炼钢电气培训.doc

联峰能源装备项目部炼钢电气培训教材编制： 审核： 审批： 联峰能源装备项目部目 录第一章 120吨LF精炼炉电气培训4一、概述4二、隔离开关和高压断路器结构原理51、隔离开关52、高压断路器6三、LF炉变压器和电抗器61、LF炉变压器特点72、LF炉变压器冷却73、LF炉变压器的调压84、LF炉变压器的维护85、电抗器9四、短网9五、喂丝机系统9六、电极升降自动调节装置10七、钢包车控制11八、测量、保护及信号装置111、测量装置112、保护装置113、信号装置12九、配电操作13第二章 圆坯连铸机电气培训15一、概述15二连铸电气控制系统15三、连铸机运行及控制方式16四、PLC控制系统主要功能171、大包回转台控制172、滑动水口183、中间罐车控制184、排蒸汽风机控制195、结晶器控制196、拉矫机控制207、扇形段冷却控制208、引锭杆控制系统209、电磁搅拌系统2110、火焰切割控制2111、冷床控制22五、连铸机生产过程检测和自动化控制系统图23六、二级过程控制系统23第三章 EAF电气培训24一、概述24二、隔离开关和高压断路器结构原理271、隔离开关272、高压断路器27三、电炉变压器和电抗器281、电炉变压器特点282、电炉变压器冷却293、电炉变压器的调压294、电炉炉变压器的维护295、电抗器30四、短网30五、电极升降自动调节装置31六、测量、保护及信号装置321、测量装置322、保护装置323、信号装置33七、配电操作33第一章 120吨LF精炼炉电气培训一、概述LF炉精炼是靠电能转变为热能进行冶炼的，其电气设备就是完成这个能量转变的主要设备。LF炉的电气设备主要分为两大部分，即主电路和电极升降启动调节系统。主电路是将高压电转变为低压大电流输出给LF炉，并以电弧的形式将电能转变为热能。电极升降自动调节系统的任务是根据冶炼要求，通过调整电极和钢水之间的电炉长度，调节电弧电流和电压的大小。LF炉使用的电源是三相交流电。通常电流沿架空高压线路输入变电所，再沿高压变电所电缆经配电装置输入LF炉变压器，LF炉变压器将高压转化成低压大电流通向电极，在电极和钢水之间产生电弧。由高压电缆至电极的电路称LF炉的主电路。LF炉冶炼所需的电能就是通过主电路输入炉内的。LF炉的主电路主要由隔离开关、高压断路器、变压器及低压短网等几部分组成。LF炉通过高压电缆供电，供电电压35KV，高压侧有隔离开关和高压断路器。断路器供保护电源用。当电炉电流过大时，断路器会自动跳闸把电源线路切断。在线路上串联电抗器，用来缓和电弧电流的剧烈波动和限制短路电流。变压器是一种降压变压器，具有很大的过载容量。在变压器高压侧配有无载调压和有载调压两种，有载调压装置结构复杂，但能在不断电的情况下进行LF炉电压的调节，有利于缩短精炼时间。短网是LF炉变压器二次侧的引出线至LF炉电极之间的一段三相线路，它包括三部分：铜排、软电缆和炉顶上的导电铜管。为了监视LF炉变压器运行情况和掌握电力情况，供电线路上装有各种测量仪表，由于LF炉一次侧电压高，二次侧电流大，必须配置电流互感器和电压互感器，以保证各种测量仪表工作和操作人员安全。LF炉在运行中，要考虑各种故障及非正常工作现象发生的可能性。如各种原因引起的短路。为此设有信号和保护装置。信号装置的作用：有时电气设备情况不正常，但并不会损坏设备原件，所以不必切断电路，而只需发出信号引起操作人员注意。保护装置作用：单电气设备发生故障时，可通过保护装置切除故障。在冶炼过程中，由于吹氩量大小、钢水沸腾等原因，电极和钢水之间的电弧长度就会不断变化，因此要求快速调节电极的位置，使电压和电流值保持在一定范围内。电极调节装置一般是自动完成的。LF炉除电极升降自动调节装置外，还有一些电气控制装置用来控制LF炉的其他机型设备，如电机控制按钮、限位开关等。二、隔离开关和高压断路器结构原理1、隔离开关隔离开关主要用于设备检修时断开高压电源、有时也用来进行切换操作。隔离开关基本结构是框架、绝缘子、闸刀和固定触头四部分组成。隔离开关没有灭弧装置，它只能在无负载时才可接通或断开电路，因此隔离必须在高压断路器断开后才能操作，否则闸刀和静触头之间会产生电弧使闸刀熔化，并极易造成相间短路及对地短路，为了防止误操作常在隔离开关与断路器之间设有连锁装置，使断路器闭合时隔离开关无法操作。在隔离开关附近在装有信号灯，以指示高压断路器接触情况。隔离开关的操作机构有手动、电动、气动三种，当进行手动操作时，应戴好绝缘手套并站在绝缘垫上以保证安全。2、高压断路器作用是使高压电路在负载下接通或断开，并作为保护开关在电气发生故障时自动切断高压电路。LF炉使用的断路器有油开关、空气断路器和真空断路器。这里采用真空断路器。真空断路器是利用真空进行灭弧和绝缘的一种断路器，它适用于比较频繁的操作。LF炉停送电时，开关操作顺序：送电时，先合上隔离开关，后合断路器；停电时，先断开断路器后断隔离开关。三、LF炉变压器和电抗器LF炉变压器是LF炉的主要设备，其作用降低输入电压，产生大电流供给LF炉，LF炉变压器参数20MVA,具有20%的连续过载能力，调压方式8及有载调压。1、LF炉变压器特点LF炉变压器负载电流的波动不是很大。但是在提温期，LF炉变压器经常处于冲击电流较大的尖峰负载。为止LF炉变压器与一般电力变压器相比，具有以下特点：1) 过载能力大2) 有较强的机械强度，经得住冲击电流和短路电流引起的机械应力3）二次侧电压可以调节4）变压比大5）二次侧电流大2、LF炉变压器冷却变压器运行时，由于铁芯的电磁感应作用会产生铁损，同时电流流过线圈，因克服电阻而产生铜损，铁损和铜损会降低变压器输出功率，同时造成变压器发热。使绝缘材料变质老化，降低变压器使用寿命。变压器工作时要求线圈的最高温度小于95摄氏度。冷却方式：油自冷和强迫油循环水冷油冷的铁芯和线圈在油箱中，油受热上浮进入油管，被空气冷却，然后再从下部进入油箱。强迫油循环水冷式铁芯和线圈在油箱中，用油泵将变压器油抽至水冷器的蛇形管内，强制冷却，然后再将油打入变压器油箱内。为保证冷却水不至因油管破裂而渗入管内，油压必须大于水压。这里变压器采用强迫油循环水冷。3、LF炉变压器的调压LF炉变压器的调压是通过改变线圈的抽头和接线方式来实现的，变压器的一次侧可以按星型，也可以接成三角型，当将一次侧的三角型接法改为星型时，二次侧的电压是原来的1/3，为了获得更多的电压级数，变压器的一次侧带有若干个抽头，利用这些抽头可以改变一次侧线圈的匝数，从而获得更多的电压比。4、LF炉变压器的维护LF炉变压器维护应注意以下几点：1）、LF炉变压器不得长期超负荷运行，以免线圈和油温升超过允许值。过载运行时，虽然有时油面温升未超过允许值，但线圈内局部的温度可能已超过允许值，或绝缘油过热而加速老化。2）、运行中应经常注意油面温升，油面最高温度和温升不得超过允许值。3）、经常检查油枕面指示的高度。4）、注意变压器的声音是否正常，若有反常声音则说明变压器内部或外部的线路上发生故障。5、电抗器电抗器串联在变压器的高压侧，其作用是使电路中感抗增加，以达到稳定电弧和限制短路电流值的目的。在LF炉中氩气量突然加大，引进电流波动，甚至发生短路，接入电抗器后，使短路电流不大于2.5-3.5倍额定电流，在这个电流范围内，电极自动调节装置能够保证提升电极降低负载，而不至跳闸停电，同时使电弧保持连续稳定。四、短网短网是变压器低压侧的引出线至电极这一段线路，线路不长，但导体截面积大，电流大。它的参数对LF炉工作有很大影响。短网的结构组成：铜母排、软电缆和炉顶水冷铜管，电极有时也算短网的一部分。由于短网导体中电流大，特别是经常性的冲击性短路电流使导体之间存在很大的电动力，所以目前绝大多数短网采用铜来制造，单根水冷电缆截面4000mm2,每相两根。三相不平衡对LF精炼是很不利的，为减轻三相功率不平衡的不良后果，可采取如下措施：a)尽可能使短网导体对称布置，采用三角形布置，以保证三相不平衡系数控制在4.5%以内。b)将中间相电极向钢包中心移动。五、喂丝机系统喂丝机系统由喂丝机、线卷、升降导管、电控装置及电缆附件组成，可自动/手动操作、就地/远程监控。具备事故急停功能和反抽功能。六、电极升降自动调节装置LF炉输入功率是随电弧长度的变化而改变。冶炼过程中，由于钢水沸腾等原因，电极与钢水之间的电弧长度不断的变化。为了保证按规定的电力制度供电，就必须保持稳定的电弧长度。电极升降调节装置的作用是保持电弧长度恒定不变，从而稳定电弧电流和电压，使输入的功率保持一定值，当电弧长度变化时，能快速提升或下降电极，准确的控制电极的位置。所以要求电极调节装置反应灵敏，升降电极速度快、稳定，避免电流电压过大的波动，一般采用自动控制。电极升降操作在主控台上进行，分手动和自动两种方式，由操作台上转换开关选择。手动操作时，A、B、C三相电极既可单独升降，也可同时升降，由相应的转换开关操作，当开关扳到上升或下降时，电极以最大速度升降，松手后电极停止运动。自动方式时，控制系统根据变压器档位、电弧电流设定值及实测的电流、电弧电压自动调节电极的位置，使实际电弧电流维持在设定值附近。自动运行时，手动干扰优先。电极下降，炉盖应先下降到位。电极夹持器控制：电极夹持器的夹紧、松开在计算机画面上进行，为确保安全，断电时电极夹持器应处在夹紧状态。七、钢包车控制钢包车操作在炉前台或计算机画面上进行，钢包车的运动分点动控制和连续控制方式，点动控制方式时，由点动进和点动退按钮控制钢包车运行；在连续控制方式时，由前进和后退开关控制钢包车运行，钢包车启动后会根据限位开关情况，自动减速并停在期望的工位上，钢包车要离开加热工位时，电极、炉盖应先抬起，钢包车应解除抱闸锁定。八、测量、保护及信号装置1、测量装置为监视变压器运行，在LF炉变压器一次侧设有电流表和电压表，二次侧每相设有一只电流表和电压表。在一次侧还装有有功功率表、无功电度表的指示和计数表。2、保护装置继电保护装置能完成以下两方面的任务；1）当发生故障时，它能自动地、有选择性的将故障部分与电力系统的其他部分断开，保证其他非故障部分正常运行。2）当发生不正常运行时，它能向操作人员发出信号，使其采取必要措施或通过自动调节来改正，得不到调整时，切除故障设备。在LF炉线路上常用的保护装置有：过流保护、瓦斯保护、油温保护等，一般还有联锁保护装置。（1）过流保护用于过载时和短路时进行保护，当线路中电流超过允许值时，通过过电流继电器使高压断路器自动断开电路。（2）瓦斯保护变压器和电抗器的内部发生故障时，有气体发生。在轻故障的情况下，产生的汽包上升，接通轻瓦斯浮筒水银接点而发出预告信号，在重大故障情况下，气体强烈产生，重瓦斯浮筒水银接点接通而切断电源。（3）油温保护当变压器油温达到规定值时，油温继电器发出信号，当油温再升高到极限时，油温继电器使高压断路器自动跳闸。为防止人工误操作而发生事故，LF炉上一般还装有连锁保护：1）隔离开关连锁装置：防止隔离开关带负载操作；2)钢包移出及炉盖提升的连锁装置：防止炉盖上升下降时钢包移动，或炉盖未上升到顶点转动。防止钢包移动时炉盖上升下降，同时必须在高压断路器断开时，才允许炉盖提升。3、信号装置信号装置的作用是指示电源设备的工作状态，操作人员根据指示信号进行操作，避免误操作。另外，当设备发生不正常允许状态时，发出告警，通知操作人员采取措施及时处理。九、配电操作LF炉的配电操作主要有送电、停电、调换电压、调节电流及电气设备的监视与维护。1、LF炉操作台LF操作台是LF炉的电气控制设备，主要由下列电气组成：测量仪表、指示灯、控制开关2、通电前的准备1）值班电工对主要电气设备检查就绪并确认系统完好；2）高压开关均在断开位置；3）LF炉变压器调压开关和电抗器均在所需位置；4）可控硅系统转换开关应处于手动位置；5）通电前LF炉上合变压器上不允许有人工作；6）通电前电极必须在高位（离开钢水）。3、送电操作1）首先启动电炉变压器冷却系统（开启冷却油泵和通风机）；2）接通低压控制电源及可控硅系统电源；3）通知炉前操作人员；4）高压装置送电，先合隔离开关，后合高压断路器。断路器指示灯由绿变红。5）将转换开关放在自动位置，观察仪表是否正常。电极自动下降起弧后自动升降保持送电状态。4、停电操作冶炼完成停电操作正好与送电操作顺序相反，需要注意，停电时应先提升电极，使电炉指示为零，再断开高压断路器。5、电气设备监视与维护1）监视电极自动调节系统，观察电弧电流和电压是否正常。2）监视LF炉变压器、电抗器运行情况经常观察变压器声音、温度、油位并注意冷却系统工作情况。3）检查变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器的绝缘子有无裂纹。4）检查电缆、母线及短网接触部分有无过热现象。5）检测测量仪表、继电保护和信号装置工作是否正常。6）根据检查结果，做好记录。6、配电操作注意事项1）严格执行各项安全操作规程；2）必须按规定的制度供电，电流不得波动过大，要使三相电流基本平衡；3）根据需要接放电极，发现漏水、电极折断、电极头脱落、不导电等情况，应和炉前操作人员一起及时处理；4）对于无载调压的变压器，应先停电后调压；5）不得长时间两相供电；6）大沸腾时，应提升电极停电；7）断路器跳闸时，应查明原因再进行送电；8）发生异常事故，应停电报有关部门处理。第二章 圆坯连铸机电气培训一、概述 连铸工艺从炼钢厂炼好的钢水送至精炼炉进行温度、成分的调整开始，然后将合格钢水送至中间包，在结晶器内成型并经过一次冷却，再经电磁搅拌后，经扇型段二次冷却，连续铸成要求的钢坯，经火焰切割机定尺切割。定尺钢坯经冷却后入库，或者直接送入下道工序（轧钢车间）。连铸机本体配置2台1600KVA变压器，结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌分别配置两台1600KVA变压器。二连铸电气控制系统传统把连铸生产电气控制系统分为仪控、电控、电气控制等几部分。随着计算机控制系统向大规模、高集成度和多功能方向发展，控制功能大大扩展，其控制功能向一体化方向发展。现在一般按照控制级别分成一级控制系统（网络过程控制）和二级控制系统（现场基础自动化），按生产区域划分控制系统：大包回转台控制，结晶控制，拉矫机控制，引锭杆扇形段控制，冷却水控制，火焰切割机控制，冷床控制等自动化系统配置：系统设置1台公用PLC，每流设1台铸流PLC，共五台PLC，结晶器液位控制系统每流独立，结晶器及末端电磁搅拌1台PLC，火切机1台PLC，铸坯喷号1台PLC，相互之间以及和上位机之间用网络交换数据。公用PLC主要控制内容：钢包回转台、大包钢水温度检测，大包钢水称重、中间罐车、中间罐钢水温度、中间包钢水称重、排气风机、主液压站、结晶器振动液压站、铸坯横移装置及在线烘烤和润滑系统的信号联锁等。铸流PLC控制内容：结晶器液压振动、拉矫机、铸流辊道、横移出坯辊道、铸坯跟踪系统、引锭杆系统、结晶器冷却水、设备冷却水、二冷水等。结晶器液位PLC控制内容：结晶器钢水液位检测、赛棒控制。结晶器及末端电磁搅拌PLC控制内容：结晶器搅拌控制系统、末端电磁搅拌系统及相关冷却系统。火切机PLC完成切割控制，喷号机PLC完成铸坯喷号功能。三、连铸机运行及控制方式连铸机工作方式：关送引锭准备好浇铸尾坯1、关断当选择开关在“关断”位置，拉矫机、结晶器振动装置、引锭杆处于复位状态。可以手动检修设备，每次送引锭前必须从“关”位置开始2、送引锭当选择开关在“送引锭”位置时，可在结晶器操作箱上操作拉矫机和引锭杆完成送引锭操作。3、准备好当选择开关在“准备好”位置，此时检侧浇铸条件，如果浇铸条件全部满足，则可以进行浇铸，此时所有驱动辊的液压动作将被锁定。4、浇铸当选择开关在“浇铸”位置，连铸机处于浇铸状态，当按下浇铸启动按钮时，结晶器振动装置、拉矫机、排蒸汽风机同时启动，二冷水各区切断阀门打开。5、拉尾坯当在结晶器操作箱选择“尾坯”位置时，程序执行尾坯输出程序。系统控制方式：自动控制、手动控制两种方式。自动方式通过PLC程序自动完成，在HMI上完成操作和设定。手动控制方式：采用机旁操作，此种方式便于设备维护和安装调试用。四、PLC控制系统主要功能1、大包回转台控制大包回转台的旋转由交流电机驱动，采用交流变频装置供电，带制动单元。大包回转台带编码器，用于旋转的定位，加减速及停位由编码器及限位开关控制。大包回转台旋转自动控制过程：操作臂会被自动升起当操作臂升到顶，选转开始在加速位加速至高速，在减速位减速至停止位停止，旋转结束。大包回转台臂会与中间包车的升降联锁。钢包盖旋转自动过程：钢包盖旋转开始在加速位加速至高速，在减速位减速至停止位停止，旋转结束。钢包盖旋转只能在钢包盖在高位时进行。大包回转台事故驱动分为电气驱动及液压事故马达控制两种：当电源正常时，操作紧急旋转按钮，通过传动系统驱动，事故包将沿溜槽上方旋转到事故包位。当电源故障时，采用液压马达驱动。改操作通过设置在浇铸平台上的手动阀执行，无电气操作功能。2、滑动水口钢包滑动水口为液压钢驱动3、中间罐车控制中间罐车行走由两台交流笼型电机驱动，采用一台交流变频装置驱动，行走由机旁操作箱控制，加减速及停位由极限开关控制，操作人员可以手动或自动模式下操作中间罐车。自动模式下，操作向浇铸按钮，中间罐车会被自动升起，当中间罐升到高位，行走开始，在加速位加速至高速，在减速位减速，至停止位停止在浇铸位，行走结束。为了预防对中间罐车的损坏，中间罐车的上升动作会与大包回转台臂的升降及烘烤臂的位置联锁。中间罐车行走时会接通旋转声光报警器，当事故行走时，中间罐的赛棒要执行紧急关闭的动作，钢包滑动水口将紧急关闭，并且回转台将执行事故旋转操作。4、排蒸汽风机控制浇铸准备时在机旁或HMI启动，自动方式时当铸坯尾部出拉矫机后自动停止。排蒸汽风机设置风门，可手动自动操作。自动操作时，风机启动前，风门自动关闭，风机完成启动过程后，风门自动打开。5、结晶器控制为了使流出中间罐流出的钢水稳定，在中间罐安装称量装置，动态检测中间罐的重量，控制钢水的流速和流量，同时也可使浇注增加安全保障。在结晶器的外围安装钢水液面检测仪，浇注过程中适时检测结晶器中钢水的液面高度，控制拉矫机的转速，使钢水的液面保持在正常的范围内；有的生产线控制中间罐的塞棒位置控制钢水流量。 结晶其有温度检测，对漏钢预警和报警。对结晶器的一次冷却水的流量、温度、压力检测控制。结晶器的振动由安装在内外弧的2台液压缸驱动，通过比例伺服阀来在线控制振动的频率和波形，两个液压缸作同频不同幅振动，液压缸内装有活塞位置的位移传感器。操作人员根据不同工艺，在HMI上选择相应的参数表，PLC根据选定的参数表和实际的拉速，在线生成振动波形。操作模式选择;手动：主要用于试验，可以进行液压缸升降，改操作为点动。定位：用与使液压缸移动到工作位。开浇前液压缸必须在工作位。就地自动：在操作箱上启动液压振动，振动系统按设定的参数进行振动，此方式用于测试。远程自动：振动随拉矫机启动而启动，系统根据选择的参数及实际拉速决定振动曲线。根据生产工艺可以在PLC中存储若干个振动参数表，操作工可以选择参数表来决定所需的振动波形、频率。6、拉矫机控制浇铸时、拉矫机将弧型铸坯连续拉出并矫直；送引锭时，拉矫辊反转，将引锭头送入结晶器。拉矫机的快慢决定了连铸速度的快慢，拉矫速度要求稳定，动态响应快，因此采用矢量变频器单独传动。由PLC自动控制，送引锭模式时，可自动完成送引锭过程，当引锭杆进入拉矫机时，通过光电管检测，到位后，拉矫机上辊自动压下，由拉矫机向上送，编码器计数，将引锭杆送至结晶器下口1米处，自动停止，之后人工操作，电动至结晶器内。浇铸模式下，拉矫机启动之后，自动运行，可分别自动调整拉矫辊的压下力，完成开浇过程。7、扇形段冷却控制连铸机二冷区是连铸坯冷却唯一可控制的区域，二冷区配水数学模型采用铸坯表面温度控制法实施冷却水量分布与动态控制，保证在任一浇注条件下，使冷却水量随拉速连续变化，且水量沿拉速方向按最佳状态分布，以控制铸坯表面温度符合目标温度。8、引锭杆控制系统自动控制时，一旦引锭头行至恰当的位置，铸坯跟踪系统发出信号，脱锭辊快速顶升，使引锭头与热铸坯脱离，然后脱锭辊下降，引锭杆被加速，并被运至引锭杆存放装置。脱锭辊下降后，热铸坯通过。引锭杆存放装置由液压驱动。正反向操作，由接近开关定位。用于将引锭杆存放于辊道上方，使辊道空出来，以便运输铸坯。引锭杆跟踪由PLC按跟踪程序自动控制。9、电磁搅拌系统4流电磁搅拌系统共用一台PLC，上位机具有电流、频率等工艺参数值的显示、工艺参数设置、历史记录存储、查询和故障指示。10、火焰切割控制火焰切割机把连铸钢坯在线切割成定尺长度，切割长度的控制精度直接决定了连铸生产的产品损耗率。钢坯长度的测量精度直接影响到切割的精度，钢坯测量一般有两种方式：直接编码器测量和图像分析测量，编码器测量是在拉矫机处安装一只增量型编码器，根据减速比计算出钢坯的长度；图像分析测量是在钢坯的上方安装摄像头，由软件直接分析钢坯的长度，控制火焰切割机对钢坯切割。 高级的控制系统还有尾部优化功能，根据中间罐的钢水重量，计算出最后一段钢坯的长度，如果不符合要求，则会适当截取上一段的钢坯，补到末段钢坯上，使末段钢坯符合要求。切割机操作方式：1、全自动操作：由上位机给定切割定尺长度指令，达到规定定尺后，切割程序进行自动切割。2、半自动操作：由人工目测切割定尺到位后，按夹紧按钮，切割机程序进行自动切割。3、手动操作：由人工按压各功能按钮进行单独动作控制，如同步机构的夹紧与松开、切割车的走行与停止、割枪的摆动以及各种电磁阀的开闭，主要用于调试和维护。4、手动干预：无论采用任何操作方式，对割枪切割的速度实行手动优先的原则。11、冷床控制热钢坯需要在冷床上冷却，然后入库。冷床为步进锯齿型， 冷床动齿由直流电机或交流变频电机控制，有位置限制开关，电机旋转一圈，冷床动齿前进一个齿距，钢坯被向前推进一个齿距。冷床的步进动作与移钢小车连锁，移钢小车由变频交流电机驱动，火焰切割机切割完成后，运输辊道把定尺钢坯运输到冷床前的辊道上，再由拨钢机把钢坯拨到划道上，由移钢小车把钢坯推到冷床上，冷床接到一根钢坯后，就把冷床上所有的钢坯向前移动一个齿距。冷床还有连续步进控制。五、连铸机生产过程检测和自动化控制系统图六、二级过程控制系统采用二级过程控制系统可以对整条生产线进行优化，L2过程控制计算机配置了快速标准的以太网，其主要功能包括炉次计划的接受和输入、材料跟踪、数据采集、操作提示、记录和报表生产、数据管理、数据通讯及生产过程优化等。第三章 EAF电气培训一、概述电炉是靠电能转变为热能进行冶炼的，其电气设备就是完成这个能量转变的主要设备。电炉的电气设备主要分为两大部分，即主电路和电极升降启动调节系统。主电路是将高压电转变为低压大电流输出给电炉，并以电弧的形式将电能转变为热能。电极升降自动调节系统的任务是根据冶炼要求，通过调整电极和钢水之间的电炉长度，调节电弧电流和电压的大小。电炉的主电路主要由隔离开关、高压断路器、变压器及低压短网等几部分组成。控制原理图如下：电炉通过高压电缆供电，供电电压35KV，高压侧有隔离开关和高压断路器。断路器供保护电源用。当电炉电流过大时，断路器会自动跳闸把电源线路切断。在线路上串联电抗器，用来缓和电弧电流的剧烈波动和限制短路电流。变压器是一种降压变压器，具有很大的过载容量。在变压器高压侧配有无载调压和有载调压两种，有载调压装置结构复杂，但能在不断电的情况下进行电炉电压的调节。短网是电炉变压器二次侧的引出线至电炉电极之间的一段三相线路，它包括三部分：铜排、软电缆和炉顶上的导电铜管。为了监视电炉变压器运行情况和掌握电力情况，供电线路上装有各种测量仪表，由于电炉一次侧电压高，二次侧电流大，必须配置电流互感器和电压互感器，以保证各种测量仪表工作和操作人员安全。电炉在运行中，要考虑各种故障及非正常工作现象发生的可能性。如各种原因引起的短路。为此设有信号和保护装置。信号装置的作用：有时电气设备情况不正常，但并不会损坏设备原件，所以不必切断电路，而只需发出信号引起操作人员注意。保护装置作用：单电气设备发生故障时，可通过保护装置切除故障。在冶炼过程中，电极和钢水之间的电弧长度就会不断变化，因此要求快速调节电极的位置，使电压和电流值保持在一定范围内。电极调节装置一般是自动完成的。电炉除电极升降自动调节装置外，还有一些电气控制装置用来控制电炉的其他机型设备，如电机控制按钮、限位开关等。二、隔离开关和高压断路器结构原理1、隔离开关隔离开关主要用于设备检修时断开高压电源、有时也用来进行切换操作。隔离开关基本结构是框架、绝缘子、闸刀和固定触头四部分组成。隔离开关没有灭弧装置，它只能在无负载时才可接通或断开电路，因此隔离必须在高压断路器断开后才能操作，否则闸刀和静触头之间会产生电弧使闸刀熔化，并极易造成相间短路及对地短路，为了防止误操作常在隔离开关与断路器之间设有连锁装置，使断路器闭合时隔离开关无法操作。在隔离开关附近在装有信号灯，以指示高压断路器接触情况。隔离开关的操作机构有手动、电动、气动三种，一般采用电动方式，当进行手动操作时，应戴好绝缘手套并站在绝缘垫上以保证安全。主要技术参数：额定电压40.5KV，额定电流2500A。2、高压断路器作用是使高压电路在负载下接通或断开，并作为保护开关在电气发生故障时自动切断高压电路。电炉使用的断路器有油开关、空气断路器和真空断路器。这里采用真空断路器。真空断路器是利用真空进行灭弧和绝缘的一种断路器，它适用于比较频繁的操作。电炉炉停送电时，开关操作顺序：送电时，先合上隔离开关，后合断路器；停电时，先断开断路器后断隔离开关。主要技术参数：额定电压40.5KV，操作电压35KV,额定电流2500A。三、电炉变压器和电抗器电炉变压器是电炉的主要设备，其作用降低输入电压，产生大电流供给电炉，电炉变压器参数额定功率100MVA+20%,具有20%的连续过载能力，一次电压35KV, 二次电压1100-870V恒定功率范围，870-490V 恒定电流范围。二次电流（最大）79.6kA，调压方式17级有载调压。一次侧三角型连接，二次侧开放三角型。冷却形式带水冷的强制性油循环冷却1、电炉变压器特点电炉变压器负载电流的波动不是很大。但是在提温期，电炉变压器经常处于冲击电流较大的尖峰负载。为止电炉变压器与一般电力变压器相比，具有以下特点：1) 过载能力大2) 有较强的机械强度，经得住冲击电流和短路电流引起的机械应力3）二次侧电压可以调节4）变压比大5）二次侧电流大2、电炉变压器冷却变压器运行时，由于铁芯的电磁感应作用会产生铁损，同时电流流过线圈，因克服电阻而产生铜损，铁损和铜损会降低变压器输出功率，同时造成变压器发热。使绝缘材料变质老化，降低变压器使用寿命。变压器工作时要求线圈的最高温度小于95摄氏度。冷却方式：油自冷和强迫油循环水冷油冷的铁芯和线圈在油箱中，油受热上浮进入油管，被空气冷却，然后再从下部进入油箱。强迫油循环水冷式铁芯和线圈在油箱中，用油泵将变压器油抽至水冷器的蛇形管内，强制冷却，然后再将油打入变压器油箱内。为保证冷却水不至因油管破裂而渗入管内，油压必须大于水压。这里变压器采用强迫油循环水冷。3、电炉变压器的调压LF炉变压器的调压是通过改变线圈的抽头和接线方式来实现的，变压器的一次侧可以按星型，也可以接成三角型，当将一次侧的三角型接法改为星型时，二次侧的电压是原来的1/3，为了获得更多的电压级数，变压器的一次侧带有若干个抽头，利用这些抽头可以改变一次侧线圈的匝数，从而获得更多的电压比。4、电炉变压器的维护电炉变压器维护应注意以下几点：1）、电炉变压器不得长期超负荷运行，以免线圈和油温升超过允许值。过载运行时，虽然有时油面温升未超过允许值，但线圈内局部的温度可能已超过允许值，或绝缘油过热而加速老化。2）、运行中应经常注意油面温升，油面最高温度和温升不得超过允许值。3）、经常检查油枕面指示的高度。4）、注意变压器的声音是否正常，若有反常声音则说明变压器内部或外部的线路上发生故障。5、电抗器电抗器串联在变压器的高压侧，其作用是使电路中感抗增加，以达到稳定电弧和限制短路电流值的目的。在电炉中氩气量突然加大，引进电流波动，甚至发生短路，接入电抗器后，使短路电流不大于2.5-3.5倍额定电流，在这个电流范围内，电极自动调节装置能够保证提升电极降低负载，而不至跳闸停电，同时使电弧保持连续稳定。主要技术参数：操作电压35KV，额定电抗1.5欧，抽头（初步的） 100%-85%-70%-55%-40%-0%。四、短网短网是变压器低压侧的引出线至电极这一段线路，线路不长，但导体截面积大，电流大。它的参数对电炉工作有很大影响。短网的结构组成：铜母排、软电缆和炉顶水冷铜管，电极有时也算短网的一部分。由于短网导体中电流大，特别是经常性的冲击性短路电流使导体之间存在很大的电动力，所以目前绝大多数短网采用铜来制造。三相不平衡对电炉是很不利的，为减轻三相功率不平衡的不良后果，可采取如下措施：a)尽可能使短网导体对称布置，采用三角形布置，以保证三相不平衡系数控制在4.5%以内。b)将中间相电极向钢包中心移动。五、电极升降自动调节装置电炉输入功率是随电弧长度的变化而改变。冶炼过程中，由于钢水沸腾等原因，电极与钢水之间的电弧长度不断的变化。为了保证按规定的电力制度供电，就必须保持稳定的电弧长度。电极升降调节装置的作用是保持电弧长度恒定不变，从而稳定电弧电流和电压，使输入的功率保持一定值，当电弧长度变化时，能快速提升或下降电极，准确的控制电极的位置。所以要求电极调节装置反应灵敏，升降电极速度快、稳定，避免电流电压过大的波动，一般采用自动控制。电极升降操作在主控台上进行，分手动和自动两种方式，由操作台上转换开关选择。手动操作时，A、B、C三相电极既可单独升降，也可同时升降，由相应的转换开关操作，当开关扳到上升或下降时，电极以最大速度升降，松手后电极停止运动。自动方式时，控制系统根据变压器档位、电弧电流设定值及实测的电流、电弧电压自动调节电极的位置，使实际电弧电流维持在设定值附近。自动运行时，手动干扰优先。电极下降，炉盖应先下降到位。电极夹持器控制：电极夹持器的夹紧、松开在计算机画面上进行，为确保安全，断电时电极夹持器应处在夹紧状态。六、测量