Microsoft Word Кожеуров222. doc

 
5.3.3. Дуговые электрические печи 
Как было показано в подразд. 4.2.7, применение частотно-регулируемых 
электроприводов перемещения электродов в сочетании с системой управления, 
выполненной на современной элементной базе, может дать значительную экономию 
энергии на дуговых сталеплавильных печах. 

---

198
Построение системы управления ДСП должно быть подчинено выполнению 
следующих основных требований.
1. Гибкость управления мощностью печи. В начальный период расплавления 
металла требуется вводить в печь максимальную мощность, чтобы ускорить процесс 
расплавления; в периоды окисления и восстановления нужно иметь возможность в любой 
момент изменять эту мощность, чтобы управлять температурами металла и шлака, 
являющимися мощными факторами воздействия на протекающие реакции. Это 
требование легко выполнить в дуговой печи, мощность которой регулируется как 
изменением вторичного напряжения трансформатора, так и изменением длины дуги, т.е. 
подъемом или опусканием электродов. Следовательно, система автоматического 
управления должна обеспечивать: 
• поддержание мощности дуги на установленном оператором уровне; 
• контроль тока и напряжения дуги в каждом электроде; 
• возможность ручного управления с панели оператора подъемом и опусканием всех 
электродов вместе и каждого в отдельности; 
• возможность аварийной остановки процесса плавления по команде оператора; 
• невозможность запуска системы при срабатывании одного из блокировочных 
(конечных) выключателей нижнего положения каждого электрода и наличии сигналов 
блокировки от электроавтоматики печи, системы защит и блокировок. 
Оператору должна выдаваться информация о наличии запрещающих работу 
факторов. 
2. Регулирование длины дуги, изменение ее в различные периоды плавки 
независимо от выделяемой мощности. Это необходимо, так как градиент столба каждой 
дуги сильно меняется на протяжении плавки; в период окисления и рафинирования длина 
дуги становится во много раз большей и она интенсивно излучает тепло на футеровку 
стен и свода как раз тогда, когда из-за высокой температуры печь находится в наиболее 
сложных условиях. Достигается это изменением напряжения на дугах путем 
переключения ступеней напряжения печного трансформатора. 
Регулятор мощности должен обеспечивать: 
• автоматическое зажигание и поддержание дуги; 
• автоматическое поддержание заданного оператором тока дуги при выбранной 
ступени трансформатора; 
• автоматическую ликвидацию технологических коротких замыканий и обрывов 
дуги; 
• исключение касаний металла электродами в период доводки металла за счет 
обеспечения устойчивого горения дуги. 
3. Поддержание в печи восстановительной атмосферы. В дуговой печи это легко 
осуществимо, так как в ней благодаря сгоранию электродов свободный кислород 
отсутствует, а закрыть доступ внешнему кислороду воздуха в восстановительный период 
нетрудно, если дверцы печи и электродные отверстия поддерживаются в нормальном 
состоянии. 
Легкость выполнения первого и третьего из перечисленных требований выгодно 
отличает дуговую печь от мартеновской. 
Так как в дуговой печи имеют место частые скачки тока, особенно в период 
расплавления, то в ней токи эксплуатационного короткого замыкания должны быть 
ограничены до безопасного для электрооборудования и токоподводов значения, а 
система автоматического регулирования должна быстро реагировать на эти скачки и 
ликвидировать их. 
С учетом изложенных требований была выполнена модернизация ДСП вместимостью 
15 т, в результате которой произведены следующие изменения: 
• аналоговый регулятор мощности дуги заменен на цифровой, построенный на базе 
программируемого логического контроллера; 

---

199
• тиристорные электроприводы постоянного тока заменены частотно-регулируемыми 
асинхронными на основе преобразователей частоты; 
• электродвигатели постоянного тока в приводе перемещения электродов заменены 
на асинхронные; 
• системы автоматики, защиты и диагностики выполнены программно; 
• пульт оператора заменен на новый, выполненный на основе цветного 
промышленного сенсорного монитора, с помощью которого осуществляется ввод заданий 
на текущую плавку, отображается состояние печи, системы защиты и автоматики; 
• предусмотрена возможность подключения системы управления более высокого 
уровня. 
Применение современной микропроцессорной техники позволило реализовать 
описанный в подразд. 4.2.7 алгоритм регулятора мощности дуги, существенно увеличить 
точность и скорость перемещения электродов, что обеспечило стабилизацию мощности 
дуги в необходимых пределах. 
В ходе опытно-промышленной эксплуатации ДСП получены следующие результаты: 
• уменьшилось время плавки с 3 до 2,5 ч; 
• снизился расход электроэнергии на 12... 15 %; 
• снизился расход электродов на 8 %; 
• повысился средний коэффициент мощности с 0,68 до 0,76; 
• повысилось качество выплавляемой стали за счет меньшего переноса углерода с 
электродов в жидкий металл. 
Улучшение технико-экономических показателей получено за счет стабилизации тока 
дуги и более равномерной подачи энергии в ДСП, а также из-за исключения касания 
металла электродами на заключительных этапах плавки. Срок окупаемости такой 
модернизации составил три месяца. 
Средствами электропривода и автоматизации можно добиться снижения 
энергопотребления и в других энергоемких технологических процессах. В частности, 
аналогичная 
модернизация 
возможна 
на 
вакуумных 
дуговых 
печах, 
рудовосстановительных, электрошлаковых и др.