Трансформатор рафинировочной печи

Рафинировочная печь служит станцией вторичной обработки в процессе производства стали в электродуговой печи (ЭДП), отвечающей за повышение температуры расплавленной стали, настройку ее химического состава и удаление включений. По сравнению с трансформаторами, используемыми для ЭДП первичной плавки, соответствующие трансформаторы рафинировочных печей испытывают менее частые скачки короткого замыкания, но требуют более высокой точности регулирования напряжения и большей рабочей частоты. Yulan Transformer производит трансформаторы для рафинировочных печей мощностью от 1000 до 80 000 кВА; первичные напряжения могут быть настроены на 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 22 кВ, 35 кВ или 110 кВ, а вторичные напряжения и настройки ответвлений настраиваются в соответствии с конкретными технологическими кривыми нефтепереработки.

Эксплуатационные различия и приоритеты проектирования

Стабильность дуги: Дуга рафинирующей печи относительно короткая и погружена под слой шлака; колебания тока ниже, чем в плавильных печах, что приводит к относительно умеренным механическим нагрузкам на обмотки.

Частота регулирования напряжения: Регулировка мощности происходит часто на этапе нефтепереработки, при этом переключатель ответвлений под нагрузкой потенциально срабатывает десятки раз в день; следовательно, срок службы контактов и надежность переключения являются ключевыми факторами при выборе.

Диапазон вторичного напряжения: обычно от 120 В до 280 В — ниже, чем у плавильных печей, но выше, чем у печей с карбидом кальция, — в зависимости от емкости ковша и диаметра электрода.

Выбор импеданса: необходимо сбалансировать ограничение тока короткого замыкания с падением напряжения на шинах короткой сети; стандартные значения варьируются от 6% до 10%, что требует согласованного расчета с параметрами короткой сети печи.

Способ охлаждения: Для мощностей, превышающих 8000 кВА, плотность потерь увеличивается, что приводит к необходимости принудительной циркуляции масла с воздушным или водяным охлаждением. Диапазон технических параметров

Параметр элемента

Типичный справочник по конфигурации

Приведенные ниже данные собраны из нескольких действующих в настоящее время проектов и не представляют собой единую конкретную модель. Окончательные параметры определяются техническим соглашением и заводской документацией.

Производство и проверка

Yulan Transformer производит трансформаторы для электропечей с 1999 года, поставляя трансформаторы для рафинировочных печей на многочисленные сталелитейные заводы по всему Китаю. Производственные возможности включают грузоподъемность 80 тонн, систему вакуумной сушки паровой фазы керосина мощностью 400 кВт, импульсное испытательное оборудование 1200 кВ и испытательный трансформатор промышленной частоты без частичного разряда 400 кВ. Перед отправкой с завода каждое устройство проходит комплексную серию испытаний, включая сопротивление обмотки постоянному току, коэффициент трансформации напряжения, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение промышленной частоты, наведенное выдерживаемое напряжение, потери холостого хода, потери нагрузки, полное сопротивление короткого замыкания и тесты рабочего цикла устройства РПН (OLTC). Данные испытаний архивируются по серийным номерам, что обеспечивает полную прослеживаемость до партий сырья и записей процесса. Компания имеет сертификаты ISO 9001:2015, ISO 14001 и ISO 45001.

Детали дизайна

Компенсация падения напряжения при коротком замыкании в сети

Длина и расположение короткой сети (соединяющей вторичные выводы трансформатора с электродами) влияют на фактическое напряжение внутри печи. Падение напряжения в короткой сети необходимо учитывать при расчете вторичного напряжения; в противном случае мощность переработки будет недостаточной. Пользователи должны предоставить данные об импедансе и длине короткой цепи для расчета обмоток.

Выбор переключателя ответвлений

Рафинировочные печи требуют частой регулировки напряжения; стандартные переключатели ответвлений силового трансформатора могут не соответствовать требованиям по сроку службы. Рекомендуется использовать вакуумные переключатели ответвлений под нагрузкой или высокоскоростные переключатели, специально разработанные для трансформаторов электропечей, а также независимую систему фильтрации масла.

Обмоточная структура

Из-за высоких вторичных токов используются транспонированные проводники или несколько параллельных проводников с транспозицией на концах для обеспечения баланса токов. Медные шины используются для выводов в «синфазно-инверсно-параллельной» конфигурации для минимизации внешних магнитных полей и нагрева компонентов конструкции.

Накопление тепла и изоляция

Рафинировочные печи работают порционно, подвергая трансформатор циклическому нагреву и охлаждению. Зажимная конструкция должна обеспечивать заранее заданное усилие зажима, чтобы предотвратить ослабление изоляции во время циклического изменения температуры. Повышение температуры верхнего масла проверяется на основе условий непрерывной работы при полной нагрузке; проектирование, основанное на кратковременной перегрузке, не рекомендуется.

Гармоники и реактивная мощность

Нелинейный характер дуги рафинирующей печи генерирует гармоники, а коэффициент мощности относительно низок (от 0,75 до 0,85). В конструкциях трансформаторов предусмотрены запасы на гармоники, связанные с поперечным сечением проводников и экранированием, а компенсация реактивной мощности осуществляется на стороне системы.

Общие вопросы

Вопрос: Можно ли использовать трансформатор рафинировочной печи взаимозаменяемо с трансформатором плавильной дуговой печи?

Это не рекомендуется. Трансформаторы для плавильных печей имеют более высокий импеданс, более широкий диапазон регулирования напряжения и более строгие требования к механической прочности. Если для плавки используется трансформатор рафинирующей печи, он может быть поврежден частыми короткими замыканиями. И наоборот, хотя использование трансформатора плавильной печи для рафинирования возможно, несоответствие в точности регулирования напряжения и количестве ступеней регулирования может затруднить управление мощностью.

Вопрос: Как определяется диапазон вторичного напряжения?

Производитель печи предоставляет кривую напряжения на основе размеров ковша, диаметра электрода и марок стали, подлежащей рафинированию. Затем разработчик трансформатора преобразует это в определенное количество витков и положения ответвлений. Изменение вторичного напряжения на более позднем этапе потребует изменения конструкции обмоток; поэтому подтверждение параметров на начальном этапе имеет решающее значение.

Вопрос: Нужна ли система водяного охлаждения при доработке печных трансформаторов?

Для мощностей ниже 8000 кВА обычно достаточно воздушного охлаждения. При превышении этой мощности или при ограниченном пространстве для установки водяное охлаждение может уменьшить размер радиатора, хотя и влечет за собой более высокие требования к техническому обслуживанию. Система водяного охлаждения должна обеспечивать, чтобы давление масла оставалось выше давления воды.

Вопрос: Каково подходящее количество ступеней регулирования напряжения для трансформатора рафинирующей печи?

Для рафинирования обычной углеродистой стали достаточно пяти-восьми ступеней, тогда как для легированной стали или нержавеющей стали выбирают от 11 до 15 ступеней, когда требуется точный контроль температуры. Чрезмерное количество ступеней увеличивает стоимость и количество потенциальных точек отказа переключателя ответвлений, поэтому необходимо найти баланс с учетом технологических требований.

Вопрос: Как среда установки влияет на трансформатор?

Зона рафинировочной печи характеризуется высоким уровнем запыленности и повышенными температурами; Трансформатор должен быть расположен в хорошо вентилируемом помещении и защищен от прямого контакта с летучим стальным шлаком. Для наружной установки требуются клеммные коробки и шкафы управления с более высокими классами защиты, а также необходимо учитывать влияние высоких температур окружающей среды на эффективность охлаждения.