- •Введение
- •1. Индукционные тигельные печи
- •1.1. Сущность индукционного нагрева и плавления шихты
- •1.2. Принцип действия индукционной тигельной печи с неэлектропроводным тиглем
- •1.3. Выбор частоты тока и размеров кусков шихты
- •1.4. Электромагнитное перемешивание жидкого металла в тигле
- •1.5. Классификация индукционных тигельных печей
- •1.6. Открытые индукционные тигельные печи
- •1.7. Вакуумные индукционные тигельные печи
- •1.8. Конструкция основных узлов индукционных тигельных печей
- •1.8.1. Тигель
- •1.8.2. Подина
- •1.8.3. Лёточная керамика
- •1.8.4. Индуктор
- •1.8.5. Корпус печи
- •1.8.6. Свод
- •1.8.7. Механизм наклона печи
- •1.9. Достоинства, недостатки и области применения индукционных тигельных печей
- •1.10. Плавильные установки с индукционными тигельными печами
- •1.11. Энергетический баланс индукционной плавильной установки
- •2. Индукционные канальные печи и миксеры
- •2.1. Устройство и принцип работы индукционной
- •Канальной печи
- •2.2. Движение жидкого металла в подовом канале
- •2.3. Конструкция основных частей плавильного узла
- •2.3.1. Состав плавильного узла
- •2.3.2. Плавильная ванна
- •2.3.3. Индукционная канальная единица
- •2.4. Плавильные установки с индукционными канальными печами
- •2.5. Особенности процесса плавки металла в индукционных канальных печах
- •2.6. Индукционные канальные миксеры
- •2.7. Индукционные канальные раздаточные миксеры
- •2.8. Преимущества и недостатки индукционных канальных печей и миксеров
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.11. Энергетический баланс индукционной плавильной установки
Активная мощность , Вт, забираемая ИПУ в течение плавки из сети, расходуется так, как показано на энергетической диаграмме (рис. 1.26) [1, c.245 – 246, 256 – 257; 2, с. 196 – 197].
Рис. 1.26. Энергетическая диаграмма системы
электрическая сеть – садка печи:
– электрические потери мощности в источнике питания, Вт; – мощность, которую отдает источник питания, Вт; , – электрические потери активной мощности соответственно в токопроводе и КБ, Вт; – активная мощность печи, т.е. активная мощность, поступающая в индуктор, Вт; – электрические потери активной мощности в индукторе, Вт; – активная мощность, передаваемая в садку печи, Вт; – тепловые потери активной мощности, поступившей в садку печи, Вт; – полезная тепловая мощность печи, потребляемая садкой на её нагрев, расплавление и перегрев (НРП), Вт
В результате расчёта получен энергетический баланс ИПУ, указанный в табл. 1.1. Согласно табл. (1.1) активная мощность, Вт, отдаваемая преобразователем печной установке,
, (1.10)
,
что составляет, %,
, (1.11)
Таблица 1.1
Расчётный энергетический баланс ИПУ со сталеплавильной
тигельной печью ёмкостью 0,391 т
Статья баланса |
Обозначения показателя |
Расчётная мощность, кВт |
Количественная доля в балансе, % |
1 |
2 |
3 |
4 |
Приход | |||
Активная мощность, потребляемая из сети, кВт |
|
338,5 |
100 |
Расход | |||
Потери в преобразователе, кВт |
|
82,8 |
24,46 |
Потери в токопроводе, кВт |
|
32,2 |
9,51 |
Потери в конденсаторной батарее, кВт |
9,0 |
2,66 |
Продолжение табл. 1.1
1 |
2 |
3 |
4 |
Потери в индукторе, кВт |
|
49,5 |
14,62 |
Тепловые потери в садке, кВт |
|
16,2 |
4,79 |
Полезно используемая мощность, (пренебрегая потерями на лучеиспускание), кВт |
|
148,8 |
43,96 |
Общий расход активной мощности, кВт |
– |
338,5 |
100,00 |
В учебнике [2, c. 197] представлен примерный энергетический баланс ИПУ с тигельной печью ёмкостью 1т (табл. 1.2).
Активная мощность, Вт, поступающая в индуктор,
, (1.12)
,
или, в процентном отношении,
, (1.13)
Активная мощность, Вт, поступающая в садку,
, (1.14)
,
, (1.15)
Автор книги [1, c. 256] обращает внимание на то, что при номинальной мощности преобразователя 250000 Вт отдаваемая им мощность доходит до (см. формулу (1.10)), т.е. больше номинальной на
Таблица 1.2
Примерный энергетический баланс ИПУ с тигельной
печью ёмкостью 1 т
Статья баланса
|
Доля в балансе, %
|
Приход | |
Электрическая энергия, кВт |
94 – 96 |
Экзотермические реакции, кВт |
6 – 4 |
Итого: |
100 – 100 |
Расход | |
Электрические потери, кВт: |
|
в преобразователе |
23 – 26 |
в токопроводе |
1 – 2 |
в конденсаторах |
2 – 4 |
в индукторе |
7 – 9 |
Тепловые потери в садке, кВт |
19 – 23 |
Полезно используемая энергия, кВт |
48 – 36 |
Итого |
100 – 100
|
Это не создает опасного перегрева преобразователя, так как номинальную мощность преобразователь может отдавать длительное время при установившейся температуре обмоток и магнитной системы. В данном же случае из полного расчётного цикла работы период нагрева составляет лишь полного времени цикла, поэтому средняя мощность за цикл
,
т.е. ниже номинальной мощности.
Соотношение статей баланса зависит от ёмкости и мощности ИТП, рабочей частоты тока, типа основного и вспомогательного электрооборудования, технологического процесса выплавки стали, умения в течение плавки поддерживать оптимальный электрический режим. Для ИТП вследствие относительно малого теплового сопротивления футеровки тигля затяжка плавки вызывает особенно значительное увеличение тепловых потерь и удельного расхода электроэнергии [2, c. 197].
Улучшению технико-экономических показателей ИПУ способствуют указанные ниже факторы [2, c. 198]:
– правильная подготовка шихты, т.е. использование кусков определённых размеров и электротехнически рациональная и плотная укладка шихты в тигле, обеспечивающая максимум подводимой к металлу мощности и максимальный электрический КПД;
– максимальное уменьшение тепловых потерь печи и простоев на ремонт и смену тигля; во избежание простоев обычно у одного источника питания устанавливают две печи: когда одну ремонтируют, вторая работает; этот способ общеупотребительный и доступный, так как стоимость самой печи по сравнению со стоимостью ИПУ невелика;
– максимальное использование мощности преобразователя частоты.