Способ управления группой руднотермических печей Советский патент 1981 года по МПК H05B7/144 F27D11/10 H02J3/00 

1

Изобретение относится к электротермии, в частности к способам управ ления руднотермическими печами в часы максимума нагрузки энергосистемы.

Электротермические установки являются крупными потребителями электроэнергии. Цель управления такими установками состоит в обеспечении максимально возможной производительности печи, т.е. в максимально возможном потреблении электроэнергии, для чего регулируют ток электрода каждой фазы, общзто потребляемую активную мошность, напряжение трансформатора каждой фазы путем перемещения электродов и переключения ступеней напряжения.

Однако в процессе эксплуаа;ации печи величину вводимой мощности экономически целесообразно ограничивать по требованиям энергос стемы в часы пик ее нагрузки.

Исходя из двухставочного тарифа, потребители стремятся к «наименьшей величине максимальной мощности в периоды пика нагрузки.

Известны различные способы управления потребителями в часы максимума нагрузки энергосистемы. Так, для выравнивания графиков нагрузки энергосистем отключают или уменьшают нагрузку части потребителей, S частносtoти печей для производства карбида кальция, ферросилиция, алюминия и т.д., в период максимальных нагрузок энергосистемы и повышают ее в период низкой нагрузки 1,13

15

Известен также способ равномерного снижения мощности отдельных потребителей электроэнергии в период мак- симумаj например снижение тока на 5-10% L2.

20

Однако снижение потребления электроэнергии за счет отключения части печей ведет к серьезному нарушению 3 технологического режима и снижению надежности работы оборудования, Опыт эксплуатации показьдаает, что без нарушения ведения технологического процесса возможно регулярно снижать рабочую мощность печи до 50 60%.номинальной мощности электропечи трансформатора. Наиболее нежелательно полное отключение мощной руднотермической электропечной установки, так как это может привести к термическим перенапряжениям самоспекающегося элект рода, а следовательно, к з еньшению надежности его работы, а также требует значительного времени для вьшо да печи на нормальный технологически режим, в результате чего снижается вьтуск целевого продукта. Снижение токов на всех печах не усутраняет ука занный недостаток, так как для руднотермических печей простое снижение рабочего тока в часы максимумаэнергосистемы приводит к заданжжу уменьшению потребления активной мощности, однако при этом нарушаете электротехнологический режим печи, так как электроды оказываются в высо ком положении и подина застывает.На рушается нормальный слив расплава и создаются настьши внутри вашД печ Снижение активной мощности путем снижения напряжения на печном трансформаторе с сохранением заданного значения тока приводит к тому, что потребление реактивной мощности в ча сы пик нагрузки энергосистемы практи чески не меняется, в результате чего энергосистема при снижении актйвйой мощности не разгружается от реактивной мощности и в часы пик энерг осйстемы tg f возрастает до недопустимых значений. Известен способ зшравления группо печей в часы максимума нагрузки энер госистемы, при котором измеряют активную и реактивную мощность отдельных печей и их tg Ч . а также суммарные активную и реактивную мощности и tg Ч всей группы печей, сравнивают измеренные параметры с заданными и при отклонении сз ммарной активной и реактивной .мощностей от заданных сни жают или повышают их, изменяя активные и реактивные мощности о.тдельных печей до устранения отклонений. При этом способе отбираемая дуговыми, печами от системы энергия на интервале не должна превышать заданной. но по возможности должна быть израсходована полностью; энергия распредеяется по печам с приоритетом, который тем выше, чем ближе печь к концу лавки число переключений должно быть по возможности минимальным зЗНедостатки этого способа применительно к группе руднотермических печей следующие: регулируется суммарная активная мощность работающих печай, а снижение потребления реактивНой мощности не учитывается, в результате чего tg М не является оптимальным, а следовательно, не достигается разгрузка энергосистемы приори-i тет, по которому распределяется энергия между печами, не учитьшает особенности работы руднотермических печей, для которых в качестве приоритета в первую очередь следует учитывать рабочую мощность печи, а такжео Т6х1аическое состояние ее оборудования, например сопротивление изоляции и состояние конструктивных элементов печи, электрофильтров и т.д. Цель изобретения - уменьшение нагрузки энергосистемы, уменьшение поtepb электроэнергии и улучшение управления руднотермическими печами в часы максимума нагрузки энергосистемы. Поставленная цель достигается тем, что снижение суммарной активной мощности осуществляют снижением активной мощности на печах, работающих в интервале 0,6-0,8 от номинальной мощности не ниже 0,5 номинальной мощности, начиная с печи с наименьшим tg. повышение суммарной активной мощности осуществляют ее повышением на печах, работающих в интервале 0,5-0,7 номинальной мощности начиная с.т(ечи с, наибольшим tgV, а регулирование суммарной реактивной мощности и под- держание оптимального суммарного tg. осуществляют изменением активного сопрйтивления ванны этих же печей в пределах 0,65-0,8 от значения, поддерживаемого при номинальной мощности печй. Это объясняется тем, что соотнощёние реактивной и активной энергии руднотермических печей, работающих на номинальной мощности и б.пизкой к немуу находится на оптимальном уровне, так как практически реактивное сопротивление печного контура не изменяется, поэтому изменение потребляе4 «ой .энергии таких печей нёжелательно, а уменьшение потребляемой энергии менее, чем до 0,5 номинальной мощности приводит к снижению надежности работы печи, ухудшению технологического режима и увеличению удельного расхода электроэнергии и, как следствие, уменьшению выпуска целевого П1)одукта, Следует сказать также, что поддерживать более высокие значения активного сопротивления невозможно, так как в этом создаются свищи и спеки в шихте, а также переохлаждается подина и затрудняется слив расплава. Более низкие активного сопротивления Целесообразно поддерживать .из-за Д1езкого повышения .

Оптимальное значение tg Ч в раз личных эйергосистемах неодинаково и зависит от многих факторов, например соединения и удаления потребителей от источников знергоснабжения, наличия дополнительных Компенсирующих устройств и т.д.

На чертеже приведена блок-схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ.

Блок-схема содержит пульт 1 управления оператора, соединенный с печами 2, снабженными измерителями активной знергии 3, реактивной 4 и активного сопротивления ванны печи 5, сумматор 6 активной знергии и сумматюр 7 реактивной энергии, соединенные с соответствук щими измерителями энергии каждой печи, блок 8 деления, блок 9 сравнения суммарной активной энергии с заданной и блок 10 сравнения суммарной реактивной энергии с заданной, блок 11 сравнения действительного StgS с оптимальным.

Выходы всех блоков сравнения через усилители 12 соединены с пультрм 1 оператора. Блоки 13 измеряют tg каждой печи.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть суммарная активная мощность отличается от заданной, т.е.. 2 РСИ Ра-ьад.или S РС, РцаддЧа суммарная реактивная мощность находится на уровне заданной, т.е. S л йзоА тогда в этом случае будет Stg4 S , или S tg47S tgSonrВ этом случае на выходе блоков 9 и 11 сравнения появляются соответст- венно сигналы рассогласования, пропорциональные ± Д РСЛ и Ttg Н, которые

усиливаются усилителямиi12 и поступают на пульт 1 управления. В соответствии с этими сигналами оператору необходимо уменьшить (увеличить) суммарную активную мощность и з еличить (уменьшить) Stg f. Он сделает это путем уменьшения активной мощности тех печей, которые работают в пределе 0,6-0,8 от номинального -значения, начиная с той печи, tgvip Которой на0именьший. Увеличение суммарной активной энергии будет осуществлено за счет печей, активная мощность которых составляет 0,5-0,7 от значения номинальной мощности, начиная с печи,

5 обладающей наибольшим

ПУСТЬ суммарная активная мощность находится в пределах заданной, Т .е SPQ аайД суммарная реактивная мощность не соответствует задан0ной, т.е. 2 Q 7 QgciA. или S:(ii QjoA

В этом случае будет Stgvf S %rrr или S tgSV S tg«fc.n.Следовательно, на выходе блоков 10 и 11 сравнения появляются сигналы рассогласования,

5 пропорциональные b&.Q и ±. , которые усиливаются усилителями 12 и поступают на пульт 1 управления оператора .

0

В этом случае регулирование суммарной реактивной мЬщности будет производиться также за счет пеней, рабочая мощность которых составляет 0,5-0,8 от значения номинальной мсяцности, и исходя из величины tg этих печей..

Так, для уменьшения реактивной энергии будут уменьшать реактивную мойщость за счет изменения актибного

0 сопротивления ванны печей, мощность которьпс составляет 0,5-0,6 значения номинальной мощности, а увеличение суммарной реактивной мощности за счет уменьшения активного сопротивления ванны печей, мощность которых составляет 0,6-0,8 значения но шнальной мощности.

Изменение активного сопротивления ваяны печей осуществляется в преде0лах 0,65-0,8 от значения, поддержи- . ваемого при номинальной мощности печи, Следут за этим по прибору 5.

Пусть активная и реактивная мощности не соответствуют заданной, а

5 отношение их, т.е. tgV , является . оптимальным. В этом случае -на выходе блоков 9 и 10 сравнения появляются сигналы рассогласования АРсл и AQ ,

которые через усилители 2 поступают на пульт 1 управления оператора.

При отработке любого из этих сигналов возникает ситуация, аналогичная описанному.

Предлагаемый способ управления позволяет оптимизировать режим потребления электроэнергии заводами, оснащенными руднотермическиМи печами так как печИ в этом случае использу ются в качестве потребителей-регуляторов нагрузки энергосистемы. Снижение мЬщно с ти не более чем до 50% от номинальной позволяет увеличить выход целевого продукта за счет уменьшения удельного расхода электроэнергии и исключения нарушения технологического режима, что также достигается путем улучшения качества управления.

Формула изобретения

Спосбб управления группой руднотермических печей в часы максимума нагрузки энергосистемы, при котором измеряют активную и реактивную мощности отдельных печей и их tg f, а также суммарные активную и реактивную мощности и tgVp всей rpynn i печей, сравнивают измеренные параметры с заданными и при отклонении суммарной активной и реактивной мощносностей от заданных снижают или повышают их, изменяя активные и реактивные мощности отдельных печей до. устранения отклонений, отличающ и и с я тем, что, с целью снижения I

нагрузки на энергосистему и уменьшения Потерь энергии, снижение активной мощности осуществляют снижением активной мощности на печах, работающих .в интервале 0,60,8 от номинальной мощности не ниже 0,5 номинальной мощности, начиная с печи с наименьшим tgtl , пгвыщение суммарной активной мощности осуществляют ее повьппением на печах, работающих в интервале 0,5-0,7 номинальной мощности, начиная с печи с наибольшим tg (р , а регулирование суммарной реактивной мощности и поддержание оптимального суммарного tg V осуществляют изменением активного сопротивлений ванны этих же печей в пределах о 0,65-0,8 от значения, поддерживаемого при номинальной мощности печи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Горнштейн В.Н. Проблемы пиковых мощностей в энергосистемах и тарифы. - Электростанции, 1963, № 8.

2.Рущук В.И. Работа алюминиевых электролизеров при систематических ежесуточных ограничениях мощности. Промышленная энергетика, 1977, № 8.

3. Stahl und Eisen, 1978, ВА 98, № 19, S. 979-984.