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中頻電爐節能減排中的(de)考慮因素

發布時間:2024-03-18  瀏覽量:842
一、整流變壓器
確保變壓器(qì)供應商了解變壓器的負載類型,知道中頻電源的變壓器負載是一個整流型負載,應該(gāi)維持在變(biàn)壓器銘(míng)牌所標注的效率。通常我們通過K係數(shù)來衡量變壓器的諧波引起(qǐ)的損(sǔn)耗,通常6脈衝的整流變壓器的K係(xì)數(shù)為K-9,而12脈衝的整流變壓器的K係數是K-4.通常情況下(xià)整流變壓(yā)器的效率達到99%是完全有(yǒu)可能的,通常(cháng)情況下我們取98.5%。
 
二、變壓器進線
變壓器二次和中(zhōng)頻電源的連接線的能量損耗是非常(cháng)小的,考慮正常的電流(liú)密度來考(kǎo)慮母排及電纜(lǎn),每米的能量損耗為6/V%。這(zhè)裏(lǐ)的(de)V是就是中頻電源的進線電壓,我們比方說,變壓器的(de)一次電壓為10KV,二次電壓為575V,就是變壓器離電源盡可能的近。在任何情況下,最大限(xiàn)度的縮短變壓器和電源之間的距離是有利於降(jiàng)低電源側的能量損耗的(de)。
比(bǐ)如說:變(biàn)壓器的二次575V,20米的距離就有0.2%的損耗。
 
三、中(zhōng)頻電源
中(zhōng)頻電源(yuán)的損耗主要(yào)取決(jué)於逆變器的類型(電壓型/電流型,IGBT/SCR)及頻率。
下麵(miàn)是(shì)<700Hz時,主要元(yuán)件損耗的一個比較:

 

SCR

IGBT

 

Series

Parallel

Series

Parallel

DC Choke

1.1%

1.9%

1.1%

1.9%

didt chokes

0.9%

0.45%

0%

0%

Devices

0.8%

0.58%

1.6%

1.2%

(Rel#)

(2)

(1)

(4)

(2)

Total

2.8%

2.9%

2.7%

3.1%

 
 
通過上(shàng)麵的比較,有些相(xiàng)對比較小的差別,在低頻的工作時,IGBT的損(sǔn)耗相對於SCR要高,應為在同樣的電流情況(kuàng)下,IGBT的數(shù)量要多。但是隨著頻(pín)率的增加,SCR的額定容量下降,通(tōng)常來說在2KHz以(yǐ)上(shàng),IGBT變(biàn)得更有優勢。
 
四、諧振電容
諧振電容的損耗通常我們考慮為大約~0.15W/100kVAr。不管是串聯諧振還是並聯諧振,對於諧(xié)振電容來說(shuō)都(dōu)是用於補(bǔ)償(cháng)線圈滯後(hòu)的功率因數,所以損耗來說也沒有太(tài)大的區別。
然而,在實踐中用大容量的電容更有能耗優勢,因為大容量的電容(róng)的(de)使用,能夠減小電容櫃的(de)尺寸,減少電容器的數量,當然也好減少連接電容器(qì)母排的數量,所(suǒ)以能耗相對於更低。
 
五、輸出母排
我們用正(zhèng)常(cháng)的電流密度來(lái)考慮,典型的(de)損耗可以用下麵的數據來估算:           
對於水(shuǐ)冷母排來說每米的損耗為0.1%         
對於風冷母排來書每米的損耗為0.065%
所以,單從能量損耗的角度來考慮,盡可能減少逆變輸出(chū)和電爐之(zhī)間(jiān)的距離以及水冷電纜的長(zhǎng)度是尤為重要的。雖然風冷的母排有更高的效率,但是風冷母排運(yùn)行時也需要更多的母排及更大的冷卻空間。翻倍數(shù)量的母排並不能夠降低一般的損耗。下麵很明(míng)顯(xiǎn)的能(néng)夠(gòu)說明:
銅母排在(zài)40攝氏度時的電阻率(lǜ)為1.86u-ohm cm(這裏(lǐ)假設冷卻水溫度低於攝氏40度)
銅母排在85攝氏度時的電阻率為2.16u-ohm cm(這裏假設環境溫度為35攝氏度)
用(yòng)一塊水冷母排時,對應的能量損耗為1.86 x 1^2 = 1.86
用兩塊風冷母(mǔ)排時,對應的能量損耗為(wéi)2.16*((1/3)^2 + (2/3)^2) = 1.20因為用兩塊母排(pái)載流量並不是50/50,而是33/67。
 
六、水冷電纜
通常情(qíng)況(kuàng)下:水(shuǐ)冷電(diàn)纜的損耗為: 0.23%/m
水冷電纜的能量損耗要比(bǐ)輸出母(mǔ)排高很多(duō),所以設計時,盡可能的減小水冷電(diàn)纜的長度尤為重(chóng)要, 增(zēng)加水冷電纜的數量對減小能耗也是有幫助的,但是通常(cháng)情況下,傾爐時過多的水冷電纜是不太實際的。
 
七、電爐部分
電路部分就是能量損耗(hào)最大(dà)的部分,但是(shì)可(kě)以通過下列手段能夠做到節能:
--- 使用好的,幹淨的(de)爐料
--- 組織好的爐料及造型,提高爐子的使用率
--- 養(yǎng)成良好的蓋爐蓋的習慣
--- 維護好爐襯,避免搭橋,不要在爐襯太薄是繼續使(shǐ)用
7.1 電氣損耗
感應線圈的電氣效率主(zhǔ)要取決於(yú)線圈形狀、金屬的電阻率和頻(pín)率,在有效線圈的直徑和高度比(bǐ)為1,熔池的內徑為線圈內徑的0.75-0.8,運行頻(pín)率在200到300Hz時,線圈部分的電氣損耗為:
線圈的(de)電(diàn)氣損(sǔn)耗:約18%
磁軛及短路環的損耗(hào):約為1.5%
總的損耗為:19.5%
以上的計算都是基於(yú)線圈銅管的截麵積是矩(jǔ)形管,線圈的占空比大於0.8的設計,矩形管的線圈的要圓(yuán)管(guǎn)的線圈(quān)高出3%左右。
7.2熱損耗
熱損耗主要取決於(yú)爐襯材料的(de)導熱係數,但是對於鑄鐵應用案例,通常都是用(yòng)石英(yīng)砂爐襯,
帶爐蓋,功率密度(dù)在500KW每噸的熔化爐,熱損耗在10.6% - 2.3%(1噸-25噸)
帶爐蓋,功率密度在(zài)750KW每噸的熔化爐,熱損(sǔn)耗在7.1% - 1.5%
不帶爐蓋,功率密度在500KW每噸的熔化(huà)爐,熱損耗在24.2% - 6.9%(1噸-25噸)
不帶(dài)爐蓋,功率密度在750KW每(měi)噸的熔(róng)化爐,熱(rè)損耗在16.1% - 4.6%
通過(guò)上麵的比較,我們能夠很明顯的看出高(gāo)功率密度帶爐蓋(gài)的設計能夠提(tí)高效率,在滿路鐵水保溫或升溫時(shí)有明顯的優勢。
7.3電氣損耗及熱損耗的綜合考慮
通過下列表格的對比,我(wǒ)們看出中頻熔化電爐的熱損(sǔn)耗和(hé)電(diàn)氣損耗對總體損耗的影響是非常有趣的。
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