中頻電爐應急水系統的改進

文／朱舸，程志旗，高波·中國重汽濟南鑄鍛中心鍛造一部

中頻電爐應急水系統的改進

文／朱舸，程志旗，高波·中國重汽濟南鑄鍛中心鍛造一部

中頻感應加熱爐由于具有加熱速度快、生產效率高、節省材料、工作環境優越、加熱均勻、芯表溫差小、溫控精度高和節能環保等明顯優勢，已廣泛應用于鍛造行業。鍛造生產中，為提高金屬塑性、降低變形抗力，金屬坯料一般需加熱，使金屬易于流動并獲得良好的鍛后組織。鍛前加熱是鍛造生產中一個重要的環節，同時也是影響鍛造生產效率、保證鍛件質量及節約能源消耗的重要環節。對棒料采用中頻感應加熱方式具有顯著的經濟效益和社會效益，中頻感應加熱方式與燃氣、燃油、煤炭的加熱方式相比具有節能、環保、加熱質量高和易于控溫等優點。對于鍛造前需進行棒料局部加熱的產品，采用中頻感應加熱方式無疑是最佳方案，具有更突出的優越性。

感應電加熱是指感應器通過交變電流產生的交變磁場使金屬坯料內部產生交變渦流，渦流發熱和磁化發熱將金屬坯料加熱。由于中頻感應加熱的原理為電磁感應，其熱量在工件自身產生，中頻電爐運行10min即可進行鍛造任務的連續工作，不需燒爐工人提前進行燒爐和封爐工作；不必擔心由于停電或設備故障導致的已加熱坯料浪費的現象。

應急水系統對中頻電爐的重要性

中頻感應加熱爐對循環水冷卻系統要求很高，在電爐加熱過程中不能出現冷卻水中斷的情況。甚至在停止加熱后，也需要水冷0.5h以上，保證有充裕時間排出爐內高溫坯料，循環水冷系統直接關系到中頻感應加熱爐的安全。

中頻電源內部的冷卻管路又多又細，溫度相對不高，而感應爐和中頻電容器部分的冷卻管路相對較粗，但溫度較高，因此對循環冷卻水系統的水質、水溫、壓力、流量都要求很高。

⑴水質要求。中頻感應加熱爐用循環水應透明、不渾濁、無沉淀，水質應符合以下要求：①酸堿度PH值在6～9范圍內；②硬度不大于10度；③總固體含量不超過250mg/L；④電導率不大于600μS/cm。因此，采用軟化水作為循環水系統的工作介質是較為合適的。

⑵進水、回水壓力要求。進水壓力為0.2～ 0.3MPa；回水壓力不大于0.05MPa。

⑶水溫的要求。進水溫度為5～35℃。在實際生產中，應適當調節進水溫度。例如在夏季濕度較大時，為防止水冷元件表面結露，應將進水溫度設置在20℃以上并加強通風。

在生產中，一旦循環水系統出現故障，由于循環水停供，爐膛中存在的1200℃左右的熱料，會使爐膛溫度急劇升高，造成爐膛的燒毀，直接造成爐膛的報廢。因此，中頻電爐必須配備應急水系統。

改進前的實際使用情況

同行業采用的應急水方案一般為手動高位水箱形式和手動自來水形式。采用這兩種方案，當出現電爐循環水系統故障時，其應急水系統往往由于手動閥門長期不使用而造成無法迅速開啟，導致應急水系統無法發揮作用。因此，手動高位水箱形式和手動自來水形式的電爐應急水方案是不可靠的。

改進前我公司設計院設計實施的電爐應急水方案為手動自來水方式的應急水系統。即當電爐循環水系統出現故障時，手動開啟應急水的進水、回水閥門，將自來水放入電爐循環水管路。

有一次變電所短路，造成16t電液錘生產線循環水系統失電停止運行，車間工作人員按照電爐應急操作規程立即打開中頻電爐應急用水進水、回水閥門，關閉軟化水進水、回水閥門。但發現回水管路的水表顯示沒有水流，于是打開回水管預留旁路就地放水，有大量水涌出，但是溫度不高，判斷是軟化水回水管道內殘留的軟化水。當打開燙手的兩節爐膛回水膠管的接頭后，立即有大量蒸汽噴出，再將膠管接好水溫明顯下降了，回水處也有較大水流了，且是溫水。在該過程中，爐膛內開始有多處冒出蒸汽、漏水，初步分析由于爐膛軟化水沒有流量后迅速升溫形成的大量高壓水蒸氣阻礙了應急水的投入。本次事故造成八節電爐爐膛報廢，直接經濟損失16萬元，并導致停產一周。圖1所示為改造前的應急水系統采用的手動閥。

圖1 改造前的應急水系統采用的手動閥

應急水系統的改進方案及其實施

為防止類似事故的再次發生，我們提出了應急水自動投入的方案，常備應急電源、常閉電磁閥控制應急進水、直排回水。這樣在循環水系統出現問題的時候，應急水可以立即投入且低位直排回水，確保電爐系統的安全。應急水的自動投入系統，極大的提高了電爐的安全性，確保電爐不因循環水系統的故障被燒損，確保車間的生產正常進行。改進后的應急水系統運行方式如下：⑴在循環水主供水管路上使用電接點式壓力表采集壓力信號，觸發值設定在0.25MPa；⑵當壓力表發出信號后，自動打開應急水的進水、回水電磁閥，實現自來水的自動投入；⑶采用不間斷電源為應急水系統供電；⑷保證電爐應急水系統在30s內自動投入，保護電爐不受損壞，避免燒毀爐膛的嚴重后果。圖2所示為改進后的應急水系統。

圖2 改進后的應急水系統

實際的應用效果

目前，我公司鍛造一部的兩條16t電液錘生產線，配備了2臺3000kW中頻電爐，共有16節爐膛，若沒有可靠的應急水系統的話，一旦出現一次循環水故障，直接損失將超過32萬元。

應急水的自動投入系統，極大地提高了電爐的安全性，確保電爐不因循環水系統的原因被燒損，確保車間的生產正常進行。據統計，在應急水系統改造后一年的生產期間，出現循環水系統故障4次，由于改造后的應急水系統發揮了有效的作用，避免直接損失100多萬元，經濟效益明顯。

結束語

循環冷卻水是中頻感應加熱爐的生命線，工作期間一旦失水，電爐必然會在極短的時間內燒毀報廢，經濟損失巨大。我們針對原有不可靠的應急水方案，結合企業自身的特點，改進了電爐的應急水系統。使用情況表明，改進后的應急水系統適用于我們企業的實際情況，為企業的生產提供了保障。