Việc cung cấp, trang bị trang bị điện cho ngành luyện kim luôn là một vấn đề lớn. Các trang thiết bị luyện kim càng hiện đại thì chất lượng sản phẩm càng cao, đáp ứng được nhu cầu cho các ngành sản xuất khác về chất lượng nguyên liệu. Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, tự động hoá các dây truyền sản xuất đang là một trong những mục tiêu hàng đầu .Nó cho phép nâng cao năng suất, chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động.
Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Lời nói đầu Cùng với phát triển mạnh mẽ nhanh chóng cơng nghiệp giới năm gần Một mặt áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiến vào sản xuất, mặt nghiên cứu chế tạo đồng thời tiến hành sản xuất thiết bị cho phù hợp với trình độ vận hành thực tiễn sản xuất Trong nghiệp CNH - HĐH đất nước, ngành cơng nghiệp luyện kim đóng vai trò đặc biệt quan trọng Hiện Việt Nam, cơng nghiệp luyện kim phương pháp luyện thép lò hồ quang dùng tương đối phổ biến, với ưu điểm đơn giản, tiện lợi, dễ điều chỉnh để tạo mác thép mong muốn Là kỹ sư tương lai, em xác định rõ trách nhiệm học tập kiến thức kinh nghiệm để sau góp phần thúc đẩy phát triển công nghiệp nước nhà tiến gần đến công nghiệp tiên tiến nước giới Sau năm học tập nghiên cứu trường, em nhận đề tài tốt nghiệp " Thiết kế hệ thống trang bị điện dịch cực lò hồ quang nấu thép " phục vụ cho ngành cơng nghiệp luyện kim Qua thời gian tìm tòi nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy giáo môn trang bị điện Đến đề tài tốt nghiệp em hoàn thành bao gồm phần lớn sau: Chương 1: Giới thiệu cơng nghệ lò điện hồ quang Chương 2: Trang bị điện cho hệ thống nâng hạ điện cực Chương 3: Tính chọn thiết bị Chương 4: Xây dượng đặc tính tĩnh Chương 5: Xét ổn định hiệu chỉnh hệ thống Chương 6: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Do hạn chế thời gian kiến thức nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy bảo ý kiến bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy môn nhiệt tình giúp đõ em hồn thành đề tài 1 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRANG BỊ ĐIỆN CHO LÒ HỒ QUANG A-GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ LỊ HỒ QUANG 2 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang I Khái niệm chung phân loại lò hồ quang Khái niệm: Lò hồ quang lò lợi dụng nhiệt lửa hồ quang điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện hồ quang dùng để nấu thép chất lượng cao Phân loại: Theo dòng điện sử dụng: Lò hồ quang chiều,lò hồ quang xoay chiều Theo cách cháy lửa hồ quang: Lò nung nóng trực tiếp: Nhiệt lửa xảy điện cực kim loại dung để nấu chảy kim loại Lò nung nóng gián tiếp: Nhiệt lửa xảy hai điện cực dùng để nấu chảy kim loại a) b) Lò Hồ Quang nung nóng trực tiếp (a) gián tiếp (b) Theo đặc điểm chất liệu vào lò: Lò chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất lượng,loại lò có cấu nâng ván Lò chất lượng bên sườn phương pháp thủ cơng hay máy móc qua cửa lò Theo số thép luyện (dung lượng định mức lò) 0,5;1,5;3;5;12; Theo dung dịch nấu luyện:Lò axit;lò bazơ Theo tính chất nấu luyện:Lò hồ quang chân khơng, lò hồ quang plasma; II- Cấu tạo lò hồ quang: * Thiết bị khí lò điện hồ quang: Vỏ lò: 3 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Vỏ lò cần có độ bền học cao, có khả chịu tải trọng kim loại áp lực giãn nở nung nóng, vỏ lò thường làm thép dày 10 ¸ 30mm cách ghép hay hàn.Trong vỏ lò có xây vật liệu chịu lửa, vỏ thân lò thường có dạng hình trụ hình phối hợp trụ cơn, đáy vỏ lò hình cầu, hình thang Cửa lò: Lò gồm hai cửa, cửa xỉ cửa thép Cửa lò đóng mở khí nén thuỷ lực động điện Cặp điện cực: Trong lò điện cặp điện cực để giữ điện cực dẫn dòng điện đến điện cực Nó gồm có phận: Mặt đầu, cặp lò xo, khí nén bàn trượt Nắp lò: Được làm từ thép có đầm vật liệu chịu lửa Mắy rót thép: Vành làm chặt:Để làm giảm khe hở điện cực lắp lò Thiết bị nghiêng lò: Tuỳ theo dung lượng lò mà chọn kiểu nghiêng lò cho thích hợp, đảm bảo nghiêng lò 40 ¸ 450 phía rót thép 10 ¸ 150 phía cào xỉ chất liệu, có hai kiểu nghiêng lò: + Nghiêng lò bên hơng: Loại có ưu điểm thiết bị đơn giản gọn gàng, điện quay tay, tránh bám dính xỉ kim loại +Nghiêng lò đặt đắy: Loại có ưu điểm quay lò vững chắc, quay êm đều, tự động điều khiển hồn tồn Loại có nhược điểm dễ rơi xỉ kim loại vào động điện Công việc bảo quản thiết bị khó khăn, phức tạp Tất lò có dung tích trung bình lớn có cấu nghiêng lò loại 8.Thiết bị khí nâng hạ điện cực: Bình thường lò điện có điện cực, tương ứng có cấu nâng hạ điện cực pha Khi động quay làm cho tang quay kéo giây cáp, dây cáp nâng hạ điện cực lên xuống Trong cấu nâng hạ có đối trọng, nhờ có đối trọng mà tốc độ lên điện cực lớn tốc độ xuống.Tuỳ theo loại lò mà tốc độ lên xuống điện cực khác 4 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Đối với lò lớn: Vlên=1¸1,5 m/p’ Vxuống=0,5 ¸ 0,8 m/p’ Đối với lò nhỏ: Vlên=1,5¸2 m/p’ Vxuống=1,2 ¸ 1,5 m/p’ Có hai loại thiết bị nâng hạ điện cực: +Loại bàn trượt: Loại thường dùng thích hợp cho lò có dung tích nhỏ, thiết bị đơn giản, dễ chế tạo có nhược điểm trụ đứng cần có chiều cao định lên ảnh hưởng đến làm việc chung cần trục phân xưởng +Loại trụ xếp: Loại dùng thích hợp cho lò có dung tích lớn, hạ thấp chiều cao cần thiết, kết cấu chắn phức tạp Ở đồ án với lò dung tích 12 dùng thiết bị nâng hạ điện cực kiểu bàn trượt với dẫn động động điện Ngồi lò hồ quang nạp liệu từ cao có cấu nâng quay vòm lò, cấu nạp liệu Trong lò hồ quang có nồi lò sâu, kim loại lỏng trạng thái tĩnh có chênh nhiệt độ theo độ cao (khoảng 1000C/m) điều kiện để tăng cường phản ứng kim loại để đảm bảo khả nung nóng kim loại trước rót Cần phải khuấy trộn kim loại lỏng lò dung lượng nhỏ (dưới 6T) việc khuấy trộn thực tay qua cấu khí.Với lò dung lượng trung bình(12 ¸ 50)T đặc biệt lớn(100T hơn) thực thiết bị khuấy để giảm lao động vất vả thợ nấu mà nâng cao chất lượng kim loại nấu Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thường thiết bị điện từ có nghuyên lý làm việc tương tự động khơng đồng Rơto lồng sóc 10 Cơ cấu làm mát cho lò: Vì q trình nấu luyện kim loại nhiệt độ xung quanh lò đạt cao cần phải có thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ tăng tuổi thọ cho lò Làm nguội nước u cầu cần có phận sau: + Mặt đầu cặp điện cực + ống dẫn điện + Vành làm chặt điện cực nắp lò + Tấm chắn cửa cửa phụ + Vòm cửa lò cột cửa làm việc 5 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang + Vành nắp lò + Thân vỏ lò lỗ rót thép Ngồi cần làm nguội ống mềm, phần dây cáp Hệ thống bơm nước làm mát tuần hoàn thực động điện, nước vào ống tới lò III Chế độ lượng điện làm việc lò hồ quang Năng suất lò hồ quang chi phí lượng điện cho thép mức độ lớn phụ thuộc vào việc định chế độ điện trình nấu luyện, chế độ điện hợp lý trình nấu luyện kinh tế Chế độ điện hợp lý có liên quan đến chế độ nhiệt hợp lý Trong trình nấu luyện chế độ nhiệt thời kỳ khác chế độ điện khác * Yêu cầu công suất điện trình nấu luyện 1.Thời kỳ nấu chảy Trong thời kỳ u cầu cơng suất điện đưa vào lò cực đại P max = (1,25¸ 1,3) Ptb Ptb : cơng suất trung bình, Ptb = 0,7¸ 0,75Pđm Khi cho điện vào lò hồ quang cháy mặt liệu rắn gần nắp lò Cho nên đầu thời kỳ nấu chảy ( ¸ 10 )phút nên dùng công suất nhỏ công suất cực đại, sau liệu bắt đầu chảy thành hố, cho phép tăng dần đến giá trị cực đại Cuối thời kỳ nấu chảy, công suất giảm dần xuống giá trị trung bình Đồ thị P(t): P(MW) Tu sửa vệ sinh Nấu chảy Ơ xi hóa Hồn ngun Đồ thị cơng suất hữu cơng tiêu thụ lò HQ Thời kỳ oxy hóa: 6 t(h) Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Tuỳ theo phương pháp luyện mà chọn công suất cho lò cao hay thấp Nấu luyện có giai đoạn sơi đầu thời kỳ oxy hóa cần tạo xỉ nhiều nên yêu cầu công suất điện phải lớn cơng suất trung bình Cuối thời kỳ oxy hóa tạo xỉ xong yêu cầu công suất điện nhỏ cơng suất trung bình Thời kỳ hồn ngun Trong thời kỳ nhiệt độ kim loại, tường nắp lò cao tương đối ổn định, cơng suất điện khơng lớn u cầu ổn định nghĩa công suất nhỏ công suất trung bình Tuỳ theo phương pháp luyện thép mác thép mà cần chọn chế độ điện cho lò thời kỳ hồn ngun IV Luyện thép lò hồ quang A Vật liệu chuẩn bị nguyên vật liệu cho mẻ luyện: I Nguyên vật liệu:Nguyên vật liệu để sản xuất thép lò điện sắt thép vụn, phế liệu hợp kim, sắt công nghiệp (sắt mềm), gang luyện, chất tạo sỉ, chất khử o xy hợp kim hoá( phụ gia kim loại) chất tăng cacbon 1.Sắt thép vụn - Phế phẩm thép xưởng khí, phoi bào, phoi tiện - Phế phẩm từ xưởng đúc vật liệu đúc hỏng, thép thừa đúc - Đầu thừa xưởng cán - Các loại thép vụn hư hỏng khác cơng cụ lao động, máy móc bị thải, vũ khí, đường day hư hỏng Hiện sắt thép vụn thiếu nên cần có gang để bổ xung thêm Phế liệu hợp kim Dùng để luyện loại thép hợp kim nguyên tố hợp kim Sử dụng phế liệu hợp kim có ý nghĩa lớn tác dụng nâng cao chất lượng thép mà hạ giá thành thép Sắt cơng nghiệp ( sắt mềm) Dùng để luyện số loại thép yêu cầu cacbon thấp lượng nguyên tố hợp kim cao Do giá thành sắt công nghiệp cao sắt thép vụn bình thường nên người ta dùng để luyện loại thép phổ thông Gang Gang luyện thép lò điện làm nhiệm vụ tăng hàm lượng sắt hàm lượng cacbon Ngồi gang có nhiệt độ chảy thấp ( 1250 ¸ 13000c) Nên gang 7 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang lò điện làm nhiệm vụ giúp cho chất khó chảy khác ( thép vụn) trở nên dễ chảy Chất tạo xỉ Để tạo xỉ lò điện hay dùng chất tạo xỉ sau a Đá vôi (CaCO3): Đá vôi cho vào để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử P S Đá vơi cho vào thời kỳ nấu chảy, thời kỳ oxy hóa, thời kỳ hoàn nguyên, lượng cho vào tuỳ thuộc qúa trình cơng nghệ Dùng đá vơi có ưu điểm độ bền cao, độ ẩm thấp, lưu huỳnh b Vơi: Cũng đá vơi, vơi cho vào lò để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử P S c Huỳnh thạch: Trong lò điện có tác dụng giảm nhiệt độ chảy xỉ có độ kiềm cao d Cát: số nhà máy người ta dùng cát với số lượng không lớn để tạo xỉ hoàn nguyên e Bột samot: Bột samốt chứa gần 60% SiO 35% Al2O3 Bột samot làm vật liệu tạo xỉ luyện thép không gỉ, để làm lỗng xỉ manhezit mà mang vào vá lò Chất oxy hóa: Mục đích cho chất oxy hóa vào lò để: -Tăng lượng oxy kim loại, chủ yếu thời kỳ nấu chảy thời kỳ oxy hóa, nhằm mục đích tăng tốc độ khử phơt pho, cacbon, silic Mangan rút ngắn thời gian oxy hóa nguyên tố -Tăng sơi nồi lò kim loại, tạo điều kiện tốt cho việc khử khí (N2, H2 ) tạp chất triệt để, sơi làm cho thành phần nhiệt độ kim loại đồng Trong lò điện hay dùng chất oxy hóa sau., a Quặng sắt: Là chất oxy hóa quan trọng, hầu hết phương pháp luyện thép dùng quặng sắt làm chất oxy hóa, lượng quặng sắt dùng khoảng 40¸ 50 kg/ 1tấn thép Yêu cầu quặng sắt phải có hàm lượng oxy cao, hàm lượng SiO2 P2O5 thấp, dùng quặng sắt làm chất oxy hóa có ưu điểm sắt lắng xâu vào lòng kim oxy lòng kim loại giúp cho kim loại sơi mạnh, dùng quặng sắt kinh tế rẻ mà tăng lượng sắt Dùng quặng sắt có nhược điểm lượng xỉ nhiều quặng sắt ngồi oxit sắt có SiO2, Al2O3 MnO Do tốn vơi để tạo xỉ, lượng điện lớn, 8 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang cơng nhân làm việc vất vả cào xỉ Đồng thời cho quặng vào làm cho nhiệt độ dễ bị giảm b Vẩy sắt: Vẩy sắt lấy từ xưởng rèn, xưởng cán, vẩy sắt có tạp chất, có nhược điểm nhẹ cho vào lò sắt dễ dàng mặt xỉ c Oxy: Oxy thổi vào lò thời kỳ nấu chảy có thời kỳ oxy hóa với lưu lượng 20 m3/ h, áp suất 9¸ 12 at, độ nguyên chất 99,8% 7.Chất khử oxy: Trong lò điện để khử oxy lại kim loại lỏng khử tạp chất có hại S P đồng thời hợp kim hoá thép người ta dùng chất Ferô - mangan, Ferô -Silic, nhôm Chất tăng cacbon: Để tăng cacbon người ta dùng vụn điện cực cốc để khử oxy xỉ dùng bột cốc, bồ hóng, than gỗ Vật tăng cacbon tốt bột điện cực chứa S, có trọng lượng riêng tương đối lớn dễ hoà tan với kim loại II Chuẩn bị nguyên vật liệu mẻ luyện: Tất nguyên liệu tập kết bãi liệu sau đem cắt gọn, vệ sinh vận chuyển vào phân xưởng luyện thép * Chuẩn bị q trình luyện: Q trình luyện chia làm giai đoạn sau: Vá lò, chât liệu ( chính), nấu chảy kim loại (chính), khử phốt pho, sơi nung kim loại, cào xỉ oxy hóa, tăng cacbon, khử oxy, khử lưu huỳnh, điều chỉnh thành phần hoá học Một số giai đoạn tiến hành song song Giai đoạn khử phốt pho, sôi nung kim loai, cào xỉ oxy hóa thuộc thời kỳ oxy hóa, giai đoạn tăng cacbon khử oxy, khử lưu huỳnh, điều chỉnh thành phần hoá học thuộc thời kỳ hồn ngun Vá lò: - Sau rót thép song, đáy lò tường lò bị lồi lõm kim loại xỉ bào mòn khơng q trình nấu luyện, chỗ bị bào mòn nhiều bị lõm xuống, chỗ bị thép xỉ bám dính rót khơng hết lồi lên Do tường lò, đáy lò chóng bị hỏng Mặt khác chỗ lồi lõm cản trở cho qua trình rót thép mẻ sau Để đảm bảo tuổi thọ đáy lò tường lò cao, chất lượng thép tốt, trước bứơc vào luyện mẻ sau phải thực vá lò Những yêu cầu vá lò: 9 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang - Thời gian vá lò ngắn để giảm tổn thất nhiệt rút ngắn thời gian luyện Thời gian vá lò từ 7¸ 15’ tùy theo dung lượng lò - Vật liệu vá lò khơng ảnh hưởng đến thành phần thép luyện lò, vật liệu vá lò hay dùng bột manhezit, bột đơlơmit -Phương pháp vá lò tay (vá thủ cơng) ứng dụng với lò nhỏ, vá lò máy ứng dụng với lò lớn Chất liệu Kỹ thuật chất liệu có ảnh hưởng định đến trình nấu chảy, cháy hồ quang tuổi thọ lò Nếu chất liệu tốt trình nấu chảy nhanh hồ quang cháy ổn định, suất lò tăng, tuổi thọ lò cao Tuỳ theo phương pháp chất liệu mà thời gian chất liệu khác Đối với lò lớn thời gian chất liệu khoảng 15¸ 20’ lò nhỏ 10 ¸ 15’ chất liệu máy thời gian chất liệu giảm xuống 5¸ 10’, đặc biệt chất liệu thùng từ suống thời gian chất liệu rút ngắn 3¸ 5’ a Nguyên tắc chất liệu thứ tự chất liệu Khi chất liệu vào lò cần dựa nguyên tắc sau: - Ngun liệu khó chảy, có kích thước lớn chất vùng điện cực, có nhiệt độ cao (1900 ¸ 20000 ) Liệu mỏng, bé, nhẹ rễ chảy, dễ bay chất vùng hơng lò (xa điện cực) Chất liệu cháy nhanh, hồ quang cháy mạnh, ổn định tổn thất nhiệt - Người ta chất lớp liệu nhỏ vụn vôi xuống đáy lò nhằm mục đích tạo lớp đệm đáy lò, để hạn chế va chạm cục liệu lớn vào đáy lò chất liệu, chất liệu thùng từ suống Mặt khác lớp đệm ngăn cản tia hồ quang xiên sâu suống đáy lò làm hư hỏng lò b Phương pháp cho chất liệu vào lò: Có phương pháp chất liệu vào lò hồ quang sau - Phương pháp chất liệu tay: Dùng cho lò nhỏ có ưu điểm đơn giản, chất có nhược điểm liệu chất khơng đầy lò, thời gian chất liệu lâu, thao tác chất liệu vất vả - Phương pháp chất liệu máy qua cửa lò: Dùng cho lò trung bình lớn có ưu điểm suất chất cao, chất đầy lò, có nhược điểm chất khơng đều, máy chất liệu chạm vào cửa lò tường lò lm hng chỳng 10 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Vy to điểm không tải lý tưởng A’(157,9 ; 0) - Xây dựng đặc tính hai khâu tác động: thay Ucđ=Ucđmin vào phương trình đặc tính ta có: nngmin = U cd K I ng Ru K D .K 1,35.2235,4 22,08.1,04.7,47 148,97 v/p 0,0081.2235,4 Vậy tọa độ điểm C’ là: C’(148,97 ; 22,08) Dựa vào biểu thức Ta có: nbhmin = U cd U dkbh 1,35 0,75 74,07 (v/p) 0,0081 - Xây dựng đặc tính có khâu phản hồi dòng tác động: Từ biểu thức: n={[(Ubh- ng.(I-Ing)].KI.K -Iu.Ru}.KĐ thay n=nbhmin vào ta có: Ibh= K I K K D (U bh ng I ng ) nbh K I K K D ng Ru K D 0,4.39,6.7,47.(14 0,458.22,08) 74,07 0,4.39,6.7,47.0,458 1,04.7,47 = 44.85(A) Vậy toạ độ điểm D’ là: D’(74,07; 44,85) đoạn đặc tính ta xác định điểm D’ Bây ta xác định điểm E’ mà tốc độ triệt tiêu Ta có: n={[(Ubh- ng.(I-Ing)].KI.K - Iu.Ru}.KĐ Cho n = 0, I = Id vậy: Id = K I K (U bh ng I ng ) K I K ng Ru 0,4.39,6.(14 0,458.22,08) 46 (A) 0,4.39,6.0,458 1,04 Vậy toạ độ điểm E’ E’(0; 46) (*) Vẽ đặc tính điện Từ toạ độ điểm : A ( 1507,4; 0) A’ ( 157,8; 0) B ( 1500; 18,4) B’ (150 ; 18,4) C ( 1498 ; 22,08) C’ (148,97 ; 22,08) D ( 1498 ; 22,08) D’ ( 74,07; 44,85) E ( 0; 46) E’ (0 ; 46) Ta vẽ đường đặc tính điện hệ thống hình vẽ sau: 100 Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện n (v/ph) B A A' C B' A(0;1507.4) B(18.4;1500) C(22.08;1498) E(46;0) C' A'(0;157.8) B'(18.4;150) C'(22.08;148.97) D'(44.85;74.07) D' E I® m Ing I (A) * Kiểm tra chất lượng tĩnh Kiểm tra chất lượng tĩnh kiểm tra độ sụt tốc độ có đạt yêu cầu hay không Người ta ta độ sụt tốc độ đường đặc tính thấp lớn nên cần kiểm tra đường đủ Ta có: S t% = n0 n0 dm ) 157,8 150 100% 4,94% < [ S ] =5% t% n0 157,8 tho yờu cu cụng ngh 101 Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện CHƯƠNG V XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 102 Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện I) t Truyn ng điện hệ thống khác ổn định không ổn định Một hệ thống ổn định trạng thái cân bị phá vỡ, hệ thống trải qua trình độ định đạt tới trị số định Ngược lại, hệ thống không ổn định sau trạng thái cân bị phá vỡ đại lượng tăng vô hạn giảm không mà lặp lại trạng thái cân Đối với hệ thống TĐĐ người ta chia làm hai khái niệm ổn định tĩnh ổn định động II) ổn định tĩnh Khái niệm ổn định tĩnh sử dụng chuyển biến hệ từ trạng thái sang trạng thái khác, xảy tương đối chậm đến mức vai trò khâu qn tính điện cảm hệ thống khơng có nghĩa Nói cách khác, trường hợp bỏ qua tốc độ biến thiên lượng điện từ động tích luỹ hệ Do đặc điểm xét ổn định tĩnh ta vào trạng thái làm việc ban đầu trạng thái cuối hệ thống mà khơng cần quan tâm đến q trình diễn biến trung gian hai trạng thái Trong trạng thái ban đầu trạng thái cuối hệ thống trạng thái xác lập xác định tương quan đặc tính hệ thống đặc tính tĩnh máy sản xuất hay đặc tính phụ tải Ta biết hệ thống hệ số góc đặc tính hệ thống nhỏ hệ số góc đặc tính phụ tải hệ thống đảm bảo ổn định tĩnh III) ổn định động Khái niệm sử dụng có chuyển biến trạng thái hệ thống xảy cách đột ngột, nhanh mà tốc độ bin thiờn nng lng in t 103 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang lượng điện bỏ qua Nghĩa khâu qn tính đóng vai trò quan trọng làm việc hệ thống Một hệ thống gọi ổn định trình độ tắt dần theo thời gian Để khảo sát ổn định hệ thống ta thành lập sơ đồ cấu trúc, sau sử dụng tiêu chuẩn xét ổn định xem hệ thống có ổn định hay khơng - Nếu hệ thống ổn định phải nâng cao chất lượng hệ thống - Nếu hệ thống chưa ổn định phải hiệu chỉnh hệ thống ổn định IV) Xét ổn định hệ thống 1)Thành lập sơ đồ cấu trúc hàm truyền hệ thống Xét có phản hồi âm tốc độ tác động : Ta có sơ đồ cấu trúc sau: Ucđ (-) W WI W WĐ * Hàm truyền động cơ: Dạng hàm truyền sau: KD WD = T T P T P E M M Trong đó: KĐ = 7,47, hệ số khuyếch đại động Lu 0,0454 TƯ = R 1,04 0,0436(s) u TE: số thời gian điện từ động TM = GD2 Ru 375 KE K M TM: số thời gian điện Với GD2 = 0,15 (kg.m2), gọi mô men vô lăng KE = 1/KD = 1/7,47 = 0,134 KM = 9.95.KE = 9,95.0,134 = 1,28 104 Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang TM = Trang bị điện 0,15.1,04.7,47 0,0024 (s) 375.0,134.9,55 * Hàm truyền BBĐ: Nó có dạng sau: K 39,6 WBBĐ = T P 0,0033.P Với K = 39.6 hệ số khuyếch đại BBĐ T số thời gian BBĐ 1 T = m f 6.50 0,0033(s) Với: m = số lần đập mạch điện áp chỉnh lưu chu kỳ f = 50 (Hz) tần số lưới điện *Hàm truyền khâu khuyếch đại: W = K = 18,6 WI = KI = 0,4 Từ sơ đồ cấu trúc ta có sơ đồ đơn giản sau : Uc® (-) Wtd2 n 39,6 7,47 Với Wtđ2= W WI WBBĐ WD = 18,6.0,4 0,0033P 0,0001P 0,0024P Hàm truyền hệ thống : 39.6 KD Wtd 0,0033P 0,0001.P 0,0024.P 18,6 WHT = 39,6 KD ¦ Wtd 0,0081.18,6.0,4 0,0033P 0,0001.P 0,0024.P 0,4 B( p) 2200,84 = 0,345.10 P3 0,113.10 P 5,7.10 P 17,83 = A( p) 2)Xét ổn định hệ thống Ta xét ổn định theo tiêu chuẩn Routh Từ phương trỡnh trng thỏi ca h 105 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang A(p) = 0,345.10 P3 0,113.10 P 5,7.10 P 17,83 ta có bảng Routh sau : a0 a1 b0 b1 a2 a3 b2 : a0 = 0,345.10 a2 = 5,7.10 a3 = 17,83 a1 = 0,113.10 a0 a2 b0 = - a1 a3 a1 a1 a2 a0 a3 = -0,97.10 a1 b0 < nên theo tiêu chuẩn Routh ta thấy hệ thống không ổn định ta cần hiệu chỉnh hệ thống 3)Hiệu chỉnh hệ thống a)Tìm hàm truyền hệ thống hiệu chỉnh dòng điện (Bỏ qua s.đ.đ động cơ) Trong trường hợp hệ thống dòng điện có số thời gian học lớn , lớn số thời gian điện từ mạch phần ứng coi s.đ.đ động khơng ảnh hưởng tới q trình điều chỉnh mạch vòng dòng điện (E = 0) uv WhcI r 1t p Wbb® Biến đổi tương đương ta có : 106 i (p) Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang WhcI 1/ Wbbđ Trang bị ®iÖn r 1t p i (p) Từ sơ đồ ta có: W01 = WBBĐ Ru (1 Tu P) = 39,6 =0,0453 0,0033P 1,04(1 0,04365P) = 17,25 = (0,0033P 1)(0,04365 P 1) Theo phương pháp môđun tối ưu ta có: Wtu ( P ) WhcI = W ( P)[1 W ( P)] Với hàm Wtu = 01 tu 2 P 2P Ta có hàm hiệu chỉnh là: Wtu ( p ) WhcI = W ( p)[1 W ( p)] = W 2. P(1 P) 01 tu C = (0,0033 P 1)(0,04365 P 1) 17,5.2. P(1 P ) Để chọn ta dựa vào công nghệ hệ thống cũ theo hai góc độ : +) hệ số thời gian hệ sau hiệu chỉnh Vì định thời gian độ hệ Vì ta chọn nhỏ tốt +) Mặt khác ta mong muốn thiết bị đưa vào hiệu chỉnh đơn giản tốt Vì nên chọn trùng với số thời gian hệ cũ cho giản ước Thường chọn trùng với số thời gian hệ cũ Ta chọn = 0,0033(s) Ta có : 107 §å án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện 0,04365P WhcI = 17,5.0,0033.2.P = 8,78 0,04365 P 0,04365 P = 0,11385 P P Đây khâu tích phân tỉ lệ Ta có sơ đồ nguyên lý khâu hiệu chỉnh sau: r2 c2 r1 uv ic ur Ta có hàm truyền mạch : W= 1 R C P 1 C2 P = 2 đồng với WhcI ta có: R1C P R1 R2C2 = 0,04365 R1C2 = 0,11385 0,11385 = 11385 () 10.10 0,04365 R2 = =4365 () 10.10 Chọn C2 = 10(F) , ta có : R1 = b) Hàm truyền hệ thống hiệu chỉnh tốc độ Khi hiệu chỉnh mạch mạch vòng dòng điện ta có hàm truyền : 1 WKI = 2 2. P 2. P Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ : u c® (-) k 21P+2 P+1 r ® t Mp Ta có sơ đồ hiệu chỉnh : 108 n Đồ án tốt nghiệp cho lò Hå quang u c® 1/ (-) w hc Trang bị điện 21P+2 P+1 r đ t Mp 2 Từ sơ đồ ta có: W02 = Ru K D 2. P 2. P TM P 2 Vì = 0,0033(s) nhỏ nên ta bỏ qua lượng 2. p Vậy ta có: .Ru K D 0,0081.1,04.7,47 W02= = (2.0,0033P 1)0,0024.P.0,0453 (2. P 1)TM P 0,063 = 0,0001(0,0066 P 1) P Theo phương pháp mơđun tối ưu ta có : (0,0066 P 1) P Whc(P) = = W02 ( P )2. P (1 P ) 629,3.2. P (1 P ) Ta chọn =0,0066 Vậy ta có: Whc(P) = 629,3.2.0,0066 = 0.12 Ta chọn khâu hiệu chỉnh khâu tích phân tỉ lệ với sơ đồ sau : r3 r4 ur uv ic 109 n Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện Ta cú : R4 Whc = R = 0,12 Chọn R3 = 1000 (), từ ta có R4 = 0,12.1000 =120 () CHƯƠNG VI 110 Đồ án tốt nghiệp cho lò Hồ quang Trang bị điện THUYT MINH S NGUYấN Lí H THNG *Giới thiệu chung IV.1 - Mạch động lực 1- Máy BA động lực: BA cung cấp nguồn điện cho BBĐ nối theo sơ đồ Y/Y ,có tác dụng tạo giá trị điện áp thứ cấp phù hợp yêu cầu phụ tải, hạn chế dòng điện ngắn mạch, giảm tốc độ tăng dòng van cải thiện chất lượng dòng điện nhờ tính cảm kháng cuộn dây 2- BBĐ gồm tổ van đấu song song ngược: Nhóm anốt chung có T4, T5, T6 nhóm Katơt chung gồm có T1,T2,T3 Bộ biến đổi làm việc sơ đồ chỉnh lưu hình tia pha có đảo chiều Khống chế làm việc nhóm van 111 Đồ án tốt nghiệp Trang bị ®iƯn cho lß Hå quang phương pháp điều khiển độc lập Khi tổ van làm việc chế độ chỉnh lưu, tổ van lại khơng làm việc - Cuộn kháng CK mắc nối tiếp với mạch phần ứng động để san điện áp sau chỉnh lưu, cải thiện chất lượng dòng áp - Động Đ động chiều kích từ độc lập, nhận điện áp mơt chiều từ BBĐ biến đổi thành quay cấu nâng hạ điện cực Tuỳ theo điện áp đặt vào phần ứng động mà động quay thuận hay quay ngược IV.2 - Mạch điều khiển 1- Dòng điện hồ quang: Được lấy từ phía thứ cấp BA lò biến đổi qua máy biến dòng xuống giá trị thích hợp Tín hiệu chỉnh lưu qua A 8, A9 đưa đến đầu vào A khối nhạy Đồng thời tín hiệu dòng lấy đầu A9 đưa tới đầu vào khâu bảo vệ ngắn mạch cố Dòng hồ quang thay đổi theo chiều dài lửa hồ quang, hồ quang đạt cực trị ngắn mach hồ quang - Điện áp hồ quang : Được lấy từ thứ cấp BAL qua máy biến điện áp đo lường ,rồi chỉnh lưu qua A 10, A11 ,rồi đưa tới đầu vào B khâu nhạy Ngồi đảo dấu qua A 16 đưa đến 1đầu vào khâu đặt công suất lò Trong q trình nấu thép cần có giá trị Uhq khác - Vùng nhạy Là giá trị đặt trước có khả thay đổi theo cấp từ 010% giá trị định mức tín hiệu điều khiển Khi hiệu số dòng áp hồ quang có sai khác với giá trị đặt trước khối khơng nhạy tín hiệu điều khiển U đk tín hiệu gây dịch chuyển động nâng hạ điện cực 4-Khâu tổng hợp khuếch đại trung gian Khâu tổng hợp khuếch đại trung gian có nhiệm vụ tổng hợp khuếch đại tín hiệu phản hồi từ động từ điện cực lò HQ to tớn hiu 112 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Uđk đưa tới mạch so sánh để điều khiển tốc độ chiều quay động truyền động IV.3 - nguyên lý hoạt động Sau thực hiên xong việc nạp liệu, thực đóng điện cho thiết bị Đóng 1MC để cấp điện cho biến áp lò Đóng 4MC MBA lò làm việc chế độY/ q trình hồn ngun ấn 3MC để MBA lò làm việc chế độY/Y Đóng Aptơmat để cấp điện cho BBĐ Sau luyện khoảng 15 phút ấn 2MC để loại kháng khỏi cuận sơ cấp BA lò Hệ thống làm việc tay tự động Cơng suất hồ quang theo giá trị đặt tự động mồi lại hồ quang hồ quang loại trừ ngắn mạch làm việc, xảy ngắn mạch Tự động mồi lại hồ quang khởi động :Giả điện cực chưa tiếp xúc với kim loại Uhq đạt giá trị cực đại Ihq = U = aIhq – bUhq có giá trị lớn dẫn tới động quay với tốc độ tương đối lớn để nối điện cực Khi điện cực tiếp xúc với kim loại xảy ngắn mạch pha Lúc hồ quang lớn điện áp hồ quang không làm cho U = aIhq có giá trị lớn để nâng điện cực nhanh khởi kim loại làm xuất hồ quang Khi điện cực tách khỏi kim loại nâng dần lên dòng hồ quang giảm suy U giảm dần theo để làm cho tốc độ động giảm dần Qúa trình nâng điện cực chậm lại để tránh tượng trượt hồ quang điện cực nâng lên giá trị theo giá trị đặt U = hệ thống đạt giá trị cân bằng, động làm việc ngừng dịch chuyển điện cực hồ quang cháy ổn định Tự động loại trừ ngắn mạch : Giả sử hệ thống làm việc mà lý (ví dụ liệu đổ vào điện cực) làm xuất ngắn mạch làm việc Khi Uhq = ,U = aIhq lớn làm nâng nhanh điện cực nói phn trờn 113 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang T ng mi li hồ quang hồ quang : Gỉa sử hệ thống làm việc mà dưng bị xập liệu xảy hồ quang : Ihq = 0, Ucd = - bUhq lớn làm hạ nhanh điện cực để mồi lại hồ quang Khi cần thay đổi cơng suất lò ta cần thực sau: + Thay đổi cách đổi nối MBA lò Y()/Y + Thay đổi điện áp thứ cấp MBA + Thay đổi dòng điện đặt Tín hiệu Ucđ với tín hiệu phản hồi âm tốc độ , âm dòng có ngắt tổng hợp Uđk, việc đưa phản hồi âm tốc độ vào hệ thống để đảm bảo độ cứng đặt tính nâng cao chất lượng thống Còn đưa phản hồi âm dòng có ngắt vào để hạn chế tải cho động dịch cực trường hợp đè lên điện cực thép vụn rơi vào - bánh Sau tổng hợp tín hiệu điều khiển Điện áp điều khiển đem so sánh với điện áp cưa, đầu khâu so sánh ta xung xung đưa đến khâu sửa xung khuếch đại xung, qua khâu gửi xung đưa xung đến điều khiển Tryristor BBĐ Nguyên lý làm việc khâu mạch nêu cụ thể chương II 114 ... chất nấu luyện :Lò hồ quang chân khơng, lò hồ quang plasma; II- Cấu tạo lò hồ quang: * Thiết bị khí lò điện hồ quang: Vỏ lò: 3 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang Vỏ lò cần có độ... nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRANG BỊ ĐIỆN CHO LÒ HỒ QUANG A-GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ LỊ HỒ QUANG 2 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang. .. sau: Dòng điện hồ quang Ihồ quang, điện áp hồ quang Uhồ quang, tỉ số điện áp dòng điện hồ 23 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho lò Hồ quang U hq quang, tức tổng trở thời kỳ Zhồ quang= I