直流電弧爐電極升降控制系統(tǒng)的問題分析與技術(shù)改進(jìn)
1概述
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/162353.htm直流煉鋼電弧爐在冶煉過程中,其初始熔化、熔化、氧化和還原各個階段對供電制度(即電壓、電流的大?。┯兄煌囊?,以求節(jié)能降耗、提高工效、達(dá)到最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
與交流煉鋼電弧爐的控制方式不一樣,直流電弧爐的弧壓(即電弧電壓)和弧流(即電弧電流)的大小是由兩套完全獨(dú)立的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別控制的,弧壓和弧流可以線性地分別獨(dú)立地進(jìn)行自動調(diào)節(jié),以滿足冶煉工藝對供電的要求。
弧流調(diào)節(jié)系統(tǒng)以晶閘管整流器作為調(diào)節(jié)對象,電弧電流自動閉環(huán)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器控制晶閘管整流器直流輸出電流,有靜態(tài)情況下,自動穩(wěn)流系統(tǒng)可以保持弧流恒定不變。在有效控制范圍內(nèi),弧壓的變化不會引起弧流隨之而變,這樣就為獨(dú)立調(diào)節(jié)弧長和弧壓創(chuàng)造了條件。
直流電弧爐在冶煉過程中,電極升降控制系統(tǒng)以電極定位機(jī)構(gòu)為控制對象,其主要作用是調(diào)節(jié)電弧弧柱的長度(即弧長)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料分析,電弧電壓Va和電弧長度la之間近似地存在著以下關(guān)系:
Va=kala
式中ka=0.6~1.1V/mm稱之為電弧電壓梯度,弧壓梯度大小的變化取決于爐內(nèi)的氣氛。相對于弧流和弧壓的變化速度而言,認(rèn)為ka值的變化十分緩慢,可近似地看作常數(shù)。由此可見,弧壓與弧長成近似的線性關(guān)系。調(diào)節(jié)弧長的長短相當(dāng)于調(diào)節(jié)弧壓的高低。當(dāng)弧流恒定不變時,調(diào)節(jié)弧長也相當(dāng)于調(diào)節(jié)電弧功率的大小。因電弧功率Pa=IaVa。所以,電極升降控制系統(tǒng)性能的好壞直接影響電功率的輸入和電爐的運(yùn)行狀態(tài)。
2存在的主要問題和原因分析
甘肅華藏冶金集團(tuán)特殊鋼廠兩臺標(biāo)稱容量為5噸的直流煉鋼電弧爐于1997年開始投入試運(yùn)行,投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)電極升降控制系統(tǒng)工作不正常,存在的問題主要表現(xiàn)為:
(1)運(yùn)行不穩(wěn)定,電極竄動頻繁、持續(xù)時間長,電爐不能連續(xù)穩(wěn)定地獲得有效的電弧功率輸入;
(2)弧壓低,在交流電壓最高的第五檔,弧壓(直流)值也只能達(dá)到250V左右,嚴(yán)重地限制了電弧功率的提高,變壓器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)也相對較低;
(3)弧壓調(diào)節(jié)范圍小,實(shí)際弧壓值不是跟隨給定弧壓值線性地變化??刂菩阅懿荒軡M足冶煉工藝的要求,不能準(zhǔn)確地將弧壓穩(wěn)定在給定的值上;
圖1原調(diào)節(jié)器基本原理圖
圖2弧壓和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器基本原理圖
(4)電路故障率高,經(jīng)常停電檢修,調(diào)整或更換元器件,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
根據(jù)試運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的問題,經(jīng)過仔細(xì)的現(xiàn)場觀察和對控制電路系統(tǒng)的認(rèn)真分析,認(rèn)為發(fā)生以上問題的主要原因有以下幾個方面:
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