Електропічний агрегат

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности, к электродуговым руднотермическим печам для выплавки Ферросплавов, кремния или кремниевых сплавов, карбида кальция, титанового шлака и други х материалов. Известна дуговая печь постоянного тока (Патент США №4587660), которая содержит по меньшей мере два сводовых электрода, подовый электрод и источник питания и снабжена переключателем полярности напряжения одного из сводовых электродов. Недостатками известной дуговой печи являются отсутствие в ней возможности переключения полярности каждого из сводовых электродов в отдельности, что приводит к неравномерному расходу электродов, несимметрии дугового разряда и распределения мощности под электродами. Кроме того, подключение обоих сводовых электродов к общему источнику питания не обеспечивает удовлетворительного токораспределения в электродах и токоподводах к ним и раздельного регулирования напряжения на электродах. Известен также электропечной агрегат (DE, A1, 3541294), содержащий дуговую электропечь постоянного тока с, по меньшей мере, двумя печными электродами и электропроводящей подиной, которые соединены токоподводами с разнополярными выводами вентильных источников питания, состоящих из трансформаторов со сдвинутыми на 60/n (n = 2, 3, 4, ...) электрических градусов относительно друг друга векторами напряжений вторичных обмоток, групп вентилей и блоков управления. Недостатком известного электропечного агрегата является отсутствие в нем возможности переключения полярности каждого из сводовых электродов в отдельности. Подключение каждого печного электрода к двум источникам питания с трансформаторами, в которых вектора напряжений вторичных обмоток сдвинуты на 60/n (n = 2, 3, 4, ...) электрических градусов относительно друг друга, не обеспечивает возможность раздельного регулирования напряжения на электродах за счет переключения ступеней напряжения каждого трансформатора. Кроме того, в случае вы хода из строя одного из источников питания становится невозможной работа печи из-за нарушения токового режима печного электрода и энергетического режима панны. Задачей, которую решает изобретение, является создание электропечного агрегата с повышенной гибкостью ведения технологического процесса, улучшение управляемости энергетического режима агрегата, а также повышение равномерности токораспределения в электропроводящей подине и в элементах токоподводов. Поставленная задача решается тем, что электропечной агрегат, содержащий дуговую электропечь с по меньшей мере двумя печными электродами и электропроводящей подиной, которые соединены токоподводами с разнополярными выводами вентильных источников питания, состоящих из трансформаторов со сдвинутыми на 60/n (n = 2, 3, 4, ...) электрических градусов относительно друг друга векторами напряжений вторичных обмоток, групп вентилей и блоков управления, содержит равное числу печных электродов количество источников питания, каждый печной электрод соединен отдельным токоподводом с одним источником питания, а блоки управления источников питания соединены с дополнительно установленным центральным блоком управления. Задача решается также тем, что электропечной агрегат содержит четное число печных электродов и равное ему число источников питания, Задача решается кроме того тем, что источники питания содержат группы управляемых вентилей, а блоки управления источников питания и центральный блок управления выполнены с возможностью регулирования выходного напряжения каждого источника питания в отдельности. Поставленная задача решается также тем, что источники питания содержат встречнопараллельные группы управляемых вентилей, а блоки управления источников питания и центральный блок управления выполнены с возможностью реверсирования выходного напряжения источников питания. Задача решается и тем, что блоки управления источников питания и центральный блок управления выполнены с возможностью регулирования длительности периода реверса выходного напряжения, фазы и соотношения продолжительностей положительной и отрицательной полярности выходного напряжения. Поставленная задача решается также тем, что токоподводы к электропроводящей подине выполнены с возможностью соединения между собой съемной перемычкой. Задача решается также тем, что каждый источник питания содержит ветви вторичных обмоток трансформаторов и групп вентилей, которые соединены в параллель гальванически изолированными ветвями токоподводов на печных электродах и/или электропроводящей подине. Задача решается также тем, что число ветвей токоподводов, соединяющих ветви источника питания с электропроводящей подиной, равно или кратно числу ветвей токоподводов, соединяющих ветви источника питания с печным электродом. При осуществлении изобретения достигается следующий технический результат. Выполнение электропечного агрегата с количеством источников питания, равным числу печных электродов, соединение каждого печного электрода отдельным токоподводом с одним источником питания, а блоков управления источников питания - с дополнительно установленным центральным блоком управления, создает возможность оперативного переключения силовой схемы. Например, в случае выхода из строя одного из источников питания или проведения на нем ремонтных работ, обеспечивается возможность гибкого переключения режима агрегата на работу без этого источника питания и связанного с ним электрода. Отключение электрода и соответствующего источника питания позволяет оперативно скорректировать ход технологического процесса без его нарушения, которое возникало в известном решении при вынужденном снижении тока электродов из-за нелинейного характера электродуговой печной нагрузки. Еще полнее указанный результат достигается при четном числе печных электродов и равном ему количестве источников питания, управляемых от центрального блока управления, так как при последовательном включении печных электродов их число с положительной полярностью равно числу электродов с отрицательной полярностью, что позволяет обеспечить симметрию теплового поля печи и равномерность хода технологического процесса. Соединение каждого печного электрода отдельным токоподводом со своим источником питания позволяет регулировать напряжение отдельно на каждом электроде за счет переключения ступеней напряжения соответствующего трансформатора, что улучшает энергетические параметры агрегата (КПД, коэффициент мощности). Наличие в составе источников питания встречно-параллельных групп управляемых вентилей, например тиристоров, и центрального блока управления позволяет не только реверсировать и регулировать выходное напряжение источника питания, но и управлять длительностью периода реверса, его фазой и соотношением продолжительностей положительной и отрицательной полярности выходного напряжения. В этом случае для каждого технологического процесса или его стадии, с учетом их особенностей, могут быть заданы наиболее подходящие значение и форма напряжения на печных электродах, тока в ванне и в электропроводящей подине. Возможность реверсирования выходного напряжения на каждом печном электроде в отдельности позволяет обеспечить равномерность расхода электродов за счет периодического изменения полярности пары электродов. Соединение между собой токоподводов к электропроводящей подине съемной перемычкой позволяет исключить подину из силовой цепи при работе с разнополярными электродами для предотвращения ее перегрева токами, замыкающимися между источниками питания, и снижения потерь энергии. Токораспределение в элементах элекропечного агрегата может быть дополнительно улучшено, если вторичные обмотки трансформаторов и группы вентилей образуют ветви , которые соединены в параллель гальванически изолированными ветвями токоподводов на печных электродах и/или электропроводящей подине. Использование разделения силовой цепи на изолированные ветви дает возможность контроля и выравнивания токораспределения между контактными щеками печных электродов, так как последовательно с нестабильными переходными сопротивлениями контактов включены более стабильные сопротивления вторичной цепи, в том числе приведенные сопротивления обмоток трансформаторов. В токоподводах к электропроводящей подине обеспечивается равномерность токораспределения, так как они согласно изобретению разделены на ветви, число которых равно или кратно числу ветвей токоподвода к печным электродам, и выполнены с возможностью соединения между собой съемной перемычкой. Положительный эффект от использования изобретения заключается в следующем. При разогреве печи, после простоя, в переходных технологических режимах за счет оперативного переключения силовой схемы на работу с последовательно включенными разнополярными печными электродами с исключением из силовой цепи электропроводящей подины обеспечивается управляемое восстановление проводимости печной ванны, быстрый разогрев печи и выход на рабочий режим. При работе с однополярными печными электродами достигается эффективное распределение мощности в ванне печи, которое характеризуется развитым дуговым режимом, уменьшением токов шихтовой проводимости и устойчивостью технологического процесса. При этом снижаются тепловые потери и газопылевые выбросы с колошника печи, уменьшается удельный расход электроэнергии и расход шихтовы х материалов на тонну выплавленного продукта. На фиг.1 показан предлагаемый электропечной агрегат; на фиг.2 - схема соединений ветвей одного из источников питания с печным электродом и электропроводящей подиной. Электропечной агрегат содержит дуговую электропечь 1 с двумя установленными сверху печными электродами 2 и электропроводящей подиной 3. Каждый из электродов 2 и подина 3 соединены токоподводами 4 и 5 с отдельным источником питания 6. В состав последнего входят трехфазный многообмоточный трансформатор 7 с переключателем ступеней вторичного напряжения, встречно-параллельные группы 8 управляемых вентилей, например тиристоров, и блок управления 9 вентилями и переключателями ступеней напряжения трансформатора. Блоки управления 9 соединены с центральным блоком управления 10, который осуществляет контроль и управление электрическим режимом работы агрегата. Каждая группа вентилей 8 присоединена к трансформатору по известной шестипульсной схеме выпрямления, например "звезда - обратная звезда с уравнительным реактором", которая позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к форме напряжения на печном электроде дуговой руднотермической печи. Уравнительные реакторы выполнены в виде элементов токоподводов 5, обладающих значительной индуктивностью, достаточной для обеспечения независимой коммутации вентилей в выпрямительных гр уппах, соединенных каждая до своей "звездой" вторичных обмоток трансформатора 7. Если трансформаторы 7 двух источников питания 6, присоединенных к различным электродам 2, образуют системы вторичных напряжений, сдвинутых, например, на 30 электрических градусов друг относительно друга, то электропечной агрегат оказывает примерно такое же воздействие на питающую среду, как и двенадцатипульсный выпрямитель, поскольку нагрузка электродов дуговой руднотермической печи близка к симметричной. Необходимый фазовый сдвиг векторов напряжений вторичных обмоток различных трансформаторов 7 обеспечивается одним из известных решений, например соединением первичных обмоток указанных трансформаторов соответственно в "звезду" и в "треугольник". Все это способствует улучшению качества потребляемой агрегатом электроэнергии. Для улучшения токораспределения в элементах электропечного агрегата вторичные обмотки трансформатора 7, группы вентилей 8 и токоподводы 4, 5 разделены на гальванически изолированные друг от друга ветви, соединенные каждая со своей контактной щекой или группой контактных щек 11 печного электрода 2 и с электропроводящей подиной 3. Число ветвей токоподводов 4 и 5 может быть одинаковым или кратным в зависимости от принятой схемы выпрямления. При таком разделении на ветви и использовании в одном источнике питания двух или более трансформаторов со сдвинутыми на 60/n (n = 2, 3, 4, ...) электрических градусов друг относительно друга векторами вторичных напряжений можно реализовать (6n)-пульсный режим выпрямления при любой полярности выходного напряжения источника питания 6 с целью улучшения качества электроэнергии, потребляемой агрегатом. Работа агрегата осуществляется следующим образом. При разогреве печи, после простоя, в некоторых переходных технологических режимах, когда ослаблен контакт в цепи подины, центральный блок управления 10 включает источники питания 6 с подачей на печные электроды 2 напряжений противоположной полярности. Если такой режим поддерживается длительное время, то устанавливаются съемные перемычки 12 между токоподводами 5 к электропроводящей подине 3 во избежание разогрева кожуха печи замыкающимся по нему током. Включение и отключение перемычки 12 может быть выполнено с помощью болтовых соединений или переключателя. Приблизительно 1 - 6 раз в сутки с помощью центрального блока управления осуществляется реверсирование полярности печных электродов, что обеспечивает выравнивание их расхода и теплового поля печной ванны. После восстановления проводимости в цепи электропроводящей подины центральный блок управления дает команду на синфазное включение источников питания. При этом на печные электроды подается напряжение одинаковой, преимущественно отрицательной, полярности, что препятствует замыканию токов по шихте между электродами и способствует развитию дугового, разряда. В случае накопления объемных электрических зарядов и ухудшения проводимости под электродами, центральный блок управления осуществляет кратковременный реверс полярности печных электродов, что способствует рассасыванию объемных электрических зарядов и восстановлению проводимости под электродами.