OBLOUKOVÉ PECE.

Prezentace na téma: "OBLOUKOVÉ PECE."— Transkript prezentace:

1 OBLOUKOVÉ PECE

2 Elektrické zařízení obloukových pecí
elektrický oblouk vytváří potřebné teplo k roztavení vsázky oblouk hoří mezi elektrodami a vsázkou teplo se přenáší z oblouku do vsázky hlavně sáláním ve vsázce se teplo šíří vedením a prouděním taveniny

3 Rozdělení obloukových pecí
Pece ocelářské s přímým působením odkrytého oblouku - rafinace tekuté oceli Pece obloukové sálávé s nepřímým působením oblouku - výroba slitin mědi - max. výkon do 600 kVA Elektrické pece odporově obloukové s přímým působením zakrytého oblouku, pece hutnické - feroslitiny, karbidy, - největší výkony (unás do 40MVA)

4 Schéma zařízení obloukové pece
1 pecní transformátor 2 krátká cesta 3 trubky s chladící vodou 4 elektrody 5 uchycení elektrod 6 odvod pecních plynů 7 výpust 8 poklop 9 pec 10 jedna ze dvou kolébek umožňující naklánění pece 11 podstavec pece 12 řídící stanoviště

5 Přípojení obloukové pece na napájecí soustavu
2 odpojovač 3 výkonový vypínač 4 primární transformátor 5 sériově řazená tlumivka 6 výkonový vypínač 7 pecní transformátor 8 krátká síť 9 elektrody 10 obvody měření 11 regulace

6 Připojení obloukových pecí k napájecí síti vysokého napětí
- napájecí vn síť elektrických obloukových pecí je zatěžována nepravidelně proměnlivými špičkami proudů – 0 až 3 In kolísání napětí => nepříznivé elektronické přístroje přesně vymezené požadavky na napájecí síť obl pecí Činitel pro posouzení napájecí sítě – zkratový výkon v místě zapojení pecí na energetický systém [MVA]

7 trvalý zkratový výkon v místě
odchylky 30% In mají u síťové impedance způsobit pokles napětí nejvýše 0,5% Un. [W] nutný poměr trvalého zkratového výkonu Sk k připojenému pecnímu transformátoru STP : trvalý zkratový výkon v místě napojení přívodu musí být krát větší než výkon pecního trafa podmínka pro hranici pozorovatelnosti rušivých jevů, nesmí být překročeno kolísání napětí ve výši 0,35% Un => poměr

8 Možnosti snížení rušivých účinků obloukových pecí na napájecí síť vn
a) Omezení zkratových a velkých proudů - vznikají zejména při natavování vsázky - zapojení reaktoru do série s pecním transformátorem b) Zvětšení zkratového výkonu v místě připojení - zesílení sítě - připojení synchronního kompenzátoru do sítě - sériová nebo paralelní kompenzace c) Zmenšení kolísání jalového příkonu el obl pece - nepřímá kompenzace - přímá kompenzace

9 Kompenzace jalového výkonu
Nepřímá kompenzace udržuje odběr jalové energie konst na maximální hodnotě špatný účiník => paralelně statický kondenzátor Přímá kompenzace kompenzace přímo podle okamžitého odběru je možno měnit výrobu induktivní energie v kompenzátoru v synchronismu se spotřebou pece

10 Nepřímá kompenzace jalového výkonu s využitím řízeného usměrňovače

11 Přímá kompenzace jalového výkonu s využitím tyristorů
stupňovitá kompenzace – tyristory spínané kondenzátorové baterie spínacím elementem je dvojice antiparalelně zapojených tyristorů nemá žádné pohyblivé části => vysoká trvanlivost, tichý chod dopravní zpoždění max 10 ms

12 Pecní transformátory pracují se značně proměnlivým zatížením při častých zkratech způsobených dotykem elektrod se vsázkou poměrně nízké sekundární napětí a vysoký proud regulace sekundárního napětí v širokých mezích změnou počtu závitů primárního vinutí výkonem pecního trafa je vymezen přívod tepla do pece a tím i výkon pece volba výkonu pecního trafa se provádí podle velikosti vsázky pece a pracovního režimu

13 Závislost výkonu pecního transformátoru na velikosti vsázky
UHP tavení s velmi vysokou produktivitou krátký oblouk poměr výkonu pectrafa pro UHP a normální režim – 2,1 až 2,4 SUPH pece se supravysokou produktivitou rychlý roztav do 1 hodiny trafo o výkonu odpovídající 1 MVA na 1 tunu vsázky

14 Tlumivky pecním transformátorem
zapojeny v napájecí síti mezi výkonovým vypínačem a pecním transformátorem omezují hodnotu zkratových proudů při dotyku elektrod s taveninou obvykle zapojena při spojení primáru trafa do trojúhelníka při přepnutí do hvězdy dojde k vyřazení tlumivky pro režim tavení vyžadující krátký oblouk není potřeba v celé době tavení. u dlouhých oblouků je účelem zkrátit čas pro natavení vsázky a využít plného výkonu trafa v co nejdelším časovém intervalu zařazení tlumivky => zlepšení stability oblouku x zhoršení účinnosti pecí

15 Elektrické zapojení obloukových pecí krátkou cestou
krátká cesta = elektrické vedení od vývodů sekundárního vinutí pecního trafa do pracovního prostoru pece části krátké cesty : pásová část ohebná lana vodiče ramen držáků elektrod držáky elektrod elektrody a spojky velké proudy => velké ztráty

16 Bifilární vedení krátké cesty
nerovnoměrné rozložení výkonů v jednotlivých fázích má nepříznivý vliv na práci pece a životnost vyzdívky zmenšení nesymetrie => bifilární vedení dokonalé vyrovnání indukčností lze provést jen při bifilárním spojení až po elektrody a při spojení vývodů sekundárního vinutí transformátoru až na elektrodách

17 Různá zapojení krátké cesty a jejich vliv na účinník
A) B) C)

18 Různá zapojení krátké cesty a jejich vliv na účinník

19 Elektrody požadavky na elektrody : dobrá elektrická vodivost
vysoká mechanická pevnost vysoká oxidační teplota malý obsah popela a síry druhy elektrod : uhlíkové – antracit, koks, přírodní grafit, pryskyřice grafitové – z uhlíkových vypalováním až do 2700°C násypné – velké průměry elektrod (>500 mm) – cena 1/3 uhlíkových

20 Automatická regulace polohy elektrod
úkol : zachovávat po určitou dobu konstantní množství energie přiváděné do pracovního prostoru pece nezávisle na neustále se měnících podmínkách regulátor musí mít dostatečnou rychlost nastavení optima problém : doba odezvy => pásmo necitlivosti = vymezená oblast uvnitř které změna regulované veličiny nevyvolá změnu polohy elektrody Id intenzita proudu při pohybu dolů In intenzita proudu při pohybu nahoru

21 proudonapěťová, diferenciální regulace – regulátor se snaží udržet nastavený poměr napětí a proudu konstantní. podle pohonu a) elektromechanické ovládání pohybu elektrod - elektromotor zvedá nebo spouští teleskopický sloup ramene elektrodového držáku s elektrodou prostřednictvímocelových lan b) hydraulické ovládání pohybu elektrod - mechanizmus pohybu elektrod je vytvořen pracovním válcem a přívodem tlakové kapaliny - rychlost, přesnost, stabilita regulace - vysoké náklady, konstrukční náročnost

22 Elektromechanický regulátor kontaktní
řídícím členem je diferenciální relé, jehož cívky jsou napájeny proudem ze sekundáru proudového měniče a napětím z elektrody proti zemi cívky relé působí na vahadlový systém relé s nárůstem proudu v elektrodě vtáhne proudová cívka dif relé své jádro, vahadlo se vychýlí a zapne kontakty ovládající cívku stykače elektromotoru elektroda se začne pohybovat nahoru, prodlužuje oblouk => zmenšuje se proud

23 Elektrohydraulický regulátor impedanční
hliníkový rotor tvaru bubínku je otočně uložen ve vzduchové mezeře dvoufázového statoru s pomocným mag. obvodem na hřídeli rotoru je nasazen pastorek, který pohání ozubený segment spojen s pákou, která ovládá řízení hydraulicky vyváženého regulačního ventilu hydraulického rozvodu vinutí pomocné fáze statoru je napájeno z autotrafa napojeného na jiné dvě fáze napětí než je fáze regulovaná

24 Tavící obloukové pece na ocel
vana vyzděná zásaditou vyzdívkou regulace režimu : a) změnou napětí na elektrodách pece b) změnou délky oblouku, tedy proudu pracovní charakteristiky závislost hlavních el. veličin pecních obvodů na nezávisle proměnném proudu určí se : početně graficky pomocí kruhového diagramu el. obl pece měřením

25 Pracovní charakteristiky el. obl. pece
tep ztráty na konci tavení > el ztráty užitečný výkon energ účinnost měrná spotřeba rychlost tavení

26 Vznik kolísání napětí a vyšších harmonických proudů
příčiny : změna délky oblouku související s častými zkraty elektrod na vsázku v peci vychází z teorie oblouku, intenzita proudu el obl se náhle mění, aniž by se měnila délka obl el obl přeskakuje od jednoho kusu vsázky ke druhému smyčkový pohyb oblouku, při kterém se obl prodlužuje popsané vlivy se libovolně překrývají nejsilněji se projevuje při natavování

27 Rudné termické obloukové pece a pece na feroslitiny
z technologického hlediska redukční – pracují s uhlíkem jako redukčním prvkem a s kontinuálním procesem slitina a struska se vypouští v intervalech rafinační – proces tavení je periodický na počátku tavby zakrytý oblouk - postupně se vytáhne nad hladinu taveniny jako u pece na ocel redukční prvek – hliník, křemík mohutnější než pece na ocel, klidnější provoz bez tlumivky

28 Elektrické poměry u pecí na feroslitiny
na energetickou náročnost má podstatný vliv rozdělení proudů ve vaně pece boční proudy vsázkou po celé délce ponořených elektrod omezujeme – mají nepříznivý vliv na energetické poměry má vliv velikost pracovního napětí – se zvyšováním napětí klesá exponenciálně podíl tepelné energie uvolněné v zóně strusky

29 Stejnosměrné obloukové pece
mezi transformátor a obloukovou pec je umístěn usměrňovač napájecí zdroj je složen z regulačního trafa na nízké napětí, následuje plně řízený šestipulsní usměrňovač v můstkovém zapojení ve ss části obvodu napájení pece je tlumivka => omezuje namáhání tyristorů vana má vodivé dno a speciální konstrukci pro vyvedení proudu v obvodu systémem dnových elektrod provozuje se s dlouhým obloukem výhody : snížení spotřeby grafitových elektrod (50%) bez rušivých vlivů na napájecí síť

30 Schéma zařízení stejnosměrné obloukové pece

31 Přípojení stejnosměrné obloukové pece na napájecí soustavu
2 odpojovač 3 výkonový vypínač 4 primární transformátor 5 sériově řazená tlumivka 6 výkonový vypínač 7 pecní transformátor 8 krátká síť 9 elektroda 10 obvody měření 11 regulace 12 výkonový blok 13 tlumivka 14 nístějová elektroda

32 Perspektivy stejnosměrného tavení
snížení spotřeby elektrod o 2/3 oproti střídavému tavení díky stejnosměrnému napájení odpadá asymetrické zatížení napajecí soustavy zjednodušená obsluha pece

33 KONEC