ציוד חשמלי של תנורי קשת חשמליים

מכשיר תנור קשת

המטרה העיקרית של תנורי קשת היא להמיס מתכות וסגסוגות. ישנם תנורי קשת ישירים ועקיפים. בתנורי קשת שריפה ישירה, הקשת נשרפת בין האלקטרודות למתכת המותכת. בתנורי קשת עקיפים - בין שתי אלקטרודות. הנפוצים ביותר הם תנורי הקשת המחוממים ישירות המשמשים להמסת מתכות ברזליות ועמידות. תנורי קשת עקיפים משמשים להמסת מתכות לא ברזליות ולעיתים ברזל יצוק.

תנור הקשת הוא מעטפת מרופדת המוקפת בקמרון, האלקטרודות מורידות פנימה דרך פתח בקמרון שמתחבר למחזיקי אלקטרודות המחוברים למובילים. המסת המטען ועיבוד המתכת מתרחשים עקב חום הקשתות החשמליות הבוערות בין המטען לאלקטרודות.

מתח של 120 עד 600 וולט וזרם של 10-15 kA מופעלים כדי לשמור על הקשת. ערכים נמוכים יותר של מתחים וזרמים חלים על תנורים בעלי קיבולת של 12 טון וקיבולת של 50,000 kVA.

העיצוב של תנור הקשת מספק ניקוז מתכת באמצעות משאבת ניקוז. הסיגים נשאבים דרך חלון עבודה שנחתך במעטפת.

תנור קשת חשמלי: 1 - גוף פלדה; 2 - בטנה עקשן; 3 - גג תנור; 4 - אלקטרודות; 5 - מנגנון להרמת האלקטרודות; 6 - קשת בענן

תהליך טכנולוגי של התכת מתכת בכבשן קשת

עיבוד המטען המוצק המוטען בכבשן הקשת מתחיל משלב ההיתוך, בשלב זה נדלקת הקשת בכבשן ומתחילה המסת המטען מתחת לאלקטרודות. כאשר המטען נמס, האלקטרודה יורדת ויוצרת בארות האצה. מאפיין אופייני לשלב ההיתוך הוא שריפה לא נעימה של קשת חשמלית. יציבות הקשת הנמוכה נובעת מהטמפרטורה הנמוכה בכבשן.

המעבר של הקשת ממטען אחד למשנהו, כמו גם הפרעות רבות של הקשת מקצרים תפעוליים, הנגרמות על ידי קריסות ותזוזות של חלקים מוליכים של המטען. שלבים אחרים של עיבוד מתכת הם במצב נוזלי ומאופיינים בשריפה שקטה של ​​קשתות. עם זאת, נדרש מגוון רחב של בקרה תפעולית ודיוק גבוה של שמירה על כניסת הכוח לכבשן. בקרת כוח מבטיחה את ההתקדמות הנדרשת של התגובה המטלורגית.

המאפיינים הנחשבים של התהליך הטכנולוגי דורשים מתנור הקשת:

1) יכולת להגיב במהירות לקצרים תפעוליים ולהפרעות בקשת, לשחזר במהירות תנאים חשמליים נורמליים ולהגביל את זרמי הקצר ההפעלה למגבלות מקובלות.

2) גמישות לשליטה בכניסת הכוח של הכבשן.

ציוד חשמלי של תנורי קשת

התקנת תנור קשת כוללת, בנוסף לכבשן עצמו ולמנגנוניו עם הנעה חשמלית או הידראולית, וציוד חשמלי נוסף: שנאי תנור, חוטים מהשנאי לאלקטרודות של תנור הקשת - מה שנקרא. רשת, יחידת הפצה (RU) בצד המתח הגבוה של השנאי עם מתגי תנור; וסת כוח; לוחות מחוונים וקונסולות, בקרה ואיתות; מכשיר תכנות לבקרת מצב פעולת התנור וכו'.

מתקני תנורי קשת הם צרכנים גדולים של חשמל, קיבולת היחידה שלהם נמדדת באלפי ועשרות אלפי קילוואט. צריכת החשמל להמסת טון מילוי מוצק מגיעה ל-400-600 קוט"ש-שעה. לכן, התנורים מוזנים מרשתות 6, 10 ו- 35 קילו-וולט דרך שנאי תנורים מופחתים (ערכי המתח המרבי של הקו המשני של השנאים הם בדרך כלל בטווח של עד 320 וולט עבור תנורים קטנים ובינוניים קיבולת ועד 510 V עבור תנורים גדולים).

בהקשר זה, התקנות תנורים מאופיינים בנוכחות של תחנת משנה מיוחדת לכבשן עם שנאי ומתג. בהתקנות החדשות נעשה שימוש בארונות מיחידות הפצה שלמות (KRU) המיוצרות על פי תוכניות מאוחדות. תחנות משנה לתנורים ממוקמות בסמיכות לתנורים. לוחות ולוחות בקרה להתקנת תנורי פלדה קשת בעלי קיבולת של עד 12 טון ממוקמים בתוך תחנת המשנה לכבשן עם לוחות הבקרה של השירות מהחנות (מפלטפורמת העבודה). עבור תנורים גדולים יותר, ניתן לספק חדרי בקרה נפרדים עם נוף נוח של חלונות העבודה של הכבשן.

תנורי קשת חשמליים צורכים זרמים משמעותיים, הנמדדים באלפי ועשרות אלפי אמפר. זרמים כאלה יוצרים נפילות מתח גדולות אפילו עם התנגדויות אקטיביות ואינדוקטיביות קטנות של מעגלי אספקת האלקטרודות. כתוצאה מכך, שנאי הכבשן ממוקם בסמיכות לכבשן בתחנת משנה מיוחדת לכבשן. המעגלים המחברים בין שנאי התנור לבין אלקטרודות התנור ובעלי אורך קצר ומבנה מורכב נקראים רשת קצרה.

הרשת הקצרה של תנור קשת מורכבת ממסילה בתא שנאי, מחרוזת כבלים גמישה, פסי צינור, מחזיק אלקטרודה ואלקטרודה הנעה יחד עם הכרכרה. בתנורי קשת עם קיבולת של עד 10 טון, נעשה שימוש בתוכנית "כוכב של אלקטרודות", כאשר הפיתולים המשניים של שנאי הכבשן מחוברים בדלתא במוצא החדר. תוכניות אחרות של רשת קצרה, המאפשרות להפחית את התגובה שלה, משמשות לתנורים חזקים יותר.

מנועי אינדוקציה של כלוב סנאי בדירוג של 380 וולט ב-1-2 קילוואט בתנורים קטנים עד 20-30 קילוואט בתנורים גדולים יותר משמשים בדרך כלל בהנעים חשמליים של מנגנוני תנורים. מנועים של כוננים להזזת אלקטרודות - זרם ישר המסופק על ידי מכונה חשמלית או מגברים מגנטיים, כמו גם על ידי ממירי תיריסטורים. כוננים אלה הם חלק מיחידה עצמאית - ווסת כוח לכבשן.

בתנורים בעלי קיבולת של יותר מ-20 טון, על מנת להגביר את הפרודוקטיביות ולהקל על עבודתם של יצרני פלדה, מסופקים מכשירים לערבוב אמבט נוזלי של מתכת המבוסס על העיקרון של שדה מגנטי נודד.סטטור עם שתי פיתולים ממוקם מתחת לתחתית הכבשן מחומר לא מגנטי, שהזרמים שלו הם 90 מעלות מחוץ לפאזה. השדה הנוסע שנוצר על ידי פיתולי הסטטור מניע את שכבות המתכת. בעת החלפת הסלילים, ניתן לשנות את כיוון התנועה של המתכת. תדירות הזרם בסטטור של מכשיר הערבול היא מ-0.3 עד 1.1 הרץ. המכשיר מופעל על ידי ממיר תדרים של מכונה חשמלית.

מנועים המשרתים את המנגנונים של תנורי קשת פועלים בתנאים קשים (סביבה מאובקת, מיקום קרוב של מבני תנורים מחוממים מאוד), ולכן יש להם עיצוב סגור עם בידוד עמיד בחום (סדרה מנוף-מתכתית).

יחידות שנאי תנור

מתקנים של תנורי קשת משתמשים בשנאים תלת פאזיים טבולים בשמן שתוכננו במיוחד. הספק של שנאי התנור הוא, אחרי הקיבולת, הפרמטר השני בחשיבותו של תנור הקשת וקובע את משך התכת המתכת, המשפיע באופן משמעותי על ביצועי התנור. הזמן הכולל להתכת פלדה בכבשן קשת עלה עד 1-1.5 שעות לתנורים בנפח של עד 10 טון ועד 2.5 שעות לתנורים בנפח של עד 40 טון.

המתח על תנור הקשת במהלך ההיתוך חייב להשתנות בטווח רחב למדי. בשלב הראשון של ההיתוך, כאשר הגרוטאות מומסות, יש להכניס לכבשן הספק מרבי כדי לזרז תהליך זה. אבל עם מטען קר, הקשת לא יציבה. לכן, כדי להגדיל את הכוח, יש צורך להגדיל את המתח. משך שלב ההיתוך הוא 50% או יותר מזמן ההיתוך הכולל, בעוד 60-80% מהחשמל נצרך.בשלב השני והשלישי - במהלך חימצון וזיקוק מתכת נוזלית (סילוק זיהומים מזיקים ושריפת עודפי פחמן), הקשת נשרפת בשקט יותר, הטמפרטורה בכבשן גבוהה יותר ואורך הקשת גדל.

כדי למנוע נזק מוקדם לרירית התנור, הקשת מתקצרת על ידי הורדת המתח. בנוסף, עבור תנורים בהם ניתן להמיס מתכות מסוגים שונים, תנאי ההיתוך משתנים בהתאם, ומכאן המתחים הנדרשים.

על מנת לספק את היכולת לווסת את המתח של תנורי קשת, השנאים המזינים אותם מיוצרים בכמה שלבים של מתח נמוך, בדרך כלל עם החלפת הברזים לסלילה של מתח גבוה (12 שלבים או יותר). רובוטריקים בעלי קיבולת של עד 10,000 kV-A מצוידים בהתקן מעידה. לשנאים חזקים יותר יש מתג עומס. עבור תנורים קטנים, שניים עד ארבעה שלבים משמשים, כמו גם השיטה הפשוטה ביותר של ויסות מתח - מיתוג המתח הגבוה (HV) מתפתל מדלתא לכוכב.

כדי להבטיח שריפת קשת AC יציבה ולהגביל מתחי יתר במהלך קצר חשמלי בין האלקטרודה למטען עם פי 2-3 מזרם האלקטרודה המדורג, התגובה היחסית הכוללת של המתקן צריכה להיות 30-40%. התגובה של שנאי תנור היא 6-10%, התנגדות רשת קצרה עבור תנורים קטנים היא 5-10%. לכן, בצד HV של השנאי עבור תנורים עם קיבולת של עד 40 טון, מסופק כור במעלה הזרם עם התנגדות של כ 15-25%, הכלול בערכת בלוק השנאים. הכור מתוכנן כמחנק ליבה בלתי רווי.

כל שנאי הכוח של כבשני קשת מסופקים עם הגנת גז. הגנת גז, כהגנה העיקרית של שנאי התנור, מתבצעת בשני שלבים: השלב הראשון משפיע על האות, השני מכבה את ההתקנה.

בקרת כוח אוטומטית של תנורי קשת. כדי להבטיח פעולה רגילה וביצועים גבוהים, תנורי קשת מצוידים בווסת כוח אוטומטי (AR), השומרים על הקביעות של הכוח הנתון של הקשת החשמלית. פעולתו של ווסת הכוח של כבשן הקשת האוטומטי מבוססת על שינוי מיקום האלקטרודות ביחס לעומס - בתנורי קשת חימום ישיר או ביחס זה לזה בתנורי קשת חימום עקיף, כלומר. בשני המקרים, תנורי קשת משתמשים בוויסות אורך. מכשירי ההנעה הם לרוב מנועים חשמליים.

ויסות המצבים החשמליים של תנור קשת חשמלי

בחינת המבנים מאפשרת להראות את הדרכים האפשריות להתאים את המצב החשמלי שלו:

1) שינוי מתח האספקה.

2) שינוי בהתנגדות בקשת כלומר. שינוי באורכו.

שתי השיטות משמשות במתקנים מודרניים. התאמה גסה של המצב מתבצעת על ידי החלפת שלבי המתח המשני של השנאי, בדיוק - באמצעות מנגנון התנועה. מנגנוני הזזת האלקטרודות נשלטים באמצעות ווסת כוח אוטומטי (AWS).

מקום העבודה של תנורי קשת חייב לספק:

1) הצתת קשת אוטומטית

2) הסרה אוטומטית של הפסקות קשת וקצרים תפעוליים.

3) מהירות התגובה היא כ-3 שניות כאשר הפסקות הקשת של הקצר התפעולי בוטלו

4) האופי הא-מחזורי של תהליך הרגולציה

5) יכולת לשנות בצורה חלקה את כוח הקלט של התנור, בתוך 20-125% מהנומינלי ולשמור עליו בדיוק של 5%.

6) עצירת האלקטרודות כאשר מתח האספקה ​​נעלם.

האופי הא-מחזורי של תהליך הבקרה הכרחי כדי לא לכלול את הורדת האלקטרודות של המתכת הנוזלית, שיכולה לפחמם אותה ולקלקל את ההיתוך, כמו גם כדי לשלול את שבירת האלקטרודות כשהן באות במגע עם המטען המוצק. עמידה בדרישה זו מספקת הגנה מפני המצבים לעיל במקרה של חירום או כיבוי תפעולי של התנור.

תנורי קשת חשמליים כצרכני חשמל

תנורי קשת חשמליים הם צרכן חזק ולא נעים של מערכת החשמל. זה עובד עם מקדם הספק נמוך = 0.7 - 0.8, ההספק הנצרך מהרשת משתנה במהלך ההיתוך, והמצב החשמלי מאופיין בנחשולי זרם תכופים, עד שבירת קשת, קצרים תפעוליים. קשתות מייצרות הרמוניות בתדר גבוה שאינן רצויות עבור צרכנים אחרים וגורמות להפסדים נוספים ברשת החשמל.

כדי להגדיל את גורם ההספק, ניתן לחבר קבלים לפסי האוטובוס של תחנת הכוח הראשית, להזין את קבוצות התנורים, שכן עם זעזועים עכשוויים כוח תגובתי תנודות בגבולות גדולים, יש צורך להבטיח את האפשרות לשנות במהירות יכולת זו. עבור ויסות כזה, אתה יכול להשתמש במתח גבוה מתגי תיריסטוריםנשלט על ידי המעגל כדי לשמור על CM קרוב ל-1. כדי להילחם בהרמוניות גבוהות יותר, נעשה שימוש במסננים המכוונים להרמוניות האינטנסיביות ביותר.

ההפצה של תחנות תנורים לאספקת חשמל עצמאית המחוברת לצרכנים אחרים עבור מתחים של 110, 220 קילו וולט נמצאת בשימוש נרחב. במקרה זה, ניתן לשמור את העיוות של עקומות הזרם והמתח עבור צרכנים אחרים בגבולות מקובלים.