电弧炉炼钢合理电新技术课件

1、电弧炉炼钢合理供电技术北京科技大学2006.3第1页，共51页。1 超高功率供电 电弧炉的电气运行理论和操作技术的不断进步：近期采用“高电压、长电弧、高功率系数”的操作制度； 炉衬的热负荷大幅度增加，相应的技术发展有：提高耐材质量、水冷炉壁、泡沫渣等；第2页，共51页。 二次回路的电流强度大大增加，降低回路阻抗和进一步改善三相平衡成了重要问题； 熔炼工艺的变化：为了充分利用变压器的能力，传统的电弧炉三期操作消亡，电弧炉变成了一台高效的熔化炉； 第3页，共51页。 电弧炉机械结构、自动化系统不断进步，促进了高效、优质、低成本三方面综合发展，如底出钢技术，过程计算机控制； 熔炼周期缩短，物料输送和

2、试样化验等负担大大增加。第4页，共51页。AC炉的变压器功率第5页，共51页。DC炉的有效功率第6页，共51页。2 合理供电技术第7页，共51页。2.1技术背景近年电炉钢比约15%，约3200万吨/年大于50t/35MVA电炉已有50余座投产引进大型电炉，约计45亿美元电炉电耗约占总能耗的60 70%第8页，共51页。2.2技术路线基于大型交流电弧炉现有装备电气运行合理化充分发挥主变压器的能力达到高效、节能的目的第9页，共51页。2.3技术原理高阻抗电弧炉主电路第10页，共51页。合理供电技术的电工学基础第11页，共51页。 电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（1）第12页，共51页。电弧炉炼钢

3、供电制度应用的基本公式（2）第13页，共51页。电弧炉电气特性曲线 第14页，共51页。超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较第15页，共51页。高阻抗与普通阻抗电弧炉比较第16页，共51页。2.4关键技术 确定电气运行的基本参数 操作电抗的非线性(测定、建模) 可操作(S, PF)的工作点总表 优化供电曲线第17页，共51页。确定电气运行的基本参数第18页，共51页。Schneider线路监控仪(211专款购置) 型号：CM-2250 2台 CM-2350 1台精度：0.2级软件：SMS-1500记录：笔记本电脑功能：硬件、软件(下页)第19页，共51页。功能表硬件功能 Power Logic

4、2000电力参数线路监控仪是一种多功能数字仪表，集数据采集、控制设备于一体，能替代多种仪表、继电器、传感器及其它元件。 软件功能 SMS-1500软件支持各种实时数据显示，包括表格、直方图和模拟表盘等。SMS-1500软件面向客户，包括创建用户表格，增添电气参数等。第20页，共51页。建立电抗模型的基点(1)基波50赫兹的含有各次谐波的正弦波 (2) 运行中三相不平衡系数为1.66%(3)要求模型满足电弧炉电极电流从开路到短路的过程中，操作电抗随电极电流的变化服从一种变化规律(4)模型与谐波分析有较好的吻合第21页，共51页。电气圆图第22页，共51页。可操作的工作点总表工作电流Curve 1

5、Curve 2Curve 3Curve 4Curve 5Curve 6级别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页，共51页。制定电弧炉炼钢供电制度的基本原则以安全、稳定、高效运行为依据，选择供电曲线的电气运行工作点。即要求： 表观功率 S SF 功率因数 0.840.85 0.75 电弧功率近可能大 Max Parc设定电能需求量和各阶段时间长度。要求总通电时间符合生产节奏要求。尽量简化供电曲线，减少有载切换电压级别次数。第24页，共5

7、1页。优化的供电曲线第25页，共51页。3大型电弧炉炼钢供电制度的研究(1)天津钢管公司150t/90MVA超高功率电弧炉(2)抚顺特殊钢公司50t/35MVA超高功率电弧炉(3)南京钢铁集团公司70t/60MVA高阻抗电弧炉第26页，共51页。炼钢过程中电气运行状态的评价 测量精度的评价 三相电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数及对应均值的相对误差最大值为0.97%第27页，共51页。南钢100t/60MVA三相不平衡评价电流A电压kV平均值1160.5030.69标准差 S19.260.11变异系数CV=1.66%0.36%第28页，共51页。电抗器上端电压波形(A相为代表) 起弧期

8、氧化精炼期熔化期第29页，共51页。电抗器上端电流波形(A相为代表) 起弧期氧化精炼期熔化期第30页，共51页。电抗器上、下端各次谐波电压分量 第31页，共51页。电抗器上、下端谐波电流分量 第32页，共51页。傅立叶分析式式中：第33页，共51页。电抗率K=Xop/Xsc Xsc 短路电抗(接近于基波下的电抗值) Xop 操作电抗(含各次谐波的电抗值)其中，n为谐波次数(n=131) An为第n次谐波的分量(An=an/a1,与前面付立叶公式相同) 第34页，共51页。操作电抗的非线性第35页，共51页。 抚钢50tUHPEAF工作电抗模型 第36页，共51页。南钢100t高阻抗电弧炉的工作

9、电抗模型 第37页，共51页。天管150t电弧炉的工作电抗模型第38页，共51页。电压U2（V）892865839811786762739717697操作电抗XOP（m）3.373.373.373.383.383.393.393.403.40电压U2（V）678651627602579558538520操作电抗XOP（m）3.413.423.433.443.453.463.473.48 各级电压下所使用的操作电抗值第39页，共51页。Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6tapTapvoltKAMWKAMWKAMWKAMWKAMWKAMW35892638060

10、785876567354725169348656478627760745873547052683383964766375617458705568536632811657263716169586756655363317866368626759665764546252603076261636062576155605359515729739626260615859565854575255287176259615859575656545452532769761565955575455535352515026678595357525551545051494947 德方提供的150t超高功率电弧炉供电工作

11、点总表第40页，共51页。天管150t电弧炉电气圆图第41页，共51页。天管150t/90MVA电弧炉高电压级别工作点的评估级电压V Curve 1 Curve 2 Curve 3 Curve 4 Curve 5 Curve 635892348653383632811 3119 均可安全稳定运行变压器过载严重，不宜长期使用； 变压器略有过载；cos值太高，不能稳定运行； cos值过高，不宜使用。可以安全、稳定运行。第42页，共51页。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页，共51页。供电曲线的分析（能量积分） 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页，共51页。

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页，共51页。加入铁水的供电曲线（南钢） 全废钢的供电曲线（抚钢）第46页，共51页。4智能电弧炉第47页，共51页。神经元第48页，共51页。神经网络第49页