電弧爐煉鋼合理電新技術(shù)課件

1、電弧爐煉鋼合理供電技術(shù)北京科技大學(xué)2006.3第1頁，共51頁。1 超高功率供電 電弧爐的電氣運行理論和操作技術(shù)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(fù)荷大幅度增加，相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展有：提高耐材質(zhì)量、水冷爐壁、泡沫渣等；第2頁，共51頁。 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； 第3頁，共51頁。 電弧爐機械結(jié)構(gòu)、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(shù)，過程計算機控制； 熔煉周期縮短，物料輸送和

2、試樣化驗等負(fù)擔(dān)大大增加。第4頁，共51頁。AC爐的變壓器功率第5頁，共51頁。DC爐的有效功率第6頁，共51頁。2 合理供電技術(shù)第7頁，共51頁。2.1技術(shù)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45億美元電爐電耗約占總能耗的60 70%第8頁，共51頁。2.2技術(shù)路線基于大型交流電弧爐現(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)能的目的第9頁，共51頁。2.3技術(shù)原理高阻抗電弧爐主電路第10頁，共51頁。合理供電技術(shù)的電工學(xué)基礎(chǔ)第11頁，共51頁。 電弧爐煉鋼供電制度應(yīng)用的基本公式（1）第12頁，共51頁。電弧爐煉鋼

3、供電制度應(yīng)用的基本公式（2）第13頁，共51頁。電弧爐電氣特性曲線 第14頁，共51頁。超高功率電弧爐與小電爐電氣運行的比較第15頁，共51頁。高阻抗與普通阻抗電弧爐比較第16頁，共51頁。2.4關(guān)鍵技術(shù) 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)的工作點總表 優(yōu)化供電曲線第17頁，共51頁。確定電氣運行的基本參數(shù)第18頁，共51頁。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)第19頁，共51頁。功能表硬件功能 Power Logic

4、2000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(shè)備于一體，能替代多種儀表、繼電器、傳感器及其它元件。 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。第20頁，共51頁。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第21頁，共51頁。電氣圓圖第22頁，共51頁?？刹僮鞯墓ぷ鼽c總表工作電流Curve 1

5、Curve 2Curve 3Curve 4Curve 5Curve 6級別U2SPFSPFSPFSPFSPFSPF221050430.919450.908480.897510.886530.874550.862211004450.911480.9480.888500.876530.863550.84920962430.903450.891480.878500.864530.850550.83519924430.894450.881480.866500.852520.836550.8218888430.885450.870470.855500.838520.821550.80417855420.

6、874450.858470.841500.824520.805540.78616825420.862450.845470.826500.807520.786540.76515800420.851450.833470.813500.792520.769540.746第23頁，共51頁。制定電弧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) 0.840.85 0.75 電弧功率近可能大 Max Parc設(shè)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)。第24頁，共5

7、1頁。優(yōu)化的供電曲線第25頁，共51頁。3大型電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高阻抗電弧爐第26頁，共51頁。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(yīng)均值的相對誤差最大值為0.97%第27頁，共51頁。南鋼100t/60MVA三相不平衡評價電流A電壓kV平均值1160.5030.69標(biāo)準(zhǔn)差 S19.260.11變異系數(shù)CV=1.66%0.36%第28頁，共51頁。電抗器上端電壓波形(A相為代表) 起弧期

8、氧化精煉期熔化期第29頁，共51頁。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第30頁，共51頁。電抗器上、下端各次諧波電壓分量 第31頁，共51頁。電抗器上、下端諧波電流分量 第32頁，共51頁。傅立葉分析式式中：第33頁，共51頁。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=131) An為第n次諧波的分量(An=an/a1,與前面付立葉公式相同) 第34頁，共51頁。操作電抗的非線性第35頁，共51頁。 撫鋼50tUHPEAF工作電抗模型 第36頁，共51頁。南鋼100t高阻抗電弧爐的工作

9、電抗模型 第37頁，共51頁。天管150t電弧爐的工作電抗模型第38頁，共51頁。電壓U2（V）892865839811786762739717697操作電抗XOP（m）3.373.373.373.383.383.393.393.403.40電壓U2（V）678651627602579558538520操作電抗XOP（m）3.413.423.433.443.453.463.473.48 各級電壓下所使用的操作電抗值第39頁，共51頁。Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6tapTapvoltKAMWKAMWKAMWKAMWKAMWKAMW35892638060

10、785876567354725169348656478627760745873547052683383964766375617458705568536632811657263716169586756655363317866368626759665764546252603076261636062576155605359515729739626260615859565854575255287176259615859575656545452532769761565955575455535352515026678595357525551545051494947 德方提供的150t超高功率電弧爐供電工作

11、點總表第40頁，共51頁。天管150t電弧爐電氣圓圖第41頁，共51頁。天管150t/90MVA電弧爐高電壓級別工作點的評估級電壓V Curve 1 Curve 2 Curve 3 Curve 4 Curve 5 Curve 635892348653383632811 3119 均可安全穩(wěn)定運行變壓器過載嚴(yán)重，不宜長期使用； 變壓器略有過載；cos值太高，不能穩(wěn)定運行； cos值過高，不宜使用?？梢园踩?、穩(wěn)定運行。第42頁，共51頁。STEP1.BASKETKWH V P2.BASKETKWH V P3.BASKETKWH V PREFININGKWH V P1.START1000271100

12、027110002711003012.MAIN353353333202111.DEPAR21003422100342200033151912.DEPAR2000331200032130003113.DEPAR1500321170031120003014.DEPAR20003112100301OPERATING DIAGRAM ELECTRIC 03第43頁，共51頁。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 33，1 Depar 1500 32，1 Depar 2000 31，1第44頁，共51頁。

13、STEP1.BASKETKWH V P2.BASKETKWH V P3.BASKETKWH V PREFININGKWH V P1.START1500291150029115002911003212.MAIN343343343203211.DEPAR21003432100343200034253212.DEPAR2000342200034230003413.DEPAR1000341100034120003414.DEPAR20003411000341 OPERATING DIAGRAM ELECTRIC 新03第45頁，共51頁。加入鐵水的供電曲線（南鋼） 全廢鋼的供電曲線（撫鋼）第46頁，共51頁。4智能電弧爐第47頁，共51頁。神經(jīng)元第48頁，共51頁。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第49頁