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煉鋼廠常用的精煉工藝有: LF（電加熱還原，脫氧、脫硫）、RH（真空脫氧、脫氮）,VD（氬氧脫碳、脫硫），其中LF爐因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了電弧爐還原時(shí)間，縮短了電弧爐的冶煉周期，提高了電弧爐的生產(chǎn)率，能夠在一定時(shí)間內(nèi)為連鑄提供符合溫度、成分及潔凈度要求的鋼液，保證了電弧爐+ LF精煉+連鑄工藝的順行，因此得到了廣泛應(yīng)用。其主要結(jié)構(gòu)是在鋼水澆鑄鋼包上增加一個(gè)能插入3根石墨電極的頂蓋(電極用途是進(jìn)行三相交流加熱)。通過(guò)安裝在鋼包底的透氣磚把惰性氣體(例如Ar氣)吹入到鋼水中，同時(shí)在還原性渣下對(duì)鋼水進(jìn)行加熱攪拌，實(shí)現(xiàn)脫氧、脫硫和減少非金屬雜質(zhì)。

LF精煉爐斷路器故障原因

LF精煉爐由10kV或35kV供電，熔煉過(guò)程需斷路器分合閘5-6次，每天生產(chǎn)20爐左右，因此斷路器平均每天分合閘次數(shù)在100次以上，在分閘過(guò)程中不同期性時(shí)間一旦超過(guò)2ms，容易導(dǎo)致斷路器相當(dāng)于非全相運(yùn)行，同級(jí)斷口分閘不同期過(guò)大，甚至觸頭沒(méi)有分開(kāi)，可能使其開(kāi)斷時(shí)，觸頭所承受的恢復(fù)過(guò)電壓超過(guò)允許值，從而滅弧失敗導(dǎo)致爆炸。同時(shí)由于工藝本身產(chǎn)生的分?jǐn)嚯娏鞔螅虼嗣看畏趾祥l時(shí)都會(huì)對(duì)斷路器本身造成一定壽命損失，當(dāng)該損失積累到一定程度后，直接表現(xiàn)為斷路器在某次分閘過(guò)程中爆炸。

綜上對(duì)于LF精煉爐回路的斷路器需要對(duì)其分合閘過(guò)程中三相不同期、路器剩余電壽命進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及分析，根據(jù)斷路器健康狀態(tài)及時(shí)維修或更換斷路器，避免電氣事故及因電氣事故造成的精煉爐爐體損壞。

三相不同期及電壽命監(jiān)測(cè)方案

三相不同期監(jiān)測(cè)的方法主要是在斷路器三相安裝機(jī)械特性傳感器+接近開(kāi)關(guān)，采集分合閘過(guò)程的數(shù)據(jù)，并由智能監(jiān)測(cè)裝置計(jì)算斷路器每次執(zhí)行分合閘動(dòng)作時(shí)斷路器三相的合分閘開(kāi)距、超程、過(guò)沖、反彈、剛合/剛分速度、平均分合閘速度等。電氣智能化系統(tǒng)通過(guò)三相機(jī)械特性的指標(biāo)及曲線相對(duì)比，綜合計(jì)算斷路器每次操作過(guò)程中的狀態(tài)，深度分析斷路器的健康狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)斷路器三相不同期監(jiān)測(cè)，并在出現(xiàn)劣化趨勢(shì)時(shí)及時(shí)告警。

機(jī)械特性數(shù)據(jù)通過(guò)高精度紅外位移傳感器采集，其空間分辨率為0.02mm，該傳感器安裝在操作機(jī)構(gòu)底部，在每次斷路器分合閘過(guò)程中采集斷路器動(dòng)觸頭的位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到智能監(jiān)測(cè)裝置。

針對(duì)剩余電壽命電氣智能化系統(tǒng)則通過(guò)采集斷路器分合閘過(guò)程中的分段電流，結(jié)合斷路器出廠額定壽命與累計(jì)消耗電壽命，通過(guò)二者差值判斷剩余電壽命，其計(jì)算方法為：

額定電壽命 S=Nn*Isn^2   單位A^2   (注意Isn一般用kA表示）

初始電壽命 S0=N0*In^2,  單位A^2

累加電壽命 X=Ib1^2 + Ib2^2 + Ib3^2 + Ib4^2 + Ib5^2……

剩余電壽命 剩余% = (S-S0-X)/S*100。

通過(guò)智能組件與各類傳感器的有機(jī)配合，電氣智能化系統(tǒng)將柜內(nèi)各類運(yùn)行信息進(jìn)行綜合分析，從而判斷開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及健康程度。并將開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)劃分為健康、隱患、告警、故障四個(gè)類型，并根據(jù)狀態(tài)報(bào)警提示檢修，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓斷路器的生命周期的管理。

結(jié)合設(shè)備位置信息、故障設(shè)備的圖紙信息、檢修記錄、試驗(yàn)記錄、備件信息等為運(yùn)維人員處理事件提供全面的信息支撐，同時(shí)積累故障庫(kù)，為事件處置提供依據(jù)。

效益分析

通過(guò)對(duì)LF爐高壓斷路器生命周期的管理，即保證精煉工藝正常運(yùn)行及作業(yè)人員安全，又能產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。按每爐鋼100噸計(jì)算，避免一次精煉爐斷路器事故可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益40-50萬(wàn)元，同時(shí)減少電氣設(shè)備、精煉設(shè)備為維修費(fèi)用10萬(wàn)元左右。

供稿：智能化軟件部 白雪松