WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Экспериментальное определение Рд для дуговых сталеплавильных печей, оборудованных современными информационно-измерительными системами, возможно следующими способами. Первый из них – непосредственное измерение суммарной мощности дуг всех трех фаз:

Рд = UдA I + UдB IВ + UдC IС, (2) A где Uд и I напряжение на дуге и сила тока соответственно каждой из трех фаз (А, В и С).

Второй способ основан на фиксировании разности активной мощности печной установки Р и мощности электрических потерь Рэп:

2 2 Рд = Р - Рэп = Р - (I rA + I rB + IC rC ), (3) A B где ri - активное сопротивление внешней цепи каждой из фаз.

В третьем варианте задействованы показания счетчика активной энергии, отражающие расход электроэнергии печной установки Wа за фиксированное время отсчета t:

Wa Рд = - Рэп. (4) t Выражение (4) можно использовать и для печей, не оборудованных средствами, фиксирующими текущие электрические параметры. Используя методику определения мощности дуг описанную выше, мы можем оценить уровень тепловых потерь в жидкий период плавки.

Предложена также другая методика расчета мощности тепловых потерь Ртпэ, не требующая измерения мощности дуг. Исходными параметрами приняты фактические значения удельного расхода электроэнергии Wф, часовая производительность qф или удельная продолжительность tф при работе на конкретном фазном напряжении трансформатора в течение всего периода плавления или рафинировки. Дополнительно должны быть определены Wполэ, Рдф и Рэпф. Значения Рдф и Рэпф находятся из фактических электрических характеристик.

К Рдф - Рэпф Ртпэ =, (5) 1+ К Ртп э = Рдф - qф Wпол э, (6) Wполэ Ртп э = Рдф -, (7) tф где К = (Wф -W ) /Wполэ.

полэ Введено понятие виртуальное фазное напряжение (Uвф) для печей работающих в течение периода плавки (плавление, рафинировка) на различных ступенях вторичного фазного напряжения. Разработаны принципы поиска и программа оптимизации Uвф, а также методика последующего пересчета виртуального напряжения в фазные напряжения действующего силового трансформатора, которые рекомендуются для конкретных условий работы.

Применение этих принципов и программы, так же как и способы построения фактических электрических и рабочих характеристик реализуются в конкретных условиях на исследуемых сталеплавильных агрегатах.

В третьей главе рассмотрены теплоэнергетические режимы работы 50-тонной дуговой сталеплавильной печи ООО "ОМЗ-Спецсталь". Мощность трансформатора - 32 МВ·А. Печь оснащена тремя топливно-кислородными горелками (ТКГ) мощностью 2,5 МВт каждая, оборудована манипулятором для подачи кислородно-угольной смеси, стены и свод печи водоохлаждаемые. ДСП-50 оснащена современной информационно-измерительной системой, позволяющей получать следующие текущие значения: номер ступени напряжения, активная и реактивная мощность, мощность электрических дуг, коэффициент мощности, расход электроэнергии (активный и реактивный), напряжение и ток на высокой и низкой стороне трансформатора, продолжительность плавки под током и перерывов, межплавочный простой, перемещение электрододержателей по ходу плавки. Эти сведения на цифровых носителях информации имелись в нашем распоряжении. Дополнительно к электронной информации собран массив данных, не регистрируемых информационной системой печи.

Массив данных состоит из 104 технологических отчетов по выплавке стали ст.20.

Исследование теплоэнергетического режима работы печи начинали с построения фактических электрических характеристик. Для этого к работающей печи наряду с постоянно действующей информационно-измерительной системой (АСУ ТП) дополнительно подключались средства, позволяющие фиксировать мгновенные изменения электрических параметров. Таким дополнительным средством был прибор "Нева – ИПЭ", разработанный НПФ "Энергосоюз". На рис.1 в качестве примера приведены результаты прямых измерений зависимости активной (Р) и реактивной (Q) мощности печи от среднего значения тока в электрических дугах.

Рис. 1. Сравнение значений активной (а) и реактивной (б) мощности по данным информационной системы ДСП-50 и прибора "Нева – ИПЭ" Данные, полученные с помощью прибора "Нева – ИПЭ", были признаны предпочтительными. Далее, задача построения фактических электрических характеристик сводилась к отображению экспериментальных кривых в виде адекватных им математических выражений. Эти выражения были такими же, как и выражения для теоретических электрических характеристик, поскольку характер изменения экспериментальных и теоретических кривых остался одним и тем же. Разница была в значении величин, входящих в эти выражения.

Для определения мощности тепловых потерь использовались методы, представленные в главе 2. Для расчета рабочих характеристик были приняты следующие значения Ртпэ:

1 ступень (Uл = 465 В) – Ртпэ пл = 4,3 МВт, Ртпэ р =15,1 МВт, 3 ступень (Uл = 417 В) - Ртпэ пл = = 3,3 МВт, Ртпэ р = 12,1 МВт, 6 ступень (Uл = 360В) - Ртпэ пл = 2,4 МВт, Ртпэ р = 8,1 МВт.

Дополнительный индекс "пл" и "р" означают плавление и рафинировка. Расчет Wполэ выполнен по разработанной нами программе для условий работы ДСП-50. Его средние значения для массива исследуемых плавок получились равными: Wполэ пл = 353,2 кВт-ч/т, Wполэ р = 5,1 кВт-ч/т.

Фактические электрические и рабочие характеристики, построенные для высшей ступени напряжения для периода плавления и рафинировки, представлены на рис.2.

Рациональные значения работы печи по току рекомендуемые нами представлены в табл.1.

Для жидкого периода плавки найдено значение оптимального виртуального фазного напряжения – Uвф = 236 В. Разложение его на реальные действующие ступени силового Рис.2. Фактические электрические и рабочие характеристики (Uл = 465 В):

а – период плавления, б – период рафинировки (р.з. – рациональные значения тока) Таблица Рациональные значения тока ДСП-50 периода плавления и рафинировки Номер ступени и I, кА линейное напряжение, В плавление рафинировка 1; 465 30,8 -36,3 35,7 – 36,3; 417 29,6 – 36,7 35,7 – 36,6; 360 26,2 – 32,4 31,4 -32,трансформатора ДСП-50 показало, что в этот период рационально работать на 6-ей и 10-ой ступенях напряжения с продолжительностью их работы 69 и 31 % времени периода соответственно.

Прогноз показателей работы печи осуществляли на основе рабочих характеристик.

Прогнозные значения при сокращении продолжительности выключений за период плавления и увеличении расхода природного газа на ТКГ (кривые) оказались сопоставимы с фактическими (точки) значениями (рис.3), что подтверждает правильность нашего прогноза.

Рис.3. Сопоставление фактических значений удельного расхода электроэнергии W от продолжительности выключений tвыкл (а) и расхода газа на ТКГ (б) с прогнозируемыми показателями Аналогичным образом составлен прогноз по удельному расходу электроэнергии и часовой производительности печи в зависимости от возможного изменения технологических и электрических параметров печи ДСП-50 (рис. 4).

Рис.4. Прогноз изменения удельного расхода электроэнергии W и производительности q при изменении: а - времени перерывов за период плавки tвыкл, б - расхода природного газа Gг на ТКГ (только для периода плавления), в - номинальной мощности печного трансформатора Sн, г - мощности тепловых потерь Ртп В четвертой главе изложены основы метода построения фактических электрических и рабочих характеристик дуговых электропечей, информационно-измерительные системы, которых ограничивались штатными электроизмерительными приборами (КИП). Этот метод базируется на упрощенном методе установления рациональных режимов работы печей.

Частично реализован на примере ДСП-5 "Обуховского завода" и полностью на ДСВ-"Невского завода" (по материалам А. Н. Соколова).

На печи ДСП-5 был проведен ряд хронометражных плавок, во время, которых измерялся расход активной электроэнергии по счетчику, фиксировалось время и этапы технологических операций. Собранный массив фактических данных на этой печи оказался не достаточен для уверенного установления рациональных режимов работы печи упрощенным методом.

Для отработки и демонстрации метода прогнозирования на печах такого типа использованы материалы, собранные для печи ДСВ-10. Экспериментальные точки нанесены на график (рис. 5). Из данных рис.5. были получены конкретные значения минимумов W и t, и активная мощность, которая этим минимумам соответствует. Эти значения были использованы для построения фактических электрических и рабочих характеристик. Кроме них были задействованы в расчетах значения Wполэ и Ртпэ (формула 5).

Построены фактические электрические и рабочие характеристики печи ДСВ-10, подобные тому, что представлено на рис.2. Выполнен прогноз удельного расхода электроэнергии и производительности печи в зависимости от продолжительности отключений, мощности тепловых потерь, мощности печного трансформатора, реактивного сопротивления печной установки.

Рис.5. Зависимость удельной продолжительности t и удельного расхода электроэнергии W в период плавления печи ДСВ-10 от средней мощности Р Методика построения фактических электрических и рабочих характеристик опробована для ковша-печи ЗАО МЗ "Петросталь" с дальнейшим прогнозированием показателей его работы.

Вместимость ковша по жидкой стали была 85 т, мощность трансформатора - 13 МВ·А.

Эта печь оснащена информационно-измерительной системой с ограниченными возможностями в части запоминания и сохранения ее текущих электрических параметров.

Значения активной и реактивной мощности, вторичного напряжения, тока и импеданса, не сохраняются в базе данных, что создает определенные трудности при накоплении и формировании статистического материала. Значения активного и реактивного сопротивления определяли из фактических зависимостей напряжения на дуге (Uд) и мощности дуг (Рд) от силы тока.

Для расчета рабочих характеристик в качестве Ртпэ принимали средние значения, полученные по формулам 5 и 7. Для 4-ой и 6-ой ступени напряжения приняты для расчета рабочих характеристик значения Ртпэ = 2,92 МВт и Ртпэ = 3,51 МВт соответственно.

Полезный расход электроэнергии определяли по составленной программе. Он равен Wполэ = 31,6 кВт-ч/т.

Построенные фактические электрические и рабочие характеристики печи для трех наиболее применимых ступенях напряжения показали, что печь работает в нерациональных режимах работы. По данным оптимизации виртуального фазного напряжения для существующих условий работы агрегата рекомендовано использовать более низкие значения фазного напряжения. На базе построенных характеристик спрогнозированы показатели работы ковша-печи при изменении: продолжительности процесса обработки и перерывов за время обработки жидкой стали, массы шлака, мощности тепловых потерь, реактивного сопротивления, активного сопротивления.

Прогнозные значения расхода электроэнергии удовлетворительно совпадают с фактическими данными.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Разработан и опробован на дуговых сталеплавильных печах метод прогнозирования показателей их работы, базирующийся на построении фактических электрических и рабочих характеристиках ДСП. Метод предлагается использовать при экспертизе проектов модернизации оборудования и оценке вариантов совершенствования технологии действующих печей.

2. Разработана методика построения фактических электрических и рабочих характеристик действующих ДСП, оснащенных информационными системами различного уровня сложности, от разветвленных АСУ ТП до печей имеющих только штатные электроизмерительные приборы.

3. Предложены экспериментальный и расчетный методы определения мощности тепловых потерь от электрических дуг. Экспериментальный метод основан на кратковременном фиксировании значения мощности электрических дуг в условиях стабилизации теплового состояния рабочего пространства и ванны печи. Расчетный метод определяет усредненные значения Ртпэ по фактическим значениям удельного расхода электроэнергии, часовой производительности. Оба метода основываются на фактических параметрах действующих печей, объективны и доступны в исполнении.

4. Впервые предложена методика построения виртуальных электрических характеристик печи, учитывающих работу на двух и более ступенях напряжения за период плавления или рафинировки. Разработка расчетов виртуального фазного напряжения позволила рекомендовать оптимальные фазные напряжения и продолжительность их использования в конкретных технологических условиях плавки.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Сутягин, К.Л. Возможности повышения эффективности нагрева жидкой стали электрической дугой [Текст] / К. Л. Сутягин, В. П. Карасев // XXХ Юбилейная неделя науки СПбГТУ. Материалы межвузовской научно-технической конференции. Ч. VI. - СПб: Изд-во СПбГТУ. – 2002. – C. 10.

2. Сутягин, К.Л. Прогнозирование энергетических режимов работы печи ДСП-50 [Текст] / К.Л. Сутягин, Р. Г. Гираев, В. П. Карасев // XXХII неделя науки СПбГПУ. Материалы межвузовской научно-технической конференции. Ч. III. - СПб: Изд-во СПбГТУ. – 2004. – С.

151-152.

3. Сутягин, К.Л. Расчетное и экспериментальное определение мощности тепловых потерь в дуговых сталеплавильных печах [Текст] / К. Л. Сутягин, В. П. Карасев // XXХIII неделя науки СПбГПУ. Материалы межвузовской научно-технической конференции. Ч. III. - СПб:

Изд-во СПбГПУ. – 2005.– С. 161-162.

4. Сутягин, К.Л. Использование информационной базы данных о работе ДСП для выработки рекомендаций по экономии электроэнергии [Текст] / К. Л. Сутягин, В. П. Карасев // Энергоресурсосбережение на предприятиях металлургической, горной и химической промышленности. Тез. докл. междунар. науч. - практ. конф. / Пушкин. – 2005. – С. 6-7.

5. Сутягин, К.Л. Методика определения мощности тепловых потерь в дуговых сталеплавильных печах [Текст] / К. Л. Сутягин, В. П. Карасев // Электрометаллургия. – 2006.

– №3. – С. 36-42.

6. Сутягин, К.Л. Методы оценки энергетических затрат в дуговых сталеплавильных печах.

Принята к опубликованию в журнал «Электрометаллургия».

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»