Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Проектирование МГД.doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
22.06.2019
Размер:
561.66 Кб
Скачать

23

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сибирский Федеральный университет

Политехнический институт

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Расчет электромагнитного перемешивателя алюминиевых сплавов

Методические указания

Красноярск 2007

П

роектирование электромагнитного перемешивателя алюминиевых сплавов: Метод. указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов направления подготовки дипломированных специалистов 654500 – «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (спец. 180500) / Сост. В.В. Стафиевская, А.М. Велентеенко,

Общие сведения

Применение электромагнитного перемешивания в миксерах, печах и ковшах позволяет упростить и ускорить процесс получения металла со снижением энергозатрат на единицу продукции, повысить качество сплава, автоматизировать процесс его приготовления, улучшить условия работы в плавильно-литейных цехах металлургических заводов. Испытания комплексов электромагнитного перемешивания цветных металлов показали значительное преимущество перед другими методами перемешивания:

  • улучшается равномерность распределения компонентов шихты по объему плавки;

  • снижается расход легирующих добавок из-за приближения заводских допусков к требованиям ГОСТа;

  • интенсифицируется процесс ведения плавки за счет улучшенного теплообмена между слоями расплавленного металла;

  • снижается окисление расплава и автоматизируется процесс скачивания шлака.

Анализ существующих способов и устройств электромагнитного перемешивания жидких металлов позволяет сделать следующие выводы:

  • Бесканальный способ электромагнитного перемешивания имеет преимущества перед канальным способом;

  • Установка индуктора с боковой стороны миксера позволяет уменьшить в этом месте толщину футеровки и снизить массогабаритные и энергетические показатели комплекса перемешивания по сравнению с вариантом установки индуктора под подину;

  • С целью увеличения надежности и срока службы индуктора предпочтительней использовать воздушную систему охлаждения его обмотки;

  • Питание индуктора целесообразно осуществлять от полупроводникового источника, позволяющего плавно регулировать частоту, ток и напряжение, а также реверсирование чередования фаз.

Разработан комплекс электромагнитного перемешивания в следующем составе:

  • Полупроводниковый источник питания пониженной частоты типа ИПНЧ–250/330;

  • Электромагнитный индуктор воздушного охлаждения;

  • Гнездо из немагнитной стали для установки индуктора;

  • Оборудование контроля и управления.

Индуктор представляет собой плоский развёрнутый двухполюсный статор бегущего электромагнитного поля. Обмотка питается от источника пониженной частоты, выходные токи которого сдвинуты один относительно другого на 90 электрических градусов.

Индуктор состоит из следующих основных узлов:

  • Корпуса с сердечником;

  • Обмотки;

  • Механизма перемещения.

Основой сердечника является пакет, набранный из листов стали ст. 3. Толщина листов не должна превышать 8-10мм. Листы имеют изоляционное покрытие. Пакет сердечника формируется щеками с обеих сторон и стягивается шпильками, изолированными от пакета.

К нижней щеке сердечника крепится механизм перемещения индуктора по рельсовым направляющим. Для подъема и кантовки служат специальные отверстия по боковым сторонам сердечника.

Катушки обмотки состоят из многовитковых плоских секций, соединенных между собой и уложенных в пазы магнитопровода. Катушки выполняются из медного профилированного проводника.

Для лучшего охлаждения катушек между секциями имеется зазор, образующий охлаждающие каналы для прохода воздуха. Для образования охлаждающих каналов и придания жесткости катушкам обмотки, установлены дистанционные распорки в пазовой и в лобовой частях.

Витковая изоляция катушек выполнена на основе микаленты и стеклоленты. Корпусная изоляция секций и катушек в целом, выполнена из стеклоленты. Изоляция пропитывается кремний - органическим лаком с последующей сушкой.

На сердечнике катушки крепятся с помощью накладок из немагнитной стали и шпилек. Кроме того, в пазовой части катушки закреплены клиньями. Для предотвращения их сдвига поперек пакета сердечника, между пакетом и лобовыми частями катушек в верхней части индуктора установлены прокладки.

Выводы обмотки выполнены в виде медных шин, имеющих отверстия для подключения наконечников питающих кабелей и зафиксированы клицами на кронштейнах.

Для контроля температуры внутри обмотки, между секциями катушек могут быть установлены термодатчики, клеммы которых выведены на специальную клемную колодку.

Для предотвращения повреждения обмотки индуктора и защиты обслуживающего персонала от несанкционированного доступа к токонесущим частям, открытые участки обмотки защищены кожухами, выполненными из немагнитной стали.

Для улучшения проникновения, в жидкий металл электромагнитного поля, в месте расположения индуктора предусмотрена установка специального гнезда, выполненного из немагнитной нержавеющей стали.

Гнездо должно удовлетворять следующим основным требованиям:

  • иметь относительную магнитную проницаемость р=1;

  • быть коррозионно-стойким;

  • выдерживать большие тепловые удары;

  • иметь высокие прочностные характеристики;

• обеспечивать необходимый тепловой режим работы индуктора, являясь его тепловым экраном.

Активная часть может иметь сквозные разрезы для улучшения проникновения электромагнитного поля.

В качестве хладогента плиты гнезда используется техническая вода с температурой на входе равной температуре окружающей среды в цехе.

Источник питания предназначен для питания индуктора двухфазным током пониженной частоты. Фазовый сдвиг между токами фаз составляет 90 электрических градусов.

Источник питания представляет собой трехфазно – двухфазный преобразователь частоты с непосредственной связью. Соотношение между напряжением и током на любой из диапазона рабочих частот 0,3 – 3,0 Гц определяется параметрами источника и индуктора. Нагрузкой является двухфазный плоский индуктор бегущего электромагнитного поля, причем обмотка индуктора подключается по двухфазной схеме без электрической связи между фазами. Нагрузкой для каждой из выходных фаз источника питания является катушка соответствующей фазы индуктора. Комплекс выполнен в бестрансформаторном варианте, поэтому в качестве входного устройства в источнике применены реакторы типа РТТС – 200. Пульт управления ПУ предназначен для дистанционного включения и отключения тока нагрузки, аварийного отключения силового автомата и может быть размещен непосредственно на рабочем месте плавильщика.

Система воздушного принудительного охлаждения индуктора предназначена для создания направленного воздушного потока на катушки обмотки индуктора, с целью снятия дополнительного тепла с обмотки в процессе ее работы, а также - для обеспечения тепловой защиты индуктора в случае прекращения подачи охлаждающей жидкости в немагнитную плиту.

Воздушное охлаждение обмотки индуктора может быть обеспечено тремя способами:

  • при помощи нескольких вентиляторов – наездников, установленных непосредственно на защитном кожухе индуктора;

  • при помощи стационарно установленного на фундаменте вентилятора, расположенного вблизи индуктора;

  • комбинированного охлаждения.

Наиболее широко применяется система охлаждения при помощи стационарно установленного на фундаменте вентилятора.

Система воздушного охлаждения состоит из вентилятора с приводным двигателем, направляющих воздуховодов, сопла (раструба), подводящих кабелей, пульта управления.

В случае, если в плите гнезда отсутствует хладогент, вентилятор должен быть включен в работу постоянно с целью образования воздушной подушки между плитой и индуктором и для защиты последнего от перегрева. Отключение вентилятора, в этом случае, может быть произведено только после восстановления нормального охлаждения плиты гнезда.

В целом, для нормального функционирования системы охлаждения необходимо своевременно обеспечивать смену защитных фильтров на входе вентилятора, производить смазку подшипников вентилятора, проводить ППР двигателя вентилятора. В случае выхода из строя, какой - либо составной части системы воздушного охлаждения, включение её в работу и включение индуктора не допускается.

Контролирующая аппаратура предназначена для настройки параметров в процессе наладки комплекса, а также для осуществления текущего контроля основных параметров – напряжения, тока, частоты, времени реверсирования и т. д. в процессе работы комплекса.

Управляющая аппаратура предназначена для осуществления основных функций по управлению комплексом в процессе его запуска, работы и остановки, а также - для подстройки некоторых параметров комплекса.

К контролирующей и управляющей аппаратуре относятся: реле времени, токовые защиты индуктора, индикаторы подачи питания, приборы контроля тока, частоты, система контроля температуры обмоток индуктора, системы контроля протока охлаждающей жидкости, система контроля работы вентилятора, выносной пульт управления, вводной автоматический выключатель с приводом для аварийного отключения комплекса.