王小恩,付德报,马玉龙

(河南神火铝业股份有限公司,河南永城 476612)

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中频感应炉的故障分析与处理

王小恩,付德报,马玉龙

(河南神火铝业股份有限公司,河南永城 476612)

文章介绍了中频感应炉的系统组成及工作原理,从整流部分、逆变部分、电容器组、感应线圈四方面列举了故障实例,并一一进行了分析与处理,最后提出了中频感应炉日常及定期维护措施。

中频电源;晶闸管;中频感应炉;故障

随着电解铝行业的快速发展,中频感应炉在电解铝行业优越性更加显现,而如何提高系统安全运行能力,确保系统的故障能及时彻底得到解决,该文列举了常见的故障现象及处理办法。

1 中频炉概述

1.1 系统组成

中频感应炉主要由炉体、固定支架、液压系统、循环水系统、电控等几部分组成。

1.2 工作原理

中频感应炉主要是把三相工频交流电经过整流部分变成直流,再通过逆变部分变成中频交流电,经电容器组升压后进入感应线圈,在线圈中产生磁力线,通过磁力线切割感应圈内的磷生铁,磷生铁产生变化的热量,从而将磷生铁加热熔化的一种电加热设备。

1.3 技术参数

中频感应炉技术参数列于表1。

表1 产品型号及参数

2 常见故障和处理方法

2.1 整流部分

整流部分的常见故障和处理方法如下:

1.直流电压升不到额定值,直流电抗器发出抖动声。分析处理:关掉逆变控制电源,整流桥输出接假负载,用示波器观察桥输出波形,可看到输出缺相波形。原因可能是:(1)流触发脉冲丢失;(2)整流触发脉冲幅值不够、宽度太窄;(3)晶闸管控制极开路、短路;(4)电抗器线圈间隙变动、松动。

2.直流电压表指针跳动。分析处理:直流电压波形有一处或几处有如图1所示的跳动。(1)适当增大晶闸管的阻容吸收电路电容量;(2)提高功放级的电源电压;(3)找出干扰侵入点并消除干扰;(4)查找并消除虚焊点。

图1 直流电压波形

3.功率上不去。分析处理:说明各参数调整不适。(1)整流部分没调好整流管未完全导通,直流电压没达到额定值;(2)中频电压值调得过高、过低; (3)过流、过压值调节得不当使得功率输出低;(4)补偿电容器配置得过多或过少,得不到最佳输出功率。

4.电位器已调最大,但仪表指示仍很小。分析处理:用示波器对整流桥输出电压波形检测,发现一个整流管导通不太好,但对每个晶闸管两端电压波形的检测均未发现异常,采用替代法进行逐一排除后,发现故障元件为A相一整流晶闸管导通不好,换之即恢复正常。

5.直流电抗器工作时震动大。分析处理:中频电源系统开始启动瞬间电抗器轻微震动,过后震动减弱,同时发出清脆声音。有时出现电抗器一直振动,明显可看到外部线圈在上下串动,说明整流系统未正常工作,有可能整流元件有一个烧毁,或者有整流元件不触发造成,可停机检查排除故障。

2.2 逆变部分

逆变部分的常见故障和处理方法如下:

1.起动时直流电流大,直流电压低,设备声音沉闷,过流保护。分析处理:逆变桥有一桥臂晶闸管短路或开路造成逆变桥三臂桥运行,用示波器观察逆变桥的四个桥臂上的晶闸管管压降波形,若有一桥臂上的晶闸管的管压降波形为一线,该晶闸管已穿通;若为正弦波,该晶闸管未导通,更换已穿晶闸管。

2.系统发出尖锐嘀嘀声,直流电压表微摆。分析处理:用示波器观察逆变桥直流两端电压波形,可看到逆变周期性短暂失败或不定周期短暂失败,并联谐振逆变电路短暂失败可自复,周期性短暂失败一般逆变控制部分受到整流脉冲干扰。

3.中频功率降低,直流电流增大,晶闸管电压波形如图2所示。分析处理:1、2号桥臂电压波形正常,3号桥臂晶闸管没有被触发导通,致使4号桥臂管子不能关断,4号桥臂管子已经短路损坏,3号桥臂管子触发不通;检查3号桥臂阳、阴极间电阻是否有开路性损坏,控制极、阴极间电阻是否大大增大,用万用表检查出短路晶闸管予以换之。

图2 晶闸管电压波形

4.功率继续增大,过流信号灯亮而停机,晶闸管电压波形如图3所示。分析处理:4号桥臂的管子没有触发导通,使3号桥臂管子无法关断;用示波器检查逆变桥每一个管子电压波形,找出波形不正常的桥臂并予以换之。

图3 晶闸管电压波形

5.逆变晶闸管经常烧毁。分析处理:(1)阻容吸收、均压电阻失效。阻容吸收为常见的过压保护措施,并联于晶闸管两侧,若阻容吸收的电容开路、白瓷无感电阻开路或某处短路,晶闸管将失去保护作用,在很短时间内烧坏;(2)晶闸管冷却效果差,载流能力下降。晶闸采用水冷却方式,如冷却水盒或水管堵塞,或者晶闸管与冷却水盒接触不良,将造成晶闸管温度过高,从而引起晶闸管载流能力下降而造成晶闸管因过流而烧毁;(3)晶闸管技术参数分散性大,相互之间不匹配。串联的两只晶闸管及逆变桥臂上对角的两组晶闸管若在关断时间、通态压降、触发电流等特性相差太大,将造成工作状态的不一致,从而烧毁一只或两组晶闸管。

2.3 电容器组

在高电压区附近,直流电压表晃动,设备有吱吱声。分析处理:(1)在电容升压电路中,串联电容与并联电容的容量相差太大,造成电压不均,击穿电容;(2)中频电压和工作频率过高;(3)补偿电容接线桩螺丝松动引起打火;(4)与负载并联电容器可能被击穿,断开电容器与主汇流排,测每组电容器两汇流排间电阻应为无穷大;(5)电容器四个芯子中有个别已击穿,可测量芯子与外壳阻值应为无穷大;(6)电容器架与电容外壳间绝缘击穿,测量电容器外壳和电容器架之间的电阻,可以判断这部分的绝缘状况; (7)冷却效果差,个别水嘴易堵塞。

2.4 感应线圈

感应线圈的常见故障及处理方法如下:

1.炉底严重漏磁发红,炉底钢板温度高达700℃。分析处理:(1)感应线圈炉底漏磁严重,炉底水冷圈水路堵塞、冷却效果差;(2)感应线圈四周磁轭变形严重,保磁效果差;(3)炉底未做防漏磁处理,可在炉膛最底层装一圆形铜板(中间为空心),能起到保磁作用;(4)全面的磁场封闭方案为线圈最上部加装一圈水冷不锈钢短路环,线圈最下部也加装一圈水冷不锈钢短路环,然后在炉壳底部装一圆环铜板后再用耐火胶泥封闭炉底,炉底漏磁说明未做炉底封磁处理。

2.感应线圈打火、放炮。分析处理:(1)线圈冷却效果差,引起线圈外绝缘破损,导致匝间短路;(2)感应线圈漏水,这可能引起线圈匝间打火,必须及时补焊才能运行;(3)钢水粘在感应线圈上,钢渣发热、发红,会引起铜管烧穿;(4)磁轭与线圈间安装的绝缘板受热破损,磁轭底部的绝缘板受热绝缘降低,造成线圈通过磁轭局部接地打火;(5)线圈距离上部、下部水冷圈过近,接地打火。

3 设备维护保养

3.1 日常维护

炉膛:开炉前首先测量炉膛深度和最大处直径并做好记录,仔细查看炉衬有无裂纹、破损,及时修补破损的炉口及炉嘴,第一炉铁水化好后检测漏炉报警装置。

电气:全面检查控制主板、脉冲主板、晶闸管、电阻、电容、电抗器、铜排、换向电感等,确保无开路、短路、松动、虚焊、漏液等现象。

灰尘:用风对断路器、晶闸管、电抗器、电容器、感应线圈外围进行一次全面吹扫。

循环水:阀门开关准确、水管无漏水,水压力0.1～0.2 MPa,水位1/3～1/2,进水温度不超过35℃,纯水导电率不超过600μ Ω/cm。

3.2 定期维护

元件测量:每次安装整流元件要对晶闸管控制极、阴间电阻进行测量(15～50Ω为正常),阻值接近的串装在一起,阳、阴极间阻值几十兆欧为完好,阻值为无穷大或者零多认为此元件损坏。

系统校准:每三月对系统的直流电压、直流电流、中频电压、换向角度、过流整定、过压整定进行全面校准。

灰尘清理:每月用刷子擦拭晶闸管表面、电阻器表面、控制板表面、电容器绝缘子表面灰尘。

螺栓紧固:对电抗器、电阻器、电抗器、铜排、水冷电缆等连接处全面紧固。

管路清洗:每两月反冲洗一次软水循环水管路及元件,并重新装新纯水;每半年反冲洗一次外循环水管道、感应线圈、磁轭。老化的胶管全部更换,锈蚀严重的阀门及时更新。

4 结束语

作者多年来一直从事中频炉系统的管理工作,文章就常见的系统故障进行了分类总结,并提出了具体的解决办法,目的是确保系统在安全的前提下运行,实践证明所采取措施是合理的、可行的。

[1] 余松尧.晶闸管中频电源的故障检修[J].电世界,1992,(3): 34-35.

[2] 王国先.中频感应炉的维护保养[J].中国设备工程,2004,7: 12.

Analysis and Processing of the Problem about Lengthen Middle Freqneuly Stove

WANGXiao-en,FU De-bao,MA Yu-long
(Henan Shenhuo Aluminum Co.,ltd,Yongcheng476612,China)

The article introduced the system component and work principle of the lengthen middle freqnenuly stove.It not only listed the problem examples from four aspects such as favourable balabce,go against the current, electrical equipm and copper circle,but also studied and analyzed them.Finally,it proposed daily and regular maintenace measures about lengthen middle freqneuly stove.

middle freqnemly power supply;transistor;middle freqnemly stove;problem

TF748.42+2

A

1003-5540(2010)04-0054-03

王小恩(1981-),男,助理工程师,主要从事电解槽阳极组装系统的设备管理工作。

2010-05-22