In che modo la progettazione di sistemi di compensazione di potenza reattiva può aiutare le imprese metallurgiche a sfondare il collo di bottiglia del consumo di energia per tonnellata di acciaio?

L'industria metallurgica è una tipica industria che consuma ad alta energia e il livello di consumo di elettricità per tonnellata di acciaio influisce direttamente sui costi di produzione e sulla competitività del mercato. In questo articolo, Geyue Electric, dal punto di vista professionale di un produttore di apparecchiature di compensazione reattiva a bassa tensione, analizzerà sistematicamente i principali fattori di influenza del consumo di elettricità nelle imprese metallurgiche, esplorerà profondamente il meccanismo di correlazione intrinseca e il controllo di correlazione intrinseca e il controllo di correlazione intrinseca. Attraverso studi empirici su carichi tipici come forni ad arco elettrico e laminatoio, verificheremo che il sistema di compensazione della potenza reattiva ottimizzata può ridurre efficacemente il consumo di elettricità per tonnellata di acciaio dal 3% all'8%, fornendo un percorso tecnico affidabile per la conservazione dell'energia e la riduzione dei costi nelle imprese metallurgiche.

Analisi delle caratteristiche del consumo di energia elettrica nel settore metallurgico

Il processo di produzione metallurgica copre l'intera catena industriale dalla lavorazione delle materie prime al rotazione del prodotto finito. Le caratteristiche del consumo di elettricità in ciascun collegamento variano in modo significativo. Il forno ad arco elettrico, come apparecchiatura centrale nel processo di produzione dell'acciaio, ha una caratteristica funzionante del carico di impatto periodico. La fluttuazione della potenza reattiva in un breve periodo può raggiungere 2-3 volte la capacità nominale. Questa intensa fluttuazione porta allo sfarfallio della tensione e alla distorsione della forma d'onda nella rete elettrica, aumentando così la perdita aggiuntiva di trasformatori e riducendo l'efficienza dei motori.

Il sistema di macchine a rolling presenta caratteristiche di carico intermittente tipiche durante la lavorazione delle billette in acciaio. Le start-up e le fermate frequenti causano significative fluttuazioni del fattore di potenza nell'intervallo da 0,3 a 0,8. I dati misurati mostrano che quando il fattore di potenza è inferiore a 0,7, il consumo energetico completo della linea di produzione di rotolamento aumenta del 12% al 15%. Inoltre, il gran numero di dispositivi di azionamento a frequenza variabile che si trovano comunemente nelle imprese metallurgiche non solo porta una precisione di controllo dei processi elevati, ma iniettano anche abbondanti correnti armoniche nella griglia elettrica. Questi componenti non finanziari esacerbano ulteriormente la perdita di trasmissione di potenza.

La relazione quantitativa tra compensazione del potere reattivo e consumo di energia

La teoria dei sistemi di alimentazione indica che la trasmissione di energia reattiva non solo occupa la capacità delle apparecchiature di alimentazione, ma si converte anche in perdita di energia effettiva attraverso l'effetto termico della corrente. Nel sistema di distribuzione di potenza da 10kV di un'impresa metallurgica, la perdita di energia annuale dovuta a ciascun 1 kvar di corrente reattiva durante la trasmissione può raggiungere 800-1000 kWh. Per un'impresa siderurgica con una produzione annuale di un milione di tonnellate, questa perdita nascosta può accumularsi a diversi milioni di chilowattora di elettricità.

Il dispositivo dinamico di compensazione della potenza reattiva può stabilizzare il fattore di potenza a 0,95 superiori al monitoraggio in tempo reale delle variazioni di carico, riducendo così le perdite di trasformatori e linee dal 30% al 40%. Soprattutto durante il processo di fusione del forno ad arco elettrico, la risposta rapidaDispositivo SVGpuò sopprimere le fluttuazioni di tensione entro il 3% e impedire il ritardo nella regolazione degli elettrodi causati da gocce di tensione. Questa funzione da sola può ridurre il tempo di fusione di ciascun forno di acciaio di 4-6 minuti e ridurre direttamente il consumo di elettricità per tonnellata di acciaio di circa 15 kWh.

Le principali innovazioni tecnologiche nella progettazione del sistema

A causa della particolarità dei carichi metallurgici, i moderni sistemi di compensazione della potenza reattiva devono rompere i limiti delle tecnologie tradizionali. Il dispositivo di compensazione dinamico basato sui componenti di potenza in carburo di silicio si è già sfondato attraverso la barriera di 5 milioni di misure nei tempi di risposta e può seguire con precisione le variazioni di alimentazione a livello di millisecondi dei forni ad arco elettrico. L'applicazione di topologie a più livelli consente di ampliare la capacità di compensazione in modo modulare a diverse decine di MVAR, soddisfacendo i requisiti di grandi seminari per la produzione di acciaio.

La progettazione collaborativa del controllo armonico e della compensazione del potere reattivo è di grande significato. Nel Workshop di rotazione, viene adottato un sistema ibrido di APF e SVG, che non solo può filtrare la 5a e la 7a armonica generata dal convertitore di frequenza, ma compensano anche dinamicamente il potere reattivo fondamentale. Il caso della trasformazione di un'impresa speciale in acciaio mostra che questa soluzione integrata ha aumentato il fattore di potenza della linea di produzione di rotolamento da 0,68 a 0,97, ha ridotto il consumo di elettricità per tonnellata di acciaio del 6,3%e ha ottenuto un vantaggio annuale di risparmio di elettricità di oltre 8 milioni di yuan.

Implementazione ingegneristica e verifica dell'efficienza energetica

La trasformazione di successo del risparmio energetico inizia con una diagnosi precisa del consumo di energia. Raccogliendo continuamente le curve di carico di ciascun processo attraverso il sistema di monitoraggio della qualità dell'alimentazione, viene stabilito un modello di correlazione tra il consumo di elettricità in acciaio di tonnellaggio e il fattore di potenza. L'analisi dei dati rivela che nel processo di casting continuo, per ogni aumento di 0,1 del fattore di potenza, il consumo combinato di elettricità di ventole e pompe può essere ridotto dal 2,1% al 2,8%.

La strategia di layout del dispositivo di compensazione influisce direttamente sull'effetto di risparmio energetico. Nel Workshop del fornace ad arco elettrico, è stato adottato un design gerarchico di "compensazione locale sul lato secondario del trasformatore + compensazione centralizzata sulla barra da 10kV". Ciò non solo sopprime lo sfarfallio della tensione, ma riduce anche la circolazione di potenza reattiva. I dati pratici di una certa carrello mostrano che questa architettura distribuita riduce il consumo di energia per tonnellata di acciaio di 1,2 punti percentuali rispetto allo schema tradizionale. L'introduzione del sistema di controllo intelligente ottimizza ulteriormente la sequenza di commutazione dei condensatori, prevede il ciclo di fusione attraverso gli algoritmi di apprendimento automatico e consente la regolazione precoce della strategia di compensazione.

Direzioni di sviluppo tecnologico futuro

Con la trasformazione dei processi metallurgici verso il greening e l'intelligenza, la tecnologia di compensazione del potere reattivo sta affrontando nuove opportunità di sviluppo. L'applicazione della tecnologia gemella digitale consente la simulazione delle caratteristiche del consumo di energia in diverse condizioni di produzione in un ambiente virtuale, fornendo basi scientifiche per ottimizzare i parametri del sistema di compensazione. La combinazione di comunicazione 5G e emending computing consentirà il controllo collaborativo per il risparmio energetico tra i processi e la costruzione di un Internet energetico a livello completo.

La svolta nei materiali a semiconduttore a banda larga dovrebbe ridurre ulteriormente la perdita di dispositivi di compensazione dinamica del 40% - 50%. I condensatori realizzati con nuovi materiali dielettrici possono avere una durata di oltre 15 anni, riducendo significativamente i costi di manutenzione. Questi progressi tecnologici continueranno a guidare la diminuzione del consumo di energia in acciaio di tonnellaggio nell'industria metallurgica, contribuendo a raggiungere gli obiettivi del picco del carbonio e della neutralità del carbonio.

La progettazione di ottimizzazione del sistema di compensazione della potenza reattiva è un modo efficace per le imprese metallurgiche di sfondare il collo di bottiglia del consumo di elettricità per tonnellata di acciaio. Adottando schemi di compensazione dinamica che corrispondono alle caratteristiche dei processi di produzione, le imprese metallurgiche possono non solo migliorare la qualità dell'energia elettrica, ma anche toccare un potenziale di risparmio energetico più profondo. Geyue Electric suggerisce calorosamente che le imprese metallurgiche incorporano il sistema di compensazione della potenza reattiva nella pianificazione complessiva dell'efficienza energetica nei nuovi progetti di costruzione o ristrutturazione. Dovrebbero scegliere i fornitori di attrezzature con esperienza nell'industria metallurgica e stabilire un sistema di governance della qualità di energia elettrica che copre l'intero processo di produzione, gettando solide basi per la creazione di imprese in acciaio verde. Se la tua impresa metallurgica deve migliorare la qualità dell'energia elettrica del sistema di alimentazione, contattare Geyue Electric atinfo@gyele.com.cn, il principale ingegnere elettrico della nostra azienda risponderà alle tue esigenze il prima possibile.