中频炉常见故障

中频炉常见故障（通用3篇）

中频炉常见故障 篇1

摘要：中频感应溶解炉加热技术具有快速、清洁、节能等特点, 被广泛应用于有色金属冶炼行业。但晶闸管中频电源比较高的故障率影响了设备功能的正常发挥。本文着重阐述中频感应熔解炉的常见故障分析及技术改造。

关键词：中频感应溶解炉,晶闸管,冷却水,感应线圈

随着不锈钢精铸行业的发展, 中频感应溶解炉在不锈钢精铸行业得到越来越广泛应用。我公司从1994年开始使用中频感应溶解炉至今已经使用18年, 有175kw 100kg、220kw 150kg及300kw 200kg 3种规格中频感应溶解炉, 月产量也从最初的5T发展到最高的100T, 但中频感应溶解炉的故障维修一直困扰着公司, 通常晶闸管频繁烧坏、故障点不明确、排查范围大等造成维修成本高、维修停机时间长、影响产品交期等不利影响。以下是本人从业十几年来对中频感应溶解炉维修、维护及技术改造的经验和尝试。

1 中频感应溶解炉工作原理

中频感应溶解炉的工作原理可以用源自法拉第的电磁感应定律和焦耳-楞次定律描述。

电磁感应定律:当穿过任何一闭合回路的磁通量随时间改变时, 无论这改变的原因如何, 在这回路上总会产生感应电动势e, 表达式为:e=-dφ/dt上式中的dφ/dt为闭合回路的磁通变化率, 前面的负号表示新的感应电动势是阻止该磁通量发生变化的。

焦耳-楞次定律:Q=I2Rt式中Q—当电流流过具有电阻R的回路时, 由零到t一段时间内, 电阻所消耗的功率转换成的热量, 焦耳。

当线圈中通过交变电流时, 线圈内部会产生一个相应的交变磁场、也即大小和方向都随时间变化的交变磁通量, 当把导电金属放在线圈内时, 根据电磁感应定律, 金属内就有电流产生, 这电流叫做感应电流或涡流。这涡流产生的磁通量, 总是力图阻止线圈内的磁通量发生变化。若施与线圈的交流电流不停止, 则金属内的涡流也不会停止。金属都有电阻, 根据焦耳-楞次定律, 涡流在具有一定电阻的金属内流动就会产生热量, 从而使金属被加热直至熔化。原理图如图1所示:

2 晶闸管中频电源工作原理

可控硅中频电源的基本工作原理, 就是通过一个三相桥式全控整流电路, 把50Hz的工频交流电流整流成直流, 再经过一个滤波器 (直流电抗器) 进行滤波, 最后经逆变器将直流变为具有一定频率的单相中频交流电流供给感应线圈, 为了要补偿线圈的无功功率, 在线圈的两端需并联补偿电容, 这就组成了LC振荡回路。所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器, 其基本线路如图2。

3 中频感应溶解炉常见故障及处理方法

中频感应溶解炉故障范围分为控制、主控回路及外围三部分, 控制回路包括整流板、逆变触发板、水温控制板、脉冲触发变压器、压力控制器及信号反馈变压器等, 主回路包括快熔、整流晶闸管、电抗器、逆变晶闸管、电热电容器、铜排、感应线圈等, 外围部分包括冷却塔、循环泵、热交换器、水路等。故障种类主要可分为过流、过压、欠压、失压、水压低、水温高以及输出的中频功率低等。其中故障发生比较频繁的有晶闸管击穿、快熔击穿、铜排与电缆连接螺栓虚接跳火、感应线圈匝间短路、逆变触发板故障、脉冲触发变压器烧坏、水路堵塞、水套接口腐蚀等, 造成这些故障的原因也是多种多样的, 下面分别列举常见的故障现象以及相应故障的处理方法。

3.1 整流快熔及6个KP晶闸管的检测

检测进线电压应在370~400v之间, 如果超出范围需检查电源;断开逆变桥输入铜排, 在整流输出正负极之间接入2kw电炉, 直流电压应能达到500v左右。如果达不到500v, 则表明快熔坏或整流晶闸管不工作。静态检测快速熔断器是否烧断, 晶闸管有无击穿。用万用表2KΩ档测量晶闸管触发极对阴极阻值应为数十欧, 阴极与阳极间阻值正常应为无穷大如果为零则是击穿现象。

3.2 逆变4个KK晶闸管的检测

逆变硅的四个KK可控硅出问题时通常会出现以下现象:启动时只有直流电流表有指示, 直流电压、中频电压均无指示, 电抗器发出沉闷嗡嗡声, 这时逆变晶闸管可能击穿;启动困难, 启动后中频电压高出直流电压一倍以上, 且直流电流过大, 此情况可能逆变晶闸管开路 (不导通) 。逆变KK晶闸管静态检测同整流KP晶闸管检测。

3.3 正常运行时损坏整流晶闸管的故障原因及其处理方法

正常运行时损坏整流晶闸管的原因及处理方法主要分为以下5种:

3.3.1 冷却水管堵塞

对于中频电源运行中流量小、水温高管路检查水管是否结垢、进杂物、水口是否腐蚀或水管打弯。

3.3.2 阻容吸收故障

测量电容是否击穿, 清理晶闸管阻容吸收部分灰尘, 若有备件可以更换阻容吸收来判断是否是阻容吸收故障。

3.3.3 整流脉冲故障造成晶闸管误导通

用示波器测量脉冲触发变压器输出侧整流脉冲输出, 看输出脉冲是否正常。

3.3.4 干扰信号造成晶闸管误导通

用示波器测量是否有干扰信号, 若有采取以下措施:增加晶闸管控制极与阴极之间并联电容器的电容, 一般可增大0.47~1uF。

3.3.5 快熔选用不合适或快熔质量差, 起不到保护作用

可用红外测温仪检测, 若温度高于室温20~30℃快速熔断器熔片易烧断, 若与室温接近, 快熔熔片不易熔断, 不起保护作用。

3.3.6 晶闸管质量差

启动的瞬间就击穿或负载增加时晶闸管击穿。

3.4 空炉启动后电抗器发出连续噔噔噔响声, 中频电压升到500v左右时过流保护动作

1) 这种故障是逆变回路阻容保护电容器漏油使损耗太大造成的, 因为在工作中故障保护电容在中频电压下相当于短路, 只有更换新的保护电容才能排除故障。

2) 桥臂可控硅性能不良引起换流不正常, 但电抗器响声更大些。

3) 中频电压互感器或电流信号互感器内部有击穿或接触不良, 造成逆变工作不稳定现象, 电抗器同样有较大异常响声。

4) 逆变脉冲变压器内部绝缘不良, 同样如此。在通常的检修方法中考虑到电抗器有异常声音, 往往误认为是整流部分故障, 实际不然。用示波器观察整流桥直流输出端波形如图2 (a) 的波形。波形中明显看出有短暂短路现象。它与整流桥一个可控硅不导通的波形如图2 (b) 不同。前者缺口较窄, 后者缺口较宽。在实际修理中只要发现以上波形, 可以肯定是逆变部分故障造成的, 不要去整流部分盲目的找问题!走些不必要的弯路。在处理的过程中一定不要盲目, 认真分析查找故障原因所在加以妥善处理。

3.5 正常运行时频繁烧坏逆变可控硅的故障分析与处理

正常运行时损坏整流晶闸管的原因及处理方法主要分为以下9种:

1) 晶闸管在反向关断时, 承受反向电压的瞬时毛刺电压过高, 检查阻容吸收。

2) 负载对地绝缘降低及对地打火或晶闸管两端形成高压, 检查线圈、铜排、补偿电容绝缘。

3) 脉冲触发回路故障, 突然丢失触发脉冲造成晶闸管开路;更换触发板、检查脉冲触发变压器及阻容吸收。

4) 设备运行时负载开路, 检查铜排连接螺栓、水冷电缆等有无松脱、烧断。

5) 设备运行时负载短路, 检查铜排上有无导体坠落造成短路、线圈匝间短路等。

6) 过流、过压保护系统故障 (保护失灵) , 检查测试保护系统。

7) 晶闸管冷却水系统故障造成晶闸管散热不良烧坏, 检查水路。

8) 电抗器故障, 造成逆变侧电流断续, 因电抗器磁饱和失去限流作用烧坏晶闸管, 检查电抗器线圈压板、铁芯压接螺栓有无松动、电抗器对地绝缘应≥0.5MΩ。

9) 换相电感电感量太大, 或绝缘降低引起电流不稳定;检查电感有无变形或对地。

4 中频感应溶解炉的改进

冷却水改造:初期使用中频熔炼炉中频电源柜及炉体感应线圈内冷却水均来自冷却塔循环水, 水质硬, 经常造成电抗器内结垢堵塞, 酸洗时经常是加上酸液就完全堵塞不通, 在电抗器线圈上逐段钻孔, 用钢丝一段一段捅, 费时费力严重影响设备正常使用。经改进增加2套热交换器, 一套供中频电源柜, 一套供炉体感应线圈, 内水为蒸馏水, 外水使用软化水。热交换器每年酸洗2次, 使用八年来未再出现电抗器、感应线圈及晶闸管水套结垢堵塞现象。

5 结语

尽管以上列举了多种中频熔炼炉的故障解决方案, 但是由于每次的故障不尽相同, 所以具体问题要具体分析, 不能一概照搬。维修人员应熟悉中频熔炼炉电气原理图并详细分析每次故障发生时的原因、修理过程及修复后的跟踪检查并实时做好维修记录, 积累维修数据并融会贯通以达到熟悉掌握中频熔炼炉常见故障的原因、特点及处理方法, 才能达到迅速排除故障、提高运转率。

参考文献

[1]周勇, 孙鹏涛, 关鹏.中频炉的谐波分析与治理.郑州大学学报, 2007.

中频炉常见故障 篇2

1.1 中频炉的工作原理

它是属于空气芯变压器的一种类型, 感应圈相当于变压器的初级绕组, 而坩埚内部的金属炉料则相当于变压器的次级绕组 (即负载) 。当在初级绕组中通过中频电流 (200HZ-8000HZ) 在电磁场作用下, 产生磁力线, 切割次级绕组, 致使炉料产生感应电势, 并在垂直于感应圈轴线的表面内引起感应电流 (称涡流) , 从而使炉料本身发热将金属熔化。

其原理图如图1所示:

1.2 中频炉电气原理

通过由6只晶闸管元件组成的三相桥式全控整流电路, 把50HZ的工频交流电流整流成直流, 再经过一个过滤器 (直流电抗器) 进行滤波, 再经单相逆变桥, 把直流电流逆变成为具有一定频率的单相中频电流。供给感应线圈 (负载) , 所以这种逆变器实际上是一只交流-直流-交流变换器, 其基本线路如图2:

2 中频炉常见故障及处理方法

中频感应炉故障主要分为控制部分和主电路部分, 其中包括补偿电容器, 感应器在内的谐振回路、水冷、母排等部分。按故障种类来说可分为过流、过压、失压、欠压、水压低以及输出的中频功率低等。其中故障发生较频繁的主要有可控硅击穿、电容击穿、控制板故障、感应圈的匝间短路等。

2.1 开机不能正常启动的处理

首先检查冷却水是否打开或水压不够, 这将造成电接点水压表内的常开接点未接通, 中频柜内的整流电源板没有电, 即没有整流电压输出, 造成不能开机, 打开冷却泵或调节水压至1.5-2KG即可解决上述问题。如与上述问题无关, 应检查缺相指示灯是否亮, 灯亮则说明缺相, 而缺相会导致开机不能启动, 然后, 再查看控制板的电源是否正常, 如果电源有17V, 说明工作正常, 如果不是17V, 则应检查电源的变压器进线端是否为220V, 出线端是否为17V, 如果不是, 就应当更换电源变压器。

2.2 启动后, 听到中频声音, 随即逆变失败, 此故障多为过流引起, 产生过流的主要原因有:

(1) 感应圈发生对地短路或匝间短路。此故障大多数是由于炉衬渗漏铁液, 铁液冷却后感应圈与地连通及匝间连通造成短路过电流。

(2) 电热电容器发生相间短路或对地短路。电容器底座因灰尘、水、油等杂质导致对地绝缘下降, 易发生对地击穿而短路, 当电容器内水路有水垢或异物时, 水流量大大减少甚至断流, 使电容器发热加剧而烧坏, 造成相间短路, 上述两种短路都会造成过流。

(3) 调功电位器接触不良, 使直流电压忽有忽无, 往往易造成失败而引起过流, 遇到此现象应及时更换电位器。

(4) 逆变晶闸管出现烧毁现象。此时应该拆掉晶闸管, 并用万用表量其阴阳极电阻或者在启动中频后用示波器测量晶闸管两端电压波形, 并观察波形是否是处于一条直线。若是一条直线则证明此晶闸管已经被击穿, 应该及时更换逆变晶闸管。

(5) 发生逆变晶闸管没触发导通的现象时, 应该用示波器测量此晶闸管的两端的电压波形, 若波形为正玄波则证明此晶闸管没有导通, 应检查脉冲变压器是否正常, 如果脉冲变压器波形正常则说明晶闸管已损坏, 此时应及时更换晶闸管, 如果脉冲变压器波形不正常, 应及时更换脉冲变压器。

(6) 负载轻导致直流电压和中频电压达到额定值, 但中频电流却很小, 并且中频功率达不到额定值, 发生此现象时, 应当增加电容容量, 从而提高中频功率。

2.3 正常运行时损坏逆变晶闸管的故障原因

2.3.1晶闸管的冷却水路不通或水量小, 晶闸管发热使关断时间增大而导致不能关断, 造成逆变颠覆现象, 此时应检查水路并将其疏通。

2.3.2脉冲变压器发生老化现象, 使逆变硅时常发生脉冲信号提前触发的现象, 造成逆变换流失败。遇到此现象应及时更换脉冲变压器。

2.3.3主回路连接件接触不良, 造成大电流突然断开回路, 使平波电抗器产生很高的自感电势, 从而产生逆变和整流晶闸管被击穿的现象, 处理此现象应经常检查连接部件, 观察其颜色是否变为蓝色或者黑色。如有以上情况应及时更换损坏的部件。

2.4 对6只kp整流硅的检测

断开逆变硅的控制线, 看直流电压表是否达到500v左右, 如果达不到500v, 则说明有只整流硅kp管坏了。如果整流硅kp管坏了, 则应查看控制板上的六组整流控制输出线, 每次拆下一组看下电流表是否发生变化, 如果没有发生变化, 则说明这组对应的可控硅坏了, 如果发生变化则说明这组对应的可控硅是好的。重新装上后, 再拆另一组整流硅控制输出线看下电压表是否有变化, 重复以上方法依次检查完六组即可排除故障, 检测时, 如果发生短路会烧保险或跳闸。

2.5 逆变硅的四个kk可控硅问题处理

逆变硅的四个kk可控硅出问题时通常会出现以下现象:中频炉能启动, 但其电流声很大且水冷电容器震荡很厉害, 并且直流电压和中频电压比值很小, 这就说明有可控硅坏了, 如果是短路时电流很大且难升大功率, 如果是开路时, 电流不是很大, 但声音却明显不同并且也加大不了其最大功率, 同时功率表、中频电压表都会大幅度摆动, 并且在使用万用表量2kΩ挡测量逆变硅时, 数值为零, 则说明有一只逆变硅已经被击穿, 应当及时更换, 如果测量结果为不通, 则说明逆变硅正常。而且, 发生中频电压低时, 除了要检查可控硅是否损坏之外, 还需要彻底查水冷电容是否发生漏电, 彭肚, 容量变值等现象, 如出现以上情况应该及时更换水冷电容。

3 结束语

熟悉掌握中频感应炉常见故障的原因、要点及处理方法, 才能迅速排除中频感应炉的故障, 提高运转率。

参考文献

[1]周勇, 孙鹏涛, 关鹏.中频炉谐波分析与治理[J].郑州大学学报.

中频炉常见故障 篇3

1 超压事故

1.1 故障分析

由于循环系统中含有水蒸气或热油管路中出现故障, 造成炉压突然升高。

1.2 排除方法

1.2.1 一般情况下可通过设计、安装的膨胀槽和安全阀予以控制, 必要时可通过泄油进行减压。

1.2.2 问题严重时, 应采用与突然停电相同的措施予以处理。

1.3 防范措施

1.3.1 在导热油锅炉的进出口油管上装有压差控制器, 对炉管内的阻力变化予以监督。当压差变化超出给定值时, 自动报警。

1.3.2 在导热油锅炉的出油口接管上加有导热油温度检测器, 当导热油温度高于给定值时, 电气控制自动报警。

2 爆沸事故

2.1 故障分析

2.1.1 加入新油后未进行煮油排除水分、挥发物等。所谓煮油就是将油逐步加热升温, 使油中的水分蒸发出来并通过放空阀将其排出系统之外的过程。

2.1.2 升温过快导致导热油的体积急剧膨胀, 因为导热油的体积膨胀是温度的函数, 大致每升温10℃, 体积增长1%。

2.2 排除方法

必须尽量减弱火势, 设法将水分及挥发物迅速排出系统。若控制不住, 应立即紧急停炉。

2.3 防范措施

2.3.1 认真搞好煮油

开始煮油时, 由于油温较低、黏度较大, 所以油的流速较低, 油和金属管壁之间的热交换系数很小, 所以升温必须缓慢, 否则将会造成局部过热。

当油温升高到1 0 5℃左右时, 停止升温, 持续时间不小于2个小时, 以便使管路中的水分脱出, 并需特别注意, 这时油中水分开始大量蒸发出来, 油的体积将会急剧膨胀, 同时应注意避免让高位槽中的油气溢出槽外而造成事故。并应密切注意油路系统中是否有气泡堵塞。当有气泡堵塞管道时, 油泵的进出口压力差马上下降。此时, 应尽量减弱火势, 排出气泡。

当循环正常后, 可继续升温, 如此反复持续相当长一段时间。煮油时间长短取决于系统中的油量和油中所含水分。一般煮油需十几至几十个小时。

2.3.2 国产导热油升温速度, 每10分钟内不超过5~6℃。

2.3.3 设置高位膨胀油槽可以防止热油因膨胀溢出而引起事故。膨胀槽的调节容积不小于液相炉和管网系统中有机热载体在工作温度下因受热膨胀而增加的容积的1.3倍, 应安装在系统的最高处, 以稳定循环系统的运行压力, 一般以高于系统管路最高点2米为宜, 但不能装在热油炉的正上方。低位储油槽的容积应不小于有机热载体炉中有机热载体总量的1.2倍。

3 鼓包、爆管

3.1 故障分析

3.1.1 突然性停电, 导热油在炉管内停滞而超温。

3.1.2 热油泵的工作不正常、空转、打不起压力, 致使导热油在炉管内停滞所造成。

3.1.3 操作不当。停炉后炉内油温在100℃以上时, 油泵即停止转动, 停止循环降温, 致使油质变坏, 产生结焦。

3.1.4 使用质量不符合国家标准的劣质油或再生油, 残炭等指标大大超标, 运行中这些物质沉积在锅炉管壁上, 使之过热。

3.1.5 导热油在加热运行过程中仍会发生一些化学变化而生成少量高聚合物, 同时也会因局部过热生成焦炭, 这些高聚合物和残炭不溶于油而悬浮在油中, 运行中这些物质会沉积在锅筒底部而过热鼓包或沉积在管壁上而过热爆管。

3.2 排除方法

应中断燃烧, 关闭鼓、引风机和燃烧装置, 找出原因并采取措施。

3.3 防范措施

3.3.1 控制流速:

流速过低会造成受热面中的大部或局部管内壁温度高于允许油膜温度而缩短导热油的正常使用寿命, 甚至会影响安全。辐射受热面管子内导热油流速不低于2m/s, 对流受热管子内导热油流速不低于1.5m/s。

3.3.2 控制使用温度:

加热炉的最高出口油温应比导热油的最高工作温度低约30℃, 以防止油在使用过程中过热分解变质, 产生残炭、堵塞管道、造成管壁过热等事故。

3.3.3 定期对导热油取样分析, 及时掌握导热油的品质变化情况, 分析变化原因。

定期适当补充新导热油, 使其残炭量基本得到控制, 加入加热炉中的导热油必须先脱水, 否则将会因油中水分大量蒸发而造成油路气塞、循环不畅而影响安全运行。

4 泄露

4.1 故障分析

4.1.1 由于导热油渗透性较强, 法兰垫片处泄露的可能性较为严重。

4.1.2 由于焊接质量问题, 热油输送主管焊缝部分脱焊。致使大量导热油外漏。

4.1.3 超温情况下大量气化, 引起管道振动甚至损坏而泄漏。

4.2 排除方法

导热油毕竟是可燃物, 一旦发生事故出现管壁渗漏现象, 除了采取紧急停炉外, 最主要的办法是把火焰和导热油管立即分隔开, 当不设置炉膛辐射受热面的导热油锅炉只要将在炉膛上部的旁通烟道打开即可。

4.3 防范措施

4.3.1 导热油在高温时渗透性较强, 因此管道连接以焊接为好, 适当辅以法兰连接, 不得采用螺纹连接, 法兰连接时应采用耐油、耐压、耐高温的金属石墨制品做密封垫片。

4.3.2 所有与导热油接触的附件不得采用有色金属和铸铁制造。钢管应采用20号钢无缝管, 紧固件尤其主回路上的连接螺栓采用35号钢较为妥当。

4.3.3 加热炉点火前, 导热油在系统管路中循环不应少于60分钟;同时对系统进行一次无泄漏检查, 确认一切正常之后, 方可开始点火。

5 紧急停电

5.1 排除方法

突然停电时, 要紧急停炉, 打开所有炉门, 立即清除炉内剩余的燃煤, 让大量冷风窜进炉膛里, 迅速降低炉温, 消除热源, 同步打开冷油置换阀门, 将高温油缓缓放入储油槽, 并让膨胀油槽中的冷油慢慢流入炉管, 及时带走热量, 从而防止停电后短时间内油温超高而造成结焦, 以致酿成事故。

5.2 防范措施

5.2.1 有条件的企业可设置双路电源。设置小型柴油发电机, 其电路与基本循环油泵电路互为切换。当发生紧急停电事故时, 很快启动小型柴油发电机组, 接通切换开关, 使基本循环油泵继续工作。

5.2.2 设置储油槽、膨胀槽。当发生紧急停电时, 打开锅炉放油阀门, 将高温油缓慢放入储油槽, 并让膨胀槽中冷油慢慢流入炉管, 及时带走热量, 防止停电后短时间内油温超高造成事故。

6 循环系统故障分析与排除方法

见表一。

参考文献

[1]鹿道智.工业锅炉司炉教程.北京:航空工业出版社.2001

[2]无锡锡能加热炉有限公司.锅炉技术文件