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电炉出售:中频电炉节能分析及策略

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电炉出售:中频电炉节能分析及策略
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编辑时间 : 2020-05-07

  电炉出售:中频电炉节能分析及策略


  一、问题的提出[中频电炉应用的范围及节能的意义]

  中频电炉是把三相50HZ交流电转换为(1-8KHZ)单相中频电流的换流设备,可以对金属材料进行非接触加热,用在冶炼、铸造、锻造、淬火、焊接、弯管等行业。广泛应用于铸造、冶金、建材、矿山、机床、水利、电力、国防等各个领域。不同企业的中频电炉使用效果差别很大,有的企业的电炉能耗高,效率低,甚至故障率很高,企业很不满意,提出了很多进行技术改造的要求。襄樊市金火炬电力电子有限公司通过在实践中摸索及反复试验,寻找了一些中频电炉节能的方案,使中频电炉的节能效果得到大幅提高。


  二、中频电炉的工作原理

  中频电炉的主电路工作原理是从电网输入的三相50HZ交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流电,通过电抗器LD滤波成平滑直流电,送至单相逆变桥,逆变桥的输出端接负载。该装置的负载是由感应线圈(包括加热工件)及电热电力电容器组成LC振荡电路。该电路对负载的适应性强,运行稳定可靠,由于逆变桥的作用,将输入的直流电逆变成所需要的中频交流电输出给负载。该装置的输出频率取决于LC并联振荡器的谐振频率F0,由于逆变桥的触发脉冲信号取自负载回路,所以当负载回路LC参数发生变化时,逆变桥的输出频率也会发生变化,起到自动调频作用。该装置的输出功率可以通过调节整流触发角α来改变整流输出电压,以达到调节功率的目的。


  三、存在的问题[电能损耗原因的分析]

  因为能量是守恒的,不会自己产生,也不会突然消失,要把一定数量的钢铁熔化,需要的能量是一定的。但是,在熔炼钢铁过程中会有很多能量损耗。下面从三个方面探讨电能的损耗。


  1、电能转换过程的损耗。

  从10KV(或35KV)高压电经过变压器变为低压电400V(或800V);经过低压柜进入中频柜,变成1000HZ的中频电流;再送到电容柜及炉体上,给原材料加热。在这个复杂的转换过程中电能有很大的消耗,损耗为I2×R。

  这类问题具体表现为很多工厂布局设计上的缺陷。A:变压器离电炉非常远,三十米,五十米的很多,还有一百米以上的。B:电容补偿柜距离炉体很远,水冷电缆或槽路铜排会有十米以上的。C:低价购买质量差的电炉设备,铜排铜管配置截面积太小。


  2、电-磁及磁-热转换过程的损耗。

  中频电流通过感应器产生磁场,由于工件与感应器之间有一定的空气隙及感应器本身存在一定的漏磁,磁场在传递过程中会消耗一部分能量。

  这类问题具体表现为一些工厂使用不当。A、购买质量很差的铝壳炉体,铝壳材质很差或者感应器离铝壳太近。还有的工厂用普通钢板补破损的铝壳。B、每两炉之间没有留底水。


  3、热能与环境之间的损耗。

  钢水从一开始加热就有很高的温度,炉内的钢水(或铁水)基本上在1500℃以上,这时热量会向空气中扩散,还有一部分被冷却水带走。单炉熔炼时间长短,决定了热能与环境之间损耗的大小。

  这类问题具体表现为一些工厂设计配置不当。A、功率密度太小。B、电源与负载匹配不当。C、电炉设备的可靠性差,经常出故障,经常需要重复的加热过程。


  四、节能的措施


  1、从电能损耗的公式I2×R可以看出,电阻越小越省电,电流越小越省电。针对第一条电能转换过程的损耗。我们采取了以下措施:

  A、“金火炬”电炉在设计平面布置图纸时,尽量与用户沟通,讲透节能的原理,让用户在不影响生产布局的前提下,从电力变压器开始一直到炉体的位置越近越好,所有连接铜排或电缆截面积足够大。

  B、使用高压机,进线电压800V或660V。在额定功率一定的条件下,电压越高,电流就越小。比如:1250KVA的高压机,800V进线电压,实际进线电流为909A。与630KVA采用400V进线电压的低压机相比,实际进线电流同样是909A。它们的电能损耗绝对值基本上是一样的。相对而言,吨钢水耗电量就不一样了,根据实测数据,800V进线电压的电炉与400V进线电压相比,吨钢水耗电量节省100KWH以上。


  2、针对电-磁及磁-热转换过程的损耗。我们采取了以下措施:

  A、线圈是整个感应器的心脏,感应线圈由中频电源供电,在中频电压、电流的作用下产生强大的磁场,此磁场使炉膛内的金属产生涡流而发热,线圈是电能转换热能的关键。所以线圈设计就显得优为重要,本炉的线圈是结合国内外中频炉实际使用状况,根据电磁场原理,通过计算机分析计算而确定的较佳方案。

  B、使用带磁扼的钢壳炉体。

  C、建议用户使用整体炉衬或质量好的炉衬材料,使钢水距离感应器尽量近。


  3、使用快速中频电炉使单炉熔炼时间缩短,流失的能量就可以减少。针对热能与环境之间的损耗。我们采取了以下措施:

  A、增加功率密度。例如:按以前的行业标准,1T电炉只配500KW电源,两个多小时一炉,现在“金火炬”1T电炉的电源一般配800KW或1000KW,单炉熔炼时间控制在60分钟左右。

  B、延长满功率运行时间。

  C、适当提高电炉运行频率。

  D、提高电炉设备的可靠性。


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