GB T 10066.10-2005 电热装置的试验方法 第10部分;直接电弧炉.pdf

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1、ICS 25.180.10 K 60 GB 国家标准国不日-tI: -、民华人中GB/T 10066.10-2005 代替GB/T6542 -1986 电热装置的试验方法第10部分:直接电弧炉Test methods for electroheat installtions一Part 10: Direct arc furnaces CIEC 60676: 2002 , lndustrial electroheat equipment Test methods for direct arc furnaces , MOD) 2005-08-26发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准

2、化管理委员会2006-04-01实施发布GB/T 10066.10-2005 目次T11i111iEURUEdEUEJEJFbnbcunbnbQAUAU 炉弧电流直于明定量一、-w测量测川口。的件UUUU川测的验数条川的耗量查试参量验-u缘损测检路行测试目目绝热的的短运的件u用件项项法电和度量的要耗文通条验验方路量速容时主损用义和验目试试量线流动定行间极查引定目试项态态测流水移额运期电检性和项用验冷热和电却极子常电位序围范语验通试验大冷电炉正通单相-3范规术试JJ试-E1i?99119ndA吐EDnbniQUA剧12344.4.4.Ah555555555图1大电流线路(三相短路)电阻和电抗测量

3、线路图图2大电流线路(单相短路)电阻和电抗测量线路图12图3配置饱和电抗器的a.c电孤炉线路图例附录A(资料性附录)本部分章条编号与IEC60676: 2002章条编号对照14附录B(资料性附录)本部分与IEC60676:2002技术差异及其原因刚昌GB/T 10066(电热装置的试验方法现有12个部分:第1部分:通用部分;第2部分:有心感应炉;第3部分:无心感应炉;第4部分:间接电阻炉;GB/T 10066.10-2005 第5部分:等离子装置CGB/T13535-1992(电热用等离子设备试验方法) ; 第6部分:工业微波加热设备输出功率的测定方法刊出/T18662 2002(L业微波力1

4、1热设备输出功率的测定方法); 一一一第7部分:具有电子枪的电热装置;第8部分:电渣重熔炉CGB/T1020一1989(电渣重熔炉的试验方法) ; 第9部分:高频介质加热装置输出功率的测量方法CGB/T14809-2000(高频介质加热设备输出功率的测量方法); 第10部分:直接电弧炉;第11部分:埋弧炉;第12部分:高频感应加热装置输出功率的测量方法(正在制定中)。注:某些现有电热装置的试验方法未采用分部编号(如括号内所示)，在修订时将改为上述规定的分部编号。本部分为GB/T10066的第10部分，应与第1部分配合使用。本部分修改采用IEC60676: 2002(工业电热设备直接电弧炉的试验

5、方法)C第二版，英文版)。本部分根据IEC60676: 2002重新起草。为了方便比较，资料性附求A列出了本部分条款与IEC 60676:2002条款的对照一览表。为了与其他工业电热装置试验方法标准保持协调一致，在采用IEC60676: 2002时，本部分做了一些修改，对试验项目及其试验方法作了补充。这些技术性差异用垂直单线标识在它们所涉及条款的边页空白处。在附录B中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。为便于使用，对于IEC60676: 2002，本部分还做了下列编辑性修改:a) 本标准一词改为本部分;b) 删除国际标准的前言和序言;c) 改工业电热设备直接电弧炉的试验方法为电热装置

6、的试验方法第10部分:直接电弧炉)，英文名称对应修改;d) 改标准章节编号为与其他各类工业电热装置的试验方法标准的章节编号相对应;e) 将试验项目按岭、热态分类:f) 文中质量、重量统一改为质量。本部分代替GB/T6542-1986(直接电弧炉的试验方法)，与后者相比的主要技术变化如下:a) 在3术语和定义中.根据IEC60676: 2002，增加了下列术语:电弧炉装置;电弧炉炉壳;一一炉子额定容积;一一炉子额定容量;-一一次完成最大装料量时所需的废钢最小堆积比重;GB/T 10066.10-2005 炉子高压开关;一-电弧炉变压器额定容量;一一电弧炉变压器可提供的熔化功率;一-一饱和电抗器;

7、直流电抗器;(仅用于直流电弧炉)一可控整流器;(仅用于直流电弧炉)一电弧炉电极;一一电弧炉电极夹持器;一一大电流线路;、JrLU d) 一一将水耗自啕11e) 增加了附录A、本部分的附录A、附录本部分由全国工业电热设备标准化唱本部分起草单位:西安电炉研究所。本部分主要起草人:胡叔良、潘彬云、:X1J西萍。本部分所代替标准的历次版本发布情况为:GB/ T 6542-1986。H GB/T 10066.10-2005 电热装置的试验方法第10部分:直接电弧炉1 范围GB/ T 10066的本部分规定了测定=本部分适用于额定容量等于直流电弧炉等。这些炉子适本部分也适用于有别熔化黑色金属(例前的过热和

8、保温。本部分的目的协议的各方部分。3 术语和定义GB/ T 2900 . 23确立3.1 电弧炉arc furnace 以电弧作为主要热源的炉子。3.2 直接电弧炉direct arc furnace 电弧保持在炉料与一个或多个电极之间的电弧炉。3. 3 电弧炉装置arcfurnace installation 具有全部电气设备的成套电弧炉装置，含有:a) 主电路包括:-一高压设备;一一交流电抗器(若使用); 数和技术运行特性的试验条件和方法。，包括三相交流电弧炉、钢包精炼炉、和精炼液态炉料。注日期的引用文根据本部分达成新版本适用于本GB/T 10066.10-2005 -一-炉子变压器;一一

9、一大电流线路(二次侧); 一一一可控整流器和直流电抗器(仅用于直流电弧炉); 不包括电极、电弧和炉料;b) 电气控制设备，例如带有保护、控制、测量和信号传输装置的控制板、盘、台。3.4 电弧炉炉壳arc furnace shell 底部和侧壁砌有耐火炉衬的钢制容器，其内放置炉料。3.5 炉子额定容积rated volume of the furnace m 由规定炉壳内衬的内表面所限定的炉体内部总容和、。注:不包括炉壳上口平面和炉盖下侧之间所包含的那部分容积。3.6 炉子额定容量rated capacity of the furnace 炉子设计、制造和标志的液态金属计算容量，以吨计。注1:该

10、额定容量囱按设计构筑的规定炉壳内衬而定，并同时考虑液态金属表面土的可能最大渣容量不溢出炉门槛。注2:制造商计算所用的液态金属的比重应予明确规定。3. 7 一次完成最大装料量时所需的废钢最小堆积比重minimum bulk density of scrap for the single complete maximum. charge of the furnace t/m3 炉子额定容量与额定容积之比。3.8 炉子高压开关furnace high-voltage switch 在带负荷的情况下，根据操作要求，接通和断开炉子变压器的高压开关。3. 9 电弧炉变压器arc furnace trans

11、former 从高压电网馈电给电弧炉，并提供适合于炉子运行电压范围的变压器。3. 10 电弧炉变压器额定容量power rating of an arc furnace transformer 电弧炉变压器一次侧最大允许的连续视在功率。3. 11 电弧炉变压器可提供的熔化功率meIt-down power of an arc furnace transformer 熔化时在限定通电时间的情况下，电弧炉变压器最大允许功率。(应考虑多炉次连续运行的情况，把接着炉次的负荷周期考虑进去)注:熔化功率的限定通电时间至少等于净通电时间。3.12 电弧炉电抗器arc furnace reactor 为了限制

12、短路电流和确保电弧稳定，有时需串联在电弧炉变压器一次侧电路中的电感线圈。2 GB/T 10066.10-2005 3. 13 饱和电抗器saturable reactor 用于控制电弧电流的感性交流线圈组件，其一个交流线圈串联在电弧炉变压器一次侧电路中且带有可饱和铁芯和直流控制线圈。注:举例见图303. 14 3.15 直流电抗器(仅用于直流电弧炉)d. c. reactor(only applicable for d. c. direct arc furnaces) 在直流电弧炉直流线路内的电抗器，用于平波和稳定直流电流。可控整流器(仅用于直流电弧炉)controlled rectifier

13、(only applicable for d. c. direct arc furnaces) 连接到变压器二次侧的由半导体器件和二极管组成的整流器。3.16 3.17 3. 18 电弧炉电极electrode of an arc furnace a) 上电极upper electrode( s) 导电部件，一般为石墨，它一端与电掠相联，确保电弧电流流到炉料。b) 底电极(仅用于直流电弧炉)bottom electrode( only applicable for d. c. direct arc furnaces) 装在下部炉壳中联接炉子大电流线路的部件，保证电流流过熔体经由电弧到上电极。电

14、弧炉电极夹持器an arc furnace electrode c1amp 夹持电极同时确保与其电接触的金属部件。大电流线路high-current line 二次线路串联部件的总成，包括电极、二次母线系统，用于传输从变压器(或可控整流器)到炉料所需的电能。3.19 一次侧不对称系数(不适用于直流电弧炉)asymmetry factor on primary side (not applicable for d. c. direct arc furnaces) % 包括炉子电抗器(如使用)、变压器、大电流线路在内最大和最小相阻抗之差值与三相阻抗平均值之比的百分数。注:公式和测量见5.5.503

15、.20 电弧炉装置主电路的有功功率active power of main electrical circuit of arc furnace installation 电弧炉装置主电路三相总有功功率。注1:有功功率的瞬态值可在任何瞬间三相同时测量。注2:在限定时间间隔内的有功功率平均值(例如在净通电时间内)可以从电度表测得以千瓦小时计的消耗电能除以以小时计净通电时间而得。3.21 单位熔化电耗specific electric energy consumption for melting kW. h/t 电弧炉装置完全熔化出炉一吨金属的规定炉料，从主电路上测得的电能消耗的量，以千瓦小时计。3

16、 GB/ T 10066.10-2005 3. 22 净通电时间net power-on time h 装料之后，从送电瞬间开始到炉料完全熔化出炉的时间间隔减去炉子停电的时间(加辅料、电极更换、倾炉、紧急跳闸等。)3. 23 生产率speific producting rate t/ h 以吨计的出炉金属液量除以以小时计的净通电时间。注:净通电时间见3.22.3. 24 电弧炉装置主电路功率因功率因数的值由下面公丑式中:注1:因为可能出注2:功率因数的注3:规定时段内式中:3. 25 m3/ h 以下流量相加:a) 冷却炉壳和炉盖水流量;b) 冷却大电流线路的水流量;c) 冷却炉子变压器的水流

17、量;d) 冷却属于炉子的其他设备的水流量，包括烟气排出和净化系统。3.26 运行短路operational short circuit 一个、二个或三个带电的电极与固态或液态炉料的电接触。3.27 电弧炉装置冷态cold state of arc furnace installation 当电弧炉和其装置的全部零件的温度等于环境温度时的热状态。4 arc furnace installation GB/ T 10066.10-2005 3.28 炉子热态hot state of fuenace 电弧炉各部件己处在其运行温度或稳定温度且炉料(假如有任何炉料)已经达到其稳定温度或预定的温度分布时的

18、热状态。3.29 相序hot state of fuenace 从炉子顶部看炉内电磁场的相顺序。4 试验项目和通用试验条件4. 1 通用试验条件4.2.2 热态试验a) 冷却水流b) d ) e) 5 试验和测量方法直接电弧炉的试验应按GB/T10066. 1-2004第7章的有关规定和以下规定进行。5.1 大电流线路电绝缘的测量试验应在不接变压器(或可控整流器)、不通水的情况下，对包括大电流线路在内的电炉装置上进行测量。a) 试验中炉子装置不接挠性电缆，每相独立与接地的炉子钢结构之间进行绝缘值的测量，测得的最小绝缘值至少应该是1000 kO; b) 试验中炉子装置接挠性电缆，三相电连接与接地

19、的炉子钢结构之间进行绝缘值的测量，测得5 G/T 10066.10-2005 的最小绝缘值至少应该是100kfL 注1:在试验时底电极脱开;注2:底电极的绝缘试验应经制造商和用户同意;注3:因为试验时没有冷却水.设备是在断开冷却水软管的情况下进行。5.2 冷却水流量和热损耗的测量该试验检查由制造商设定的正常运行时的冷却水流量。试验应在生产周期的炉子热态状态下进行。冷却水的压力、温度和性质应符合制造商提供的技术文件的要求。冷却水流量由下列公式确定。qzf . ( Z ) 式中:q一一冷却水流量，单位为立方米每小时(旷/h);Qm一一测得的水流量，单位为立方米(m3); f一这些水量流过各冷却支路

20、的时间段，单位为小时(h)。在试验时需要测定冷却水的性质(硬度，悬浮粒子量等)，以便与制造商的建议相比较，从测得的流量和进出水温差计算出热损耗。5.3 电极移动速度的测量人工控制电极移动系统，以(升、降)两个方向作测量。注:也可用其他方法测量，例如，使用电信号控制。移动速度的测量是每相分别进行，然后三相一起进行，用秒表(或电子时间基准控制)，记录电极臂走过的相对于电孤炉上某个固定参照位置的垂直距离。5.4 炉子额定睿量的检查按制造商的要求砌好炉衬的炉子，装入质量经制造商和用户商定的炉料，以便获得相等于额定容量的液态金属，炉料按制造商和用户商定的生产程序熔化、精炼和造渣。炉渣的容积应该符合上面的

21、要求，出炉时炉子放出的液态金属总量应不小于炉子设计规定的额定容量，但不包括底出钢的炉子在下一炉装料前炉内留有的液态金属景。5. 5 正常运行时的短路试验(不适用于直流电弧炉)5.5.1 总则大电流线路的电阻值、电抗值和一次侧不对称系数的测量在变压器一次侧进行，然后把其测量值折算到二次侧。5.5.2 大电流线路电阻和电抗的测定测量在短路试验期间进行，一次侧电压为正弦波，炉子电流、电压和功率损耗在熔清/或其后的过热后测定，试验线路见图1和图2。经制造商和用户商定后，也可以使用其他的合适替代方法。注1:在与电流互感器连接的电流表和设备仪器线路中，还可连接用于短路试验的仪表，当电流互感器超载时，在试验

22、前可先行分路。试验期间，各个电极夹持器位于同一高度.最好尽可能低。使用仪器的测量准确度不得低于o.5级(瓦特表应该采用低功率因数表)。注2:应注意减少互感器芯内的磁通，避免饱和。注3:对可饱和电抗器应采取特殊措施。电弧炉的电抗值和电阻值仅在正弦电流情况下才有意义。5.5.3 非DdO(无相移的f:，/6)矢量组的处理应允许用适当的仪器测量炉子设备的二次电流。由于Rogowski线圈经常用于测量低压侧电流，它们应配备一个传输正确相位移信号的积分单元和放大器。因此，测量期间低压侧信号是有效的，并能用于高压测量。合适的互感器提供了由高压值到低压侧的另一种可能性。这些应适合矢量组以及变压器的抽头。在这

23、两种情况T，测得的低压值能用于计算。GB/T 10066.10-2005 5.5.4 试验过程试验前，电弧炉变压器应转换到适当低的电压抽头(接入电抗器，如有)上，以保证在三相运行短路的条件下，炉子电流尽可能接近炉子额定二次电流。然后，各电极下降，其端部浸入液态金属到规定的深度内，使之完全短路(通常达到电极直径的一半或二分之一)，并且定位。测量仪表应在其指针稳定后读数。试验至少进行两次。每次试验大电流线路的各相电抗和电阻可从下面公式推导出来。一次侧测量:11八，Il I1c ,U1A ，U1日，U1C, P 1A P1日，P1C按图II1A, I1B, I1c ，U1尬，U1AC,U1BC ,

24、P1AB ，P1BC按图2一次侧值计算:2: P = P1A + P1B + P1C 按图2按图1，2:P= P1AB + P1BC ( 3 ) ( 4 ) 电极A和B漫入短路试验:42: P 7 2U1AB v- f?2 Z 9;ZIA =一一一一;X1AB= ylZiAB -R;AB (IIA+IlB)Z B IIA+IIB V 电极B和C浸入短路试验:. ( 5 ) 42: P 7 2U1BC = 川ZI日=一一一一;X1配ylZ;配-R;BC(I1B + I1c) 2 ; -IBC - I1B + I1c 电极A和C浸入短路试验:42: P 7 2U1AC 二=仆ZIAC=一一一;X

25、1AC = YI Z;AC - R;AC (llA十I1c)，-，nvI1A十I1c注1:在测量电压U1A，U1B和U1C替代了U旧，U1AC和UlIlC的情况下，能通过三个单相短路试验的矢量图分析来计算相-相之间电压。对三个单相短路试验的通常分析:R lA = .lAB +R1ACR1B:RR _ . lAB + R1BC -R1A:R1r = RlBC十R1AC- R1AB lA = . ;.n. lB - n ;.IlC = n . ( 6 ) 、，同/，、. . . . . X1AB十X1AC-X1配X1AB+ X1BC - X1AC v- X1BC + X1AC - X1 X1A .

26、 ._lAB j LAC - L l. IBC ;X1B _:ll. lAB j Ll.BC - L l. IAC ;X1C = L l. IBC I Ll.AC - Ll. IAB .( 8 ) . ( 9 ) ZlA=玄;A;ZI日=;m;:王军;ZIC= /R丰王Z炉子变压器电压比:( 10 ) R2TA句凡TB起R2TC句R2Tm=鸟工3Ih h=U1 一E .( 11 ) (坠旦王f-R 100ST - H2Tm 对于具有Dd或Yy矢量组的炉子变压器大电流线路(二次电压)(无相移的./.或Y/Y)(也见. ( 12 ) X2TA : X2TB坦X2TC句X2Tm= R凡A号导i乒生R

27、2T汀川rm;RTTT 5.5.3) ; ( 13 ) 几句毛主X2Tm ;XB句号-X2Tm ;XC :毛主X2Tm TTT ( 14 ) ( 15 ) 7 ZA = lRr丰兀ZB= jR +王;ZC= jRt + X 按图1用于计算阻抗和电抗平均值的三相短路试验的计算:GB/T 10066.10-2005 R , _.n = l_(A +、+ C =l寸二+丘+兰l3飞In n . ( 16 ) X l.mean = J(生f一(去f+(27 )2 一(t: f + J (ll: f -(去f-.(17 ) Z l.m.n jR平立了.mean按照图2用于计算阻抗和电抗平均值的三个单相短

28、路试验的计算:式中:11A , 11B 11c一一一试验日、U1A，U1日，U1C试验P1A ,PlB , P1C 试理(sJR1A ,R1 jR1一一一X 1A ,X 1B ，X1C、kT PCUT 12T U2T ST U kT R2TA ,R2T ，R2TC一一-.18 式中:Zmax -相阻抗最大值;Z min 相阻抗最小值;Zm一一相阻抗平均值。U , o h .o_, _o.o, .o (J1AB十U1AC+ U1BC hase- ground.mei n 3 J3 1, . = !J八十11B十11c一l . mean 3 . ( 18 ) . ( 19 ) . ( 20 ) (

29、 21 ) . ( 22 ) GB/T 10066.10-2005 该不对称系数计算值是以与电弧炉变压器额定容量(见3.10)相对应的炉子电流而测定的。实际的不对称系数应按在与电炉变压器额定容量(见3.10)相对应的电流情况下所做短路试验的数据测定(见3.10)。注1:经制造商与用户同意，不对称系数的测量可用阻抗(2)的分量(X)来计算:X-. -x Kas-x =一一互了x 100 % . ( 23 ) 式中:Xmax 最大相电抗;Xmin一一最小相电抗;Xm 全部相电抗的算术平均值。注2:阻抗的电阻分量可不考虑，因为它的值主系数的算术平均值由两次或更多5. 6 通电期间主要运行参数的测5.

30、6.1 总则整套试验包括下列特川式中:ep一一净通电Ept一一在净送Ep。在净送电G一一放出的液、，A哇n/臼r，、. . . . . b) 生产率(见3.c) 净通电期间d) 5.6.2 试验条件试验是在正常a料堆积密度应a) 净通电时式中:trn一一净通电时间，单位为小时(h)。c) 净通电时间功率因数平均值，由下列得出。_ E Pt - Epo cos伊Pt(26 ) j(E pt - EPo)2 + (EQt - EQo)2 式中:EQt一一一在净通电时间末无功电度表的读数，单位为千乏小时(kvar.h)jEQ。一一在净通电时间开始时无功电度表的读数，单位为千乏小时(kvar h) j

31、 应用己校验的合适量程的三相电度表来测量有功和无功电能，电度表接在变压器的一次侧。9 GB/T 10066.10-2005 d) 按定义(见3.22)用计时器测量净通电时间，lm0 5.6.3 试验结果运行特性的算术平均值1E p mean , P mean ，mean t m mt8n ( 27 ) 以5个炉次记录的数值计算。5. 7 单位电极损耗的测量在各炉次试验期间进行单位电极消耗的测量，试验时应采用炉子制造商和用户商定种类的电极。电极损耗Ge1按五个试验炉次(连续总炉次)消耗的电极质量Ckg)总和减去试验期间己经断裂的部分电极的质量来确定。单位电极损耗gel是按以千克表示的电极损耗(断

32、裂部分除外)与以吨表示的出炉总液态质量G的商来确定。式中:Gel g e = G ge-一单位电极损耗，单位为千克每吨Ckg/t); Gel电极损耗，单位为千克每吨Ckg/t)。注:如单位电极损耗g与加入料块或其他材料的数量有关，则应经制造商和用户商定。5. 8 相序检查该检查应用连接在尽可能靠近电极的大电流线路上的相序表来进行。( 28 ) 有时，错误相序导致电极松动。因为石墨电极的螺纹通常是顺时针的，而相序应该为逆时针。10 GB/T 10066.10-2005 高压电网电压且感器电流丘感器炉子变压器炉子符号在5.5.4给出。圈1大电流线路(三相短路)电阻和电抗测量线路图11 G /T 1

33、0066. 10-2005 高压电网电压互感器符号在5.5. 4给出。图2大电流线路(单相短路)电阻和电抗测量线路图12 GB/ T 10066.10-2005 DC控制电流 绕组上抽头在一个箱体内的6个饱和电抗器三相布置，用于a.c电弧炉图3配置饱和电抗器的a.c电弧炉线路图例13 GB/T 10066.10-2005 附录A(资料性附录)本部分章条编号与IEC60676: 2002章条编号对照本部分的章条编号与IEC60676:2002的基本一致。表A.l给出了本部分章条编号与IEC60676: 2002章条编号不同处的对照一览表。表A.l本部分章条编号对应的国际标准章条编号4.1 4.2

34、 4.2 4. 1 (Title) 4. 2. 1a)、b)、c)4.1a)、c)、h)4.2.2a)、b)、c)、d)、e)4.lb)、d)、e)、f)、g)附录A附录B14 GB/T 10066.10-2005 附录B(资料性附录)本部分与IEC60676: 2002技术差异及其原因表B.l给出了本部分与IEC60676:2002技术差异及其原因的一览表。表B.l本部分的章条编号技术性差异原因改工业电热设备一-直接电弧炉的试验方法标准名称为电热装置的试验方法第10部分:直接电弧为与整套电热装置试验方法名称协调一致。炉。4. 1 将IEC60676: 2002中4.2改为4.1，名称不变。依

35、据GB/T10066. 1 2004中相应章节修改。4.2 将IEC60676:2002中4.1改为4.2，名称不变;依据GB/T10066. 12004中相应章节4.2.1 试验项目分为4.2. 1冷态试验项目和4.2.3修改。4. 2. 2 热态试验项目的CON-2.OOFH阁。国华人民共国家标准电热装置的试验方法第10部分:直接电弧炉CH丁10066.102005 和中* 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852:3946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销68517548 关印张1.25 字数32千字2006年2月第一次印刷1116 开:本880X1230 2006年2月第一版长7c 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533定价13.00抖号:155066. 1.27045 GB/T 10066.10一2005