Расчет и проектирование индукционной тигельной печи ИАТ- 40

 

,

 

где

– температура стенки индуктора, =50 ;

– температура средняя, =35 ;

– периметр канала охлаждения индуктирующего витка, _=1,2 ;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения теплового потока по периметру канала охлаждения, =1;

– длина канала охлаждения одного витка индуктора, =18,85м;

– число витков секции охлаждения, =15;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения теплового потока по периметру канала охлаждения, =97,881

 

 

Поскольку соблюдается  условие 

, расчёт охлаждения можно закончить.

Максимальная температура  стенки индуктора,

 

,

 

где

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения теплового потока по периметру канала охлаждения;

– длина канала охлаждения одного витка индуктора;

– число витков секции охлаждения;

– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения теплового потока по периметру канала охлаждения,

– температура охлаждающей воды на выходе из индуктора,                 =50 ;

– суммарные потери, отводимые охлаждением индуктора,                         =1,7 кВт;

– число параллельных ветвей охлаждения индуктора, =1.

 

 

При такой  температуре обеспечивается отсутствие местных парообразований в канале охлаждения индуктора.

 

9 Расчёт конденсаторной батареи

 

Выбираем тип конденсаторов  по таблице П– 8. Принимаем конденсатор типа ЭСВ – 2– 4–4–YZ с номинальным напряжением 2000 В и ёмкостью 15.9 мкФ.

 

Реактивная мощность конденсаторной батареи, необходимая для компенсации 

установки до , квар

 

,

 

где

=0, так как следует принимать равным 1,0, если в схеме не применяется специальный источник питания со своим ;

– активная мощность, подведенная к индуктору,

 

 

Мощность конденсаторной батареи с учетом недоиспользования  банок по напряжению, Вт

 

,

 

где

– реактивная мощность конденсаторной батареи,                                     =3485 кВар;

– напряжение на индукторе, =2700 В;

– номинальное напряжение корнденсаторных банок, =2000;

– коэффициент запаса, =1.2.

 

 

Общая ёмкость конденсаторной батареи, мФ

 

,

 

где

– напряжение на индукторе, =2700 В;

– частота, =50 Гц;

– мощность конденсаторной батареи с учетом недоиспользования банок по напряжению, = кВт.

 

 

Необходимое число конденсаторных банок

 

,

 

где

– номинальная емкость одной банки, =0,0000348 мкФ;

– общая емкость конденсаторной батареи, = мФ.

 

 

Принимаем число банок равное

=26

Электрические потери в конденсаторной батарее, кВт

 

,

 

где

– тангенс угла диэлектрических потерь, = ;

– мощность конденсаторной батареи с учетом недоиспользования банок по напряжению.

 

.

 

Установленная мощность конденсаторной батареи

 

где

– реактивная мощность конденсаторной банки, =200 квар;

– количество конденсаторов в батарее с учетом запасных, =26.

 

 

10 Энергетический баланс установки

 

Электрические потери в индукторе, Вт

 

,

 

где

–  активная мощность, подведенная к индуктору,                                  

 

 

Потери  в магнитопроводе, Вт

 

 

где

– коэффициент дополнительных потерь, обусловленных неоднородностью поля и дефектами изготовления магнитопровода, =1;

– удельные электрические потери в листовой электротехнической стали, =15,96 ;

– масса магнитопровода.

 

 

Потери  в токопроводе можно ориентировочно принять, кВт

 

,

 

где

– номинальная мощность источника питания.

 

 

Электрические потери в источнике питания, кВт

 

,

 

где

– КПД преобразователя, =0.92;

 – номинальная мощность преобразователя частоты;

 

 

Электрические потери установки, кВт

 

,

 

где

– электрические потери в индукторе;

– потери в магнитопроводе;

– потери в токопроводе;

–   потери в конденсаторной батарее;

– активная мощность, которая должна подводиться к загрузке, чтобы обеспечить требуемую производительность.

 

 

Мощность, потребляемая из сети, кВт

 

,

 

где

– номинальная мощность преобразователя частоты;

– мощность источника питания.

 

 

В соответствии с 

выбираем ближайший по мощности трансформатор, в нашем случае подойдет ЭОМПИ-2000/10-УХЛ4 .

 

Общий КПД  установки

 

,

 

где

– полезная мощность, =3,39 кВт;

– полезная мощность, =4,764 кВт.

 

 

Мощность  передаваемая в садку, кВт

 

,

 

где

– мощность источника питания.

 

,

 

где

–  электрические потери в индукторе;

–  потери в магнитопроводе.

 

 

 

Термический КПД электропечи

 

,

 

где

– полезная мощность;

– полезная мощность.

 

 

Электрический КПД электропечи

 

,

 

где

– мощность источника питания.

 

 

Удельный  расход электроэнергии,

 

,

 

где

– общий КПД индукционной установки;

– энтальпия металла при конечной температуре _, =0.31 Дж/кг.

 

 

Длительность  плавки, ч

 

,

 

где

– масса металла, сливаемого из печи, =28000 кг.

 

 

Производительность  установки по расплавлению и перегреву, т/ч

 

,

 

 

Фактическая производительность установки с  учетом вспомогательного времени, т/ч

 

 

 

11. Промышленная безопасность

11.1.Проектом тигельной Печи ИАТ - 40 предусмотрена система автоматического регулирования температуры по заданному графику процесса сушки тигля Печи по основе программируемого контроллера типа «Термодат – 16Е». Контроллер непосредственно управляет мощностью нагревателя через тиристорный регулятор напряжения РНТ – 2 – 200 – УХЛ4. Температура тигля контролируется закладной термопарой  Т1.

11.2.При подаче напряжения на тиристорный регулятор РНТ – 2 – 200 – УХЛ4 загорается сигнальная лампа «Сеть», при включении регулятора в работу загорается сигнальная лампа «Включено». Визуализация хода процесса сушки тигля отражается на экране котроллера расположенного на двери тиристорного регулятора.

11.3.Ток нагревателя контролируется блоком управления и контроля нагрузки (БУК), а визуально амперметром,  установленным на двери шкафа тиристорного регулятора. На шкале амперметра красной чертой отмечено значение предельно допустимого значения тока нагрузки.

11.4.Проектом регулятора напряжения сушки тигля предусмотрена защита тигля от перегрева. В случае перегрева (превышение температуры от заданной) загорается сигнальная лампа «Перегрев», при этом отключается контактор КМ и снимает питание с нагревателя.

11.5.При возникновении короткого замыкания в нагревателе, его неисправности с уменьшением сопротивления, предусмотрена защита автоматическим выключателем QF  и предохранителями F₁ – F₃. Во всех случаях отклонения от заданного режима срабатывает звуковая и световая сигнализация.

11.6.Корпус нагревателя, шкаф РНТ должны быть заземлены согласно ПУЭ. Соединительный кабель от РНТ до нагревателя должен быть проложен в металлорукаве или металлическом кожухе. Металлорукав, металлический кожух должны быть заземлены.

11.7.После сушки тигля Печи, загрузки Печи на первую плавку, контроль за температурой шихты (расплава) ведется по погружной термопаре в защитном чехле. Регистрация температуры расплава производится регистратором процессов типа РМТ-69, установленным на лицевой панели шкафа контроля и индикации. Кроме этого, регистратор процессов в автоматическом режиме ведет запись параметров тока и напряжения (электрической мощности) индуктора Печи, что позволяет в любой момент определить параметры работы Печи за определенный период времени.

11.8.При превышении заданной температуры расплава Печи, температуры масла в гидростанции (нарушение технологического параметра) срабатывает сигнализация «Перегрев металла», «Перегрев масла», и загорается соответствующая индикация на шкафу контроля индикации, срабатывает звуковая сигнализация.

11.9.При превышении температуры охлаждающей воды в одном из 21 водоохлаждаемом элементе Печи более чем 45⁰С срабатывает датчик  (термостат), загорается на панели контроля и индикации светодиод «Перегрев охлаждающей воды», на шкафу управления Печью загорается красная сигнальная лампа и работает звуковая сигнализация.

11.10.При нарушении (исчезновении) потока воды в одном из 21 водоохлаждаемом элементе срабатывает звуковая и световая сигнализация на шкафу управлению Печью, загорается светодиод «Нарушение протока охлаждающей воды» на шкафу контроля и индикации, Печь автоматически отключается от сети вакуумным выключателем. Печь автоматически отключается если на входном коллекторе подачи охлаждающей воды, давление снизилось ниже допустимого предела (0,5 кг/см²). Давление воды при этом контролируется электроконтактным манометром (ЭКМ).

11.11.Схема управления Печью предусматривает при наклоне Печи предупредительную световую и звуковую сигнализацию, которая срабатывает за 10÷15 секунд до начала наклона Печи и во время наклона до полного возврата в исходное состояние. При этом горит красный сигнальный фонарь и звонит звонок громкого боя типа М3-1. Исходное состояние Печи контролируется концевым выключателем типа КУ-701. В случае самопроизвольного (ошибочного) включения Печи при этом также срабатывает световая и звуковая сигнализация.