Dugun қуаттылық трансформаторлары туралы түсіндірме: EAF және DC доғалы болат балқыту жүктемелері үшін қалай анықтау керек

Оңтүстік-Шығыс Азиядағы балқыту цехының инженерлік тобы бізге өткен жаздың басында пештің трансформаторының атаулық тақшасын жіберді: 60 МВА, біріншілік кернеуі 33 кВ, екіншілік кернеуі 650 В, ішкі кедергісі 8%, 23 орынды тап-кестесі. Олардың сұрағы қарапайым болды — біз осындай машинасын екінші балқыту цехы үшін жасай аламыз ба? Бірақ атаулық тақша тапсырма пакетіндегі ең аз пайдалы парақ болып шықты. Бірдеңе аркалық пеш трансформаторы дистрибуциялық каталогтағы кез келген басқа құрылғыдан айыратын нәрсе мүлдем тақшада басылмайды. Ол — оның астында орналасқан жұмыс режимі.

Балқыту өндірісі электрлік бағытқа көшуде, ал бұл өзгеріс сандарда айқын көрінеді. «Дүниежүзілік темір-қорғасын қоғамы» (worldsteel) баспасының 2025 жылғы дүниежүзілік темір-қорғасын көрсеткіштері басылымында 2024 жылғы электрлік пештердегі шикі темір өндірісінің көлемі дүниежүзілік шикі темір өндірісінің 29,1%-ын құрайды . Регионалды бөліну сатып алушылар үшін маңызды: Орта Шығыста электрлік әдіспен өндірілетін шикі темір үлесі 95.4%шамамен 100% құрайды, Мысыр мен Сауд Арабиясында — 100%, Америка Құрама Штаттарында — 71,8%. Осы тонналардың әрқайсысы металға айналғанға дейін электр доғалы пештің трансформаторы доғалық пеште балқытылады. IEA темір және болат саласының парағы энергия жағынан осы өзгерісті бақылайды.

 

Неге доғалы пештің трансформаторы үлкен тарату трансформаторы емес

Тарату трансформаторы жүктемені көтеруге және авариялық жағдайда тірі қалуға арналған. пеш трансформаторы ол авариялық жағдай ішінде жұмыс істеуге арналған. Доға — басқарылатын қысқа тұйықталу: бір балқыту кезінде ол ондаған рет сөнеді және қайта жанады, шикізат бағанасы құлап, электродтарды қысқа тұйықтайды, ал бор-ин токты тартады, оны тарату трансформаторы тек авариялық жағдайда ғана көрер еді. Балқыту цехында бұл оқиға — аномалия емес. Бұл жұмыс істеу жағдайы, және бұл бір кампания кезінде мыңдаған рет болады.

Жылулық профиль де осылайша өзгеше. Бір балқыту 35–60 минутқа созылады және қуат секунд сайын шамамен 20% пен максималды тап арасында тербеледі, сондықтан орамның ыстық нүктесіндегі температура осы тербеліске сәйкес өзгереді. Маймен суытылатын күштік трансформаторлар үшін жүктеме көрсеткіші ретіндегі IEC 60076-7 стандарты осы жұмыс режимін қалыпты қызмет көрсетудің нұсқасы ретінде емес, өзіндік жүктеме жағдайы ретінде қарастырады.

Параметрлер	Тарату және стандартты күштік трансформатор	Аркалық пеш трансформаторы
Екіншілік кернеу	Тұрақты дизайны бар кернеу, ±2 × 2,5% таптар	Кең терезе, шамамен 15–25 орында 300–1100 В аралығында
Ekinshi toqyq	Әдетте 3 кА-ден төмен	шиналарда 20–100 кА
Екіншілік қысқа тұйықталу	Дизайндық оқиға, бір рет расталған	Қалыпты жұмыс істеу, кампания бойынша мыңдаған рет
Пайыздық импеданстар	4–6%	қате тогы мен арқылы тұрақтылық шектерімен анықталған 6–12%
Реттеуіш	Ток жоқ күйде немесе төмен жиілікті OLTC	Жоғары жиілікті OLTC, ондаған мың рет операциялар
Салқындату	ONAN немесе ONAF	OFAF немесе OFWF, жиі қосымша май сорғыларымен

 

 

Нақты таңдауға әсер ететін сандар

Бес мән шынымен жұмыс істейді: MVA және бі Birincil кернеу, екіншілік кернеу диапазоны, екіншілік ток, импеданс (немесе жалпы тізбек реактивтігі) және температураның көтерілуі мен оның салқындату класы.

Тап кестесі трансформатордың тәмінушісі емес, пештің тәмінушісінен келеді және балқыту қисығын кодтайды. Тесікке енгізу төмен кернеуде және жоғары токта жүзеге асады, себебі электродтар шаң-тозаңға батырылған және арқы шынымен қысқа тұрады. Арқы тұрақтанған сайын оператор жылулық тиімділігі жақсырақ болатын ұзын, жоғары кернеулі арқыға көшеді. 600 В екіншілік кернеудегі 5 В қадам әдетте елеусіз көрінеді — кернеудің 1%-дан кем, бірақ бұл шиналардағы екіншілік токтың бірнеше жүздеген амперге өсуін қамтамасыз етеді, ал трансформатор белгіленген MVA бойынша осы қисықтың әрбір нүктесін беруі тиіс.

Импеданстың мәні сұраныс бағасында ең көп айырылатын жер. Пештің бірлігі әдетте 6% пен 12% арасында көрсетіледі, бұл тарату трансформаторына қарағанда жоғары, себебі екіншілік ақаулар жиі кездеседі және орам — бұларды шектеуге бірінші әрекет жасайтын бөлім. Бірақ пайыздық импеданстың мәні тек трансформатордың тізбектегі үлесін ғана көрсетеді. Пештің жобалаушысы жалпы тізбектің реактивті кедергісімен — яғни трансформатор, шина, иілгіш кабель, электрод иіні мен электродпен жұмыс істейді, өйткені бұл жалпы мән доғаның тұрақтылығын және пештің қуат коэффициентін анықтайды. Трансформаторды тапсырысқа бергеннен кейін шина ұзындығын өзгерту — бұл пештің жұмыс нүктесін өзгерту деген сөз.

 

Қысқа тұйықталуға төзімділік — нақты жобалау факторы

Бұл — машина қаншалықты ауыр болуы керектігін анықтайтын есептеулер. 8% импеданста екіншілікте болатын қысқа тұйықталу кезінде шамамен екіншілік токтың номинал мәнінің 12,5 есе артығы тартылады. 40 кА құрылғысы үшін бұл шинада 500 кА-ға тең. Электромагниттік күштер токтың квадратына пропорционал, сондықтан осы қысқа тұйықталу шамамен номиналдық механикалық жүктеменің 150 есе артығы орамға, оның аралық сақтагыштарына және өткізгіштеріне.

Тарату трансформаторы әдетте бір рет қысқа тұйықталуға шыдайтынын тексеру үшін сынақтан өтеді. Пештік трансформатор қызмет көрсету кезінде қысқа тұйықталудың әрбір жағдайын шыдай алуы керек, сондықтан механикалық жобалау негізгі мәселе болып табылады: орамдар жиынтығы бойынша біркелкі қысу қысымы, алдын ала керілген аралық сақтагыштар, жұмыс қаттылығы арттырылған мыс, қосымша нығайтылған реттеу өткізгіштері және асимметриялық ақау кезіндегі осьтік күшке қарсы орын ауыстырмайтын өзек рамасы. Қысқа тұйықталуға шыдайтынын тексеру талаптары IEC 60076-5 стандартында, ал сынақ әдістемесі IEEE C57.12.90 стандартында анықталған. Тәжірибелік деректер мен жобалау негіздерін көрсете алмайтын тәжірибелік тұтынушы үшін импеданция мәні ғана құрылғының қанша уақыт жұмыс істейтіні туралы аз ғана ақпарат береді.

Біздің өзіміз жасаған дизайнды қайта қарау кезінде қайта жұмыс істеуді талап ететін құжаттың кедергісі сирек болады. Бұл екіншілік қосылу сызбасы — қабаттасқан шина немесе сумен салқындатылатын кабель арқылы 40 кА немесе одан да көп ток өтеді, ал осы сызбада белгіленген тірек аралығы токтың ұштарына соққы кезінде күштердің әсерінен сақтайды.

 

Балқыту цехындағы салқындату мен тап-ауыстырғыштың жұмыс режимі

Салқындату ең нашар сағат үшін белгіленеді, орташа сағат үшін емес. Пештік қондырғыларда міндетті түрде резервті май сорғылары мен май ағысы көрсеткіштері бар OFAF режимі қолданылады, ал ірі қуатты қондырғылар OFWF режиміне көшеді. Жоғарғы май температурасы доғаның пайда болуынан минуттарға қалып қояды, сондықтан пештік техникалық талаптары көбінесе орамда оптикалық талшықты ыстық нүктелерді бақылау датчиктерін қосады.

Тап-чейнджер басқа әлемде тұрады — электр энергиясын қолдану практикасынан айрықша. Оператор бір жылыту кезінде тапты бес пен он бес рет өзгерте алады, ал екі сменалық балқыту цехы күніне сегізден он екіге дейін жылыту жасайды — жылына 10 000–30 000 операция — бұл қалыпты көрсеткіш. Сондықтан пештік қондырғылар жоғары жүктемелі, әдетте вакуумдық типтегі бағыттаушы қосқыштармен жабдықталады, ал техникалық қызмет көрсету жоспарын күнтізбе емес, операция санағыш анықтайды. Құрылғылар IEC 60214-1 стандартына сәйкес жасалады және сынақтан өтеді.

Тап-чейнджердің механикалық тозуының себептері oLTC және сымсыз тап-чейнджерлер туралы біздің нұсқаулығымызда көрсетілгендерге ұқсас, бірақ бір айырмашылық бар: балқыту цехында уақыт шамамен он есе тез өтеді, ал тексерілмеген бағыттаушы қосқыш — бұл уақытын күтіп тұрған жоспарлы тоқтату.

 

 

Гармоникалар, жарқырау және трансформатордың жөндей алмайтындары

Арка — бұл сызықты емес, үздіксіз өзгеретін жүктеме. Ол екінші, үшінші, бесінші және жетінші ретті гармоникалар мен аралық гармоникалар арқылы гармоникаларды енгізеді және шина кернеуін көзге құбылыс ретінде қабылданатын жиіліктерде модуляциялайды. Трансформатордың жобасы шекті деңгейде көмек береді — дельта орамы үш еселенген гармоникаларды ұстайды, ал магнит ағыны тығыздығының қосымша ресурсы қосымша жоғалтулар мен шуға бақылау орнатады, бірақ ешқандай трансформатор сипаттамасы құбылысты жоя алмайды. Бұл жұмыс пештің шинасына орнатылған SVC немесе STATCOM құрылғысына және трансформаторды тапсырыс берген кезде, оны іске қосқаннан кейін емес, электр энергиясы сапасын зерттеуге жатады.

Тұрақты токты аркалы пештер мәселені жоймай, оны басқа жерге ауыстырады. Арка тиристорлы түзеткіш арқылы қоректенеді, ал мұнайға батыру трансформаторы трансформатор түзеткіш трансформаторы ретінде жасалғандықтан, гармоникалық спектр фильтрдің негізін құрайтын сипатты 6-пульсті немесе 12-пульсті үлгіге айналады. Содан кейін трансформатор белгілі бір гармоникалық ток спектрі бойынша сипатталады, ал құбылыс қапшығы бойынша емес.

 

Пештеу трансформаторы зааводтан шығарылмас бұрын біз нені тексереміз

Ryan Electric 2007 жылдан бері 120 000 м² аумақтағы зауытта, 180-нен астам өндіріс пен сынау жабдықтарымен және 37 патентпен трансформаторлар шығарады, сонымен қатар біз 2023 жылдан бері Eaton компаниясымен бірлескен кәсіпорын серіктесіміз. Пеш класындағы қондырғылар мұнайға батыру трансформаторы таптың кестесі бойынша, каталогтағы бағалау бойынша емес, тұтынушының таптың кестесі бойынша жобаланған құрылымдар, сондықтан да біздің инженерлер баға ұсынылмас бұрын пеш өндірушісінің құжаттар жиынтығын сұрайды.

Сынақ тізбегі әдеттегі тізімнен асып кетеді: әрбір таптау орнындағы орамдардың айналымдар қатынасы, фаза бойынша орам кедергісі, изоляциялық кедергі және поляризация индексі, қолданылған және индукцияланған кернеуге төзімділік, жартылай разряд өлшемі, номиналдық таптан ғана емес, әрбір таптау бойынша импеданстың өлшенуі, сондай-ақ май сынағы — тесілу кернеуі, ылғалдылық және еріген газ. Техникалық талаптар оны қажет еткен жағдайда, температураның көтерілуі басқарушы тапта көрсетіледі, мұнда өзекше мен орамдардың температурасы ғана емес, тек жоғарғы майдың температурасының көтерілуі ғана емес. АҚШ пен Канадаға бағытталған жобалар үшін UL және CSA сертификаттауын өз сапа бөліміміз емес, үшінші тараптың инспекторы арқылы жүргіземіз, ал зертханалық жұмыстар CNAS аккредитациясының қамқорлығында жүреді.

Пешқұрғаққа қатысты сұрақтарда кездесетін ең жиі кездесетін мәселе — барлық бағалау болмауы. Бұл — электродтық басқару жүйесіне сәйкес келмейтін таптау кестесі, ол ыстық іске қосу кезінде ғана анықталады — яғни пеш қозғалмай тұрғанда және мерзімі қатты шектеулі болғанда.

 

Аrc пештік трансформаторды анықтау: Сұраныс беру тізімі

Бұл тармақтарды сұранысқа енгізіңіз, сонда техникалық салыстыру әділ болады:

• Біріншілік кернеу, жүйе жиілігі (50 немесе 60 Гц) және әрбір таптау орнындағы МВА

• Пеш өндірушісінің таптау кестесі: әрбір орындағы кернеу мен ток

• Электрод диаметрі, доғалық кернеу диапазоны және екіншілік тізбектің орналасуы

• Кедергі мақсаты немесе пеш дизайнері жұмыс істейтін жалпы тізбектік реактивтік кедергі

• Пеш автоматты өшіргішіндегі максималды мүмкін болатын авариялық ток

• Балқыту цехындағы ауа температурасы мен биіктік — Құрғақ теңіз аймағында және Оңтүстік-Шығыс Азияның кейбір аймақтарында 45 °C — 50 °C деген көрсеткіштер қалыпты

• Суыту класы (ONAN, OFAF немесе OFWF) және резервті май сорғылары қажет пе

• Тап-ауыстырғыш түрі және жылына күтілетін операциялар саны

• Циклдық рейтинг: Бір жылуға келетін RMS тогы және күндік жылу саны

• Қажетті сынақтар — жылулық сынақ, бөлшекті разряд, қысқа тұйықталу дәлелі, тап реті бойынша іске қосу

• Аралық сызбалар: ЖЖ бушингтері немесе кабель қорабы, ТЖ шина қорабының бағыты, маршалдау қорабының орны, кабельдің ену бағыты

• Сәйкестік негізі: IEC 60076 сериясы немесе IEEE C57, сонымен қатар сол нарыққа арналған қосымша сертификаттау талаптары

Бір сатып алу ескертпесі қалғандарына қарағанда маңыздырақ. Пештік трансформатор — инженерлік бірлік болғандықтан, ол пеш қабырғасы мен электродтық басқару жүйесімен қатар маңызды жолда орналасады. Тап кестесін ерте тоқтату ештеңеге тұрмайды; ал балқыту цехының күні белгіленгеннен кейін орамды жеделдету — мұнда трансформатордың жеткізу мерзімдері іске қосу кешігулеріне айналады, ал қорғаныс аясын қорғаныс спецификациясына сәйкес реттеу қорғаныс спецификациясы маршалдау қорабы салынғаннан кейін реттеуге қарағанда арзандау.

Бізге пеш өндірушісінің тап кестесін, электрод диаметрін және ауа-райы жағдайларын жіберіңіз — содан кейін біздің инженерлеріміз сізге келесілерді ұсынады: импеданстық мән, тап диапазоны, салқындату класы және әрбір диапазон шетіндегі жоғалту көрсеткіші, сонымен қатар температураның көтерілуі мен импеданстың кепілдікпен берілетін тап орындары. аркалық пеш трансформаторы бұл әңгіме ең көп дегенде бір аптаға созылады және пештің суық тұрып қалуына қарағанда әлдеқайда арзан тұрады.

Автор туралы: Бұл мақала Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.) инженерлік тобы тарапынан жазылған — бұл 2007 жылы құрылған трансформатор өндірушісі және 2023 жылдан бері Eaton серіктесі. Біздің инженерлеріміз Солтүстік Америка, Оңтүстік-Шығыс Азия, Орта Шығыс пен Африка бойынша UL-, CSA- және IEEE-сәйкес жобаларды қолдайды, ал біздің сынақ зертханамыз CNAS аккредитациясы негізінде жұмыс істейді. Пеш трансформаторын таңдау, тап кестесін қарау немесе баға сұрау үшін біздің инженерлік бюросымен байланысыңыз.