【文章內(nèi)容簡介】 單相往復(fù)交錯銅管2[Φ65/35， 6根]軟纜2[500mm2，24根]表33 國外礦熱爐變壓器特性廠名變壓器型號一臺礦熱爐變壓器數(shù)電壓級數(shù)繞組接線一次側(cè)二次側(cè)容量/ kVA電壓/V電流/A電壓/V電流/A北鎳三相112345△/△100001730157014301320122355050045842839031500315003150031500315003000027200250002300021200彼阡克單相12345610500100098691586550045068365662258331415373153731537315373153731537310500101649608908352504725彼阡克25000/35單相315678910141820233500047747747747747746345244040037335980070468366464562861158152850647520830239002440025120258302583025830258302583025830258301666716667166671666716667162001540015000136501289012300諾林21000/353123456789101520263500041239537832874369664960257855553141526620190208502156022310231202390024020249202492024920249202492024920150001500015000150001500015000150001441513830132401035086606630綜合比較以上礦熱爐變壓器二次電壓，同時結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，本工程項目25500kVA鎳鐵礦熱爐變壓器（長期超負(fù)荷30%運行時）二次電壓選定為： 冶煉鎳鐵時，二次側(cè)采用Dd0連接，礦熱爐二次電壓范圍：400～520～690V，全部電壓要求恒功率輸出?？紤]到以后可能轉(zhuǎn)煉高碳鉻鐵，將二次側(cè)采用Yd11連接，二次電壓范圍：231～399V，經(jīng)調(diào)研考察，特別是制造的可能性及電爐變壓器長期運行的可行性與安全性，確定如下的相關(guān)參數(shù)：（1）變壓器容量：25500kVA（8500kVA3），由三臺8500kVA單相變壓器組合而成，滿足長期超載30%；（2）一次電壓：35kV，50Hz；（3）功率因數(shù)：COSΦ≥；（4）有功功率：25500=22950 kVA； 二次側(cè)：Yd11連接時：2323242425260、262727282829300、303131323333434353536370、37383839399V，共30檔，各檔恒電流。 二次側(cè)：Dd0連接時：400、4444450、460、470、480、490、500、5555550、560、57580、590、600、6162636650、660、6768690V，共30檔，各檔恒功率。（5）工作電壓：520V（6）電壓級數(shù)：60級（7）調(diào)壓方式：有載電動調(diào)壓（8）超負(fù)荷30%時最大電極電流：礦熱爐變壓器有傳統(tǒng)的芯式變壓器與新型節(jié)能型殼式變壓器兩種形式。殼式鐵芯電爐變壓器是學(xué)習(xí)美國西屋公司、挪威國民工業(yè)公司、日本三菱公司等國外先進技術(shù)與冶金、化工等有關(guān)設(shè)計院密切合作的結(jié)晶產(chǎn)物，針對鐵合金、電石、黃磷、磨料等冶煉工業(yè)特殊要求，通過反復(fù)試驗，獨具特色的新技術(shù)、新工藝、研制成功的新產(chǎn)品。它的特點是沖破了我國傳統(tǒng)的芯式鐵芯磁路結(jié)構(gòu)，別具一格的采用殼式鐵芯（即外鐵芯），適形油箱，低壓線是用銅排制作，線圈被鐵芯所包圍與適形油箱構(gòu)成一個整體，線圈受力面積大，確保應(yīng)力的最優(yōu)分布，線圈垂直放置，油道暢通，避免了局部過熱現(xiàn)象。該產(chǎn)品與傳統(tǒng)的心式鐵芯變壓器相比具有下列優(yōu)點：（1）機械強度高，抗短路能力強 殼式鐵芯電爐變壓器，設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)與芯式的傳統(tǒng)設(shè)計工藝結(jié)構(gòu)不同，殼式鐵芯變壓器是線圈在內(nèi)，鐵芯在外。低壓線圈采取銅排制作，高壓線圈是紙包扁銅線，矩形高、低壓線圈交替，垂直排列在鐵芯內(nèi)，鐵芯對線圈起到大面積夾緊作用。線圈、鐵芯、油箱組成一個牢固的整體，它的機械強度高，承受較大的短路電動力，抗短路能力強。（2）冷卻效果好，過載能力強由于殼式鐵芯電爐變壓器高、低壓線圈垂直，交替放在鐵芯內(nèi)，油道非常暢通，冷卻油在高、低壓線圈中間循環(huán)流動，流量大，油流速度快，冷卻面積均勻，線圈間不會有過熱點，殼式鐵芯變壓器油溫與線圈溫度相差不多。而芯式鐵芯變壓器是鐵芯在內(nèi)，高壓線圈抱著低壓線圈，低壓線圈抱著鐵芯，高低壓線圈與鐵芯之間油流是軸向流動，油道阻力大，油循環(huán)效果差，熱量無法散發(fā)出來，所以芯式鐵芯變壓器線圈鐵芯溫度與油面溫度相差很大，實際上是油面溫度低，線圈溫度已經(jīng)很高了。所以殼式鐵芯的冷卻效果好，變壓器溫升低，絕緣不易老化，變壓器超負(fù)荷能力強，殼式變壓器產(chǎn)品一般都在超負(fù)荷運行30%以上，有的超50%，甚至有超100%長期運行，一般溫度都在50176。以下。（3）噪音小，損耗低殼式鐵芯變壓器由于設(shè)計、工藝結(jié)構(gòu)，使鐵芯、線圈、外殼組成一個牢固的整體，機械噪音??；同時選用的變壓器優(yōu)質(zhì)原材料，如硅鋼片為武鋼產(chǎn)高導(dǎo)磁取向30Q130Q120硅鋼片，導(dǎo)線選用優(yōu)質(zhì)無氧銅，合理的選用導(dǎo)線、電流密度，變壓器的鐵損、銅耗減低。尤其殼式鐵芯變壓器交替排列的繞組，引出線直接從繞組幅向引出，都在鐵芯上部高低引線容易引出，而且出線可以大大縮短，變壓器的附加損耗減少，所以殼式鐵芯變壓器噪音小、損耗低，與傳統(tǒng)芯式變壓器相比，空載損耗降低10%以上，負(fù)載損耗降低35%以上。以HTSSPZ616500kVA冶煉爐為例，一年內(nèi)殼式變壓器電耗節(jié)能折算約80萬元/年，約2年左右時間可回收變壓器的全部投資。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，便于運輸安裝殼式鐵芯變壓器體積小、重量輕，主要是結(jié)構(gòu)緊湊，銅和硅鋼片不少，它少的是油和鐵，因油箱緊靠鐵芯，變壓器體積減小，油箱重量減輕，變壓器油減少，因此變壓器外形體積小、重量輕，便于運輸、安裝，方便檢修。殼式鐵芯變壓器的優(yōu)點很多，受到機械工業(yè)部沈陽變壓器研究所認(rèn)定為國內(nèi)首創(chuàng)。被列為省、市重點科研新產(chǎn)品開發(fā)項目，單相HCDSPZ68500/353組合容量25500/35電爐變壓器榮獲國家科技成果金箭獎，被列為國務(wù)院科技開發(fā)項目。綜上所述，建議本工程選用節(jié)能型殼式變壓器。4鎳鐵礦熱爐工藝技術(shù)參數(shù)比選哥倫比亞塞羅馬托莎公司蒙特利巴諾廠電爐為51000kVA圓形電爐，爐膛內(nèi)徑為21000mm，電極直徑為Φ1800自焙電極，單位面積功率147 kW/m2。多米尼加鷹橋鎳公司建設(shè)55500 kVA六電極矩形電爐三臺，二次電壓為349～1265V。碳素電極直徑為1000mm，單位面積功率263kW/m2。日本八戶冶煉廠先后建設(shè)60000 kVA電爐一臺，25000 kVA電爐一臺，40000 kVA電爐一臺。其中只有60000 kVA電爐生產(chǎn)鎳鐵，電極直徑為1700mm，單位面積功率363kW/m2。美國漢納礦業(yè)公司先后建設(shè)14000 kVA三電極圓形電爐四臺，爐膛內(nèi)徑為8m，單位面積功率279kW/m2，爐膛深度為3m，自焙電極直徑為1m。礦熱爐工藝主要技術(shù)參數(shù)計算如下： A/cm2考慮。電極直徑：，取電極直徑1200mm。當(dāng)用石墨電極時電極取960 mm。根據(jù)有色冶金爐設(shè)計手冊經(jīng)驗公式與系數(shù)選擇計算其它參數(shù)。極心圓直徑：D1=1200=4200 mm爐膛內(nèi)徑：D2= 4200+71200=12600 mm，取15000mm，以適應(yīng)各種原料的要求。爐膛深度：H=1600（渣層厚度）+800（鐵水厚度）+300（料坡高度）+300（死鐵層留鐵厚度）+500（氣體空間，亦即爐料距爐口平臺的距離）=3500 mm，煙罩高度950 mm，實際氣體空間500+950=1450mm。爐殼內(nèi)徑：15000 mm+800mm2=16600mm爐殼高度：3500 mm＋2600mm=6100mm超負(fù)荷30%時爐底功率密度：礦熱爐工藝技術(shù)參數(shù)詳見表41。表41 25500kVA鎳鐵礦熱爐工藝參數(shù)序號名 稱單 位數(shù) 量備 注1爐殼內(nèi)徑mm16600爐殼鋼板厚20mm2爐殼高度mm61003爐膛內(nèi)徑mm15000偏大希望適應(yīng)各種原料要求4爐膛深度mm35005爐墻厚度mm800爐缸區(qū)域設(shè)銅冷卻壁6爐底厚度mm2600設(shè)水冷綜合爐底7電極直徑mm960石墨電極8極心圓直徑mm4200177。1009工作電壓V52010工作電流A36807超負(fù)荷30%11電極電流密度A/cm2超負(fù)荷30%12電極工作行程mm1200最大1500mm13渣鐵口個數(shù)個52個出鐵2個出渣，鐵放凈口1個14電極升降速度m/min～215爐底功率密度kVA/m2188超負(fù)荷30%5電極把持器關(guān)鍵技術(shù)選擇 電極把持器的基本結(jié)構(gòu)電極把持器是生產(chǎn)鐵合金、工業(yè)硅、電石和黃磷等礦熱電爐的核心部件。它不僅承擔(dān)著電極的負(fù)載，而且還受煙氣、爐頂和熔融金屬表面的輻射熱，同時電極的電流所產(chǎn)生的強磁場或渦流也影響把持器的正常工作。電極把持器的主要作用是將強大的電流通過導(dǎo)電銅瓦傳遞給電極，把銅瓦牢固地夾緊在電極上，控制電極的燒結(jié)，使電極內(nèi)部和外部燒結(jié)均勻合理。具體地說，電極把持器是使銅瓦在一定的壓力下貼緊電極殼，保證從母線傳來的大電流通過集電環(huán)、導(dǎo)電銅管，經(jīng)銅瓦傳到電極殼上。當(dāng)電極壓放時又需要適當(dāng)減少這種壓力，使電極殼與銅瓦之間產(chǎn)生滑動，而又不會因過松產(chǎn)生打弧燒毀電極殼和銅瓦。在更換銅瓦時要求拆卸、更換方便。把持器被煙氣、煙罩頂和熔融金屬表面的輻射熱以及通過把持器的電流所加熱，附近溫度經(jīng)常在800℃～1000℃以上。電極把持器在此種高溫、渦流強磁場的條件下作業(yè)，應(yīng)能保證在將電流導(dǎo)向電極時的電能損失達到最低，并能牢固地夾住電極不讓電極在冶煉過程中滑落，同時電極把持器的構(gòu)造應(yīng)便于作業(yè)過程中隨著電極的燒損而下移或上升。 電極把持器的基本結(jié)構(gòu)電極把持器是由導(dǎo)電裝置、壓緊裝置、電極壓放裝置和把持筒等部分組成。 導(dǎo)電裝置傳統(tǒng)的導(dǎo)電裝置一般包括集電環(huán)、導(dǎo)電銅管和銅瓦。集電環(huán)主要起均壓作用，其將電流集合起來，然后再分配給導(dǎo)電銅管，以使每根電極上的每塊銅瓦的電流基本相等。集電環(huán)中部有等分連接壓緊件裝置，主要與導(dǎo)電銅管連接。銅圓環(huán)結(jié)構(gòu)的集電環(huán)，一般安裝在把持筒上，并用絕緣材料隔離；導(dǎo)電銅管是集電環(huán)和銅瓦之間的連接管，其端口部位與冷卻膠管連接，主要作用是傳導(dǎo)電流，管內(nèi)通水，自身冷卻和銅瓦冷卻；銅瓦的作用是傳導(dǎo)電流和控制電極的燒結(jié)，按其材料的不同可分為鑄造銅瓦和鍛造銅瓦，銅瓦內(nèi)部通水冷卻，外部配有與導(dǎo)電銅管和夾緊環(huán)相配合的有關(guān)零部件。電極把持器的機械（氣壓、液壓）抱緊施壓裝置主要作用是夾緊和松開電極，以滿足銅瓦對電極的壓力和在冶煉過程中升、降電極，它是由電極夾緊環(huán)或壓力環(huán)、大套、彈簧拉緊氣缸或油缸及銅瓦等組成，工作可靠和操作簡單是對抱緊裝置的基本要求。 在冶煉過程中，電極的工作端是不斷消耗的。電極壓放裝置的作用是定期壓放電極，使電極消耗掉的部分得以補充，保持電極一定的工作端長度。電極壓放裝置有鋼帶式電極壓放裝置、雙閘活動壓放油缸式電極壓放裝置、下閘活動無壓放油缸式電極壓放裝置、四閘活動油缸加蝶簧式電極壓放裝置及雙氣囊壓放油缸式電極壓放裝置等。 電極把持器的種類電極把持器的形式很多，它的夾緊方式主要有幾種類型—大螺釘式、徑向頂緊的壓力環(huán)式、錐形環(huán)式。近年來，又從國外引進了波紋管式、膠囊式及組合式把持器等類型。 徑向大螺釘頂緊式把持器徑向大螺釘頂緊把持器結(jié)構(gòu)如圖51所示（b是a中彈簧或蝶簧徑向壓緊方式的細(xì)部結(jié)構(gòu)）。這種把持器的夾緊部分為彈簧式夾緊環(huán)。它是由半環(huán)、頂頭、彈簧、彈簧墊、帶內(nèi)孔螺栓、固定螺母、外套等組成。壓緊銅瓦是將鋼制的頂頭裝入半環(huán)孔中，彈簧力通過頂頭作用在銅瓦上，只要彈簧力調(diào)整合適，壓放電極時，電極可靠自重克服銅瓦與電極的摩擦力向下滑移。徑向大螺釘頂緊把持器把持器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單可靠，可以隨電極殼的變形狀況，調(diào)整銅瓦對電極殼的壓緊力，圖51（c）為完全人工調(diào)整，無彈簧施壓的結(jié)構(gòu)。(a) (