熔化炉选型
2017-12-22 17:17
功率利用率
通常我们根据年产量来确定电炉的熔化率。在影响最终结果的因素中，功率利用率往往没有得到足够的重视。
功率利用率指在一个熔化周期内电炉的平均功率与其额定功率的比值，他的值越高，说明设备的额定能力发挥的越充分。
典型的一个熔化周期包括加料时间，熔化时间，检验时间和出料时间，很明显在检验时间和出料时间，电炉是不需要高功率的，这一段低功率期的存在造成了功率利用率的降低。例如一台传统的熔化炉，加料和熔化时间60分钟，检验10分钟，出料5分钟，简单计算就知道它的功率利用率只有80%。实际上这类电炉即使在熔化时往往也不能始终输出额定功率，其实际功率利用率通常在75%左右。
采用基于串联谐振的一拖二电炉，是提高功率利用率的有效方法。这种电炉二个炉体一起工作，一熔化一保温，从而使检验和出料时间与熔化时间重合（具体可参见功率共享感应电炉系统的技术和应用一文），串联电源具有恒功率输出特性，不存在熔化过程不能满功率输出的问题，综合起来，可以使功率利用率达到95%以上。
电源类型
不同类型的中频电源，由于工作原理，半导体器件和控制方式的不同，其最终的工作特性是完全不同的。有些特性虽然与熔化无关，但是会给电网带来影响，在选型时也需要仔细考虑。下表是我们生产的三种电源的关键特性比较。
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电源类型 |
PS电源 |
CAS电源 |
CA电源 |
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工作原理 |
可控硅整流 |
可控硅整流 |
二极管整流 |
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功率调节 |
整流器移相控制 |
逆变器频率控制 |
逆变器频率控制 |
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网侧功率因数 |
最高0.9 |
0.9 |
0.97 |
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网侧谐波 |
取决于整流器脉冲数 |
取决于整流器脉冲数 |
取决于整流器脉冲数 |
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熔化率 |
1 |
1.07 |
1.12 |
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耗电量 |
1 |
0.98 |
0.97 |
熔化率和耗电量是在同样电炉容量，同样功率时的比较数据。样本设备是10t 6000kw铸铁熔化电炉
PS电源在整流侧控制输出功率，只能驱动一个负载。通常是一电一炉或通过换炉开关切换，一用一备的一电二炉配置。
CAS和CA电源采用逆变侧变频的方式控制输出功率，整流器的输出是固定不变的，因此能够实现一个整流器驱动多个逆变器，带多个负载的工作方式。通常是一电二炉同时工作，即一拖二配置。
功率密度
标准的功率配置为电炉的熔化率等于其额定容量，例如10t电炉，额定容量是10t，标配熔化率为10t/h。这样的配置其功率密度在600kw/t左右。由于CAS和CA电源的效率较高，同样功率下熔化率略高于额定容量。如果需要，功率密度可以提高到800kw/t左右，我们不推荐更高的功率密度，因为这将导致熔化效率下降。
案例
熔化铸铁，每年10000t铁水量，年工作300天，每天10小时。
每天产量为33.3t，由于间断工作，电炉需要预热，每天熔化结束后，也需要进行维护作业。假设预热时间1小时，维护时间0.5小时，这样每天实际工作时间只有8.5小时。
如果选择PS类型电源，功率利用率75%，实际熔化时间是6.38小时，熔化率是5.22t/h。查表可知应选择5t 3200kw电炉,变压器容量为3800KVA左右。
如果选择CA电源，功率利用率95%，实际熔化时间是8小时，熔化率是4.16t/h。如果还采用5t炉，熔化功率在2200kw左右，考虑到另一个电炉保温，可选择5t 2500kw一拖二电炉，变压器容量2750KVA。
很明显，同样的年产量，如果选择CA电源一拖二工作方式，设备的额定功率节约了28%，变压器容量节约了38%。
由此可见，采用一拖二工作方式更节能环保，也不需要增加设备投资。
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图片ALT信息： 西安机电研究所
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