Трансформатор ковшовой рафинировочной печи

Ковшовое рафинирование — это вторичный этап рафинирования в процессе производства стали, расположенный между первичной плавильной печью и непрерывной разливкой; его основная цель — регулировать состав, температуру и чистоту расплавленной стали. Электродуговой нагрев на эту станцию ​​подает трансформатор ковшовой рафинировочной печи, нагрузочные характеристики которого существенно отличаются от характеристик плавильных дуговых печей.

Yulan Transformer разрабатывает и производит трансформаторы для ковшовых печей как специализированное подразделение своей серии трансформаторов для электропечей. Эти установки охватывают диапазон мощности от 1000 до 80 000 кВА, поддерживают первичное напряжение 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 22 кВ, 35 кВ и 110 кВ, а также имеют вторичные напряжения и ступени регулирования напряжения, адаптированные к конкретным требованиям процесса нефтепереработки.

Различия между условиями рафинирования и плавильными печами

В печах-ковшах обрабатывают расплавленную сталь, при этом электрическая дуга горит между электродами и расплавом; следовательно, печь не подвергается сильным ударам короткого замыкания, вызванным разрушением металлолома. В результате механическое напряжение на обмотках ниже, чем у трансформаторов с плавильной печью, хотя операции регулирования напряжения происходят гораздо чаще. Во время рафинирования входную мощность необходимо постоянно регулировать в зависимости от марки стали и целевой температуры; РПН срабатывает гораздо чаще, чем в стандартных силовых трансформаторах — иногда десятки раз в день.

Вторичные напряжения обычно ниже, чем у плавильных дуговых печей, обычно от 90 В до 240 В, а вторичные токи варьируются от нескольких тысяч до десятков тысяч ампер, в зависимости от мощности. Из-за относительной стабильности дуги импеданс короткого замыкания может быть немного ниже, чем у плавильных печей, хотя его все равно необходимо поддерживать в разумных пределах, чтобы обеспечить непрерывность дуги и безопасность оборудования. Расчетные значения импеданса обычно составляют от 6% до 10%, причем точная цифра определяется совместно производителем печи и разработчиком электрической системы.

Диапазон основных технических параметров

Отрывок из репрезентативных данных модели

Следующие данные собраны из заводских записей об уже поставленной продукции; только избранные характеристики указаны для справки. Внешние размеры и вес варьируются в зависимости от конкретной комплектации; Окончательные характеристики зависят от заводской документации.

Примечание. Первичное напряжение может составлять 20 кВ, 60 кВ или 110 кВ в соответствии с требованиями пользователя; в таких случаях уровень изоляции и внешние размеры будут соответствующим образом скорректированы.

Регулирование напряжения и расчет импеданса

Трансформаторы для ковшовых рафинировочных печей обычно имеют меньше ступеней регулирования напряжения, чем плавильные дуговые печи, поскольку на этапе рафинирования не требуется охват всего диапазона мощности от начальной дуги до плавления. Общие конфигурации варьируются от 5 до 8 ступеней; однако некоторые крупные рафинировочные печи, требующие более точного регулирования напряжения, могут использовать от 13 до 19 ступеней с переключением ответвлений под нагрузкой. Выбранное устройство РПН должно быть пригодно для частой эксплуатации, а срок службы контактов и скорость переключения должны соответствовать циклу очистки.

Выбор импеданса короткого замыкания должен сбалансировать стабильность дуги с ограничениями тока короткого замыкания системы. Поскольку дуга в печи-ковше относительно стабильна, импеданс может быть немного ниже, чем у плавильной дуговой печи; однако, если устойчивость сети к короткому замыканию недостаточна, может потребоваться последовательный реактор или увеличение сопротивления трансформатора. Целевые значения определяются посредством расчетов электрической системы на этапе проектирования, и производитель достигает этих характеристик за счет расположения обмоток и контроля потока рассеяния.

Вторичные соединения и конструктивные особенности

Учитывая высокий вторичный ток, для выходных соединений используются несколько параллельных медных шин с клеммными колодками, установленными на стенке резервуара. В некоторых моделях используется синфазная инверсно-параллельная схема, в результате чего токи в соседних шинах текут в противоположных направлениях, тем самым уменьшая внешние магнитные поля и нагрев компонентов конструкции. Внутри обмоток используются транспонированные проводники или несколько параллельных проводников, чтобы обеспечить равномерное распределение тока по всем ветвям.

Резервуар имеет конструкцию колокольного или закрывающего типа, в зависимости от вместимости и требований к техническому обслуживанию. Крупные агрегаты оснащены радиаторными панелями или системами охлаждения с принудительной циркуляцией масла. Активная часть подвергается сушке в вакуумной системе на парах керосина для тщательного удаления влаги и газов из компонентов изоляции.

Проверка качества

Перед отправкой с завода каждое устройство подвергается измерениям сопротивления обмотки постоянного тока, коэффициента трансформации напряжения, сопротивления изоляции, выдерживаемого напряжения промышленной частоты, выдерживаемого наведенного напряжения, потерь холостого хода, потерь нагрузки и сопротивления короткого замыкания. Устройство РПН проходит полный цикл эксплуатационных испытаний. Для установок напряжением 35 кВ и выше проводятся дополнительные испытания грозовыми импульсами и измерения частичных разрядов. Компания имеет сертификаты ISO 9001:2015, ISO 14001 и ISO 45001, а данные испытаний архивируются по серийным номерам.

Вопросы и ответы по выбору

Вопрос: Могут ли трансформаторы ковшовой печи и трансформаторы электродуговой печи (ЭДП) использоваться взаимозаменяемо?

Хотя они имеют одни и те же структурные принципы, их приоритеты в дизайне различаются. Плавящиеся трансформаторы ДСП должны выдерживать более сильные удары короткого замыкания; таким образом, они обычно имеют более высокий импеданс и более широкий диапазон регулирования напряжения. Трансформаторы для ковшовых печей работают с более стабильной дугой, что позволяет немного снизить импеданс и уменьшить количество ступеней регулирования напряжения. Если пользователю в краткосрочной перспективе требуются возможности двойного назначения, такие параметры, как полное сопротивление, диапазон регулирования напряжения и механическая прочность, должны быть повторно проверены; прямая замена невозможна. 

Вопрос: Что лучше выбрать: 5 ступеней регулирования напряжения или 8?

Это зависит от рафинируемой марки стали и технологических кривых. Рафинирование обычной углеродистой стали предъявляет меньшие требования к регулированию напряжения, поэтому обычно достаточно 5 ступеней. Рафинирование легированной или нержавеющей стали требует более точного регулирования мощности, поэтому предпочтительнее использовать 8 или более ступеней. Увеличение количества ступеней увеличивает стоимость переключателя ответвлений и размер бака трансформатора, но повышает точность регулирования температуры.

Вопрос: Как определяется диапазон вторичного напряжения?

Он указывается производителем печи в зависимости от емкости ковша, диаметра электрода и процесса рафинирования. Затем разработчик трансформатора преобразует этот диапазон вторичного напряжения в определенное количество витков обмотки и положения ответвлений. Пользователи должны предоставить полную кривую напряжения на начальном этапе проекта; модификации, внесенные позже, потребуют изменения конструкции обмоток.

Вопрос: Как следует выбирать метод охлаждения?

Для мощностей ниже 5000 кВА обычно достаточно естественного масляного или воздушного охлаждения. Свыше 10 000 кВА плотность потерь увеличивается, поэтому рекомендуется принудительная циркуляция масла с воздушным или водяным охлаждением. Системы водяного охлаждения требуют большего обслуживания; в частности, давление масла должно всегда поддерживаться выше давления воды, чтобы предотвратить попадание воды в масло.

Вопрос: Требуется ли для трансформатора ковшовой печи последовательный реактор?

Это зависит от мощности короткого замыкания электросети и процесса переработки. Большинство трансформаторов для ковшовых печей спроектированы с уже установленным импедансом в соответствующем диапазоне, что исключает необходимость в дополнительном реакторе. Однако, если местная сеть слабая или на сталелитейном заводе параллельно работает несколько печей, можно установить реактор для ограничения тока короткого замыкания и стабилизации дуги. Инженерные возможности

Yulan Transformer производит трансформаторы для электропечей с 1999 года, при этом трансформаторы для ковшовых печей поставляются в больших объемах на многочисленные отечественные сталелитейные заводы. Наши производственные мощности оснащены грузоподъемностью 80 тонн, системой вакуумной сушки паровой фазы керосина мощностью 400 кВт, импульсным испытательным оборудованием напряжением 1200 кВ и испытательным трансформатором промышленной частоты без частичных разрядов напряжением 400 кВ; эти возможности позволяют нам выполнять требования к производству и заводским приемочным испытаниям трансформаторов для ковшовых печей на напряжение 110 кВ и ниже.

Для проектов мощностью от 1000 кВА до 80 000 кВА и первичным напряжением от 6 кВ до 110 кВ наш технический отдел может разработать проектные решения на основе предоставленных заказчиком однолинейных схем и уточнения технологических параметров, предоставления габаритных чертежей, расчетов потерь и графиков регулирования напряжения. Пожалуйста, свяжитесь с техническим отделом Yulan Transformer для получения подробной информации.