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本文是“中頻感應熔煉節能措施分析”系列文章第一部分,本文全文共有以下幾大部分:
(一) 概述中頻感應爐存在的問題
(二) 中頻爐節能措施——變壓器的選擇及合理的功率配置
(三) 中頻爐節能措施——感應器線圈的改進
(四) 中頻爐節能措施——水冷系統的改進
(五) 筑爐,熔煉及管理對節能的影響
(六) 中頻爐節能手段匯總
中頻感應電爐電功率的無功消耗主要是感應線圈和水冷電纜在電爐運行過程中所引起的銅損,其單位電阻對銅損的影響非常巨大。現在,一些電爐生產廠為降低成本,感應線圈的銅原料大都采用價格低廉的、電阻值高的繁雜銅而不是電阻值低的1號電解銅,導致感應線圈和水電線的電阻較高,單位時間電損耗相對較大。
優質高純度銅管,表面顏色發亮,電阻低,導電性能好,而劣質銅使用的不全是銅質材料, 銅管發黑偏硬,由于雜質多不能承受大電流,通電發熱量高,選材時應以區分.
一 大感應線圈、水電纜橫截面積
較大截面的銅導線和銅導體電纜, 這不僅能減少導線的發熱及電壓損失, 還能增加配電線路的可靠性,并適應長期的發展,而且從經濟的觀點講也極有好處,增加的投資能很快收回,用戶在長期使用中能得更多的效益。
通過增大感應線圈、水電纜的截面積,可以大幅度降低其電流密度,減少供電線路銅耗,并有助于降低線圈、水電纜的工作溫度,減少水垢的形成幾率,降低故障率,節約生產成本,節能降耗,增加企業經濟效益。
以0.5噸400kW的中頻爐為例,感應線圈為(外形尺寸) 30x25x2 (mm)矩形空心銅管,匝數為16,線圈直徑為560mm.工作溫度為80℃,電爐功率因數為 0.1,由計算得感應線圈自身在 80℃時的耗電功率為80.96kW.同理,水電纜直徑為60mm,長2m,計算得自身在80℃時的耗電功率為0.42kW?供電線路僅此兩項在80℃時的耗電功率8l.38kW。隨著感應線圈和水電纜截面積的增加,電阻變化、供電線路節能效果如表2所示.
由表2可見,如果感應線圈壁厚增加3mm、水電纜直徑增加3cm,則感應線圈與水電纜部分每小時耗電量為29.l6kW,比增加前節電64.17%,每小時節電52.22kW,顯著節約電能.
二 降低感應線圈、水電纜的工作溫度
感應爐熔煉時感應線圈和水電纜工作升溫,由于銅存在電阻溫度系數,其電阻率升高,電阻變大,耗電增加,數學方程式如下:
由式(1)得,銅線圈工作溫度每升高10℃,其電阻增加4%,電能損耗亦提高4%。當感應線圈的工作溫度從80℃降低到 50℃時,電能損耗以降低12%,這對一個較大功率的中頻感應爐來說是個相當大的損失 。 所以采用有效的冷卻系統高效的降低供電線路的溫度, 盡量避免形成溫度升高—>電阻升高—>溫度升高這個惡性循環,減小線路損耗。
三 銅線圈表面絕緣處理
銅線圈的表面絕緣處理不容忽視,良好的絕緣處理可以防止線圈打火,嚴重時甚至可以引起銅管擊穿或者燒毀中頻電源的惡劣后果。防止線圈打火本身也可以有效降低電能消耗,縮短冶煉時間,提高生產效率。在10噸爐進行的試驗結果對比,在運行半年后,經過良好絕緣處理的線圈與未經過處理的線圈相比,電耗節省10%。
遺憾的是,銅線圈表面絕緣目前在行業內還未引起足夠的重視,有的生產廠家為了節省成本,根本不對線圈進行絕緣處理,或者只是在市場上購買廉價的絕緣漆進行噴涂,僅僅是為了保證在銷售是表面美觀效果。
良好的表面絕緣需要選用耐高溫,防水,耐電壓等級高的絕緣漆,目前使用下來效果較好的有TSC-L超高溫絕緣漆和APC-H+高溫抗弧絕緣磁漆,兩款漆都是針對中頻電爐的使用特性開發的,二者在耐溫及抗壓方面有些區別,需要根據自己的實際使用情況謹慎選擇。