Elektrisko loka krāšņu elektroiekārtas

Loka krāsns ierīce

Loka krāšņu galvenais mērķis ir metālu un sakausējumu kausēšana. Ir tiešās un netiešās loka krāsnis. Tiešās apdedzināšanas loka krāsnīs loks deg starp elektrodiem un izkausēto metālu. Netiešā loka krāsnīs - starp diviem elektrodiem. Visizplatītākās ir tieši karsējamās loka krāsnis, ko izmanto melno un ugunsizturīgo metālu kausēšanai. Netiešā loka krāsnis tiek izmantotas krāsaino metālu un dažreiz čuguna kausēšanai.

Loka krāsns ir oderēts apvalks, ko norobežo velve, elektrodi tiek nolaisti iekšā caur atveri velvē, kas ieslēdzas elektrodu turētājos, kas ir savienoti ar vadotnēm. Lādiņa kušana un metāla apstrāde notiek elektrisko loku siltuma dēļ, kas deg starp lādiņu un elektrodiem.

Loka uzturēšanai tiek pielietots spriegums no 120 līdz 600 V un strāva 10-15 kA. Zemākas sprieguma un strāvas vērtības attiecas uz krāsnīm ar jaudu 12 tonnas un jaudu 50 000 kVA.

Loka krāsns konstrukcija nodrošina metāla novadīšanu caur drenāžas sūkni. Izdedži tiek sūknēti caur korpusā izgrieztu darba logu.

Elektriskā loka krāsns: 1 — tērauda korpuss; 2 — ugunsizturīgs oderējums; 3 — krāsns jumts; 4 — elektrodi; 5 — elektrodu pacelšanas mehānisms; 6 — varavīksne

Metāla kausēšanas tehnoloģiskais process loka krāsnī

Loka krāsnī ielādētā cietā lādiņa apstrāde sākas no kausēšanas stadijas, šajā posmā krāsnī tiek aizdedzināts loks un sākas lādiņa kušana zem elektrodiem. Kad lādiņš kūst, elektrods nolaižas, veidojot paātrinājuma akas. Kušanas stadijas raksturīga iezīme ir nepatīkama elektriskā loka dedzināšana. Zemā loka stabilitāte ir saistīta ar zemo temperatūru krāsnī.

Loka pāreja no viena lādiņa uz otru, kā arī daudzi loka pārtraukumi no ekspluatācijas īssavienojumiem, ko izraisa sabrukumi un vadošu lādiņa daļu kustība. Citi metālapstrādes posmi ir šķidrā stāvoklī, un tiem ir raksturīga klusa loku degšana. Tomēr ir nepieciešams plašs darbības vadības diapazons un augsta precizitāte, lai uzturētu krāsnī ievadīto jaudu. Jaudas kontrole nodrošina nepieciešamo metalurģiskās reakcijas norisi.

Aplūkotās tehnoloģiskā procesa īpašības no loka krāsns prasa:

1) Spēja ātri reaģēt uz darbības īssavienojumiem un loka pārtraukumiem, ātri atjaunot normālus elektriskos apstākļus un ierobežot darbības īssavienojuma strāvas līdz pieņemamām robežām.

2) Elastība, lai kontrolētu krāsns jaudu.

Loka krāšņu elektriskās iekārtas

Loka krāsns uzstādīšana ietver papildus pašai krāsni un tās mehānismiem ar elektrisko vai hidraulisko piedziņu un papildu elektroiekārtām: krāsns transformatoru, vadus no transformatora līdz loka krāsns elektrodiem — t.s. tīkls, sadales bloks (RU) transformatora augstsprieguma pusē ar krāsns slēdžiem; jaudas regulators; informācijas paneļi un konsoles, vadība un signalizācija; programmēšanas ierīce krāsns darbības režīma kontrolei utt.

Loka krāšņu iekārtas ir lieli elektroenerģijas patērētāji, to vienību jaudas mērāmas tūkstošos un desmitos tūkstošu kilovatu. Elektrības patēriņš tonnas cietā pildījuma kausēšanai sasniedz 400-600 kWh-h. Tāpēc krāsnis tiek barotas no 6, 10 un 35 kV tīkliem caur krāsns pazeminošiem transformatoriem (transformatoru sekundārās līnijas maksimālās sprieguma vērtības parasti ir diapazonā līdz 320 V mazām un vidējām krāsnīm jauda un līdz 510 V lielām krāsnīm) .

Šajā sakarā krāsns iekārtām ir raksturīga īpaša krāsns apakšstacija ar transformatoru un sadales iekārtu. Jaunajās instalācijās tiek izmantoti skapji no pilnām sadales vienībām (KRU), kas izgatavoti pēc vienotām shēmām. Krāšņu apakšstacijas atrodas krāšņu tiešā tuvumā. Paneļi un vadības paneļi loka tērauda krāšņu uzstādīšanai ar ietilpību līdz 12 tonnām tiek novietoti krāsns apakšstacijā ar servisa vadības paneļiem no ceha (no darba platformas). Lielākām krāsnīm var nodrošināt atsevišķas vadības telpas ar ērtu skatu uz krāsns darba logiem.

Elektriskās loka krāsnis patērē ievērojamu strāvu, ko mēra tūkstošos un desmitiem tūkstošu ampēru. Šādas strāvas rada lielus sprieguma kritumus pat ar mazām elektrodu barošanas ķēžu aktīvajām un induktīvām pretestībām. Rezultātā krāsns transformators tiek novietots kurtuves tiešā tuvumā īpašā krāsns apakšstacijā. Ķēdes, kas savieno krāsns transformatoru un krāsns elektrodus un kurām ir īss garums un sarežģīta struktūra, sauc par īsu tīklu.

Loka krāsns īsais tīkls sastāv no kopnes transformatora kamerā, elastīgas kabeļu virknes, cauruļu kopnēm, elektrodu turētāja un elektroda, kas pārvietojas kopā ar ratiņiem. Loka krāsnīs ar ietilpību līdz 10 tonnām tiek izmantota "elektrodu zvaigznes" shēma, kad kameras izejā tiek savienoti krāsns transformatora sekundārie tinumi. Citas īsa tīkla shēmas, kas ļauj samazināt tā pretestību, tiek izmantotas jaudīgākām krāsnīm.

Krāšņu mehānismu elektriskajās piedziņās parasti izmanto vāveres sprostu asinhronos motorus ar nominālo spriegumu 380 V pie 1–2 kW mazās krāsnīs līdz 20–30 kW lielākās krāsnīs. Kustīgo elektrodu piedziņas motori - līdzstrāva, ko piegādā elektriskā mašīna vai magnētiskie pastiprinātāji, kā arī tiristoru pārveidotāji. Šīs piedziņas ir daļa no neatkarīgas vienības - krāsns jaudas regulatora.

Krāsnīs ar jaudu virs 20 tonnām, lai paaugstinātu produktivitāti un atvieglotu tēraudrūpnieku darbu, ir paredzētas ierīces metāla šķidrās vannas sajaukšanai, pamatojoties uz ceļojošā magnētiskā lauka principu.Zem nemagnētiska materiāla krāsns dibena ir novietots stators ar diviem tinumiem, kura strāvas ir 90 ° ārpus fāzes. Statora tinumu radītais kustīgais lauks virza metāla slāņus. Pārslēdzot spoles, iespējams mainīt metāla kustības virzienu. Strāvas frekvence maisīšanas ierīces statorā ir no 0,3 līdz 1,1 Hz. Ierīci darbina elektriskās mašīnas frekvences pārveidotājs.

Loka krāšņu mehānismus apkalpojošie motori strādā sarežģītos apstākļos (putekļainā vide, cieši apsildāmu krāsns konstrukciju izvietojums), tādēļ tiem ir slēgta konstrukcija ar karstumizturīgu izolāciju (celtņu-metalurģiskā sērija).

Krāšņu transformatoru bloki

Loka krāsns iekārtās tiek izmantoti speciāli izstrādāti trīsfāzu eļļas transformatori. Krāsns transformatora jauda pēc jaudas ir otrs svarīgākais loka krāsns parametrs un nosaka metāla kausēšanas ilgumu, kas būtiski ietekmē krāsns veiktspēju Kopējais tērauda kausēšanas laiks loka krāsnī ir uz augšu līdz 1-1,5 stundām krāsnīm ar jaudu līdz 10 tonnām un līdz 2,5 stundām krāsnīm ar jaudu līdz 40 tonnām.

Spriegumam uz loka krāsns kausēšanas laikā jāmainās diezgan plašā diapazonā. Pirmajā kausēšanas posmā, kad lūžņi ir izkusuši, krāsnī jāievada maksimālā jauda, ​​lai paātrinātu šo procesu. Bet ar aukstu lādiņu loks ir nestabils. Tāpēc, lai palielinātu jaudu, ir nepieciešams palielināt spriegumu. Kušanas stadijas ilgums ir 50% vai vairāk no kopējā kušanas laika, savukārt tiek patērēti 60-80% elektroenerģijas.Otrajā un trešajā posmā - šķidrā metāla oksidēšanas un attīrīšanas laikā (kaitīgo piemaisījumu noņemšana un liekā oglekļa sadedzināšana) loks deg klusāk, temperatūra krāsnī ir augstāka un loka garums palielinās.

Lai izvairītos no priekšlaicīgas krāsns oderes bojājumu, loka saīsināšana tiek samazināta, pazeminot spriegumu. Turklāt krāsnīm, kurās var kausēt dažāda veida metālus, attiecīgi mainās kausēšanas apstākļi un līdz ar to arī nepieciešamie spriegumi.

Lai nodrošinātu iespēju regulēt loka krāšņu spriegumu, tos barojošos transformatorus izgatavo ar vairākām zemsprieguma pakāpēm, parasti ar krānu pārslēgšanu augstsprieguma tinumam (12 vai vairāk soļi). Transformatori ar jaudu līdz 10 000 kV-A ir aprīkoti ar izslēgšanas ierīci. Jaudīgākiem transformatoriem ir slodzes slēdzis. Mazām krāsnīm tiek izmantoti divi līdz četri posmi, kā arī vienkāršākā sprieguma regulēšanas metode - augstsprieguma (HV) tinuma pārslēgšana no trīsstūra uz zvaigzni.

Lai nodrošinātu stabilu maiņstrāvas loka degšanu un ierobežotu pārspriegumu īssavienojuma laikā starp elektrodu un lādiņu ar 2–3 reizi lielāku elektroda nominālo strāvu, instalācijas kopējai relatīvajai pretestībai jābūt 30–40%. Krāšņu transformatoru pretestība ir 6-10%, īsa tīkla pretestība mazām krāsnīm ir 5-10%. Tāpēc transformatora HV pusē krāsnīm ar jaudu līdz 40 tonnām ir paredzēts augšējais reaktors ar aptuveni 15-25% pretestību, kas ir iekļauts transformatora bloka komplektā. Reaktors ir konstruēts kā nepiesātināta serdeņa drosele.

Visi loka krāsns jaudas transformatori ir aprīkoti ar gāzes aizsardzību. Gāzes aizsardzība, kā galvenā krāsns transformatora aizsardzība, tiek veikta divos posmos: pirmais posms ietekmē signālu, otrais izslēdz instalāciju.

Automātiska loka krāšņu jaudas kontrole. Lai nodrošinātu normālu un augstas veiktspējas darbību, loka krāsnis ir aprīkotas ar automātiskiem jaudas regulatoriem (AR), kas uztur elektriskā loka dotās jaudas noturību. Automātiskās loka krāsns jaudas regulatora darbības pamatā ir elektrodu stāvokļa maiņa attiecībā pret slodzi - tiešās apkures loka krāsnīs vai attiecībā pret otru netiešās apkures loka krāsnīs, t.i. abos gadījumos loka krāsnis izmanto garuma regulēšanu. Piedziņas ierīces visbiežāk ir elektromotori.

Elektriskās loka krāsns elektrisko režīmu regulēšana

Konstrukciju izpēte ļauj parādīt iespējamos veidus, kā regulēt tā elektrisko režīmu:

1) Barošanas sprieguma maiņa.

2) Loka pretestības izmaiņas, ti. izmaiņas tā garumā.

Abas metodes tiek izmantotas mūsdienu instalācijās. Aptuvenu režīma regulēšanu veic, pārslēdzot transformatora sekundārā sprieguma pakāpes, precīzi - izmantojot kustības mehānismu. Elektrodu pārvietošanas mehānismus kontrolē, izmantojot automātiskos jaudas regulatorus (AWS).

Loka krāšņu darba vietā jānodrošina:

1) Automātiskā loka aizdedze

2) Automātiska loka pārtraukumu un darbības īssavienojumu noņemšana.

3) Reakcijas ātrums ir aptuveni 3 sekundes, kad tiek novērsti darbības īssavienojuma loka pārtraukumi

4) Regulēšanas procesa periodiskums

5) Spēja vienmērīgi mainīt krāsns ieejas jaudu 20-125% robežās no nominālās un uzturēt to ar 5% precizitāti.

6) Elektrodu apturēšana, kad pazūd barošanas spriegums.

Kontroles procesa aperiodiskais raksturs ir nepieciešams, lai izslēgtu šķidrā metāla elektrodu nolaišanos, kas to var karbonizēt un sabojāt kušanu, kā arī izslēgt elektrodu pārrāvumu, kad tie nonāk saskarē ar cieto lādiņu. Atbilstība šai prasībai nodrošina aizsardzību pret iepriekš minētajiem režīmiem krāsns avārijas vai darbības izslēgšanas gadījumā.

Elektriskās loka krāsnis kā elektroenerģijas patērētāji

Elektriskās loka krāsnis ir spēcīgs un nepatīkams energosistēmas patērētājs. Tas darbojas ar zemu jaudas koeficientu = 0,7 — 0,8, kausēšanas laikā no tīkla patērētā jauda mainās, un elektriskajam režīmam raksturīgi bieži strāvas pārspriegumi, līdz loka pārrāvumiem, ekspluatācijas īssavienojumi. Loki rada augstfrekvences harmonikas, kas ir nevēlamas citiem patērētājiem un rada papildu zudumus elektrotīklā.

Lai palielinātu jaudas koeficientu, kondensatorus var pieslēgt pie galvenās barošanas apakšstacijas kopnēm, barojot krāšņu grupas, jo ar strāvas triecieniem reaktīvā jauda svārstās lielās robežās, ir jānodrošina iespēja ātri mainīt šo jaudu. Šādai regulēšanai varat izmantot augstsprieguma spriegumu tiristoru slēdžikontrolē ķēde, lai saglabātu CM tuvu 1. Lai cīnītos pret augstākām harmonikām, tiek izmantoti filtri, kas noregulēti uz visintensīvākajām harmonikām.

Plaši tiek izmantota krāsns apakšstaciju sadale neatkarīgai elektroapgādei, kas savienota ar citiem patērētājiem 110, 220 kV spriegumam. Šajā gadījumā strāvas un sprieguma līkņu kropļojumus citiem patērētājiem var saglabāt pieļaujamās robežās.