Como o design de sistemas de compensação de energia reativa pode ajudar as empresas metalúrgicas a romper o gargalo do consumo de energia por tonelada de aço?

A indústria metalúrgica é uma indústria típica de alta energia e o nível de consumo de eletricidade por tonelada de aço afeta diretamente os custos de produção e a competitividade do mercado. Neste artigo, o Geyue Electric, da perspectiva profissional de um fabricante de equipamentos de compensação de energia reativa de baixa tensão, analisará sistematicamente os principais fatores de influência do consumo de eletricidade em empresas metalúrgicas, exploram profundamente o mecanismo de correlação intrínseca entre a compensação de compensação de compensação e a compensação de compensação e a consumo de eletricidade por tonelada e a tonas de aço e proponha a suposição de compensação de aço e proposta de aço e proposta Através de estudos empíricos de cargas típicas, como fornos de arco elétricos e fábricas de rolagem, verificaremos que o sistema de compensação de energia reativa otimizada pode efetivamente reduzir o consumo de eletricidade por tonelada de aço em 3% a 8%, fornecendo um caminho técnico confiável para a conservação de energia e redução de custos em empresas metálvicas.

Análise das características de consumo de energia elétrica na indústria metalúrgica

O processo de produção metalúrgico cobre toda a cadeia industrial do processamento de matérias -primas ao rolamento acabado de produtos. As características do consumo de eletricidade em cada link variam significativamente. O forno de arco elétrico, como o equipamento principal no processo de fabricação de aço, tem uma característica de trabalho da carga periódica de impacto. A flutuação de energia reativa dentro de um curto período pode atingir 2-3 vezes a capacidade nominal. Essa intensa flutuação leva à distorção de flerta e forma de onda na grade de energia, aumentando assim a perda adicional de transformadores e reduzindo a eficiência dos motores.

O sistema de máquinas rolantes exibe características típicas de carga intermitente durante o processamento de tarugos de aço. As empresas e paradas frequentes causam flutuações significativas no fator de potência dentro da faixa de 0,3 a 0,8. Os dados medidos mostram que, quando o fator de potência é inferior a 0,7, o consumo abrangente de energia da linha de produção rolante aumenta de 12% a 15%. Além disso, o grande número de dispositivos de acionamento de frequência variável comumente encontrados nas empresas metalúrgicas não apenas trazem alta precisão de controle de processos, mas também injetam correntes harmônicas abundantes na grade de energia. Esses componentes não fundamentais exacerbam ainda mais a perda de transmissão de energia.

A relação quantitativa entre compensação de energia reativa e consumo de energia

A teoria dos sistemas de energia indica que a transmissão da potência reativa não apenas ocupa a capacidade do equipamento da fonte de alimentação, mas também se converte em perda de energia real através do efeito térmico da corrente. No sistema de distribuição de energia de 10kV de uma empresa metalúrgica, a perda anual de energia devido a cada 1kvar de corrente reativa durante a transmissão pode atingir 800-1000 kWh. Para uma empresa de aço com uma produção anual de um milhão de toneladas, essa perda oculta pode se acumular em vários milhões de quilowatts-hora de eletricidade.

O dispositivo de compensação de energia reativa dinâmica pode estabilizar o fator de potência acima de 0,95 por rastreamento em tempo real das alterações de carga, reduzindo assim as perdas de transformadores e linhas em 30% a 40%. Especialmente durante o processo de fundição do forno elétrico, a resposta rápidaDispositivo SVGpode suprimir as flutuações de tensão dentro de 3% e impedir o atraso no ajuste do eletrodo causado por quedas de tensão. Somente esse recurso pode reduzir o tempo de fundição de cada forno de aço em 4 a 6 minutos e reduzir diretamente o consumo de eletricidade por tonelada de aço em aproximadamente 15 kWh.

Principais inovações tecnológicas no design do sistema

Devido à particularidade das cargas metalúrgicas, os modernos sistemas de remuneração de energia reativa precisam romper as limitações das tecnologias tradicionais. O dispositivo de compensação dinâmica baseado nos componentes de potência do carboneto de silício já rompeu a barreira de 5 milissegundos no tempo de resposta e pode seguir com precisão as alterações de energia de nível de milissegundos dos fornos de arco elétrico. A aplicação de topologias de vários níveis permite que a capacidade de compensação seja modularmente expandida para várias dezenas de MVAR, atendendo aos requisitos de grandes oficinas de fabricação de aço.

O design colaborativo do controle harmônico e da compensação de energia reativa é de grande significado. No workshop rolante, é adotado um sistema híbrido de APF e SVG, que pode não apenas filtrar os 5º e 7º harmônicos gerados pelo conversor de frequência, mas também compensar dinamicamente a potência reativa fundamental. O caso de uma transformação de uma empresa de aço especial mostra que essa solução integrada aumentou o fator de potência da linha de produção rolante de 0,68 para 0,97, reduziu o consumo de eletricidade por tonelada de aço em 6,3%e alcançou um benefício anual de economia de eletricidade de mais de 8 milhões de yuan.

Implementação de engenharia e verificação de eficiência energética

A transformação bem-sucedida de economia de energia começa com o diagnóstico preciso do consumo de energia. Ao coletar contínuas curvas de carga de cada processo através do sistema de monitoramento da qualidade da energia, é estabelecido um modelo de correlação entre o consumo de eletricidade de aço e o fator de energia. A análise de dados revela que, no processo de fundição contínua, para cada aumento de 0,1 no fator de potência, o consumo combinado de eletricidade de ventiladores e bombas pode ser reduzido em 2,1% para 2,8%.

A estratégia de layout do dispositivo de compensação afeta diretamente o efeito de economia de energia. No workshop de forno de arco elétrico, foi adotado um design hierárquico de "compensação local no lado secundário da compensação centralizada do transformador + no barramento de 10kV". Isso não apenas suprime a pisca de tensão, mas também reduz a circulação de potência reativa. Os dados práticos de uma certa fábrica de siderúrgicos mostram que essa arquitetura distribuída reduz o consumo de energia por tonelada de aço em 1,2 pontos percentuais em comparação com o esquema tradicional. A introdução do sistema de controle inteligente otimiza ainda mais a sequência de comutação dos capacitores, prevê o ciclo de fundição por meio de algoritmos de aprendizado de máquina e permite o ajuste precoce da estratégia de compensação.

Direções futuras de desenvolvimento tecnológico

Com a transformação de processos metalúrgicos em relação ao esverdeamento e à inteligência, a tecnologia de compensação de energia reativa está enfrentando novas oportunidades de desenvolvimento. A aplicação da tecnologia gêmea digital permite a simulação de características de consumo de energia sob diferentes condições de produção em um ambiente virtual, fornecendo base científica para otimizar os parâmetros do sistema de compensação. A combinação de comunicação 5G e computação de arestas permitirá o controle colaborativo de economia de energia entre os processos e construirá uma Internet energética em nível completo.

Espera -se que a inovação em materiais semicondutores de bandGAP amplo reduza ainda mais a perda de dispositivos de compensação dinâmica em 40% a 50%. Os capacitores feitos de novos materiais dielétricos podem ter uma vida útil de mais de 15 anos, reduzindo significativamente os custos de manutenção. Esses avanços tecnológicos continuarão a impulsionar a diminuição do consumo de energia de aço na indústria metalúrgica, ajudando a atingir os objetivos do pico de carbono e da neutralidade do carbono.

O projeto de otimização do sistema de compensação de energia reativo é uma maneira eficaz de empresas metalúrgicas romper o gargalo do consumo de eletricidade por tonelada de aço. Ao adotar esquemas de compensação dinâmica que correspondem às características dos processos de produção, as empresas metalúrgicas podem não apenas melhorar a qualidade da energia elétrica, mas também aprofundar o potencial de economia de energia. A Geyue Electric sugere calorosamente que as empresas metalúrgicas incorporam o sistema de compensação de energia reativa ao planejamento geral de eficiência energética em novos projetos de construção ou renovação. Eles devem escolher os fornecedores de equipamentos com experiência na indústria metalúrgica e estabelecer um sistema de governança de qualidade de energia elétrica que cobre todo o processo de produção, estabelecendo uma base sólida para a criação de empresas de aço verde. Se a sua empresa metalúrgica precisar melhorar a qualidade da energia elétrica do sistema de energia, entre em contato com a Geyue Electric eminfo@gyele.com.cn, o engenheiro elétrico principal de nossa empresa responderá às suas necessidades o mais rápido possível.