CC BY
107
Список литературы
1. Колмогоров А.H., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.:Физматлит, 2012 - 572с.
2. Князев П.Н. Интегральные преобразования - М.: Едиториал УРСС, 2011.- 198с.
3. Ворович И.И., Лебедев Л.П. Функциональный анализ и его приложения в механике сплошной среды - М.:Вузовская книга, 2005. -320с.
4. Солодовников В.В., Дмитриев А.Н., Егупов Н.Д. Спектральные методы расчета и проектирования систем управления. -М.:Машиностроение, 1986. - 440 с.
5. Большаков A.A., Каримов Р.Н. Методы обработки многомерных данных и временных рядов - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. -522с.
6. Тыртышников Е.Е. Методы численного анализа - М.: Издательский центр "Академия", 2007.-320с.
7. Alpert B., Beylkin G., Coifman R.R., Rokhlin V. Wavelet-like bases for the fast solution of second-kind integral equations //SIAM J. Sci. Stat. Comput., 1993. vol 14( 1), pp. 159-184.
УДК 621.365.22:669.187.2
ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СВЕРХМОЩНОЙ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ
ПЕЧИ
Г. П. Корнилов, A.A. Николаев, Т.Р. Храмшин, Т.Ю. Вахитов, A.B. Ануфриев
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия, г. Магнитогорск korn_mgn@mail.ru, alexniko@inbox.ru
В 2010 году в Турции на металлургическом заводе MMK-Metalurji (г. Искендерун) была запущена сверхмощная дуговая сталеплавильная печь ДСП-250 с печным трансформатором 300 МВА, то есть с удельной мощностью 1,2 MB А/т. В состав комплекса ДСП-250 входит статический тиристорный компенсатор (СТК) мощностью 330 МВар для стабилизации напряжения на шинах 34,5 кВ.
-
дельного значения активной мощности на уровне 150 МВт, из-за огра-
-
дачи 380 кВ, питающей завод. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы формирования электрических режимов на всех стадиях плавки с целью исключения предельных значений мощности. Решению данной задачи посвящена статья.
Электрический режим формируется совокупностью таких электрических параметров, как напряжение, ток, мощность и др. Процесс плавки включает несколько стадий, каждая из которых характеризуется определенным набором следующих параметров: номер рабочей кривой, ступени трансформатора и ступени реактора. Как показывает анализ теоретических и экспериментальных данных электрических режимов, оптимальное усвоение мощности наблюдается при соблюдении следующих условий:
1. Поддержание максимальной мощности на стадии зажигания электрических дуг и начало проплавления колодцев. В сверхмощных дуговых печах длительность этой стадии составляет 1 -2 мин.
2. Поддержание максимального коэффициента износа футеровки КИФ во время расплавления шихты, что обеспечивает максимальное значение КПД и максимальную излучательную способность дуги. Этот
. -
-
.
3. Поддержание максимальной мощности на стадии окисления и нагрева жидкого металла. При старых технологиях это условие выполнялось при максимуме КИН, который определяется произведением действующих значений тока и активной мощности дуги. В современных технологиях наведения вспененного шлака наиболее эффективной считается работа на длинных дугах, при этом мощность обеспечивается повышенным напряжением и меньшим значением тока [1].
-
ческие настройки электрических режимов на примере ДСП-250.
На рис. 1 представлены графики изменения мощности в течении плавки с двумя подвалками. На графиках приведены номера рабочих кривых Мрк, номера ступеней трансформатора ТМтр, номера ступеней реактора средний ток дуг 1д и суммарная мощность дуг трех фаз Рд в зависимости от времени. Из рисунка видно, что после завалки шихты и до расплавления, стадии повторяются (постоянство рабочей кривой, ступени трансформатора и ступени реактора).
На графиках выделены восемь стадий и для каждой из них с по-
ра ДСП-250 [2] построены электрические характеристики (рис. 2).
Рис. 1. График изменения мощности за период одной плавки
На рис. 2 выведены следующие показатели в относительных единицах: суммарная активная мощность Р ь реактивная мощность С? ь мощность дуг Р*д, КИН и КИФ. На расчетную зависимость Р д(Гд) нанесены точки фактических значений, полученных в ходе экспериментальных исследований, представляющие собой область рассеяния. Пунктирной линией показаны математические ожидания суммарной мощности дуги и среднего тока при существующих настройках. По результатам эксперимента тонкими линиями для каждой стадии плавки отмечены такие значения тока, при которых электрический режим работы печи является оптимальным.
На основе построенных графических зависимостей, приведенных на рисунках можно сделать вывод о необходимости оптимизации электрических режимов, поскольку условия оптимального усвоения мощности, описанные выше, для рассматриваемой ДСП не соблюдаются.
Для первых стадий всех трех корзин (стадии 1.1, 2.1, 3.1 на рис. 2) режим работы ДСП-250 близок к оптимальному, здесь значение КИФ максимально. На данных стадиях образуются и начинают размываться колодцы, поэтому здесь важно использовать тепло, излучаемое электрической дугой не только в месте контакта с металлом, но и вдоль ее ствола, а это возможно при поддержании максимального значения ко.
Для второй и третьей стадий первой корзины, а также для вторых стадий второй и третьей корзины (стадии 1.2, 1.3, 2.2, 3.2 на рис. 2) режим работы ДСП-250 находится в зоне максимума КИН. Данные стадии характеризуются основным периодом плавления, поэтому здесь также важно использовать тепло, излучаемое электрической дугой - поддержа-
.
= 12;N =12;^ = 2;^ = 0,27 -<рт;/ДБДЗ = 7КЗ = 139 =^тр=10;^р = 12;^ж = 4;<РЛЕ = 0,124- %;7ДЕДЗ = 7кз =133кА
стадия 1.3
стадия 2.1 1.2
ЛГТР =8;ЛГР =12;ЛГре=5; /рае = 0,036-/рт;/деа. = /1., = 127к/ЛГТР = 12;ЛГР =12;ЛГрр. = 2;/РАЕ = 0,211 ■/РТ;/ДЕД, ==139 кА
0,5 Рд о, = (
стадия 2.2
еГ^-е.
стадия 3.1
1 ^(К) о:и",) ,
^СР =0-49 о.е.
\-Ря кин" —
ШФ" -чл\
\Д
= 0,59о.е.\|
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 /д,е.е.
^ТР = 12; N =12; ^ = 2; <РАЕ =0,042 ; 7ДБЛЗ = = 139 кА. -----------------------------------------
стадия 3.3
ЛГТР = 10;ЛГР = 12;ЛГР1. = 4;/РДЕ = 0,07-=1п = 133 кА.
Р, ,РЯ.КИФ ,КИН
стадия 3.2
еГ,°е.
М.р =10;ЛГр = 12;ЛГРГ = 4;/РДЕ = 0,029-/РТ;7ЛЕ,, = 7Г! =133кА. ЛГ,.„ = 8;ЛГ„ =11;ЛГрг = 5;/РАЕ = 0,207-4т;7жЕа- = Ьч =129 кА
Рис. 2. Электрические характеристики ДСП-250 для восьми стадий
Р, ,РП,КИФ ,кин
Для третьей стадии последней корзины (стадия 3.3 на рис. 2) электрический режим работы ДСП-250 соответствует зоне, где КИН достигает максимального значения. На последней стадии происходит окисление и интенсивный нагрев металла (наиболее устойчивый и симметричный режим горения дуг), поэтому здесь важно использовать
.
Проанализировав вышеприведенные зависимости, можно сделать вывод, что на данный момент электрические режимы дуговой сталеплавильной печи ДСП-250 не на всех стадиях оптимальны. Оптимизацию электрических режимов можно произвести путем перемещения области
.
Это достигается изменением профиля плавки (№р, Np, Мрк).
-
должительных стадий 1.1 и 3.3 были внесены изменения в существующие профили плавок. На рис. 3 представлены результаты оптимизации: сплошными линиями показаны рабочие токи после оптимизации,
пунктирными линиями - в исходной системе. Под каждым графиком
-
мизации. В результате потребление электроэнергии только на двух стадиях за счет изменения профилей снижается на 561 кВт-ч, что в процентном соотношении составляет более 1%.
Кроме того, изменение профиля снижает реактивную мощность, потребляемую ДСП, что особенно заметно на последней стадии плавки, где значение ()сум уменьшилось почти на 30 % (с 211 МВар до 143
МВар см. табл.). Это снижение означает снижение загрузки СТК, что
-
ра при отключении части фильтров высших гармоник, входящих в состав СТК.
Таблица
Сравнение электрических параметров ДСП-250 для двух стадий до и после оптимизации
№ - дии - метры стадии, Арк/ пТ|У Пр Время стадии 1, с Мат. ожидание тока М(1д), о.е. - лентная мощность Реум, МВар - ная мощность Ракт, кВт - ние э/э кВт-ч
до после ДО после ДО после до после
1.1 2/12/12 764 0,6 0,53 158 134 153233 153060 32519 32483
3.3 5/8/11 565 0,81 0,70 211 143 136243 132900 21383 20858
Итого 1329 53902 53341
Проплавление колодцев и образование J j жидкого металла на дне ванны "
,Рд,КИФ\КИН р'а'д)
Qi (I*)-
1,2!
Конечная стадия плавки ("окисление и нагрев) 3.3
Р^Рд.КИФ.КИН /=*(/* , а*ц*>
О 0,2 0,4 0,6 0,8 i ^ = 13;% = 12;%к = 2;<pffi = 0,27 <РТ;/д.БАЗ = = 141 кА.
1 Гд,о.е.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 I /' о е
= 6; % = 11; % к = 5; гР АБ =0,207 ф т; /д.Б А3= /Кз = 123 кА
Рис. 3. Электрические характеристики ДСП-250 для стадий 1.1 и 3.3
до и после оптимизации
Выводы
1. Существенным резервом экономии электроэнергии сверхмощной ДСП-250 является оптимизация электрических режимов, особенно на наиболее протяженных стадиях плавки.
2. Технология наведения вспененного шлака обеспечивает устойчивую работу ДСП на длинных дугах. В этом режиме благодаря увеличению напряжения снижается рабочий ток и реактивная мощность,
.
3. Предлагаемые решения не требуют дополнительных капиталь-
.
Список литературы
1. Инновации для дуговых сталеплавильных печей. Научные основы выбора: монография / Ю.Н. Тулуевский, И.Ю. Зинуров. Новосибирск. Изд-во НГТУ, 2010. 347 с.
2. Г.П. Корнилов, A.A. Николаев, Т.Р. Храмшин, A.A. Мурзиков «Моделирование электротехнических комплексов металлургических предприятий»: учебное пособие. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012.-235 с.
