電弧爐煉鋼合理供電新技術

1、電弧爐煉鋼合理供電技術,北京科技大學2006.3,1 超高功率供電,電弧爐的電氣運行理論和操作技術的不斷進步：近期采用“高電壓、長電弧、高功率系數(shù)”的操作制度； 爐襯的熱負荷大幅度增加，相應的技術發(fā)展有：提高耐材質(zhì)量、水冷爐壁、泡沫渣等；,,二次回路的電流強度大大增加，降低回路阻抗和進一步改善三相平衡成了重要問題； 熔煉工藝的變化：為了充分利用變壓器的能力，傳統(tǒng)的電弧爐三期操作消亡，電弧爐變成了一臺高效的熔化爐

2、；,,電弧爐機械結(jié)構、自動化系統(tǒng)不斷進步，促進了高效、優(yōu)質(zhì)、低成本三方面綜合發(fā)展，如底出鋼技術，過程計算機控制； 熔煉周期縮短，物料輸送和試樣化驗等負擔大大增加。,AC爐的變壓器功率,,DC爐的有效功率,,2 合理供電技術,2.1技術背景,●近年電爐鋼比約15%，約3200萬噸/年●大于50t/35MVA電爐已有50余座投產(chǎn)●引進大型電爐，約計4~5億美元●電爐電耗約占總能耗的60 ~ 70%,2.2技術路線,基于大型

3、交流電弧爐現(xiàn)有裝備●電氣運行合理化●充分發(fā)揮主變壓器的能力●達到高效、節(jié)能的目的,2.3技術原理,,高阻抗電弧爐主電路,,,合理供電技術的電工學基礎,,,電弧爐煉鋼供電制度應用的基本公式（1）,電弧爐煉鋼供電制度應用的基本公式（2）,電弧爐電氣特性曲線,,,超高功率電弧爐與小電爐電氣運行的比較,高阻抗與普通阻抗電弧爐比較,,2.4關鍵技術,●確定電氣運行的基本參數(shù) ●操作電抗的非線性(測定、建模) ●可操作(S, PF)的

4、工作點總表 ●優(yōu)化供電曲線,確定電氣運行的基本參數(shù),,Schneider線路監(jiān)控儀(211?？钯徶?,,型號：CM-2250 2臺 CM-2350 1臺精度：0.2級軟件：SMS-1500記錄：筆記本電腦功能：硬件、軟件(下頁),,功能表,硬件功能 Power Logic2000電力參數(shù)線路監(jiān)控儀是一種多功能數(shù)字儀表，集數(shù)據(jù)采集、控制設備于一體，能替代多種儀表、繼電器、傳感器及其它元

5、件。 軟件功能 SMS-1500軟件支持各種實時數(shù)據(jù)顯示，包括表格、直方圖和模擬表盤等。SMS-1500軟件面向客戶，包括創(chuàng)建用戶表格，增添電氣參數(shù)等。,建立電抗模型的基點,(1)基波50赫茲的含有各次諧波的正弦波 (2) 運行中三相不平衡系數(shù)為1.66%(3)要求模型滿足電弧爐電極電流從開路到短路的過程中，操作電抗隨電極電流的變化服從一種變化規(guī)律(4)模型與諧波分析有較好的吻合,電氣圓圖,,,可操作的工作點總表,,制定電弧

6、爐煉鋼供電制度的基本原則,－以安全、穩(wěn)定、高效運行為依據(jù)，選擇供電曲線的電氣運行工作點。即要求： 表觀功率 S ≤SF 功率因數(shù) ≤0.84~0.85 ≥0.75 電弧功率近可能大 Max Parc－設定電能需求量和各階段時間長度。要求總通電時間符合生產(chǎn)節(jié)奏要求。－盡量簡化供電曲線，減少有載切換電壓級別次數(shù)。,優(yōu)化的供電曲線,,3大型電

7、弧爐煉鋼供電制度的研究,(1)天津鋼管公司150t/90MVA超高功率電弧爐(2)撫順特殊鋼公司50t/35MVA超高功率電弧爐(3)南京鋼鐵集團公司70t/60MVA高阻抗電弧爐,煉鋼過程中電氣運行狀態(tài)的評價 測量精度的評價,,三相電壓、電流、有功、無功、視在功率、功率因數(shù)及對應均值的相對誤差最大值為0.97%,南鋼100t/60MVA三相不平衡評價,,,,,電抗器上端電壓波形(A相

8、為代表),,,,,,起弧期,氧化精煉期,熔化期,電抗器上端電流波形(A相為代表),,,,,,起弧期,氧化精煉期,熔化期,,,,電抗器上、下端各次諧波電壓分量,電抗器上、下端諧波電流分量,傅立葉分析式,,,,,式中：,電抗率K=Xop/Xsc Xsc 短路電抗(接近于基波下的電抗值) Xop 操作電抗(含各次諧波的電抗值),其中，n為諧波次數(shù)(n=1~31) An為第n次諧波的分量(An=

9、an/a1,與前面付立葉公式相同),操作電抗的非線性,,,,撫鋼50tUHP－EAF工作電抗模型,,南鋼100t高阻抗電弧爐的工作電抗模型,天管150t電弧爐的工作電抗模型,,,各級電壓下所使用的操作電抗值,,德方提供的150t超高功率電弧爐供電工作點總表,,天管150t電弧爐電氣圓圖,天管150t/90MVA電弧爐高電壓級別工作點的評估,◆◆－變壓器過載嚴重，不宜長期使用； ◆－變壓器略有過載；★★－cosФ值太高，不能穩(wěn)定運行

10、； ★－cosФ值過高，不宜使用?！穑梢园踩?、穩(wěn)定運行。,OPERATING DIAGRAM ELECTRIC 03,供電曲線的分析（能量積分） Start 1000 27，1 Main E 35，3 Depar 2100 34，2 Depar 2000

11、 33，1 Depar 1500 32，1 Depar 2000 31，1,OPERATING DIAGRAM ELECTRIC 新03,,,加入鐵水的供電曲線（南鋼）,全廢鋼的供電曲線（撫鋼）,4智能電弧爐,,神經(jīng)元,,神經(jīng)網(wǎng)絡,,智能電弧爐控制特征,,智能電弧爐的效果,美國依阿華（Iowa）州的北星（North Star）鋼廠與米爾切克（Mil