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        真空爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2016-06-11 02:47:55陳新艷
        科技資訊 2016年10期
        關(guān)鍵詞:冷卻水管路

        陳新艷

        摘要:介紹了真空中頻感應(yīng)熔煉爐(以下均簡(jiǎn)稱為“真空爐”)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)車間實(shí)際條件及水質(zhì)情況設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水的工藝流程、運(yùn)行、控制方式,包括總體循環(huán)管路設(shè)計(jì),水泵、冷卻塔等相關(guān)設(shè)備的選型等,并采取相應(yīng)的措施保證冷卻水質(zhì)。

        關(guān)鍵詞:真空爐 冷卻水 循環(huán)水泵 管路

        中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)04(a)-0054-02

        真空爐的水冷系統(tǒng)包括以下6部分的進(jìn)、出口冷卻系統(tǒng):各種真空泵,感應(yīng)線圈,集電系統(tǒng)和銅排,電容器組,爐體(爐蓋、爐座),冷阱、捕集器。在真空爐的熔煉過程中,循環(huán)冷卻水水質(zhì)的好壞,溫度的高低,壓力的高低等,都對(duì)設(shè)備能否正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

        某車間有4臺(tái)真空爐:2臺(tái)25 kg真空爐,1臺(tái)50 kg真空爐,1臺(tái)300kg真空爐。車間生產(chǎn)品種多,產(chǎn)量小,為非連續(xù)式生產(chǎn)。4臺(tái)真空爐均用于正常生產(chǎn),但4臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的機(jī)率較小,主要運(yùn)行300kg真空爐,25 kg及50kg真空爐用于生產(chǎn)小規(guī)格特種鋼錠、電極棒以及實(shí)驗(yàn)研究。該文介紹的是該車間真空爐的循環(huán)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

        1.真空爐對(duì)冷卻水質(zhì)、流量、溫度、壓力的基本要求

        冷卻水水質(zhì)、水溫和水壓要求,見表1,表2。

        2.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)(見圖1)

        2.1冷卻池及冷卻塔

        4臺(tái)設(shè)備共用一個(gè)冷卻池。該冷卻池約60m3,設(shè)置了排水孔及低水位自動(dòng)補(bǔ)水裝置。當(dāng)水位過高時(shí),水自動(dòng)從排水孔中排出。水位低于設(shè)定的水位值時(shí),自動(dòng)補(bǔ)水。冷卻池分為冷水池和熱水池兩個(gè)區(qū)域。熱水池的水經(jīng)過冷卻塔冷卻后再回到冷水池,供生產(chǎn)使用。冷卻池上方檢修口上加蓋板,防止雜物進(jìn)入水池中。

        冷卻水通過水塔噴淋冷卻后通過回水池進(jìn)入爐內(nèi)循環(huán)水路,故選用1 00 m3/h無填料噴霧式冷卻塔,實(shí)際冷卻總量可調(diào)至120 m3/h。冷卻水進(jìn)塔壓力在0.08-0.15 MPao冷卻塔濕球溫度在28℃時(shí),進(jìn)水溫度t≥45℃,出水溫度t≤35℃,冷卻溫差≥10℃。

        2.2水泵

        循環(huán)冷卻系統(tǒng)共有4臺(tái)泵。進(jìn)水泵兩臺(tái),一用一備;回水泵一臺(tái);應(yīng)急柴油泵1臺(tái)??紤]到車間場(chǎng)地及嘈音等因素,在室外修建泵房,所有泵均安裝在泵房?jī)?nèi),方便管理和維護(hù)。

        在熔煉過程中,如果泵出現(xiàn)故障或是突然斷電等原因?qū)е吕鋮s水中斷,無法對(duì)感應(yīng)線圈、擴(kuò)散泵及中頻電源等重要部件進(jìn)行冷卻,會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的損害并可能發(fā)生安全事故,所以,循環(huán)水泵設(shè)計(jì)為一用兩備,兩臺(tái)自吸式水泵和一臺(tái)柴油泵。兩臺(tái)自吸式水泵可以隨時(shí)切換,柴油泵則作為應(yīng)急裝置一并納入循環(huán)系統(tǒng)中。

        根據(jù)設(shè)備的冷卻水需求量,循環(huán)水泵流量設(shè)計(jì)為100 m3/h。考慮到管損等因素,泵的揚(yáng)程選擇為32 m。冷卻水池在地平面以下,循環(huán)水泵選擇自吸泵,并增加底閥,作為雙重保險(xiǎn)。

        熔煉過程中,如果突然斷水,熔煉必須中止,應(yīng)急水的主要作用是對(duì)感應(yīng)線圈、擴(kuò)散泵和中頻電源等重要部件進(jìn)行冷卻,使其盡快冷卻以保護(hù)設(shè)備,以細(xì)水長(zhǎng)流為冷卻原則。故柴油泵流量設(shè)計(jì)為30 m3/h,揚(yáng)程30m。在斷電后,柴油泵獲取斷電信號(hào),馬上自動(dòng)啟動(dòng),進(jìn)行供水。柴油泵需嚴(yán)格按要求進(jìn)行日常的維護(hù)保養(yǎng),保證在出現(xiàn)特殊情況時(shí)柴油泵能正常工作。

        從真空爐出來的冷卻水為無壓力回水,故需要在管路中設(shè)置1臺(tái)泵,用于將回水泵入冷卻塔中。

        2.3管路設(shè)計(jì)

        布置一根主進(jìn)水管道DN150,統(tǒng)一分配給4臺(tái)設(shè)置。

        車間以運(yùn)行300kg真空爐為主,且300kg真空爐用水量最大。當(dāng)大、小設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí),為避免300kg真空爐回水倒流進(jìn)其他小設(shè)備,在室內(nèi)布置2根回水管道,其中一根DN150的回水管專用于300kg真空爐的回水,另一根DN150的回水管用于另外3臺(tái)設(shè)備的回水,留有足夠的坡度,使回水順暢,并在回冷卻塔之前匯總。進(jìn)、回水管道刷不同顏色的油漆以示區(qū)別,方便檢修。

        4臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的機(jī)率不大,故冷卻水實(shí)際總需求量<100 m3/h。爐內(nèi)冷卻水的流速一般保證在1~1.5 m/S:水速過快,會(huì)使感應(yīng)線圈表面溫度過低,形成凝露,導(dǎo)致圈內(nèi)短路;水速過慢,水溫過高,會(huì)加速水中無機(jī)物的沉淀,使銅管內(nèi)部結(jié)垢。所以在泵的出水管及設(shè)備的總進(jìn)水管處均設(shè)置了調(diào)節(jié)閥及壓力表,便于調(diào)節(jié)流量及進(jìn)水壓力,使冷卻水保持一個(gè)適中的流速。

        每臺(tái)設(shè)備均設(shè)計(jì)了單獨(dú)的水箱,水箱中有多路進(jìn)水管道和回水管道,將冷卻水分送至所需的各個(gè)冷卻點(diǎn)位,再分不同的管道回到水箱,進(jìn)入回水管道。由于是重力回水,操作人員可以很直觀地通過觀察回水流量,觸摸回水溫度等方法來判斷設(shè)備內(nèi)部的冷卻水路是否暢通。尤其是真空爐的中頻電源柜中有很多小管徑的冷卻管道,容易堵塞,造成某些部件的燒損,從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行,故在中頻電源的外部也設(shè)置這樣的水箱,并入總循環(huán)管路中。

        3.保證水質(zhì)的相關(guān)措施

        冷卻水太硬,會(huì)加速設(shè)備內(nèi)部冷卻管道的結(jié)垢,使銅管被腐蝕并短路;冷卻水中含有雜質(zhì),會(huì)使管道堵塞,達(dá)不到冷卻效果而導(dǎo)致電氣元件被燒毀。系統(tǒng)中采用了以下措施來保證冷卻水質(zhì)。

        (1)軟水器的使用。

        廠區(qū)所用的自來水,除硬度超標(biāo),其他指標(biāo)均能滿足冷卻水質(zhì)要求。系統(tǒng)中選擇了一臺(tái)全自動(dòng)軟水器對(duì)自來水進(jìn)行處理。當(dāng)含有硬度離子的原水通過交換器樹脂層時(shí),水中的鈣、鎂離子與樹脂內(nèi)的鈉離子發(fā)生置換,樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進(jìn)入水中,從交換器內(nèi)流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。

        軟水器的進(jìn)水壓力為0.2-0.35 MPa。廠區(qū)供水壓力不穩(wěn),故在軟水器之前設(shè)置一個(gè)小型增壓泵,保證水壓始終能夠滿足軟水器進(jìn)水壓力要求。

        (2)為防止管道生銹而影響水質(zhì),所有循環(huán)水管道均采用304不銹鋼材質(zhì)。

        (3)水泵入水口處設(shè)置過濾裝置,并定期清理。

        (4)冷卻池內(nèi)壁貼一層磁磚,不易生苔蘚,避免其進(jìn)入循環(huán)水路;冷卻池上部的檢修口處設(shè)置蓋板,冷卻塔下部有304不銹鋼擋板及百葉窗,防止雜物進(jìn)入水池。同時(shí)定期更換冷卻水,并清理水池。

        4.操作說明

        (1)為保障真空爐安全使用,必須先開啟循環(huán)水泵,運(yùn)行一段時(shí)間后再啟動(dòng)真空爐。在熔煉任務(wù)結(jié)束后,必須待爐內(nèi)坩堝完全冷卻后才能停止供水。

        (2)在突然斷水后,柴油泵啟動(dòng),以細(xì)水長(zhǎng)流為冷卻原則,通過閥來調(diào)節(jié)各設(shè)備的進(jìn)水量。

        5.結(jié)語

        該方案實(shí)施后,在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行良好,可控可調(diào)。尤其是在幾次計(jì)劃外的故障停電后,柴油泵馬上啟動(dòng)進(jìn)行供水,有效地保護(hù)了設(shè)備,避免安全事故的發(fā)生。

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