Ανάλυση Συμβάντος και Μέτρα Βελτίωσης για την Καύση του Υψηλής Τάσης Ταχυτροπικού Μετατροπέα σε ΕAF
Σήμερα, η εταιρεία λειτουργεί δύο μετατροπείς ηλεκτρικού τόξου (EAF). Η δευτερεύουσα τάση κυμαίνεται από 121 V έως 260 V, με ρομπώδη ρεύμα 504 A / 12.213 A. Στο πλευρό υψηλής τάσης, υπάρχουν συνολικά οκτώ θέσεις επιλογής, χρησιμοποιώντας μοτοδρομητική ρύθμιση τάσης. Το εξοπλισμός είναι εφοδιασμένος με αντίσταση αντίστοιχης ικανότητας, συνδεδεμένη σε σειρά με συγκεκριμένες θέσεις επιλογής στο πλευρό υψηλής τάσης. Αυτοί οι μετατροπείς λειτουργούν για πάνω από 20 χρόνια. Σε αυτή την περίοδο, για να ανταποκριθεί στις εξελίξεις των απαιτήσεων της παραγωγής χάλυβα, έχουν εφαρμοστεί πολλές τεχνικές βελτιώσεις στο σύστημα ελέγχου των ηλεκτρόδων και στο σύστημα προστασίας του μετατροπέα, με στόχο την εξασφάλιση ασφαλούς και σταθερής λειτουργίας του εξοπλισμού. Ωστόσο, η επίτευξη αυτού του στόχου εξαρτάται κρίσιμα από την ολοκληρωμένη και αξιόπιστη λειτουργία του περιεχομένου προστασίας του δευτερεύοντος πλευρού του μετατροπέα EAF και του συστήματος ελέγχου των ηλεκτρόδων του τόξου. Τα τελευταία χρόνια, έχουν σημειωθεί πολλά περιστατικά καύσης του μετατροπέα επιλογής υψηλής τάσης, δημιουργώντας ανησυχίες για την αξιοπιστία των συνδεδεμένων κυκλωμάτων.
1 Φαινόμενο Ατυχήματος
Οι εξετάσεις των μετατροπέων αποκάλυψαν ότι όλες οι αποτυχίες περιλάμβαναν καύση του μετατροπέα επιλογής υψηλής τάσης. Σε κάθε περίπτωση, η δευτερεύουσα προστασία στο πλευρό υψηλής τάσης λειτουργούσε αξιόπιστα. Η ρύθμιση της άμεσης προστασίας υψηλής τάσης ήταν 6.000 A στο πρωτεύον πλευρό, πράγμα που σημαίνει ότι η προστασία θα ενεργοποιούσε μόνο αν το ρεύμα σύνδεσης του μετατροπέα επιλογής υπερέβαινε 6.000 A. Ωστόσο, το ρομπώδη ρεύμα του μετατροπέα επιλογής είναι μόνο 630 A.
2 Ανάλυση Βασικής Αιτίας
Η διαδικασία παραγωγής χάλυβα αποτελείται από τρεις φάσεις: την πυρώση, την οξείδωση και την αποξείδωση. Κατά τη φάση πυρώσης, η τριφασική φορτία παρουσιάζει δραματικές διακυμάνσεις, παράγοντας μεγάλα ρεύματα εισόδου. Ακόμη και κατά τη φάση επικαίρωσης, οι συνεχείς αλλαγές στον δρόμο αποδόσεως του τόξου και η ιονοποίηση του χάσματος του τόξου προκαλούν συνεχώς μη ισορροπημένα ρεύματα φορτία, παράγοντας μηδενικά συστατικά. Όταν αυτά τα μηδενικά συστατικά αντικατοπτρίζονται στο πλευρό υψηλής τάσης με σύνδεση σε αστέρα, προκαλούν μετατόπιση της τάσης σημείου ουδετερότητας.
Βάσει των παρατηρηθέντων φαινομένων αποτυχίας, αναλύθηκαν διάφορες συνθήκες που συνέβαλαν. Έγιναν λεπτομερείς μελέτες στα ηλεκτρικά κυκλώματα του συστήματος ελέγχου των ηλεκτρόδων του τόξου, τη σχέση συνδέσεως του δευτερεύοντος πλευρού προστασίας υψηλής τάσης, και τις θέσεις του μετατροπέα επιλογής κατά τη μετατροπή. Επαναλαμβάνονταν πεδιακές δοκιμές για να προσομοιώσουν εάν οι συνθήκες που οδηγούν σε αποτυχία μπορούν να παρουσιαστούν κατά την παραγωγή χάλυβα. Τελικά, αναγνωρίστηκαν οι παρακάτω ελλείψεις στο κύκλωμα προστασίας συνδέσεως στο πλευρό υψηλής τάσης του μετατροπέα EAF. Κατά την παραγωγή χάλυβα, η εμφάνιση οποιασδήποτε από τις εξής συνθήκες μπορεί να οδηγήσει σε καύση του μετατροπέα επιλογής:
Εκτέλεση μετατροπής μετά την αποσύνδεση υψηλής τάσης. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετατροπής με τον ελεγκτή μετατροπής, ο ψηφιακός διαδραστής μπορεί να δείχνει ολοκλήρωση, αλλά ο μετατροπέας επιλογής δεν έχει φτάσει ακόμη στη θέση του (δηλαδή, η επαφή μεταξύ κινούμενων και σταθερών επαφών δεν έχει φτάσει στην απαιτούμενη ικανότητα). Εάν η υψηλή τάση επαναφερθεί υπό αυτές τις συνθήκες, μπορεί να οδηγήσει σε σύνδεση φάσεων και στην επακόλουθη καύση του μετατροπέα επιλογής κατά την παραγωγή χάλυβα.
Μετατροπή μετά την επανάφαση, δηλαδή άμεση μεταβολή της θέσης επιλογής του μετατροπέα επιλογής ενώ το τόξο λειτουργεί.
Ενεργοποίηση υπό φορτίο, δηλαδή επανάφαση υψηλής τάσης ενώ τα τρία φάσης ηλεκτρόδη του τόξου είναι ακόμη σε επαφή με το χάλυβα.
3 Μέτρα Βελτίωσης
Σε σύγκριση με τους συνηθισμένους μετατροπείς ενέργειας, οι μετατροπείς EAF έχουν τα εξής χαρακτηριστικά: υψηλότερη ικανότητα υπερφόρτωσης, μεγαλύτερη μηχανική δύναμη, μεγαλύτερη αντίσταση σε σύνδεση, πολλαπλά επίπεδα δευτερεύουσας τάσης, υψηλότερα συντελεστές μετατροπής, χαμηλή δευτερεύουσα τάση (δεκάδες έως εκατοντάδες βολτ), και υψηλό δευτερεύον ρεύμα (χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδων αμπερ). Ο έλεγχος του ρεύματος στο τόξο επιτυγχάνεται με την αλλαγή των συνδέσεων επιλογής στο πλευρό υψηλής τάσης του μετατροπέα και την προσαρμογή των θέσεων των ηλεκτρόδων.
Κατά την παραγωγή χάλυβα, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της διαδικασίας και τη φύση λειτουργίας του μετατροπέα EAF, οι δύο εγκαταστάσεις υψηλής τάσης που εγκαταστάθηκαν στο μέτωπο του καμίνου λειτουργούν δεκάδες ή ακόμη και εκατοντάδες φορές την ημέρα. Αυτό θέτει αυστηρές απαιτήσεις στην απόδοση των βακούμ πίνακων και την αξιοπιστία των πράξεων προστασίας. Συνεπώς, η σχεδίαση περιλαμβάνει μια διάταξη "ένας σε χρήση, ένας σε ετοιμότητα", υπό τον έλεγχο του σταθμού επιχειρήσεων στο μέτωπο του καμίνου. Η ενέργεια παρέχεται μέσω καλωδίων υψηλής τάσης από τον κεντρικό υποσταθμό 66 kV της εταιρείας.
Λαμβάνοντας υπόψη τις ελλείψεις στο κύκλωμα προστασίας συνδέσεως, είναι απαραίτητο να προλαμβάνονται οι συνθήκες που οδηγούν σε καύση του μετατροπέα επιλογής κατά την παραγωγή χάλυβα. Μέσω της ανάλυσης του κυκλώματος συνδέσεως, των προσομοιώσεων, της δομικής μελέτης του μετατροπέα επιλογής, και της κατανόησης της διαδικασίας παραγωγής χάλυβα, αναπτύχθηκαν τα εξής διορθωτικά μέτρα:
Απαγόρευση ενεργοποίησης υψηλής τάσης μέχρι να ολοκληρωθεί η μετατροπή;
Απαγόρευση μετατροπής ενώ το πλευρό υψηλής τάσης είναι ενεργό;
Απαγόρευση ενεργοποίησης του μετατροπέα υπό φορτίο.
4 Συμπέρασμα
Με την εφαρμογή των παραπάνω λύσεων για την αντιμετώπιση των ελλείψεων στο κύκλωμα προστασίας συνδέσεως του μετατροπέα EAF, η αξιοπιστία του συστήματος συνδέσεως έχει βελτιωθεί σημαντικά. Αυτό αποτρέπει αποτελεσματικά τις λανθασμένες λειτουργίες από το προσωπικό που μπορεί να προκαλέσει ζημία στον εξοπλισμό, εξασφαλίζοντας την ασφαλή, σταθερή και αξιόπιστη λειτουργία των μετατροπέων EAF. Επίσης, εγγυάται την επιτυχή ολοκλήρωση των παραγωγικών εργασιών παραγωγής χάλυβα της εταιρείας και μειώνει σημαντικά τους κόστους συντήρησης του εξοπλισμού.
