高钛渣电炉冶炼中影响功率因数的原因及其抑制方法_付乔.docx

《高钛渣电炉冶炼中影响功率因数的原因及其抑制方法_付乔.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高钛渣电炉冶炼中影响功率因数的原因及其抑制方法_付乔.docx（3页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 29卷 第 6期2007年 6月水利电力机械WATER a)NSERVANCY功率因数;抑制方法中图分类号：1B 3t v某段时间内无功电度表的读数，IQt (3洎然功率因数。凡未装设人工补偿装置时 的功率因数称为自然功率因数。(4)总功率因数。设置人工补偿后的功率因数 称为总功率因数。2高 钛 渣 电 炉 冶 炼 相 关 工 艺该工艺是铁铁矿在电炉内进行的一种还原反 应，是一种通过除铁的冶金富集工艺，是通过半密闭 电炉，分批次冶炼来完成的。其主反应可表示为：收稿日期：200703 19作者简介：付乔（1970 )，男，四川成都人，攀枝花学院电气信息工程学院讲师，电子科技大学在读硕士研究生

2、，主要从事电气自动化方面的教 学和研宄工作。 52。 水 利 电 力 机 械 2007年 6月该铁渣项目拟选的铁渣冶炼工艺以乌克兰半密 闭电炉为主设备，采用装备有25 MV。A变压器的 电炉，将变压器二次侧的三相分别接在3根石墨电 极上，并将铁铁矿和还原剂采用分批间歇式加料的 方式送入电炉冶炼。电炉采用三相和三电极的类 型,将圆柱形的电极在熔池内均匀分布，希望可为熔 炼区提供为均匀的功率分布。该工艺冶炼高钛渣的具体内容为首先在电炉底 预铺上一层铁，然后按比例加入钛精矿和还原剂 50 J首先，将电极插入炉料中通电进行埋弧冶炼， 此时，冶炼能量来自电极通电后发热的热传递。当 温度升高到电极附近的炉

3、料已经熔融形成小坩涡 时，快速提升电极转为明弧冶炼，此时，冶炼能量来 自电极向炉料放电击穿空气时产生的电弧能量。当 炉 料 在 炉 中 冶 炼 到 工 艺 所 需 时 间 时 ， 每 10 mitt需要向炉中投入下一批的25物料，此时的 冶炼就己全为明弧冶炼，此后的反应过程还需要根 据工艺的规定不断地变换电压等级。当铁渣中的氧化亚铁反应达到预设的比例后， 进行渣铁分离，完成一次完整的高钛渣冶炼。3影 晌 功 率 因 数 的 原 因 及 理 论 分 析三相功率因数的计算公式为COD =/3P /( LAP), (3)式中： 一 功率因数；P有功功率，啊 U用电设备的额定电压，Y I用电设备的运行

4、电流，4 AP 功率损耗，由工艺、设备、操作等造成对功率因数的影响有 以下几点：(1返行中由变压器、感应电机等感性负载产 生的无功功率降低功率因数。由上式可以看出AP 增 大 时 ， 减 小 。(2) 由变压器二次侧到电炉电极上的输电短网 因大电流而产生的无功功率降低功率因数。由上式 看 出 ， 増 大 时 ， 减 小 。(3) 因钛渣本身的高电导率而决定的电炉开弧 冶炼特性中感应电弧产生的无功功率降低功率因 数。由上式可以看出，ARi大时，)甲减小。(4) 因钛渣本身的短渣特性及塌料造成单相短 路引起三相功率不平衡，导致无功功率的增加而降 低功率因数。由上式看出，蹭大时，甲减小。(5莊冶炼工

5、艺操作过程中因转换电压等级而 产生的无功功率导致功率因数降低。（3)式中的U 增 大 时 ， 减 小 。4提 高 功 率 因 数 的 方 法4.1提高自然功率因数不添置任何设备，采取措施减少供电系统中无 功功率的需要量，称为提高自然功率因数。它不需 要增加投资，是最经济的提高功率因数的办法。这 其中包括：(1洽理地选用感应电机，找到它最佳的负荷 系数;合理地运行感应电机，限制轻载、空载,对负荷 轻的电机采用降低外加电压的办法提高功率因数； 提高旧电机的检修质量。(2洽理地选用变压器，找到它最佳的负荷系 数;考虑变压器的经济运行方式。(3)尽量采用同步电机以提高自然功率因数。4. 2功率因数的人

6、工补偿方式 4. 2 1补 偿 容 量 的 确 定供电单位在企业进行初步设计时对功率因数要 提出一定的要求，它是根据企业电源进线、发电厂的 相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据全国 供用电规则规定，要求一般工业用户的功率因数 在0. 85以上。要达到如此之高的功率因数，必需装 设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。对新建工厂，在初步设计时，补偿容量可按下式确 定Q, = aX Pav ( enp, - ) = aX Pc x S* (4)式 中 ： np, 一 补偿前自然平均功率因数角9,对 应的正切值；补偿后功率因数角9 2对应的正切 值；a -考虑到提IHI自然功率因数的可能，使补偿装

7、置容量能够减小的系数， 般取 a 8 0 . 9，Pav -设计时求得的平均负荷，-设计时求得的计算负荷，网无功功率补偿系数，kValW 。4. 2_ 2补 偿 装 置 的 选 择提高功率因数的补偿装置有同步补偿器和静电 电容器。(1) 同步补偿器。同步补偿器是一种无功功率 的发电机，它的突出优点是可以均匀地调节电网的 电压水平，可在不同情况下以过励和欠励2种不同第 29卷 第 6期 付 乔 :高 钛 渣 电 炉 冶 炼 中 影 响 功 率 因 数 的 原 因 及 其 抑 制 方 法 53 状态工作。但造价很高，安装、运行维护的要求也很 ft。(2静电电容器。静电电容器是目前在国内外 工矿企业

8、广泛采用的补偿装置，它价格便宜，安装维 护 简 单 灵 活 。 但 静 电 电 容 器 运 行 温 度 范 围 是 一40 C 40 Q旦接近这个温度就应将电容器 从电网中切除;且静电电容器对电压的波动比较敏 感，运行中应严格监视加在电容器上的电压高低及 其频率;另外如用静电电容器进行补偿，系统中就不 能有大功率的整流、逆变等电力电子设备，否则会产 生高次谐波，导致母线电压畸变。5高 钛 渣 生 产 中 可 用 于 改 善 功 率 因 数 的 措施(1挺行中由变压器、感应电机等感性负载产 生的无功功率降低功率因数可用上述提高自然功率 因数的几点办法加以改善。(2) 由变压器二次侧到电炉电极上的

9、输电短网 因大电流而产生的无功功率而降低功率因数的现象 可采用以下方法：1) 炉底出钢尽量缩短短网电缆长度；2廉用水冷铜管以及载流能力大的水冷电缆 作短网。从式（3)中可以看出，缩短短网电缆长度和采 用水冷铜管以及载流能力大的水冷电缆实际就是减 小了 所以，可以提高)甲。(3) 因钛渣本身的高电导率而决定的电炉开弧 冶炼特性中，感应电弧产生的无功功率降低功率因 数是造成高钛渣冶炼中功率因数较低的主要原因， 改善的办法有：1股计上可用提高二次侧电压以获得较长电 弧的方法，因高电压可减少部分补偿功率，故可获得 较高功率因数;在向电炉内输入热量相等的情况下， 较长的电弧能产生较大的电弧热，故在高电压

10、情况 下，式（3冲的A 取小，所以能提高 )甲。2) 可对该冶炼炉在计算其补偿功率后用静电 电容器进行人工个别补偿，还可在变压器二次侧进 行集中补偿，以获得较高功率因数。(4涵钛渣本身的短渣特性及塌料造成单相短 路引起三相功率不平衡，导致无功功率的增加而降 低功率因数的情况是钛渣冶炼中的一种非正常现 象，另外还有运行中三相功率不平衡的非正常现象， 如三相负载不平衡或两相一地等，其改善的办法有：1瓶网采用水冷电缆；2雜小短网中间相导体直径；3 等短网的二次侧母线电缆接线接为三角形； 4)#变压器实行单相调节，即将三相的电压、 电流分别控制在不同的最佳值上；5为等炉内电极由中间相较短的正三角平面布

11、 置改为中间相较长的逆三角平面布置。以上的办法对照式（3攻际就是为了减小，IV A?从而来增大) 甲。(5)在冶炼工艺操作过程中，因转换电压等级 而产生的无功功率导致功率因数降低的情况影响较 小，可加入一个在线电压转换器以实现迅速转换电 压等级和灵活的功率输入以提高操作功率因数。6结论由于钛渣项目必须安装无功补偿装置，通过以 上措施后可以大大节减补偿的容量，节约了生产成 本。在没安装补偿装置以前，自然功率因数为0. 6 左右，采用上述措施后自然功率因数可达a 68左 右，效果明显。需要注意的是，在人工功率因数补偿中，补偿应 以空负荷时功率因数补偿值接近1为准，否则会造 成过补偿现象;另外，在钛渣冶炼中总功率因数最多 只能调整到a 8S否则电弧将变得极不稳定。参考文献：IJ邹建新.世界钛渣生产技术现状与趋势I 轻金属， 2003 (12):3234.2吴晓英冶炼钛渣电极三相功率平衡简析四川冶 金，2005 27(2): 33 37.编辑:刘芳）