设置高位水箱保护异常停电时中频炉线圈
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摘 要：停电后中频炉感应线圈降温水停止流动，温度升高会造成感应线圈的损坏。本文探讨了设置高位水箱作为线圈应急降温措施的原理、工艺设备构成及水箱位置、容积等相关参数的确定。设置高位水箱作为应急降温设备是安全生产、设备保护的有力保证。
关键词：中频炉;电极;高位水箱
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.008
1 前言
中频炉操作简单方便，是一种用于铸造锻造及热加工的设备。其中中频电源、感应线圈、水电缆等都需要用水进行冷却，因此冷却水对于炉子设备至关重要。中频电炉的冷却水泵站要配两台规格相同的主水泵，并且必须配有应急冷却水系统。当电网供电中断造成主水泵不能工作时，应急冷却水系统可为炉体提供冷却，避免炉体损坏。
2 中频炉冷却水系统简介
中频炉不同冷却部位对冷却水的具体要求如下：
（1）感应线圈、电容器组冷却水系统。水压应保持在0.15～0.20MPa，水温应保持在进水温度为 20～35℃，出水温度低于55℃。（2） 可控硅变频器的冷却系统。水压应稳定地保持在0.15MPa，水质应进行软化处理。（3） 其他部位冷却水系统。中频发电机、三倍频变频器及其他配套的开关柜等冷却水系统，要求与感应线圈相同。
为了保证中频感应炉设备的使用安全，水路应设置水压报警装置和停水警示器，以防止因水压不足或断水所造成的设备事故发生。
3 高位水箱运行原理及容积、位置等的确定
（1）运行原理。异常停电后，炉壁外侧盘绕的感应线圈受壁温炙烤，线圈降温夹层内的水会很快超过55℃，对线圈造成损坏。其他需要降温的设备由于停止通电，影响较小。将水箱设置在高处，水箱底部设置出水管与感应线圈降温进水管连接，管道上设置手动切断阀及转子流量计。切断阀用于正常工况时切断水箱出水，转子流量计用于使用水箱时观察水流情况。水箱上部设置进水管与感应线圈出水管连接，管道上设置切断阀用于正常工况时切断水流。
（2）水箱容积计算。若停电时炉内金属已熔化，则可以将其倾倒出炉，此种情况炉壁温度可在1～2个小时内降至55℃以下。最不利的情况是温度接近熔化溫度，金属未全熔，不能出炉，此时壁温则需要5～6个小时才能降至55℃以下，水箱容积应按最不利工况考虑。
中频炉线圈盘绕在炉壁，此种形式属于对流与辐射联合传热。以2t中频炉为例，传热量约100000Kcal/h，考虑到停电后，炉内液处于自然冷却过程，无外界热量加入，在降温至55℃时间段内冷却水系统撤热量按40000Kcal/h计算，6个小时总热量为240000 Kcal。水的比热容为1 Kcal/（kg.℃），水箱冷水温度按25℃考虑，则冷却水温升30℃，则所需水量为8m?，水箱容积按8.5m?设计。
（3）水箱高度。线圈夹层内的水受热比重降低，水在中频炉与水箱间靠密度压差自然循环。为增加流速提高换热速率，可尽量利用现有建筑高度将水箱置于高建筑房顶，以不小于10米为宜。
4 水箱使用安全注意事项
由于高温金属熔液遇水会产生爆炸事故，因此，水箱与中频炉连接管道的室内部分应尽可能的减少阀门、管件，与循环泵管道可采用焊接连接。水箱、室外管道及附件应作保温处理，以防冬季上冻无法运行。
5 冷却水系统的应急处理
（1）停电应急处理：电炉控制室的配电总柜中双电源开关应保持在自切换档位，当主电源与安保电源同时停电，必须马上通知值班电工，并且准备启动应急冷却系统。
（2）冷却水温度过高应急处理：感应线圈冷却水水管有异物堵塞，造成水的流量减小，这时需要先停电，再用压缩空气吹扫水管，去除异物，水泵停运时间最好不要超过8min;线圈冷却水水道有水垢，造成水的流量减小，必须每隔一至两年把线圈水道上明显的水垢提前进行酸洗;感应线圈水管突然漏水，这种漏水大多是因感应线圈与水冷磁轭或周围固定支架之间绝缘击穿所致，当发现此事故时，应立即停电，加强击穿处的绝缘处理，并用环氧树脂或其他绝缘胶类把漏水处表面封住，降低电压使用，把这炉铁水化好、倒完后再进行炉子修理。
6 结论
设置高位水箱后，作为应急降温措施，可一劳永逸的解决突发停电时设备降温问题，也可以作为循环水系统临时维修停用时的备用系统。水箱系统维护简便、安全可靠，是应急冷却措施中的选项之一。
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作者简介：李倩（1984-），女，山东淄博人，本科，工程师，主要从事化工工艺设计。
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