§4. Системы электропитания плазмотронов

Система электропитания плазмотронов постоянного тока показана на рис. 9.4. Основным ее элементом является источник питания (ИП), состоящий из трансформатора и тиристорного преобразователя. Для обеспечения устой­чивого горения дуги в плазмотроне ИП должен иметь крутопадающую внеш­нюю характеристику при падающей В АХ дуги. Для этого необходимы преоб­разователи на базе управляемых тиристорных выпрямителей с отрицательной обратной связью по току.

В промышленной эксплуатации на ТЭС находятся преобразователи типа ТП-400/560, предназначенные для питания электродвигателей постоянного то­ка. Для условий источника питания плазмотронов доработаны схемы блока управления с добавлением в цепь трансформатора, дросселя и осциллятора.

Поскольку для плазменного воспламенения угля на энергетическом кот-лоагрегате применяются от двух до четырех СПВ, на практике реализована многопостовая система электропитания на управляемых выпрямителях с об­щим трансформатором. В ней использованы серийно выпускаемые тиристор-ные агрегаты серии ТПЧ-500. В многопостовом источнике получены выход­ные параметры (для каждого из выпрямителей): U_хх= 540 В, максимальная сила тока дуги I = 500 А. Диапазон регулирования тока I - 130...400 А опреде­ляется характеристиками применяемых плазмотронов, а число включенных одновременно плазмотронов - требованиями технологии. Например, для сис­темы плазменной растопки котлов на Гусиноозерской ГРЭС принят четырехпостовой вариант источника питания, а на котлах ТЭЦ в Монголии ~ двухпостовой вариант.

Для поджига дуги при запуске технологических плазмотронов постоян­ного тока применяется серийно выпускаемый осциллятор ОСППЗ-300 или ос­циллятор собственного изготовления. Он представляет собой маломощный (около 50 Вт) высоковольтный (5...7 кВ) импульсный источник с частотой 5...7 кГц, достаточно простой в изготовлении. Включается он кратковременно (на 1...3 с) в момент инициирования дуги.

В заключение отметим, что в настоящее время единственной известной технологией, позволяющей осуществлять растопку котла и стабилизацию го­рения пылеугольного факела без использования второго вида топлива (незави­симо от качества угля), является-плазменная технология воспламенения пыле-угольной аэросмеси. Системы плазменного воспламенения угля прошли успешные испытания в условиях промышленной эксплуатации с горелками различных типов, которые наиболее широко используются в энергетических котлах. Технические требования по обслуживанию и эксплуатации плазмотро­нов и СПВ, а также вопросы электро- и взрывобезопасности не создают прин­ципиальных ограничений или технических трудностей для широкого приме­нения СПВ на пылеугольных ТЭС.

Глав а X. ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Плазменное напыление является не только широко распространенным методом нанесения защитных покрытий различного функционального назна­чения. Как показывает практика, этим методом можно создавать все виды композиционных материалов, в том числе дисперсно-упрочненных, слоистых, с наполнителем, с направленной кристаллизацией и др.

В § 2 гл. VI дана исчерпывающая информация о плазмогенераторах для нанесения покрытий, о характеристиках плазменной струи и особо подчеркну­то, что высокая повторяемость технологического процесса плазменного напы­ления обеспечивается при диффузной (распределенной) привязке анодного пятна дуги.

Широкий температурный и динамический диапазон параметров струй, возможность использования различных рабочих газов (нейтральных, окисли­тельных, восстановительных) позволяют сочетать в одном технологическом ­ процессе как фазовые и химические превращения, которые обеспечивают тре­буемую модификацию исходных порошков, так и напыление материалов с за­данной структурой*.

Схематично процесс плазменного напыления можно представить по рис. 10.1. Металлические или керамические (AI₂O₃, ZrO₂) порошки дисперсно­стью 20...50 мкм (металл) и 40...80 мкм (керамика) с помощью транспорти­рующего газа (аргон, азот, воздух) подаются из дозатора радиально под срез плазмотрона или в канал выходного электрода-анода. Попадая в плазменную струю (ламинарную, турбулентную, дозвуковую или сверхзвуковую), частицы нагреваются, расплавляются, ускоряются, соударяются с твердой поверхно­стью (основой) и кристаллизуются, образуя покрытие.

* Высокоэнергетические процессы обработки материалов / О.П. Солоненко, А.П. Алхимов, В.В. Марусин и др. - Новосибирск: Наука, 2000. - 425 с.

Рис. 10.1. Принципиальная схема процесса плазменного напыления

В зависимости от дисперсности частиц траектория их движения в струе различна (рис. 10.2). При постоянной скорости ввода частиц в плазменную струю у_ч0 = const более тяжелые из них проходят зону высоких температур, а более легкие выходят на ось струи в относительно удаленных холодных зонах.

Нагрев и динамика движения частиц напыляемого материала за оптимизации дистанции напыления порошковых материалов.

I=250A, U=27В, G =0,39 г/с; 1 –d _ч=50мкм; 2 – d _ч=100мкм; 3– d _ч=200мкм