2)Типовые гидроприводы индукционных плавильных печей
Индукционные плавильные печи широко применяются в промышленности для плавки черных и цветных металлов. Диапазон емкостей печей очень широк, от единиц килограммов до нескольких десятков тонн. Печи работают на промышленных и высоких частотах. Крупные печи работают на частоте 50 Гц. С уменьшением емкости печи частота тока повышается, чтобы сохранилось соотношение между глубиной проникновения тока и диаметром загрузки, обеспечивающими высокий КПД.
Конструктивно плавильные печи выполняются как тигельные и канальные. Печи не отличаются большим многообразием механизмов. Как правило, это механизмы наклона печей для слива металла, механизмы подъема крышек, вентиляторы. Для крупных печей механизмы наклона чаще всего выполняются с гидроприводом.
Для примера рассмотрим индукционную тигельную электропечь промышленной частоты емкостью 10т ИЛТ-10/1,6-М1, предназначенную для плавки и перегрева сплавов на медной основе (бронз и латуней) в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Рис. 10.5. Габаритные размеры электропечи ИЛТ-10/1,6-М1:
1 – неподвижный каркас; 2 – подвижный каркас; 3 – установка индуктора; 4 – плунжер; 5 – крышка; 6 – механизм подъема и поворота крышки
Конструктивно (рис. 10.5) электропечь состоит из установки индуктора 3, неподвижного опорного каркаса 1, подвижного каркаса 2, плунжеров механизма наклона печи 4, крышки 5 и механизма подъема и поворота крышки 6. Неподвижный каркас состоит из двух стоек сварной конструкции, выполненных из листовой стали и швеллеров.
На неподвижном каркасе электропечи монтируется подвижный каркас, представляющий собой жесткую сварную конструкцию. Фасадная часть подвижного каркаса имеет две оси поворота, которые закрепляются в подшипниках, расположенных на стойках неподвижного каркаса.
В центральной части подвижного каркаса на двух полуосях закреплена установка индуктора, верхняя часть которой фиксируется в подвижном каркасе двумя парами стяжных болтов.
Установка индуктора является съёмным узлом электропечи и состоит из каркаса, индуктора, магнитопроводов и набивного тигля (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Установка индуктора в разрезе:
1 – каркас; 2 – тигель; 3 – рабочая катушка индуктора; 4 – верхняя и нижняя холостые катушки; 5 – верхнее и нижнее водоохлаждаемые кольца; 6 – натяжное устройство индуктора; 7 – токоподвод; 8 – магнитопроводы; 9 – натяжное устройство магнитопроводов; 10 – шаблон для набивки футеровки
Индуктор состоит из рабочей токоведущей катушки, верхней и нижней «холостых» катушек, стянутых в осевом направлении верхним и нижним водоохлаждаемыми кольцами и натяжными подпружиненными устройствами.
Индуктор печи окружен венцом из шихтованных пакетов магнитопроводов, которые служат для поглощения потоков рассеяния индуктора, что устраняет нагрев каркаса и других конструктивных элементов электропечи. Магнитопроводы устанавливаются в каркас установки индуктора и стягивают индуктор в радиальном направлении специальными нажимными устройствами, что придает необходимую жесткость конструкции.
Футеровка тигля выполняется из кварцитной набивной массы.
Для уменьшения тепловых потерь излучением во время плавки тигель электропечи закрывается футерованной крышкой. Подъем и поворот крышки производятся гидравлическим механизмом. Конструкция электропечи предусматривает возможность отвода выделяющихся при плавке газов из-под крышки через специальный патрубок, с которым должна стыковаться в районе оси поворота печи неподвижная вентиляционная система.
Токоподвод электропечи осуществляется водоохлаждае-мыми кабелями, подвод охлаждающей воды – гибкими шлангами водоохлаждения, что позволяет наклонять печь, не прерывая подачу воды для охлаждения индуктора.
В состав системы водоохлаждения электропечи входит шкаф водоохлаждения, имеющий контрольно-регулирующую аппаратуру и сливную воронку.
В комплект электропечи входит весовое устройство, производящее постоянный контроль веса шихты при ее загрузке, а также расплавленного металла при его сливе.
В комплект электропечи входит система гидропривода, состоящая из маслонапорной установки, гидравлической панели, пульта управления, соединяемых системой трубопроводов.
Управление наклоном электропечи и механизмом подъема и поворота крышки производится с пульта управления. Рекомендуемое расположение оборудования электропечи приведено на рис. 10.7.
Рис. 10.7. Рекомендуемое расположение оборудования электропечи ИЛТ-10/1,6-М1:
1 – электропечь; 2 – весовое устройство; 3 – трансформатор печной; 4 – реактор; 5 – блоки конденсаторов; 6 – маслонапорная установка; 7 – панель гидравлическая; 8 – панели с контакторами; 9 – комплектное распредустройство; 10 – блок питания; 11 – шкаф водоохлаждения; 12 – щиты управления; 13 – дублирующий прибор весового устройства; 14 – пульт управления; 15 – автоматический регулятор; 16 – панель с аппаратурой
Питание электропечь получает от трехфазного печного трансформатора с естественным масляным охлаждением. Электрическая схема питания печи представлена на рис.10.8 [8]. Мощность регулируется переключением ступеней напряжения питающего трансформатора под нагрузкой.
Для выравнивания токовой нагрузки по фазам предусмотрено автоматическое симметрирующее устройство (на схеме не показано).
Для повышения естественного коэффициента мощности (cos φ) индуктора электропечь снабжена батареей конденсаторов, которая состоит из постоянной и переменной частей для настройки cos φ.
Переменная часть конденсаторной батареи управляется автоматическим регулятором режима работы или вручную.
Рис. 10.8. Схема электрическая питания ИЛТ-10/1,6
Рис. 10.9. Схема электрическая управления печи ИЛТ-10/1,6
Автоматический регулятор поддерживает оптимальную мощность печи автоматическим переключением ступеней напряжения, питающего трансформатора, а также поддерживает cos φ печи, близкий к заданному, подключая (или отключая) соответствующие группы регулируемой части конденсаторной батареи.
Управление работой электропечи производится со щитов управления, расположенных в отдельном пультовом помещении, и соответствует схеме, представленной на рис. 10.9.
Схема предусматривает оперативное управление силовыми элементами печи – индуктором и гидроприводом, содержит пускорегулирующую аппаратуру, системы защиты, блокировок и сигнализации.
Разрешение на включение печи поступает с реле блокировок К1, которое срабатывает при включении универсального переключателя SA и готовности печи к работе: достаточное водоохлаждение индуктора и гибких кабелей – замкнуты контакты К2.2, К3.2; печь находится в вертикальном положении – замкнуты контакты SQ2.2 конечного выключателя SQ2; тигель в безаварийном состоянии – замкнут контакт К4.2 реле сигнализации проедания тигля К4.
Включение печи осуществляется кнопкой SB2. При замыкании SB2 подается напряжение на катушку силового контактора КМ1, который срабатывает и подключает силовые цепи индуктора к вторичной обмотке силового трансформатора (рис. 10.8).
Ручное управление секциями конденсаторов осуществляется кнопками SB6 и SB8, при нажатии которых подается напряжение на катушки контакторов КМ3 и КМ4, силовые контакты которых подключают соответствующие секции конденсаторов параллельно индуктору, повышая cos φ установки. Нарушения в нормальной работе печи отслеживаются системой блокировок и сигнализации, работающей либо на отключение печи, либо только на включение звуковой и световой сигнализации. Например, падение давления воды в системе водоохлаждения индуктора приведет к отключению контакта SP1 реле давления, промежуточное реле К2 обесточится и разомкнет свой контакт К2.2 в цепи реле блокировок К1, которое в свою очередь обесточит катушку силового контактора КМ1, разомкнутся силовые контакты КМ1.1 и печь будет отключена. Одновременно включится сигнальная лампа HL3, а нормально замкнутые контакты К2.3 включат гудок-ревун звуковой сигнализации. При необходимости звуковая сигнализация может быть переключена на световую переключателем SA4.
Электрическую часть схемы управления механизмами электропечи следует читать совместно со схемой гидропривода электропечи (рис. 10.10). Основными элементами гидропривода, представленными на схеме (рис. 10.10), являются насосная станция 13, реверсивные золотниковые распределители с электрогидравлическим приводом 3, золотниковые распределители с электромагнитным управлением 12, гидроцилиндры механизма наклона печи 11, гидроплунжер подъема крышки 9.
Перед включением механизмов электропечи включается электродвигатель маслонапорной установки пусковой кнопкой SB4 (схема силовых цепей включения электродвигателя привода насоса не приводится). При перекрытой напорной гидролинии 14 (золотниковые распределители 3 находятся в нейтральном положении) насос перекачивает масло в масляный бак через предохранительный клапан 8. Такой режим работы насосной станции неприемлем, так как насос работает на полную нагрузку, не совершая полезной работы, а вся мощность, потребляемая электродвигателем из сети, расходуется на преодоление сопротивления движущейся жидкости в предохранительном клапане, что приводит, в конечном счете, к нагреву масла. Во избежание этого универсальный переключатель SA2 (рис. 10.9) устанавливается в положение «включение золотника сброса давления YA1». Золотник сброса давления открывается (поз. 5, рис. 10.10), давая возможность насосу 6 перекачивать масло в масляный бак с минимальной нагрузкой. Таким образом, электродвигатель насоса переводится в режим, близкий к холостому ходу. Включение механизма наклона печи осуществляется переключением SA2 в положение «наклон». При этом золотник сброса давления 1У закрывается, и подается напряжение на электромагнит золотника YA2. Золотник 2У открывается и обеспечивает подачу масла из напорной гидролинии в левую полость золотникового распределителя 1ГУ.
Рис. 10.10. Схема гидропривода электропечи: 1,7 – обратные клапаны; 2 – дроссель; 3 – реверсивный золотник с электрогидравлическим приводом; 4 – гидравлический манометр; 5 – золотник сброса давления; 6 – насос лопастной сдвоенный; 8 – клапан предохранительный с переливным золотником; 9 – плунжер подъема крышки; 10 – вентиль запорный; 11 – гидроцилиндр наклона печи; 12 – золотниковый распределитель с электромагнитным управлением; 13 – насосная станция; 14 – напорная гидролиния; 15 – сливная гидролиния
Под давлением масла, преодолевая сопротивление пружины, поршни золотникового распределителя 1ГУ сместятся «вправо», соединяя напорную гидролинию с нижней полостью ГЦ11, а верхнюю полость – со сливной гидролинией. В дальнейшем работа НС будет направлена на совершение полезной работы по наклону печи и сливу металла. При достижении предельного наклона, конечный выключатель SQ1 разомкнет цепь питания YA2. Под действием пружины поршни золотника 2У вернутся в исходное положение, перекрывая напорную гидролинию и открывая сообщение левой полости 1ГУ со сливной гидролинией. При этом давление в левой полости 1ГУ падает и пружины золотника 1ГУ вернут поршни в нейтральное положение. Так будет перекрыта связь напорной гидролинии с исполнительной, наклон печи прекратится.
Билет №24