Аннотация
Рассмотрена силовая схема соединения обмоток трансформатора дуговой сталеплавильной печи рабочим объемом 180 т (ДСП-180) ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»). Показано, что печной трансформатор представляет собой сложный агрегат, состоящий из трех электромагнитных единиц, а именно: реактора с железным сердечником, главного и вольтодобавочного трансформаторов. В свою очередь, главный трансформатор является трехобмоточным с возможностью регулирования напряжения под нагрузкой в третичной обмотке. Дана краткая характеристика системы управления электротехнологическим режимом ArCOS. Система осуществляет воздействие на гидравлическую систему регулирования положения электродов и переключение ступеней устройств регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) трансформатора и реактора. Показано, что ухудшение качества управления и снижение надежности ДСП связаны с низким быстродействием системы. Представлены осциллограммы тока дуги при переключениях ступеней напряжения трансформатора, подтвердившие наличие продолжительных пауз при каждой коммутации. Это приводит к потере контроля над режимом плавки. Вторым недостатком исполнительных элементов системы ArCOS является низкое быстродействие, связанное с инерционностью гидравлической системы перемещения электродов. Представлены осциллограммы переходных процессов при различной настройке регулятора импеданса, подтвердившие данный вывод. В качестве перспективного направления отмечена разработка силовых схем печных трансформаторов с бесконтактным регулированием напряжения. Рассмотрена предложенная силовая схема трансформатора с тиристорным регулированием напряжения в третичной обмотке, реализующая известную концепцию регулирования напряжения ДСП с высокой динамикой. Представлены результаты исследований, выполненных методом математического моделирования, подтвердившие реализуемость плавного регулирования напряжения в заданном диапазоне. Дана оценка возможностей предложенной схемы в отношении регулирования основных режимных координат при установленных соотношениях напряжений и мощностей главного и вольтодобавочного трансформаторов. Обозначены направления дальнейшего повышения быстродействия системы управления электрическим режимом ДСП.
Ключевые слова
Дуговая сталеплавильная печь, электропечной трансформатор, силовая схема, устройство регулирования напряжения, гидравлическая система перемещения электродов, управление, быстродействие, исследования, бесконтактное регулирование, тиристорный регулятор напряжения, разработка.
1. Корнилов Г.П., Николаев А.А., Якимов И.А. Основные способы регулирования напряжения печного трансформа-тора // Электротехнические системы и комплексы: межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2008. Вып. 15. С. 247–252.
2. Кемпф П., Маркворт Э., Мюленбек И. Дуговая печь 110 кВ с регулированием нагрузки в промежуточном контуре // Черные металлы. 1974. № 9. С. 27–28.
3. Экспериментальное исследование гармонического состава токов дуг для дуговых сталеплавльных печей различной мощности / А.А. Николаев, Руссо Жан-Жак, Сцымански Винсент, П.Г. Тулупов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т.14. №3. С. 106–120.
4. Корнилов Г.П., Николаев А.А., Якимов И.А. Перспекти-вы и средства повышения эффективности дуговых ста-леплавильных печей за счет силового оборудования // Вестник Южно-Уральского государственного универси-тета. Серия «Энергетика». 2009. Вып. 11. №15. С. 32–38.
5. Николаев А.А. Повышение эффективности работы статического тиристорного компенсатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03 / Николаев Александр Аркадьевич. Магнитогорск, 2009.
6. Способы управления электрическим режимом элек-тродуговых печей / Ю.П. Журавлев, Г.П. Корнилов, Т.Р. Храмшин, А.А. Николаев, Е.Б. Агапитов // Известия ву-зов. Электромеханика. 2006. №4. С. 76–81.
7. Карандаева О.И. Характеристика повреждаемости сете-вых и блочных трансформаторов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2011. № 34 (251). С. 15–20.
8. Information and Measuring System for Electric Arc Furnace Transformer Monitoring /A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, V.R. Khramshin, O.I. Karandaeva // 12th International Con-ference on Actual Problems of Electronic Insrument Engi-neering (АPEIE-2014). Novosibirsk. 2014. Vol. 1. P. 273-279. doi: 10.1109/APEIE.2014.7040896
9. Диагностические функции системы непрерывного контроля технического состояния трансформаторов аг-регатов дуговых сталеплавильных печей / А.С. Каран-даев, С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, Р.А. Леднов // Ме-таллург, 2014. №8. С. 53–59.
10. Требования к системе мониторинга технического со-стояния трансформатора сверхмощной дуговой стале-плавильной печи / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, А.А. Сарлыбаев, Р.А. Леднов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2013. №2. С. 58–68.
11. Евдокимов С.А. Контроль технического состояния РПН трансформатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи // Вестник Южно-Уральского государственного уни-верситета. Серия: Энергетика. 2014. Т. 14. № 1. С. 22–30.
12. Система диагностического мониторинга технического состояния трансформатора дуговой сталеплавильной печи / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, А.А. Сарлыбаев // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2014. №4. С. 27–33.
13. Разработка усовершенствованной системы автоматиче-ского управления положением электродов дуговых ста-леплавильных печей и агрегатов ковш-печь / А.А. Ни-колаев, Г.П. Корнилов, П.Г. Тулупов, И.А. Якимов, Е.В. Повелица, А.В. Ануфриев // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2014. Т.1. №1. С. 48–58.
14. Якимов И.А., Николаев А.А., Корнилов Г.П. Исследование сверхмощных дуговых сталеплавильных печей с тиристорным регулятором напряжения в промежуточном контуре печного трансформатора // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2014. Т.1. №1. С. 41–47.
15. Пат. 2086076 Российская Федерация, МПК H 05 B 7/148, G 05 F 1/02, F 27 D 19/00. Способ регулирования тока трехфазной дуговой электропечи и установка трехфазной электродуговой печи прямого нагрева / Дж. Дженсини, Л. Морелло, Дж. Коассин, Р. Фраджакомо. Опубл. 27.07.1997.
16. Patent 6603795 US, H05B 7/144, H05B 7/148. Power con-trol system for arc electric arc furnace / Thomas Lai Wai Ma, Mohammad Sedighu,Brian Kenneth Perkins, Theodorus An-thonius Gerritsen, Janos Rajda. Aug. 5, 2003.
17. Patent 6226313 US, H0513 7/144. Power source circuit and its control for threephase electric arc furnace to reduce flicker / Manoharan Thamodharan, Albrecht Wolf. May 1, 2001.
18. Исследование работы тиристорного регулятора напряжения печного трансформатора в режиме стаби-лизации первичного тока дуговой сталеплавильной печи / И.А. Якимов, А.А. Николаев, Р.О. Барабаш, В.В. Анохин // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2016. Т.3. №4. С. 3–10.
19. Основные резервы повышения производительности электродуговой печи как электротехнического комплекса / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, И.А. Якимов, Е.В. Повелица, А.В. Ануфриев, Т.Е. Пелагеин, Т.Р. Храмшин // Электротехнические системы и комплексы. 2011. № 1. С. 89–95.
20. Бек Г.-П., Вольф А. Новая концепция питаемой от выпрямителя трехфазной дуговой электропечи с высокой динамикой регулирования // Черные металлы. 1998. № 2. С. 16–21.
21. New Converter-Fed Power Source to Increase the Dynamic Performance of the Three-Phase Electric Arc Furnace / A. Wolf, M. Thamodharan. ETEP Vol. 10, No. 6, November/December 2000, pp. 347–352.
22. Тельный С.И. К теории трехфазной дуговой печи с непроводящей подиной // Электричество. 1954. №12. С. 38–42.
23. Особенности моделирования дуговой сталеплавильной печи как электротехнического комплекса / Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, Т.Р. Храмшин, Т.Ю. Вахитов, И.А. Якимов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 76–82.
24. Корнилов Г.П., Николаев А.А., Якимов И.А. Регулиро-вание напряжения мощных дуговых сталеплавильных печей // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сб. науч. трудов VII междунар. науч. конф. молодых ученых. Новосибирск: Изд-во Новосибирского гос. техн. ун-та, 2015. С. 66–69.