Динамические режимы в электромеханических системах дуговых сталеплавильных печей и их воздействие на вводимую активную мощность

• Автор: Бикеев, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 229 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ И ИССЛЕДОВАНИЙ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

1.1. Современное состояние и тенденции развития эксплуатационных показателей ДСП

1.2. Состояние исследований электромеханических явлений в дуговых сталеплавильных печах
1.3. Физическая природа низкочастотных и высокочастотных составляющих тока и напряжения в ДСП
ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДСП КАК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ * СИСТЕМЫ

2.1. Общая характеристика ДСП как электромеханической системы

2.2. Анализ причинно-следственных связей при развитии электромеханических колебаний в ДСП

2.3. Математическая модель электромеханических колебаний кабельных гирлянд

2.4. Модель электрической цепи токоподвода ДСП

2.5. Модель электрической дуги при расчете динамических процессов в цепях ДСП

2.6. Выбор и реализация модели электропечного контура ДСП
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ КОРОТКОЙ СЕТИ НА ВЗАИМНУЮ ИНДУКТИВНОСТЬ МЕЖДУ *■ ФАЗАМИ
3.1. Постановка задачи
3.2. Численный эксперимент
3.3. Анализ результатов исследований
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
КОРОТКОЙ СЕТИ В РАБОЧИХ РЕЖИМАХ
4.1. Постановка задачи
4.2. Методика решения систем уравнений для определения углов сдвига между векторами токов и напряжений
4.3. Исследование влияния фазных токов и взаимных индуктивностей между фазами на динамические активные
и индуктивные сопротивления
4.4. Обсуждение результатов эксперимента
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ КОРОТКОЙ СЕТИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПЕРЕНОС МОЩНОСТИ ПО ФАЗАМ
5.1. Постановка задачи
5.2. Результаты численных экспериментов
5.3. Обсуждение результатов численных исследований
5.4. Исследование динамических режимов работы ДСП при различных длинах дуговых разрядов
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Дуговые сталеплавильные печи (ДСП) являются основными электрометаллургическими комплексами для получения стали из вторичного сырья и предварительно восстановленной окиси железа (металлизованных окатышей). Развитие оборудования рассматриваемого направления вывело эти электро-технологические агрегаты в категорию самых мощных потребителей электроэнергии с непрерывно изменяющимися по времени активной и реактивной мощностями по фазам. Применение на существующих ДСП трансформаторов мощностью 100 - 150 МВА определяет необходимость рассматривать эти электропечи как сверхвысокомощные агрегаты при рабочих токах в фазах до 100000 - 150000 А. Вероятностное изменение токов в диапазоне от нуля до токов коротких замыканий в фазах приводит к возникновению переноса мощности по фазам и изменяющихся электродинамических сил, обусловленных

электромагнитным взаимодействием токоподводов фаз печи. Эти силы вызывают упругие колебания электромеханической системы, включающей рукава электрододержателей, электроды и гибкую часть токоподводов. Рассматриваемые электромеханические колебания могут вызывать резонансные явления в замкнутой системе автоматического регулирования мощности, что не позволяет работать автоматическому регулятору в оптимальных режимах, снижает вводимую в ДСП активную мощность и ограничивает дальнейшее развитие ДСП.
Используемые методы создания и эксплуатации сверхмощных ДСП до настоящего времени базируются на традиционных подходах к анализу и выбору эксплуатационных режимов на основе статических электрических и рабочих характеристик дуговых печей. Увеличение вводимой мощности потребовало не только изменения конструктивных решений ДСП, но и показало, что сверхмощные ДСП необходимо рассматривать как электромеханическую не9 симметричную трехфазную систему с непрерывно изменяющимися параметрами в реальном времени.
Токоподвод к электродам вдоль электрододержателя выполняют в виде медных трубошин с водяным охлаждением. На этом участке, как правило, осуществляют триангуляцию проводников: в поперечном сечении проводники трех фаз при одинаковом вылете стоек располагают по сторонам равностороннего треугольника (рис. 2.3). Триангуляция применяется с целью уменьшения несимметрии сопротивлений фаз вторичного токоподвода. При этом должна уменьшиться и горизонтальная составляющая электродинамических сил в крайних фазах по сравнению с копланар-ным вариантом, в котором все трубошины расположены в одной плоскости. Но в процессе работы печи равенство вылета стоек по фазам осуществить невозможно, поэтому преимущества триангуляции выглядят неубедительными с точки зрения симметрирования фаз. Поскольку электродинамические силы, действующие на крайние и среднюю фазы, различаются как по координатному направлению, так и по величине, электромеханические колебания усиливают несимметрию ввода мощности по фазам дополнительно к переносу мощности за счет исходного неравенства индуктивных сопротивлений. На основании этого положения можно сделать вывод, что без изменения Хкс в процессе плавки невозможно обеспечить равенство активных мощностей фаз.
Трубошины на электрододержателе крепятся с помощью стоек. Поэтому электродинамические силы, возникающие между проводниками на этом участке, передаются на электрододержатель. Сами трубошины и их стойки имеют конечную жесткость и изгибаются. Действие этих сил приводит также к кручению рукава и стойки электрододержателя. Механические характеристики трубошин и их стоек таковы, что электродинамические взаимодействия на этом участке не вносят значительного вклада в общее нагружение конструк-

■фф- а) фф
А ВС
ЛЬП ГШ7 Xl7j Ш77 Чу чч-у
Рис. 2.3. Триангулированное (а) и копланарное (б) расположение трубошин.