu thụ dòng điện đáng kể, được đo bằng hàng nghìn và hàng chục nghìn ampe. Những dòng điện như vậy tạo ra sự sụt giảm điện áp lớn ngay cả với điện trở hoạt động và cảm ứng nhỏ của mạch cung cấp điện cực. Do đó, máy biến áp lò được đặt gần lò trong một trạm biến áp lò đặc biệt. Các mạch kết nối máy biến áp lò và các điện cực lò có chiều dài ngắn và cấu trúc phức tạp được gọi là mạng ngắn.

Mạng ngắn của lò hồ quang bao gồm thanh cái trong buồng biến áp, dây cáp mềm, thanh cái dạng ống, giá đỡ điện cực và điện cực di chuyển cùng với giá đỡ. Trong các lò hồ quang có công suất lên tới 10 tấn, sơ đồ "sao điện cực" được sử dụng khi các cuộn dây thứ cấp của máy biến áp lò được nối theo hình tam giác ở đầu ra của buồng. Các sơ đồ khác của mạng ngắn, cho phép giảm điện trở của nó, được sử dụng cho các lò mạnh hơn.

Động cơ cảm ứng lồng sóc có công suất định mức 380 V ở 1–2 kW trong các lò nhỏ cho đến 20–30 kW trong các lò lớn hơn thường được sử dụng trong truyền động điện của các cơ cấu lò. Động cơ truyền động để di chuyển các điện cực - dòng điện một chiều được cung cấp bởi máy điện hoặc bộ khuếch đại từ tính, cũng như bộ biến đổi thyristor. Các ổ đĩa này là một phần của một đơn vị độc lập - bộ điều chỉnh công suất lò.

Trong các lò có công suất hơn 20 tấn, để tăng năng suất và tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của các nhà sản xuất thép, các thiết bị được cung cấp để trộn một bể kim loại lỏng dựa trên nguyên tắc từ trường di chuyển.Một stato có hai cuộn dây được đặt dưới đáy lò bằng vật liệu không từ tính, các dòng điện lệch pha 90 °. Trường di chuyển được tạo ra bởi các cuộn dây stato sẽ truyền động cho các lớp kim loại. Khi chuyển đổi các cuộn dây, có thể thay đổi hướng chuyển động của kim loại. Tần số của dòng điện trong stato của thiết bị khuấy từ 0,3 đến 1,1 Hz. Thiết bị được cung cấp bởi một bộ biến tần của máy điện.

Động cơ phục vụ các cơ chế của lò hồ quang làm việc trong điều kiện khó khăn (môi trường nhiều bụi, vị trí gần các kết cấu lò có nhiệt độ cao), do đó chúng có thiết kế kín với lớp cách nhiệt chịu nhiệt (dòng luyện kim cẩu).

Đơn vị biến áp lò

Việc lắp đặt lò hồ quang sử dụng máy biến áp ngâm dầu ba pha được thiết kế đặc biệt. Công suất của máy biến áp lò, sau công suất, là thông số quan trọng thứ hai của lò hồ quang và quyết định thời gian nấu chảy kim loại, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của lò. đến 1-1,5 giờ đối với lò công suất đến 10 tấn và đến 2,5 giờ đối với lò công suất đến 40 tấn.

Điện áp trên lò hồ quang trong quá trình nóng chảy phải thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Trong giai đoạn nóng chảy đầu tiên, khi phế liệu được nấu chảy, công suất tối đa phải được đưa vào lò để tăng tốc quá trình này. Nhưng với điện tích lạnh, hồ quang không ổn định. Do đó, để tăng công suất, cần phải tăng hiệu điện thế. Thời lượng của giai đoạn nóng chảy là 50% hoặc nhiều hơn tổng thời gian nóng chảy, trong khi 60-80% điện năng được tiêu thụ.Ở giai đoạn thứ hai và thứ ba - trong quá trình oxy hóa và tinh chế kim loại lỏng (loại bỏ các tạp chất có hại và đốt cháy lượng carbon dư thừa), hồ quang cháy yên tĩnh hơn, nhiệt độ trong lò cao hơn và chiều dài của hồ quang tăng lên.

Để tránh hư hỏng sớm cho lớp lót lò, hồ quang được rút ngắn bằng cách hạ thấp điện áp. Ngoài ra, đối với các lò có thể nấu chảy các loại kim loại khác nhau, các điều kiện nóng chảy sẽ thay đổi tương ứng và do đó có các điện áp cần thiết.

Để cung cấp khả năng điều chỉnh điện áp của lò hồ quang, các máy biến áp cung cấp điện cho chúng được chế tạo với nhiều cấp điện áp thấp, thường có chuyển đổi các vòi để cuộn dây điện áp cao (12 cấp trở lên). Máy biến áp có công suất đến 10.000 kV-A được trang bị thiết bị ngắt. Máy biến áp mạnh hơn có công tắc tải. Đối với các lò nhỏ, hai đến bốn giai đoạn được sử dụng, cũng như phương pháp điều chỉnh điện áp đơn giản nhất - chuyển đổi cuộn dây điện áp cao (HV) từ tam giác sang sao.

Để đảm bảo đốt hồ quang AC ổn định và hạn chế quá điện áp trong quá trình đoản mạch giữa điện cực và điện tích với dòng điện định mức gấp 2–3 lần, tổng điện kháng tương đối của hệ thống lắp đặt phải là 30–40%. Điện kháng của biến thế lò là 6-10%, điện kháng mạng ngắn đối với lò nhỏ là 5-10%. Do đó, ở phía HV của máy biến áp dành cho lò có công suất lên đến 40 tấn, một lò phản ứng ngược dòng có điện trở khoảng 15-25% được cung cấp, được bao gồm trong bộ khối máy biến áp. Lò phản ứng được thiết kế như một cuộn cảm lõi không bão hòa.

Tất cả các máy biến áp điện lò hồ quang đều được trang bị bảo vệ khí. Bảo vệ khí, là bảo vệ chính của máy biến áp lò, được thực hiện theo hai giai đoạn: giai đoạn đầu tiên ảnh hưởng đến tín hiệu, giai đoạn thứ hai tắt cài đặt.

Điều khiển công suất tự động của lò hồ quang. Để đảm bảo hoạt động bình thường và hiệu suất cao, lò hồ quang được trang bị bộ điều chỉnh công suất tự động (AR), duy trì sự không đổi của công suất nhất định của hồ quang điện. Hoạt động của bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang tự động dựa trên việc thay đổi vị trí của các điện cực so với tải - trong lò hồ quang gia nhiệt trực tiếp hoặc so với nhau trong lò hồ quang gia nhiệt gián tiếp, tức là. trong cả hai trường hợp, lò hồ quang sử dụng quy định chiều dài. Các thiết bị lái xe thường là động cơ điện.

Quy định các chế độ điện của lò điện hồ quang

Kiểm tra các cấu trúc cho phép hiển thị các cách có thể để điều chỉnh chế độ điện của nó:

1) Thay đổi điện áp cung cấp.

2) Thay đổi điện trở hồ quang tức là. thay đổi chiều dài của nó.

Cả hai phương pháp được sử dụng trong cài đặt hiện đại. Điều chỉnh sơ bộ chế độ được thực hiện bằng cách chuyển đổi chính xác các giai đoạn của điện áp thứ cấp của máy biến áp - sử dụng cơ cấu chuyển động. Cơ chế di chuyển các điện cực được điều khiển bằng bộ điều chỉnh công suất tự động (AWS).

Nơi làm việc của lò hồ quang phải cung cấp:

1) Đánh lửa hồ quang tự động

2) Tự động loại bỏ sự cố ngắt hồ quang và ngắn mạch khi vận hành.

3) Tốc độ phản hồi là khoảng 3 giây khi loại bỏ sự gián đoạn hồ quang của ngắn mạch vận hành

4) Tính chất định kỳ của quá trình điều tiết

5) Khả năng thay đổi công suất đầu vào của lò một cách trơn tru, trong khoảng 20-125% so với danh nghĩa và duy trì nó với độ chính xác là 5%.

6) Dừng các điện cực khi mất điện áp nguồn.

Bản chất định kỳ của quy trình kiểm soát là cần thiết để loại trừ việc hạ thấp các điện cực của kim loại lỏng, có thể làm cacbon hóa nó và làm hỏng quá trình nóng chảy, cũng như để loại trừ sự phá vỡ các điện cực khi chúng tiếp xúc với điện tích rắn. Việc tuân thủ yêu cầu này cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các chế độ trên trong trường hợp tắt lò khẩn cấp hoặc vận hành.

Lò hồ quang điện là người tiêu dùng điện

Lò hồ quang điện là một người tiêu dùng mạnh mẽ và khó chịu của hệ thống điện. Nó hoạt động với hệ số công suất thấp = 0,7 — 0,8, công suất tiêu thụ từ mạng thay đổi trong quá trình nóng chảy và chế độ điện được đặc trưng bởi dòng điện thường xuyên tăng vọt, dẫn đến đứt hồ quang, ngắn mạch khi vận hành. Các hồ quang tạo ra sóng hài tần số cao không mong muốn đối với những người tiêu dùng khác và gây thêm tổn thất trong mạng điện.

Để tăng hệ số công suất, các tụ điện có thể được kết nối với các thanh cái của trạm biến áp chính, cung cấp năng lượng cho các nhóm lò, vì với các cú sốc hiện tại công suất phản kháng dao động trong giới hạn lớn, cần đảm bảo khả năng thay đổi nhanh công suất này. Đối với quy định như vậy, bạn có thể sử dụng điện áp cao công tắc thyristorđược điều khiển bởi mạch để giữ cho CM gần bằng 1. Để chống lại các sóng hài cao hơn, người ta sử dụng các bộ lọc điều chỉnh theo các sóng hài mạnh nhất.

Việc phân phối các trạm biến áp lò để cung cấp điện độc lập được kết nối với các hộ tiêu thụ khác cho điện áp 110, 220 kV được sử dụng rộng rãi. Trong trường hợp này, độ méo của đường cong dòng điện và điện áp đối với những người tiêu dùng khác có thể được giữ trong giới hạn chấp nhận được.