Elektros lankinių krosnių elektros įranga

Lankinės krosnies įrenginys

Pagrindinė lankinių krosnių paskirtis – lydyti metalus ir lydinius. Yra tiesioginės ir netiesioginės lankinės krosnys. Tiesioginio degimo lankinėse krosnyse lankas dega tarp elektrodų ir išlydyto metalo. Netiesioginėse lankinėse krosnyse - tarp dviejų elektrodų. Labiausiai paplitusios yra tiesioginio kaitinimo lankinės krosnys, naudojamos juodiesiems ir ugniai atspariems metalams lydyti. Netiesioginės lankinės krosnys naudojamos spalvotųjų metalų, o kartais ir ketaus lydymui.

Lankinė krosnis yra išklotas apvalkalas, aptvertas skliautu, elektrodai nuleidžiami į vidų per skliaute esančią angą, kuri susijungia su elektrodų laikikliais, kurie yra sujungti su kreiptuvais. Krūvio tirpimas ir metalo apdirbimas vyksta dėl elektros lankų, degančių tarp krūvio ir elektrodų, šilumos.

Lankui palaikyti naudojama nuo 120 iki 600 V įtampa ir 10-15 kA srovė. Mažesnės įtampos ir srovių vertės taikomos krosnims, kurių galia yra 12 tonų ir galia 50 000 kVA.

Lankinės krosnies konstrukcija užtikrina metalo nutekėjimą per drenažo siurblį. Šlakas pumpuojamas per korpuse išpjautą darbo langelį.

Elektrinė lankinė krosnis: 1 — plieninis korpusas; 2 — ugniai atsparus pamušalas; 3 — krosnies stogas; 4 — elektrodai; 5 — elektrodų pakėlimo mechanizmas; 6 - vaivorykštė

Technologinis metalo lydymo lankinėje krosnyje procesas

Lankinėje krosnyje pakrauto kietojo krūvio apdorojimas pradedamas nuo lydymosi stadijos, šioje stadijoje krosnyje uždegamas lankas ir prasideda krūvio tirpimas po elektrodais. Kai krūvis tirpsta, elektrodas nusileidžia, sudarydamas pagreičio šulinius. Būdingas lydymosi stadijos bruožas yra nemalonus elektros lanko deginimas. Mažas lanko stabilumas yra dėl žemos temperatūros krosnyje.

Lanko perėjimas iš vieno krūvio į kitą, taip pat daugybė lanko nutrūkimų dėl eksploatacinių trumpųjų jungimų, kuriuos sukelia laidžių krūvio dalių griūtis ir judėjimas. Kiti metalo apdirbimo etapai yra skystos būsenos ir pasižymi tyliu lankų degimu. Tačiau reikalingas platus veikimo valdymo diapazonas ir didelis tikslumas palaikant krosnies įvestą galią. Galios valdymas užtikrina reikiamą metalurginės reakcijos eigą.

Apsvarstytos technologinio proceso charakteristikos reikalauja iš lankinės krosnies:

1) Gebėjimas greitai reaguoti į veikimo trumpuosius jungimus ir lanko pertrūkius, greitai atkurti normalias elektros sąlygas ir apriboti veikimo trumpojo jungimo sroves iki priimtinų ribų.

2) Lankstumas valdyti krosnies galią.

Lankinių krosnių elektros įranga

Lankinės krosnies montavimas apima, be pačios krosnies ir jos mechanizmų su elektrine ar hidrauline pavara, bei papildomą elektros įrangą: krosnies transformatorių, laidus nuo transformatoriaus iki lankinės krosnies elektrodų — vadinamuosius. tinklas, skirstomasis blokas (RU) transformatoriaus aukštos įtampos pusėje su orkaitės jungikliais; galios reguliatorius; prietaisų skydeliai ir pultai, valdymas ir signalizacija; programavimo įtaisas krosnies darbo režimui valdyti ir kt.

Lankinių krosnių įrenginiai yra dideli elektros vartotojai, jų vienetų galia matuojama tūkstančiais ir dešimtimis tūkstančių kilovatų. Elektros sąnaudos išlydant toną kieto užpildo siekia 400-600 kWh-h. Todėl krosnys maitinamos iš 6, 10 ir 35 kV tinklų per krosnies nuleidžiamuosius transformatorius (transformatorių antrinės linijos didžiausios įtampos vertės paprastai yra iki 320 V mažoms ir vidutinėms krosnims talpa ir iki 510 V didelėms krosnims).

Šiuo atžvilgiu krosnių įrenginiams būdinga speciali krosnies pastotė su transformatoriumi ir skirstomaisiais įrenginiais. Naujose instaliacijose naudojamos spintos iš komplektinių paskirstymo blokų (KRU), pagamintos pagal vieningas schemas. Krosnių pastotės yra arti krosnių. Plokštės ir valdymo pultai lankinio plieno krosnims, kurių talpa iki 12 tonų, montuojami krosnių pastotėje su aptarnavimo valdymo pultais iš cecho (iš darbo platformos). Didesnėms krosnims gali būti įrengtos atskiros valdymo patalpos su patogiu vaizdu į krosnies darbinius langus.

Elektrinės lankinės krosnys sunaudoja daug srovių, matuojamų tūkstančiais ir dešimtimis tūkstančių amperų. Tokios srovės sukuria didelius įtampos kritimus net esant mažoms aktyviosioms ir indukcinėms elektrodų maitinimo grandinių varžoms. Dėl to krosnies transformatorius dedamas arti krosnies specialioje krosnies pastotėje. Grandinės, jungiančios krosnies transformatorių ir krosnies elektrodus, turinčios trumpą ilgį ir sudėtingą struktūrą, vadinamos trumpuoju tinklu.

Trumpas lankinės krosnies tinklas susideda iš šynos transformatoriaus kameroje, lanksčios kabelių stygos, vamzdžių šynų, elektrodo laikiklio ir kartu su vežimėliu judančio elektrodo. Lankinėse krosnyse, kurių talpa iki 10 tonų, naudojama „elektrodų žvaigždės“ schema, kai krosnies transformatoriaus antrinės apvijos sujungiamos trikampiu kameros išėjime. Kitos trumpo tinklo schemos, leidžiančios sumažinti jo reaktyvumą, naudojamos galingesnėms krosnims.

Krosnių mechanizmų elektrinėse pavarose dažniausiai naudojami voverės narvelio indukciniai varikliai, kurių vardinė įtampa yra 380 V, esant 1–2 kW galiai mažose krosnyse iki 20–30 kW didesnėse krosnyse. Judančių elektrodų pavarų varikliai - nuolatinė srovė, tiekiama elektros mašina arba magnetiniais stiprintuvais, taip pat tiristorių keitikliais. Šios pavaros yra nepriklausomo bloko – krosnies galios reguliatoriaus – dalis.

Didesnės nei 20 tonų talpos krosnyse, siekiant padidinti našumą ir palengvinti plieno gamintojų darbą, yra numatyti prietaisai skystai metalinei voniai maišyti slenkančio magnetinio lauko principu.Statorius su dviem apvijomis dedamas po krosnies dugnu iš nemagnetinės medžiagos, kurios srovės yra 90 ° nefazinės. Statoriaus apvijų sukurtas judantis laukas varo metalinius sluoksnius. Perjungiant ritinius, galima keisti metalo judėjimo kryptį. Srovės dažnis maišymo įrenginio statoriuje yra nuo 0,3 iki 1,1 Hz. Įrenginys maitinamas elektros mašinos dažnio keitikliu.

Varikliai, aptarnaujantys lankinių krosnių mechanizmus, dirba sunkiomis sąlygomis (dulkėta aplinka, arti labai įkaitusių krosnių konstrukcijų vieta), todėl yra uždaros konstrukcijos su karščiui atsparia izoliacija (kranų-metalurginė serija).

Krosnių transformatorių blokai

Lankinių krosnių įrenginiuose naudojami specialiai sukurti trifaziai alyviniai transformatoriai. Krosnies transformatoriaus galia po talpos yra antras pagal svarbą lankinės krosnies parametras ir lemia metalo lydymosi trukmę, o tai daro didelę įtaką krosnies našumui Bendras plieno lydymosi laikas lankinėje krosnyje yra didesnis iki 10 tonų talpos krosnims iki 1-1,5 valandos ir iki 40 tonų talpos krosnims iki 2,5 valandos.

Lankinės krosnies įtampa lydymosi metu turi keistis gana plačiame diapazone. Pirmajame lydymo etape, kai laužas ištirpsta, į krosnį reikia įvesti maksimalią galią, kad šis procesas paspartėtų. Tačiau esant šaltam įkrovimui, lankas yra nestabilus. Todėl norint padidinti galią, būtina padidinti įtampą. Lydymosi stadijos trukmė sudaro 50% ir daugiau viso lydymosi laiko, tuo tarpu sunaudojama 60-80% elektros energijos.Antrame ir trečiame etapuose - skysto metalo oksidacijos ir gryninimo metu (šalinant kenksmingas priemaišas ir deginant anglies perteklių), lankas dega tyliau, temperatūra krosnyje yra aukštesnė ir lanko ilgis didėja.

Siekiant išvengti ankstyvo krosnies pamušalo pažeidimo, lankas sutrumpinamas sumažinus įtampą. Be to, krosnyse, kuriose gali būti lydomas įvairių rūšių metalas, atitinkamai keičiasi lydymosi sąlygos, taigi ir reikiamos įtampos.

Kad būtų galima reguliuoti lankinių krosnių įtampą, jas maitinantys transformatoriai gaminami su keliomis žemos įtampos pakopomis, dažniausiai perjungiant čiaupus aukštos įtampos apvijai (12 ir daugiau pakopų). Transformatoriai, kurių galia iki 10 000 kV-A, yra su išjungimo įtaisu. Galingesni transformatoriai turi apkrovos jungiklį. Mažoms krosnims naudojami nuo dviejų iki keturių pakopų, taip pat paprasčiausias įtampos reguliavimo būdas – aukštos įtampos (HV) apvijos perjungimas iš trikampio į žvaigždę.

Norint užtikrinti stabilų kintamosios srovės lanko degimą ir apriboti viršįtampius trumpojo jungimo tarp elektrodo ir įkrovos metu, kai elektrodo vardinė srovė yra 2–3 kartus didesnė, bendra santykinė įrenginio reaktyvioji varža turi būti 30–40%. Krosnių transformatorių reaktyvumas yra 6-10%, trumpasis tinklo varža mažoms krosnims yra 5-10%. Todėl transformatoriaus, skirto krosnims, kurių talpa iki 40 tonų, aukštosios įtampos pusėje yra numatytas apie 15-25% varžos priešpriešinis reaktorius, kuris yra įtrauktas į transformatoriaus blokų komplektą. Reaktorius suprojektuotas kaip nesočiosios šerdies droselis.

Visi lankinių krosnių galios transformatoriai aprūpinti dujų apsauga. Dujų apsauga, kaip pagrindinė krosnies transformatoriaus apsauga, atliekama dviem etapais: pirmasis etapas veikia signalą, antrasis išjungia įrenginį.

Automatinis lankinių krosnių galios valdymas. Normaliam ir efektyviam darbui užtikrinti lankinėse krosnyse yra įrengti automatiniai galios reguliatoriai (AR), kurie palaiko tam tikros elektros lanko galios pastovumą. Automatinės lankinės krosnies galios reguliatoriaus veikimas pagrįstas elektrodų padėties keitimu apkrovos atžvilgiu – tiesioginio šildymo lankinėse krosnyse arba vienas kito atžvilgiu netiesioginio šildymo lankinėse krosnyse, t.y. abiem atvejais lankinėse krosnyse naudojamas ilgio reguliavimas. Varomieji įrenginiai dažniausiai yra elektros varikliai.

Elektros lankinės krosnies elektrinių režimų reguliavimas

Konstrukcijų tyrimas leidžia parodyti galimus būdus, kaip reguliuoti jo elektrinį režimą:

1) Maitinimo įtampos keitimas.

2) Lanko varžos pokytis, ty. jo ilgio pasikeitimas.

Šiuolaikiniuose įrenginiuose naudojami abu metodai. Grubus režimo reguliavimas atliekamas perjungiant transformatoriaus antrinės įtampos etapus, tiksliai - naudojant judėjimo mechanizmą. Elektrodų judėjimo mechanizmai valdomi naudojant automatinius galios reguliatorius (AWS).

Lankinių krosnių darbo vietoje turi būti:

1) Automatinis lanko uždegimas

2) Automatinis lanko lūžių ir veikimo trumpųjų jungimų pašalinimas.

3) Pašalinus veikimo trumpojo jungimo lanko pertrūkius, atsako greitis yra apie 3 sekundes

4) Reguliavimo proceso periodiškumas

5) Galimybė sklandžiai keisti krosnies įėjimo galią 20-125% vardinės ir išlaikyti ją 5% tikslumu.

6) Elektrodų išjungimas, kai dingsta maitinimo įtampa.

Aperiodinis valdymo proceso pobūdis yra būtinas, kad būtų išvengta skysto metalo elektrodų nuleidimo, kuris gali jį karbonizuoti ir sugadinti lydymąsi, taip pat išvengti elektrodų lūžimo, kai jie liečiasi su kietuoju krūviu. Šio reikalavimo laikymasis užtikrina apsaugą nuo pirmiau minėtų režimų krosnies avarinio ar veikimo išjungimo atveju.

Elektros lankinės krosnys kaip elektros energijos vartotojai

Elektrinės lankinės krosnys yra galingas ir nemalonus elektros energijos vartotojas. Dirba su mažu galios koeficientu = 0,7 — 0,8, lydymosi metu kinta iš tinklo suvartojama galia, o elektriniam režimui būdingi dažni srovės šuoliai, iki lanko trūkimo, darbiniai trumpieji jungimai. Lankai sukuria aukšto dažnio harmonikas, kurios yra nepageidaujamos kitiems vartotojams ir sukelia papildomų nuostolių elektros tinkle.

Norint padidinti galios koeficientą, prie pagrindinės elektros pastotės šynų galima prijungti kondensatorius, maitinančius krosnių grupes, nes esant srovės smūgiams reaktyvioji galia svyruoja didelėse ribose, būtina užtikrinti galimybę greitai pakeisti šį pajėgumą. Tokiam reguliavimui galite naudoti aukštą įtampą tiristorių jungikliaivaldoma grandinės, kad CM būtų arti 1. Siekiant kovoti su aukštesnėmis harmonikomis, naudojami filtrai, suderinti su intensyviausiomis harmonikomis.

Plačiai naudojamas krosnių pastočių paskirstymas nepriklausomam elektros tiekimui, prijungtam prie kitų vartotojų 110, 220 kV įtampai. Tokiu atveju srovės ir įtampos kreivių iškraipymas kitiems vartotojams gali būti išlaikomas priimtinose ribose.