HY284000kva刚玉电弧炉技术文件.docx
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HY284000kva刚玉电弧炉技术文件
HY2.8-4000KVA白刚玉电弧炉
技术文件
1工厂条件：
1.1设备型号：
HY2.8-4000KVA白刚玉电弧炉设备；
1.2设备用途：
主要用于白刚玉、电熔刚玉、莫来石等磨料和耐火材料的冶炼。
；
1.3设备形式:
白刚玉炉为固定式直筒水冷炉盖、顶加料、顶吹氧、炉壁外喷淋水冷却结构形式，操作形式分为左、右操作。
1.4工厂有关参数及能源介质条件:
1.4.1电源条件：
a．交流10kV供电系统
电压：
10kV±10%
相数：
3
频率：
50±0.5Hz
b.低压配电系统
电压380V/220V+10%～-15%
频率50±0.5Hz
三相
1.4.2能源介质条件：
气体介质
名称
纯度%
压力MPa
氧气
99.9
0.8～1.20
冷却水系统及其补充新水水质
序号
项目
单位
数值
1
PH值
7.0-8.5
2
悬浮物
Mg/L
≤50
3
硬度
°dh
5-6
4
碱度
Mg/L
20-40
5
氯离子
Mg/L
50
6
温度
℃
≤35
7
压力
MPa
0.4
设备外部冷却循环水配置要求：
冷却塔：
不小于150～200t/h
调节水池：
60～80m3
1.5产量：
1套设备0日产量25吨，年工作日330天，连续式工作制，年产量8250吨。
如果需要年常量达到3万吨，则需要4套设备才能满足要求。
2结构特点:
2.1、顶加料、顶吹氧、炉壁外喷淋水冷却结构形式；
2.2每相采用两根大截面（Φ1600Χ2）内水冷电缆、补偿器、穿墙铜排、铜-钢复合导电横臂（小车升降式）等组成空间三角形布置的节能型短网。
短网阻抗值≤3ｍΩ，三相阻抗不平衡度≤8%；
2.3先进可靠的变频电机式电极升降自动调节器：
可自动和手动操作。
弧流整定范围：
25%—150%lm。
电极响应时间：
0.15S。
2.4炉体倾动采用液压传动，集成块式液压阀；
2.5电极夹头采用抱带式夹紧，使用可靠、寿命长。
2.6电极夹放采用气动驱动方式。
2.7电极自动升降调节器采用德国西门子PLC可编程控制器控制。
2.8变压器一次侧电压10KV，二次电压220-110V。
电动调压，顶出线方式；
2.9冷却水系统有压力和水温监控，声光报警。
为防止停电事故用户需设高位水箱。
2.10电炉参数实行工业计算机监控与管理。
3、主要技术参数
序号
名称
单位
数值
1
标称容量
t
5
2
炉壳内径
mm
2800
3
炉壳深度
mm
1400
4
电极直径
mm
Φ250
5
电极分布圆直径
mm
Φ880（±80）
6
电极行程
mm
1600
7
电极升降速度
m/min
上升2.0\下降1.5
8
变压器额定容量
KVA
4000
9
一次电压
KV
10
10
变压器二次电压
V
180-390V/22档无载电动调压
180-250V恒电流
260-390V恒功率
11
二次额定电流
A
9237
12
冷却方式
强油水冷却形式
13
设备过载能力
℅
20
14
出料最大倾角
度
前倾45°
15
冷却水耗量
t/h
～200
4机械结构说明及工作原理
白刚玉炉为固定式直筒水冷炉盖、顶装料、顶吹氧，炉体平台为固定轴式倾动方式，炉壁外喷淋水冷却结构形式，其机械部分由以下几部分组成：
a、炉体;
b、炉体倾动装置;
c、短网系统;
d、固定式直筒水冷炉盖（板式）；
e、电极升降装置;
f、液压系统;
g、水冷系统;
h、气动系统；
4.1炉体装置：
该部件由炉壳、出料槽构成。
a、炉壳为可快速更换。
上部由20mm锅炉钢板焊接而成的直筒形，底部呈椭圆形封头结构。
炉壳前设有一个出料槽口，上部有水冷却加强圈及炉壳外部喷淋水管，以防止炉壳变形。
炉壳上部焊有与倾动装置固定的联结法兰，在联结法兰园周方向备有8个园孔，园孔与位于倾动装置上的8个销轴相配；炉底中心开有一个小孔以便炉衬砌筑后透气用。
b、出料口由铸钢浇铸而成，通过联结板用螺栓固定在炉壳的出料嘴的开口处。
4.2倾动装置：
倾动装置由倾炉液压缸及倾动平台和支承机构等组成。
a、支架和平台均由普通钢板组焊接而成，支架与平台通过安装，支座联接采用螺栓联结，用户现场安装时需在该部分的螺栓联结处电焊焊牢。
b、倾动支座亦由槽钢及钢板焊接而成，下部有地脚螺栓与基础固定。
c、倾炉液压缸结构采用柱塞形式。
柱塞外表面镀硬铬珩磨，采用YX型聚氨脂密封圈，倾炉缸上下两端分别通过球型铰链，固定于倾动平台和基础上，倾炉缸由炉前操作台上的操作手柄控制液压站的油路方向进行控制前倾、后倾。
4.3水冷炉盖与炉门机构：
炉盖为固定式直筒型板式水冷炉盖，炉盖上设有三个电极孔、一个吹氧孔及一个加料孔。
炉盖侧下部设有二个活动门，用于辅助加料和电极故障处理。
炉盖外环下部安放于炉壳砂封槽内，起密封作用，通过销轴固定炉盖。
二号电极正对出料嘴。
炉盖进水、回水管均联接在总进水、回水管上。
炉盖制作完成后，应进行自然时效处理以消除焊接应力，并进行水压检漏。
4.4电极升降装置
电极升降装置由小车式导电横臂、立柱、电极夹紧机构、比例阀式全液压电极升降装置等组成。
小车式导电横臂为铜钢复合型横臂，是由铜钢复合板制成的全水冷箱形结构。
横臂后段装有电极夹紧机构，电极夹紧采用碟簧抱紧形式，即正常工作时电极由碟簧夹紧，松放电极时由气动缸压缩碟簧完成。
立柱是由钢管及钢板焊成的V型导轨构件,立柱两面设有两个导轨面，导轨面经过机械加工，以保证直线度和形位公差。
直立安装于炉盖旋转架上。
通过比例阀式全液压电极升降装置完成电极臂和电极的自动升降。
电极夹头采用铬铜锻件，铬铜具有导电性好，机械强度高，抗耐磨等优点。
在结构上摒弃传统埋管冷却的方式，而采用打深孔内部通水直接冷却，从而大大地增强了冷却效果，提高了夹头的使用寿命。
电极抱闸采用非导磁不锈钢制成。
该电极升降装置具有以下优点：
☆铜钢复合型导电横臂升降灵活，系统惯性小，刚性好；
☆结构大大简化，绝缘性能好，可靠性高；
☆能方便可靠的夹紧、放松电极；
☆电极夹紧力大，夹头处不易发生打火现象；
☆电极抱闸为水冷构件，不会因处于高温区而发生热胀造成电极下滑。
4.5短网系统（大电流线路）
大电流线路由电炉变压器二次出线端的连接铜排、补偿器、穿墙铜排、电缆接头、大截面内水冷电缆、导电横臂、电极夹头、石墨电极以及支架等组成。
水冷电缆与穿墙铜材和导电横臂之间用不锈钢螺栓连接。
穿墙铜排、水冷电缆及导电横臂内，通水冷却。
在设计上通过短网工程计算，采用空间三角形布置，使三相阻抗不平衡度尽量小（数值<8%），使输入炉内的各相能量尽量平衡、合理，从而可以缩短熔化时间，有效地提高炉衬炉龄。
4.6液压系统
液压系统压力为12MPa，工作介质为抗磨液压油。
系统包括液压源和各种控制阀门、蓄液箱、压力继电器等。
液压源有二台液压油泵（一用一备）。
蓄液箱上设有温度及液位控制仪表，动作控制选用优质名牌滑阀和锻钢球阀。
液压系统设置高压过滤器，以保证系统的清洁度，使整个系统运行可靠。
·液压系统控制,炉体锁定,炉体倾动等。
·液压控制置于控制室内，设有断路器、接触器、热继电器等，提供液压系统各电机启动运行和停止控制及保护。
各部位的传动方式如下：
运动部位
特点及操纵方式
炉体倾动
柱塞式液压缸、电动
电机升降
比例阀式全液压电极升降
由液压站至炉体各部位的液压缸输液管路在活动部位均采用挠性高压钢丝编制胶管。
│
4.7冷却水系统
冷却水系统由压力表、温度计、截止阀、水分配器，回水箱及管路等组成。
冷却水源接自车间总进水管，压力不小于4XlO5Pa，水温不超过32℃。
该装置设有水压、水温报警，当水压低于设定值或水温高于规定值时，发出报警信号。
冷却水装置设在变压器室墙侧炉前位置，通过管路（包括软管）与炉体冷却部位连接起来，分别供炉体、炉盖、导电横臂、水冷电缆等的冷却用。
板式水冷炉盖、炉壳水冷部分试验方法为：
打水压至0.6Mpa，保压60分钟，然后用肉眼观察各处焊缝是否渗水。
变压器油水冷却器用水，由高位冷却水箱供给，回水接至车间回水网中。
冷却水质量应符合下列要求：
PH值7—8.5
总硬度10°dH
悬浮物50mg／L
总溶解物400mg／L
导电率75毫西门子／m
4.8气动系统
各部位的传动方式如下：
运动部位
特点及操纵方式
电极松开
气缸
5电气设备组成及工作原理
本套电气设备主要包括：
高压供电系统、电炉变压器、低压供电系统、低压电气控制系统、电极升降自动调节系统、工业计算机监控系统。
5.1电气设备组成
高压柜1面
电炉变压器1台
低压电气设备1套
其中低压电气设备包括：
a.主操作台1台
b.计算机操作台1台
c.低压控制柜1面
d.倾炉操作台1个
e.液压控制箱1个
5.2系统工作原理
5.2.1高压供电系统（GG1AF）
高压供电系统由10KV馈电，经高压隔离开关、高压真空断路器送至电炉变压器，在高压供电系统中还设有氧化锌避雷器，用于吸收操作过电压和浪涌过电压，以保护变压器的正常运行，真空断路器用来接通和断开高压侧主电路。
高压侧二次计量回路设有电炉变压器高压侧电压、高压侧电流、功率因数、有功功率、有功电度及无功电度的计量。
二次保护回路设有短路保护、欠压保护、变压器轻重瓦斯、变压器油温高及冷却系统故障等完善的保护回路。
本套系统的高压合、分闸控制回路的直流220V电源由合闸电源380提供。
直流220V电源是经单相桥式整流、平波、储能，最后输出稳定的直流220V电源，以保证在动力供电回路断电时能顺利分开高压真空断路器。
高压系统的真空断路器的合、分闸控制主要由主控制室的主操作台操作控制，在设备调试时也可由高压柜就地操作。
5.2.2电炉变压器
电炉变压器为白刚玉炉专用变压器，采用有载电动调压，低压二次侧采用铜排顶出线、外封口。
变压器油水冷却器采用强油循环水冷却器。
变压器技术参数：
额定容量4000kVA
一次电压10kV
二次电压180-390V/22档有载电动调压
180-250V恒电流
260-390V恒功率
一次侧额定电流231A
二次侧额定电流9.3kA
接线方式D-Ydo-11
进出线方式顶进顶出
冷却方式强油循环水冷却器（OFWF）
5.2.3低压供电系统
车间动力电源提供电压为380V／220V的三相四线制动力电源,到主控室的动力柜的柜内刀开关上端头（N线车柜内接地铜排），再通过刀开关经铜排分别向各用电点的断路器供电，经各级断路器分别提供给合闸整流电源、油水冷却器电源、变压器调压箱电源、控制电源、PLC电源、稳压电源、变频电机、液压泵、空压机及备用电源供用户使用。
动力柜的仪表板上安装有电压表、电流表用以指示低压控制系统的电压和电流。
5.2.4液压控制系统
3t电弧炉液压站共有两台高压泵（一用一备），泵的工作可手动启动该泵，开泵时该泵电磁阀得电，泵卸荷启动，3秒后此电磁阀失电，高压泵进入打压阶段。
5.2.5炉子本体设备的控制
电弧炉炉体系统的控制由西门子S7-200型PLC来完成。
通过输入模块采集各种限位开关动作信号、控制开关的指令信号、有关接触器、继电器的动作信号，经PLC内部程序进行设备动作的控制和联锁保护。
由相应的输出模块分别对高压断路器合分闸、液压泵、液压阀门动作、炉盖升降
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