محول الطاقة لفرن القوس

يعد تشغيل فرن القوس من بين الواجبات الأكثر تطلبًا لمحولات الطاقة. يتأرجح الحمل من الدائرة المفتوحة إلى حالة قريبة من الصدع المثبت بمسامير خلال جزء من الثانية، وتتكرر هذه الدورة عدة مرات خلال عملية تسخين واحدة. يجب أن يتعامل المحول المصمم لهذه الخدمة مع ذروات التيار القصوى، والقوى الكهرومغناطيسية القوية، وتغييرات الحنفية المتكررة دون فقدان الموثوقية. توفر Yulan Transformer محولات طاقة لفرن القوس من 1000 كيلو فولت أمبير إلى 80000 كيلو فولت أمبير، مع خيارات جهد أولي تبلغ 6 كيلو فولت، و10 كيلو فولت، و15 كيلو فولت، و22 كيلو فولت، و35 كيلو فولت، و110 كيلو فولت. تتبع أعمال التصميم المواصفة IEC 60076 وGB/T 10229 والمتطلبات المحددة للشركة المصنعة للفرن.

ظروف التشغيل التي تشكل التصميم

على عكس محول التوزيع الذي يعمل بالقرب من الحمل المقدر في معظم الأوقات، يقضي محول فرن القوس معظم حياته في ظروف عابرة. مرحلة الذوبان شديدة بشكل خاص. يتغير الخردة بشكل غير متوقع، وتلامس الأقطاب الكهربائية الشحنة، ويمكن أن يتجاوز التيار الثانوي ضعف القيمة المقدرة لفترات قصيرة. هذه الأحداث ليست أخطاء بالمعنى التقليدي، ولكن يجب على المحول أن ينجو منها بشكل متكرر طوال فترة خدمته بأكملها.

يعمل الجانب الثانوي بجهد منخفض، عادةً ما بين 100 فولت و800 فولت اعتمادًا على حجم الفرن والعملية، بينما يمكن أن يصل التيار الثانوي إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات. يتطلب هذا المزيج مقاطع عرضية للموصلات الثقيلة، وفروعًا متعرجة متوازية، وهياكل دعم قوية من الرصاص. يتم أيضًا تعيين مقاومة الدائرة القصيرة أعلى من المحولات القياسية، غالبًا في حدود 6٪ إلى 12٪، للحد من قمم التيار والحفاظ على استقرار القوس.

أساليب التصميم للخدمة الشاقة

تم تصميم محولات الطاقة لفرن القوس حول العديد من القرارات الأساسية التي تؤثر على الأداء وعمر الخدمة.

ترتيب لف

عادةً ما يتم تقسيم الملف الثانوي إلى مسارات متوازية متعددة للحفاظ على إمكانية التحكم في كثافة التيار. الموصلات المنقولة شائعة في التصنيفات الأكبر، ويتم ترتيب نهايات الملفات بعناية بحيث ينقسم التيار بالتساوي بين الخيوط المتوازية. تؤدي المشاركة الحالية غير المتساوية إلى إنشاء نقاط ساخنة وتقصير عمر العزل.

التحكم في المعاوقة

لم يتم تحديد قيمة المعاوقة من جدول ثابت. إنها تأتي من الدراسة الكهربائية للفرن، والتي تعمل على موازنة استقرار القوس مع الحاجة إلى الحد من إجهاد الدائرة القصيرة. تقلل المعاوقة الأعلى من قمم التيار ولكنها تقلل أيضًا من الطاقة الموصلة إلى القوس. تقوم الشركة المصنعة للمحولات بضبط هندسة اللف ومسارات تدفق التسرب لتلبية القيمة المحددة ضمن تسامح ضيق.

خيار مفاعل السلسلة

تشتمل بعض التركيبات على مفاعل متسلسل، إما داخل خزان المحولات أو كوحدة منفصلة. وهذا أكثر شيوعًا عندما تكون الشبكة ضعيفة أو عندما تتسبب مرحلة الذوبان المبكرة في حدوث انهيارات متكررة للخردة. يوفر المفاعل المدمج المساحة، ولكن من الأسهل فحص المفاعل المنفصل واستبداله. يعتمد القرار على تخطيط الموقع وفلسفة الصيانة.

اضغط على واجب المغير

تستخدم معظم محولات فرن القوس تغيير الصنبور عند التحميل. يعمل مغير الصنبور في كثير من الأحيان أكثر من محول الطاقة لأنه يجب ضبط جهد الفرن بين الصهر والتكرير. من ثلاثة عشر إلى تسعة عشر موضعًا نموذجيًا، ويجب أن يتم تصنيف مغير الصنبور للتشغيل المتكرر تحت الحمل. تحدد بعض المشاريع مفتاح محدد منفصل وترتيب مفتاح المحول لإطالة عمر الاتصال.

اختيار نظام التبريد

قد تستخدم الوحدات الصغيرة والمتوسطة التبريد الطبيعي للهواء الزيتي أو التبريد بالهواء القسري. غالبًا ما تحتاج الأفران الكبيرة ذات كثافة الفقد العالية إلى تبريد الماء بالزيت القسري. تتطلب أنظمة التبريد المائي تحكمًا صارمًا في الضغط: يجب أن يتجاوز ضغط الزيت دائمًا ضغط الماء بحيث ينتقل أي تسرب من الزيت إلى الماء، وليس العكس.

نظرة عامة على المواصفات

يقدم الجدول أدناه نطاقًا عامًا من المعلمات لسلسلة محولات الفرن القوسي. يتم تحديد القيم الدقيقة خلال مرحلة التصميم لكل مشروع.

ملاحظات هندسية للاختيار

نطاق الجهد الثانوي

يتم تحديد نطاق الجهد الثانوي من خلال عملية الفرن وملف الذوبان. وهي ليست قيمة ثابتة. يعمل مصمم المحولات مع منشئ الفرن للتأكد من أن الصنبور الأدنى يوفر طاقة قوسية كافية أثناء التكرير وأن الصنبور الأعلى لا يزيد من الضغط على الأقطاب الكهربائية أثناء الانهيار.

تستعد الميكانيكية

تتسبب قوى الدائرة القصيرة المتكررة في حركة اللف وتآكل العزل. يجب أن يحافظ هيكل التثبيت على اللفات بقوة دون الضغط الزائد على العزل. تستخدم بعض التصميمات قضبان ربط مسبقة الإجهاد وألواح ضغط محملة بنابض للحفاظ على قوة التثبيت طوال عمر المحول.

الاعتبارات التوافقية وعامل الطاقة

أحمال فرن القوس غير خطية وتنتج توافقيات. The transformer itself does not eliminate these harmonics, but the winding design can include extra thermal margin to handle the additional losses. عادةً ما يتم التعامل مع تصحيح معامل القدرة بشكل منفصل على ناقل الفرن أو مستوى المحطة الفرعية.

مخططات الحماية

تتطلب محولات فرن القوس حماية يمكنها التمييز بين التشغيل العادي العابر والأخطاء الفعلية. يجب ضبط مرحلات التيار الزائد مع تأخير كافٍ لتجنب التعثر أثناء دوائر القصر الكهربائي. تعتبر الحماية التفاضلية شائعة، ولكن يجب تنسيقها مع التقلبات الحالية المتكررة للفرن.

الإنتاج والتحقق من الجودة

تقوم شركة Yulan Transformer ببناء محولات الفرن القوسي في ظل ظروف تصنيع خاضعة للرقابة. يتم قطع الصفائح الأساسية وتكديسها بمعدات آلية. يتم لف اللفات بموصلات منقولة عند الحاجة وتجفيفها في نظام فراغ طور بخار الكيروسين بعد التجميع. يتم تفجير الخزان والأجزاء الفولاذية الخارجية بالرصاص ويتم تشطيبها بطبقة من المسحوق لضمان المتانة في البيئات الصناعية.

تخضع كل وحدة لاختبارات روتينية بما في ذلك مقاومة اللف، ونسبة الجهد، ومقاومة العزل، وتحمل تردد الطاقة، والجهد الزائد المستحث، وفقدان الحمل، وفقدان الحمل، ومقاومة الدائرة القصيرة. نظرًا لواجب التشغيل الشديد، يطلب العديد من العملاء أيضًا حسابات تحمل الدائرة القصيرة أو التحقق من اختبار النوع. يتم تشغيل مبدلات الصنبور من خلال تسلسل كامل قبل الشحن لتأكيد التبديل الموثوق.

والشركة حاصلة على شهادات ISO 9001:2015، وISO 14001، وISO 45001. تتم أرشفة سجلات الاختبار بالرقم التسلسلي وربطها بدفعات المواد وسجلات الإنتاج لإمكانية التتبع.

أسئلة من مشغلي الفرن

كيف يتم تحديد نطاق الجهد الثانوي؟

يوفر منشئ الفرن منحنى الجهد المطلوب للصهر والتكرير. يقوم مصمم المحول بعد ذلك بتحديد مواضع النقر بحيث تتوافق قوة القوس مع متطلبات العملية في كل مرحلة. عادةً ما يتطلب تغيير نطاق الجهد بعد الموافقة على التصميم إعادة صياغة ترتيبات اللف.

ما هو عمر الخدمة المتوقع لمحول فرن القوس؟

مع الصيانة المناسبة والتشغيل ضمن حدود التصميم، تبقى العديد من الوحدات في الخدمة لمدة تتراوح بين 20 إلى 30 عامًا. يعتمد العمر الفعلي على عدد عمليات الفرن يوميًا، ومهمة مغير الصنبور، وجودة صيانة نظام التبريد. يتم تسريع شيخوخة العزل من خلال الدورات الحرارية المتكررة والاهتزاز الميكانيكي.

هل يمكن استخدام محول فرن القوس لتكرير المغرفة؟

في كثير من الحالات نعم، لكن الواجب مختلف. تعمل أفران التكرير المغرفة بقدرة أقل ودورات أقصر، وبالتالي يكون الضغط الحراري والميكانيكي أقل شدة. قد يكون المحول المصمم لفرن الصهر كبيرًا جدًا لتكرير المغرفة، ولكن يمكن استخدامه إذا كان نطاق الجهد والممانعة مناسبين. والعكس ليس صحيحا دائما.

ما الذي يسبب الضوضاء العالية أثناء تشغيل الفرن؟

يأتي الطنين العالي أثناء الذوبان من التيارات العالية والقوى الكهرومغناطيسية الناتجة في اللفات والأسلاك. يصل مستوى الضوضاء إلى أعلى مستوياته عندما يصل التيار الثانوي إلى ذروته. يؤدي التثبيت المناسب ودعم الرصاص إلى تقليل الاهتزاز، ولكن بعض الضوضاء متأصلة في عمل فرن القوس.

كم مرة يجب اختبار الزيت؟

يجب أخذ عينات الزيت مرة واحدة على الأقل في السنة لتحليل الغاز المذاب. في الخدمة الشاقة، قد يكون هناك ما يبرر أخذ العينات بشكل متكرر، خاصة إذا كان المحول قد تعرض لدوائر قصر متكررة أو إذا أظهر نظام التبريد علامات تسرب. يشير الاتجاه المتزايد في الغازات القابلة للاحتراق إلى تطور إجهاد العزل وينبغي التحقيق فيه.

القدرة على التصنيع

تدعم منشأة الإنتاج تصنيع محولات الفرن القوسي حتى فئة 110 كيلو فولت. تشمل الموارد المتاحة قدرة رفع تبلغ 80 طنًا، ونظام تجفيف فراغي بمرحلة بخار الكيروسين بقدرة 400 كيلووات، ونظام اختبار نبض بقدرة 1200 كيلوفولت، ومحول اختبار تردد طاقة خالي من التفريغ الجزئي بقدرة 400 كيلوفولت. تسمح هذه القدرات للشركة بالتعامل مع التجميعات الأساسية والملفات الكبيرة وإجراء اختبارات العزل الكهربائي المطلوبة لواجبات الفرن عالي الجهد.

بالنسبة لمشروع معين، يمكن للقسم الفني تقديم تصميم أولي استنادًا إلى مخطط العميل ذو الخط الواحد وبيانات الفرن. يتضمن ذلك الأبعاد المقدرة والوزن وحسابات الخسارة وجدول جهد الصنبور. اتصل بـ Yulan Transformer لمزيد من المناقشة.