2.4. Trang bị điện - điện tử lò hồ quang
2.4.3. Yêu cầu về trang bị điện cho lò hồ quang
Các lò HQ nấu luyện kim loại đều có các bộ điều chỉnh tự động việc dịch điện cực vì nó cho phép giảm thời gian nấu luyện, nâng cao năng suất lò, giảm suất chi phí năng lượng, giảm thấm cácbon cho kim loại, nâng cao chất lượng thép, giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động, v.v...
Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp và sự phân bố nhiệt hay nhiệt độ trong nồi lò.
Điều chỉnh công suất lò HQ có thể thực hiện bằng cách thay đổi điện áp ra của BAL hoặc bằng sự dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài ngọn lửa HQ và như vậy sẽ thay đổi được điện áp HQ, dòng điện HQ và công suất tác dụng của HQ.
Về nguyên tắc, việc duy trì công suất lò HQ có thể thông qua việc duy trì một trong các thông số sau:
Dòng điện hồ quang Ihq, điện áp hồ quang Uhq, tỷ số giữa điện áp và dòng điện hồ quang, tức là tổng trở:
hq hq Ihq
Z U (2.20)
Bộ điều chỉnh duy trì dòng HQ không đổi (Ihq = const) sẽ không mồi HQ tự động được. Ngoài ra, khi dòng điện trong một pha nào đó thay đổi sẽ kéo theo dòng điện trong hai pha còn lại thay đổi. Ví dụ, khi HQ trong một pha bị đứt thì lò HQ làm việc như phụ tải một pha với hai pha còn lại nối tiếp vào điện áp dây. Lúc đó các bộ điều chỉnh hai pha còn lại sẽ tiến hành hạ điện cực mặc dù không cần việc đó. Các bộ điều chỉnh loại này chỉ dùng cho lò HQ một pha và chủ yếu dùng trong lò HQ chân không.
Bộ điều chỉnh duy trì điện áp HQ không đổi (Uhq = const) có khó khăn trong việc đo thông số này. Thực tế, cuộn dây đo được nối giữa thân kim loại cửa lò và thanh cái thứ cấp BAL. Do vậy, điện áp đo được phụ thuộc dòng tải và sự thay đổi dòng của một pha sẽ ảnh hưởng tới hai pha còn lại như đã trình bày đối với bộ điều chỉnh giữ Ihq = const .
Phương pháp tốt nhất là dùng bộ điều chỉnh duy trì thông qua hiệu số các tín hiệu dòng và áp:
hq hq Ihq
Z U const
aIhq - bUhq = bIhq (Zohq - Zhq ) (2.21)
Trong đó: a, b là hệ số phụ thuộc hệ số các biến áp đo lường (biến dòng, biến điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng tay khi chỉnh định).
Zohq , Zhq là giá trị đặt và giá trị thực của tổng trở HQ.
Từ (2.21) suy ra:
0hq hq hq
hq hq
hq Z Z Z
I.
b U . b I.
a (2.22)
Như vậy, việc điều chỉnh thực hiện theo chế độ lệch của tổng trở HQ so với giá trị đặt (điều chỉnh vi sai).
Phương pháp này dễ mồi HQ, duy trì được công suất, ít chịu ảnh hưởng của
Mỗi giai đoạn làm việc của lò HQ (nấu chảy, ôxy hoá, hoàn nguyên) đòi hỏi một công suất nhất định, mà công suất này lại phụ thuộc chiều dài ngọn lửa HQ.
Như vậy, điều chỉnh dịch điện cực là điều chỉnh chiều dài ngọn lửa HQ do đó điều chỉnh được công suất lò HQ. Đó là nhiệm vụ cơ bản của các bộ điều chỉnh tự động các lò HQ.
Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò HQ là:
a. Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò. Duy trì dòng điện hồ quang không tụt quá (4 5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhạy của bộ điều chỉnh không quá (3 6)% trong giai đoạn nấu chảy và (2 4)% trong các giai đoạn khác.
b. Tác động nhanh, đảm bảo khử mạch hay đứt HQ trong thời gian 1,5 3,0 giây. Điều đó sẽ làm giảm số lần ngắt máy cắt chính, giảm sự thấm cácbon của kim loại v.v... Các lò HQ hiện đại không cho phép ngắt máy cắt chính quá 2 lần trong giai đoạn nấu chảy. Đảm bảo yêu cầu này nhờ tốc độ dịch cực nhanh, tới 2,5 3 m/ph trong giai đoạn nấu chảy (khi dùng truyền động điện cơ) và 5 6 m/ph (khi truyền động thuỷ lực). Dòng điện HQ càng lệch xa trị số đặt thì tốc độ dịch cực càng phải nhanh.
c. Thời gian điều chỉnh ngắn.
d. Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết như khi chế độ làm việc bị phá vỡ trong thời gian rất ngắn (vài phần giây) hay trong chế độ thay đổi tính đối xứng. Yêu cầu này càng cần đối với lò ba pha không có dây trung tính. Chế độ HQ của một pha nào đó bị phá huỷ sẽ dẫn theo phá huỷ chế độ HQ của các pha còn lại.
Điện cực các pha còn lại đang ở vị trí chuẩn cũng có thể bị dịch chuyển. Do vậy mỗi pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để sự làm việc của nó không ảnh hưởng tới chế độ làm việc của các pha khác.
e. Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn 20 125% trị số định mức với sai số không quá 5%.
f. Có thể chuyển đổi nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ điều khiển bằng tay do phải thực hiện thao tác phụ nào đó (chẳng hạn, nâng điện cực trước khi chất liệu vào lò) và ngược lại, chuyển nhanh về chế độ điều khiển tự động.
g. Tự động châm lửa HQ khi bắt đầu làm việc và sau khi HQ bị đứt. Khi ngắn mạch thì việc nâng điện cực lên không làm đứt HQ.
h. Dừng mọi điện cực khi mất điện lưới.
Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực) có thể truyền động bằng điện - cơ hay thuỷ lực. Trong cơ cấu điện - cơ, động cơ được dùng phổ biến là động cơ một chiều kích từ độc lập vì nó có mômen khởi động lớn, giải điều chỉnh rộng, bằng phẳng, dễ
điều chỉnh và có thể dễ mở máy, đảo chiều, hãm. Đôi khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mômen quán tính của rôto nhỏ.