DE2251503A1

DE2251503A1 - Anordnung zur messung der kraterspannung eines schmelzofens

Info

Publication number: DE2251503A1
Application number: DE2251503A
Authority: DE
Inventors: Oluf Christian Dipl I Boeckman
Original assignee: Elkem ASA
Current assignee: Elkem ASA
Priority date: 1971-10-22
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1973-04-26
Also published as: FR2156925A1; DE2251503C3; US3757021A; JPS5314783B2; ZA727072B; DE2251503B2; CA966552A; NO126288B; IT968855B; FR2156925B1; JPS4851343A

Description

Elkem A/S
Oslo, Norwegen

Anordnung zur Messung der Kraterspannuhg eines.

Schmelzofens

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Kraterspannung eines 3-phasigen elektrischen Schmelzofens, der mit drei Elektroden ausgerüstet isb.

Zur Erzielung eines optimalen Betriebes eines großen elektrischen Schmelzofens ist es erforderlich, die Elektrodenbelastung relativ genau zu mess'en". Derartige Messungen werden üblicherweise so durchgeführt, daß der Elektrodenstrom und die Kraterspannung, d.h. die Spannung zwischen Elektrode und Schmelzofenboden, gemessen wird. Hierzu ist der Schmelzofenboden mit einem elektrischen Kontakt ausgerüstet, der zur Übertragung seines Potentials an die Messinstrumente im Kontrollraum mit einer elektrischen Leitung verbunden ist.

Die Messung des Elektrodenstromes sbellb dabei kein besonderes Problem dar, während jedoch die Messung der Kraterspannungen bei den bekannten Anlagen sehr ungenau ist,

3 0 9817/0884 Bao Qm$_mi ~²~

in den vom Bodenkontakt zum Messinstrument des Kontrollraumes führenden Messleitungen relativ große Fehlerspannungen induziert werden können. Dieses Problem ist bereits seit langem bekannt, jedoch war es bisher nicht möglich, die Werte der induzierten Fehlerspannungen zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bei 3-phasigen Schmelzofen mit dreieckig angeordneten Elektroden möglich ist, durch Verwendung, eines Impedanz-Hetzwerkes die Messung der induzierten Fehierspannungen und eine Konjektur derselben durchzuführen. Anhand von Messungen konnte festgestellt werden, daß die in den Messleitungen auftretenden Fehlerspannungen sehr erheblich sein können, wie a\is dem nachstehend aufgeführten Beispiel hervorgeht. Bei einem Schmelzofen, der einen Elektrodenstrom von 1oo kA und eine Spannung zwischen den Elektroden von 2oo V aufwies, konnte in der Messleitung eine induzierte Fehlerspannung von etwa 1o V gemessen werden. Der reaktive und der Ohm'sche Kraterwiderstand waren dabei gleich groß. Bei einer symetrischen Schmelzofenbelastung beträgt dabei die Leistung jeder Elektroae °^

Bei den bekannten Messanordnungen ergibt sich bei einer induzierten Fehlerspannung von 1o V unter den drei Elektroden bei der entsprechenden Phase der Fehlerspannung eine gemessene Leistung von 7,5» 9,2 und 7,9 MW* Damit entstehen bei der Messung der·Leistungsverteilung erhebliche Fehler, welche die Überwachung des Betriebes und die Einstellung ■ der Schmelzofen auf optimale Betriebsverhältnisse betrachte lieh erschweren. ,,·>, ......

Der Erfindung liegt die Aufgabe augnmde, eine Anordnung ,; zur Messung der Kraterspannung eines 3-phasigen elektrischen Schmelzofens, der mit drei Elektroden ausgerüstet ist, vorzuschlagen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung von einem Bodenkontakt des Schmelzofens aus ein Impedanz-Netzwerk in geometrisch und/oder elektiünnignstisch s;/mriötrasche^ad?r definiert unsymmetrischer

3093 17/080 4

BAD ORfGJNAL""

Weise zu einem das Potential des Schmelzofenbodens reproduzierenden Sternpunkt über dem Schmelzofen geführt ist. Das Impedanz-Netzwerk besteht in vorteilhafter Weise aus drei Messleitungen, die zueinander unter einem Winkel von vorzugsweise etwa 12o° verschoben sind. Nach der Erfindung ist jede Messleitung einer Elektrode gegenüberliegend vom Bodenkontaktpunkt zum Sternpunkt geführt. Dabei verläuft jede Messleitung zu der ihr nächstgelegenen Elektrode vorzugsweise nahezu achsparallel. Nach der Erfindung ist jede Messleitung in bezug auf im Haum befindliche und in der Messleitung Fehlerspannungen induzierende Elemente und auf die ihr zugeordnete Elektrode derartig geometrisch gleichwertig geführ't, daß der Sternpunkt sich in einem elektromagnetisch" symmetrischen Impedanznetz befindet. Als Fehlerspannungen induzierende Elemente kommen im wesentlichen Eisenteile in Frage, die sich in der Nähe der Messleitungen befinden und die nicht ohne weiteres entfernbar sind. Nach der Erfindung ist es auch möglich, zwei von drei Messleitungen in bezug auf im Raum befindliche und in den Messleitungen Fehlerspannungen induzierende Elemente und auf die ihnen zugeordneten Elektroden geometrisch gleichwertig zu führen, so daß sich der Sternpunkt in einem definiert unsymmetrischen Impedanznetz befindet und das Potential des Schmelzofenbodens in diesem Sternpunkt reproduzierbar ist.

Die Messleitung«! werden somit in geometrischer Hinsicht möglichst gleich im Verhältnis zu der ihnen zugeordneten Elektrode und auch im Verhältnis zu den umherliegenden Stahlteilen zu einem Punkt über dem Schmelzofen geführt, bei dem die magnetischen Störfelder möglichst schwach sind, wobei in den einzelnen Messleitungen entsprechende Widerstände eingeschaltet sind, so daß das Potential des Schmelzofenbodens im Sternpunkt reproduziert wird.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausiührungsbeispiels näher erläutert. · Hierbei zeigen:· .

3 09817/088^

Figur 1 ein Impedanz-Netzwerk, welches einem Schmelzofen zugeordnet ist und

Figur 2 ein Impedanz-Netζwerk mit einer definierten Unsymmetrie

Wie aus Figur 1 hervorgeht, befinden sich in der Schmelzofenwanne 1 drei dreieckig zugeordnete Elektroden 2. Vom Bodenkontaktpunkt 3 werden drei Messleitungen 4, 5 und 6 abgeleitet, die zueinander um einen Winkel von 12o° verschoben sind. Die drei Messleitungen sind möglichst im gleichen Abstand von der Schmelzofenwandung zu einer über dem Schmelzofen gelegenen Bühne geführt und sind über drei Widerstände 7» 8 und 9 zu einem Sternpunkt 10 miteinander verbunden. An Stelle der Ohm¹ sehen Widerstände können auch Impedanzen oder andere Komponenten verwendet werden, mit denen sich die Potentiale der drei Leitungsenden zu einem Sternpunkt kombinieren lassen. Dabei werden die drei Messleitungen 4, 5 und 6 geometrisch möglichst gleich im Verhältnis zu der ihnen jeweils zugeordneten Elektrode und im Verhältnis zu umherliegenden Stahlteilen geführt, welche das Magnetfeld stören und somit die induzierten Spannungen ungünstig beeinflussen können.

Wenn die gewünschte Dreieck-Symmetrie durch die entsprechende Führung der Messleitungen erreicht ist und die drei Elektrodenströme gleich groß sind, so werden in den drei Messleitungen auch gleich große Fehlerspannungen induziert. Diese Fehlerspannungen sind jedoch untereinander um etwa 12o° phasenverschoben. Durch die Verknüpfung über drei gleich große Widerstände zu einem Sternpunkt wird das Potential des Schmelzofenbodens in diesem Sternpunkt reproduziert. Befindet sich dieser Sternpunkt und der Kontribllraum in einem Gebiet mit schwachen Störfeldern, so wird in der Verbindungsleitung vom Sternpunkt zum Kontrollraum keine namhafte Fehlerspannung induziert. Die Spannung zwischen dem Sternpunkt und den drei Elektroden wird danach einmal vom Sternpunkt und vom Elektrodenmantel oder gegen die Zuleitungen, die zur Elektrodenfassung verlaufen, abgegriffen, wobei die Leitungsführung Spannungεfehlerfrei zum Kontrollraum geleitet wird.

309817/088A

Die drei Messleitungen können in jedem beliebigen Winkel in bezug auf die Elektroden verlegt werden. Zwischen den Elektroden sind die Magnetfelder geringfügig schwächer als gerade gegenüber den Elektroden. Es konnte jedoch festgestellt werden, daß es besonders vorteilhaft ist, die Messleitungen gerade gegenüber den drei Elektroden zu verlegen, falls eine solche Leitungsführung möglich ist» Die in einer Messleitung induzierte Fehlerspannung wird dann von dem Strom der nächstgelegenen Elektrode beherrscht. Dies bewirkt, daß die in den drei Messleitungen induzierten Fehlerspannungen den entsprechenden Elektrodenströmen proportional sind. Durch Verknüpfung über drei gleiche Widerstände zu einem Sternpunkt wird das Potential des Schmelzofenbodens sogar bei ungleichen Elektrodenströmen reproduziert.

In der Praxis können jedoch Hindernisse vorhanden sein, die eine derartige Verlegung der drei Messleitungen erschweren, so daß die gewünschte Dreieck-Symmetrie nur schwer zu erreichen ist. Wenn jedoch zwei Messleitungen geometrisch gleich im Verhältnis zu je ihrer Elektrode und im Verhältnis zu umherliegenden Stahlteilen geführt werden können, während die dritte Messleitung aus praktischen Gründen im Verhältnis zu ihrer Elektrode geometrisch anders geführt werden muss, so kann das Potential des Schmelzofenbodens dennoch im Sternpubkt reproduziert werden, wenn sich dieses in einem Impedanz-Netzwerk einer bestimmten Unsymmetrie bildet. Dies wii?d anhand der Figur 2 veranschaulicht, welche die SpannungsVerhältnisse zwischen den Enden der drei Messleitungen für diesen Fall^'elgt. Hier gibt 11 und 12 die Potentiale der Enden der zwei Messleitungen an, welche geometrisch gleichwertig im Verhältnis zu ihrer jeweiligen Elektrode geführt sind. Die dritte Messleitung ist dagegen im Verhältnis zu ihrer Elektrode geome- brisen anders geführt und das Potential des Endes der Messleitung liegt bei 13» Wenn diese Messleitung im Verhältnis zu ihrer Elektrode geometrisch in der gleichen Weise wie die zwei anderen Messleibungen in bezug auf ihre Elektroden geführt wären, so würde das Ende d-ir dritten M um leitung ein Po-ton ti al aufweinen, weichet? bei Λ¹V angegeben ist. Die drei Potentiale

Ι 09 8 17/ü ü 8U

11, 12 und 14 bilden somit die Ecken in einem gleichseitigen Dreieck, dessen Mittelpunkt 15 den gesuchten Sternpunkt darstellt. Das unsymmetrische Impedanznetz hat somit die Aufgabe, die Potentiale 1 , 12 und 13 in einer solchen Weise zu kombinieren, daß der Sternpunkt in den Punkt 15 fällt.

i U ^l) )) I / U H >} ',

Claims

Patentansprüche

Anordnung zur"Messung der Kraterspannung eines 3-pka.sigen elektrischen Schmelzofens, der mit drei Elektroden ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Bodenkontakt (3) des Schmelzofens (1) aus ein Impedanz-' Netzwerk (4,5,6,7j8,9) in geometrisch und/oder elektromagnetisch symmetrischer oder definiert unsymmetrischer Weise zu einem das Potential des Schmelzofenbodens reproduzierenden Sternpunkt (1o) über dem Schmelzofen (1) geführt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanz-Hetzwerk aus drei Messleitungen (4,5,6,) besteht, die zueinander unter einem Winkel von etwa 12o° verschoben sind.
3·. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß jede Messleitung (4 bzw» 5 bzw. 6) einer Elektrode (2) gegenüberliegend vom Bodenkontaktpunkt (3) zum Sternpunkt (10) geführt ist«
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, daß jede Messleitung (4 bzw, 5 bzw. 6) zu der ihr nächstgelegenen Elektrode (2) nahezu achsparallel verläuft.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4_S dadurch gekennzeichnet, daß jede Messleitung (4 bzw. 5 bzw, 6) in bezug auf im Raum befindliche und in der betreffenden Messleitung Fehlerspannungen induzierende Elemente und auf die ihr zugeordnete Elektrode (2) derartig geometrisch gleichwertig geführt ist, daß der Sternpunkt (1o) sich in einem elektromagnetisch symmetrischen Impedanznetz befindet.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von drei Messleitungen (4,5,6) in bezug auf im Raum befindliche und in den Messleitungen Fehler-' spannungen induzierende Elemente und auf die ihnen zugeordneten Elektroden (?.) geometrisch gleichwertig geführt sind, so daß

309 8 17/0884

rich dei: kternpunkt (Λ¹;·) in einen definiert unsymmetrischen Imped^mznrtz beiindet, und dat- Potential dor ücl in diesen i~i cmpunVA (1^) reproduziei'bcii· lt,i .

Leerseite