礦熱爐電極升降監控線路的製作方法
2023-09-20 19:24:00
礦熱爐電極升降監控線路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及冶金設備領域，公開了一種礦熱爐電極升降監控線路。它包括隔離開關、斷路器、礦熱爐變壓器、短網、三根電極，變壓器為三相交流Ynd11接線組別，所述變壓器的通過改變一次側電流互感器的接線方式，實現監測電極電流。所述電流互感器與電流表相連接，所述三根電極分別與第一電壓表的一端相連接，礦熱爐爐殼殼體與第二電壓表相連接。可實時監測礦熱爐三相電極負載的不平衡程度，實現礦熱爐的恆電壓、恆電流、恆功率、恆電阻控制，可操作性高，方便礦熱爐的調整，使得爐料得到充分的冶煉，節約了原材料，降低了單位耗電量，減少了生產成本；擺脫了僅憑作業人員工作經驗進行操控礦熱爐作業的狀況；可廣泛的適用於多種類型的冶煉爐。
【專利說明】礦熱爐電極升降監控線路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冶金設備領域，具體的說是一種適用於手動控制礦熱爐電極的礦熱爐電極升降監控線路。
【背景技術】
[0002]礦熱爐又稱電弧電爐或電阻電爐，用於還原冶煉礦石、碳質還原劑及溶劑等原料，主要生產矽鐵，錳鐵，鉻鐵、鎢鐵、矽錳合金等鐵合金，其工作特點是採用碳質或鎂質耐火材料作爐襯，使用自培電極，將電極插入爐料進行埋弧操作，利用電弧的能量及電流通過爐料的電阻而產生能量來熔鍊金屬，陸續加料，間歇式出鐵，連續作業的一種工業電爐。
[0003]在礦熱爐冶煉生產中，一般用電爐變壓器一次側電流來監控電極的冶煉電流，通過對電極的升降完成對礦熱爐的調節。對於三相交流Yndll接線組別的電爐變壓器，電極電流表接法不當，容易導致單位耗電量變高，爐況不能有效控制，嚴重時會造成在冶煉生產中電極事故頻繁斷裂，爐況變差，設備受損，甚至出現冶煉過程中噴料等安全事故。
[0004]隨著科技的進步，新建的大中功率礦熱爐一般採用自動控制冶煉過程，由於自動控制改造成本較高，企業現有的部分礦熱爐仍然採用手動控制作業。礦熱爐的冶煉作業的控制由冶煉爐長指揮，由爐長憑藉多年的生產經驗來決定爐況的管控。作業人員對礦熱爐爐況如果不能及時進行監測、調整電極，易造成礦熱爐不穩定，礦熱爐刺火嚴重，單位耗電量大，熱效率降低，礦石原料未能充分冶煉，出鐵量減少，電極損耗嚴重。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供一種礦熱爐電極升降監控線路，以解決現有手動控制礦熱爐憑藉操作人員工作經驗進行冶煉作業，爐況不穩定，耗電量大，原材料冶煉不充分，電極損耗嚴重的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案為:
[0007]—種礦熱爐電極升降監控線路，它包括隔離開關、斷路器、礦熱爐變壓器、短網、三根電極，變壓器為三相交流Yndll接線組別，所述變壓器的一次側設有兩組電流互感器，其中一組所述電流互感器呈三角形接法，另一組呈星形接法，所述電流互感器與電流表相連接，所述三組電極分別與第一電壓表的一端相連接，礦熱爐爐殼殼體與第二電壓表相連接。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述第一電壓表的另一端均與第二電壓表的一端相連接，所述第二電壓表接地。
[0009]在本實用新型中，Yndll接線組別的變壓器一次側安裝有兩組電流互感器，一組電流互感器採用三角形接法，用於測量電極電流，另一組電流互感器採用星形接法，用於測量變壓器相電流和實現繼電保護。由於二次側電流超前一次側線電流30度電角位，當互感器成三角形接法時，互感器電流超前一次側線電流30度電角位，則二次側電流(即電極電流)與互感器電流同相位。
[0010]實際工作中有些礦熱爐的電極因為直徑較大，導致電極電流無法測量，採用本實用新型，可通過改變接線方式實現監測電極電流。當變壓器只有一組電流互感器時，加裝電流互感器來完成控制作業。
[0011]所述第一電壓表分別測量三根電極對爐殼的電壓，三條連接線分別接在電極殼上，星形點接爐殼，應採用4平方毫米以上的銅芯電纜，它不包括短網上的電壓降。所述第二電壓表測量爐殼對地(中性點)的電壓，由於礦熱爐各相電極做功不同，三相電極在爐底成星形不對稱負載，所以爐殼對電源中性點有一定的電位差，第二電壓表所測量的電壓值越接近0V，說明三組電極做功越平衡。
[0012]本實用新型在三相交流Yndll接線組別變壓器的礦熱爐控制系統中設置測量變壓器相電流的第一電流表，設置測量電極電流的第二電流表，設置測量電極相電壓的第一電壓表，設置測量爐殼對地電壓的第二電壓表，通過對三組電極電流、電壓的監測，及時調整相應的電極底端與爐膛之間的距離、電弧的直徑，實現礦熱爐的恆電壓控制、恆電流控制、恆功率控制和恆電阻控制。
[0013]其工作原理為:
[0014]礦熱爐生產採用陸續加料，間歇式出鐵，連續作業的方法，以出完一爐鐵到下一爐鐵出完畢為一個作業周期。在一個作業周期內，冶煉前期和中期，應全負荷運行。冶煉中後期，爐膛內積存一定量的鐵水，下放電極不能過長。出鐵時，儘量不動出鐵口側的電極，以防塌料，造成出鐵困難。調整時以最大相電流不超過變壓器相電流保護電流為準，以防變壓器過負荷跳閘。
[0015]1、恆電壓控制
[0016]在礦熱爐工作參數中，二次電壓是非常重要的。在二次電壓恆定的條件下，恆(負載)電壓操作就是維持電極根部和熔池的距離，保證電弧電壓的穩定，也就是保持電弧的長度的穩定。在一個冶煉周期內，持續下放電極，採用「勤放少放」的原則，保持電極對爐殼的電壓在小範圍內變化，實現恆電壓控制。在操作過程中，電極電壓超過一定值，說明電極上抬，此時應下放電極，否則，電弧拉長，導致功率分配趨向爐料，熔池功率下降，高溫區上移，不利於生產；電極電壓低於一定值時，該相電極和熔池距離過近，應上抬電極，或者應增大該相電極的壓放周期；電極電壓波動，說明正在塌料；電極電壓為零時，應檢查連線是否斷裂，電極底部是否和爐底接觸。作業過程中應先調整電壓值差別最大的電極，使三根電極的電壓值基本相等。
[0017]2、恆電流操作
[0018]在一個冶煉周期內，維持電極電流在一定數值範圍內變化。當所述第二電流互感器接成三角形接法，三塊電流表分別反映三根電極的電流大小。爐內電流迴路有兩部分，一部分是電極底部，電弧和熔池構成的星形迴路，佔總電極電流的70% -80%。一部分是電極側面，爐料與另外兩根電極形成的三角形迴路，佔總電極電流的20% -30%。當電極底部與熔池距離過遠，會導致電流功率分配趨於爐料，爐料變粘，透氣性變差，容易發生噴料事故。應及時調整，保證電極底部電弧的直徑。通過電極的調整，使三根電極的電流基本相等。
[0019]3、恆功率控制
[0020]恆功率控制是指保持輸入爐內的有效功率Pe恆定，Pe =3IU =31?,由電極電流和電極底部對爐底的電壓決定。恆功率控制的實質是不僅要保持電弧的長度，還要保持電弧的直徑；電弧變長、直徑變窄，穩定性會變差；電弧長度過短、寬度不變，電弧功率會變小。當一根電極，底部與爐底接觸，會發生電壓死相，該電極有電流而無電壓，電極不做功。
[0021]4、恆電阻控制
[0022]礦熱爐的操作電阻R定義為電極和爐底之間的電阻，由電極端部對爐底的電壓U和電極電流決定。礦熱爐的負載電阻為R =U/I。操作電阻的大小取決於爐料的電阻率，爐料電阻率大，操作電阻也大。控制爐料電阻率不變，即可控制操作電阻不變，使U/I的值恆定。從而使輸入爐內的功率穩定，以便於保持冶煉過程穩定。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024](I)可以實時監測礦熱爐三相電極負載的不平衡程度，實現礦熱爐的恆電壓控制、恆電流控制、恆功率控制、恆電阻控制，使得爐料得到充分的冶煉，可操作性高，方便礦熱爐的調整，節約了原材料，降低了單位耗電量，減少了生產成本；
[0025](2)實現偏功率控制，當爐壁有燒損不太嚴重時，可適當降低有燒損的爐壁側的電極功率，以保證生產繼續，有效防止了生產事故的擴大；
[0026]( 3 )可以實時監測礦熱爐電極，防止發生電壓死相和電流死相，擺脫了僅憑作業人員工作經驗進行操控礦熱爐作業的狀況；
[0027](4)可廣泛的適用於電石爐、鐵合金電爐、黃磷爐等三相交流Yndll接線組別變壓器的礦熱爐，同樣適用於Ydll接線組別變壓器的礦熱爐；
[0028]( 5 )造價低，線路簡單明了，維護方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的連接示意圖；
[0030]圖2是電流互感器的連接示意圖；
[0031]圖3是向量圖；
[0032]圖4是第一電壓表、第二電壓表的連接示意圖；
[0033]圖中:1、隔離開關，2、斷路器，3、變壓器，4、短網，5、電極，6、電流互感器，7、電流表,8、第一電壓表,9、第二電壓表。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0035]如圖1至圖4所示的一種礦熱爐電極升降監控線路，它包括隔離開關1、斷路器2、礦熱爐變壓器3、短網4、三根電極5，變壓器3為三相交流Yndll接線組別，變壓器3的一次側設有兩組電流互感器6，其中一組電流互感器6呈三角形接法，另一組呈星形接法，電流互感器6與電流表7相連接,三根電極5分別與第一電壓表8的一端相連接,礦熱爐爐殼殼體與第二電壓表9相連接。第一電壓表8的另一端均與第二電壓表9的一端相連接,第二電壓表9接地。
[0036]1、恆電壓控制
[0037]在礦熱爐工作參數中，二次電壓是非常重要的。在二次電壓恆定的條件下，恆(負載)電壓操作就是維持電極根部和熔池的距離，保證電弧電壓的穩定，也就是保持電弧的長度的穩定。在一個冶煉周期內，持續下放電極，採用「勤放少放」的原則，保持電極對爐殼的電壓在小範圍內變化，實現恆電壓控制。在操作過程中，電極電壓超過一定值，說明電極上抬，此時應下放電極，否則，電弧拉長，導致功率分配趨向爐料，熔池功率下降，高溫區上移，不利於生產；電極電壓低於一定值時，該相電極和熔池距離過近，應上抬電極，或者應增大該相電極的壓放周期；電極電壓波動，說明正在塌料；電極電壓為零時，應檢查連線是否斷裂，電極底部是否和爐底接觸。作業過程中應先調整電壓值差別最大的電極，使三根電極的電壓值基本相等。
[0038]2、恆電流操作
[0039]在一個冶煉周期內，維持電極電流在一定數值範圍內變化。當所述第二電流互感器接成三角形接法，三塊電流表分別反映三根電極的電流大小。爐內電流迴路有兩部分，一部分是電極底部，電弧和熔池構成的星形迴路，佔總電極電流的70% -80%。一部分是電極側面，爐料與另外兩根電極形成的三角形迴路，佔總電極電流的20% -30%。當電極底部與熔池距離過遠，會導致電流功率分配趨於爐料，爐料變粘，透氣性變差，容易發生噴料事故。應及時調整，保證電極底部電弧的直徑。通過電極的調整，使三根電極的電流基本相等。
[0040]3、恆功率控制
[0041]恆功率控制是指保持輸入爐內的有效功率Pe恆定，Pe =3IU =3I2R，由電極電流和電極底部對爐底的電壓決定。恆功率控制的實質是不僅要保持電弧的長度，還要保持電弧的直徑；電弧變長、直徑變窄，穩定性會變差；電弧長度過短、寬度不變，電弧功率會變小。當一根電極，底部與爐底接觸，會發生電壓死相，該電極有電流而無電壓，電極不做功。
[0042]4、恆電阻控制
[0043]礦熱爐的操作電阻R定義為電極和爐底之間的電阻，由電極端部對爐底的電壓U和電極電流決定。礦熱爐的負載電阻為R =U/I。操作電阻的大小取決於爐料的電阻率，爐料電阻率大，操作電阻也大。控制爐料電阻率不變，即可控制操作電阻不變，使U/I的值恆定。從而使輸入爐內的功率穩定，以便於保持冶煉過程穩定。
[0044]礦熱爐冶煉過程是一個複雜的物理、化學變化過程，是在高溫條件下埋弧操作的，不可能直接觀察到反應過程。各數值變化範圍的選擇和確定，必須保證電爐的熱效率和電效率，與爐體的輸出功率、生產的產品種類以及工藝參數有關。因此，採用哪種控制方法操作，具體適應值由都需要經過實際的運行和數據分析，才能選出適合本臺爐子運行的控制參數。只有選擇合理的工藝參數和電氣參數才能保證礦熱爐運行順暢。
【權利要求】
1.一種礦熱爐電極升降監控線路，它包括隔離開關(I)、斷路器(2)、礦熱爐變壓器(3)、短網(4)、三根電極(5)，變壓器(3)為三相交流Yndll接線組別，其特徵在於:所述變壓器(3)的一次側設有兩組電流互感器(6)，其中一組所述電流互感器(6)呈三角形接法，另一組呈星形接法，所述電流互感器(6)與電流表(7)相連接，所述三根電極(5)分別與第一電壓表(8)的一端相連接,礦熱爐爐殼殼體與第二電壓表(9)相連接。
2.根據權利要求1所述的礦熱爐電極升降監控線路，其特徵在於:所述第一電壓表(8)的另一端均與第二電壓表(9)的一端相連接，所述第二電壓表(9)接地。
【文檔編號】F27D19/00GK204100836SQ201420533943
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】王立煥 申請人:王立煥