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组合把持器式电极柱结构简介及主要工作参数计
发布时间:2020-12-24 20:51    文章作者:36选7

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  2010 年第 3 期 总第 27 期 重工与起重技术 HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY No.3 2010 Serial No.27 组合把持器式电极柱结构简介及主要工作参数计算 大连重工 · 起重集团有限公司设计研究院 张 摘 要:介绍了 Φ1400mm 组合把持器式电极柱结构特点, 并对其主要工作参数进行计算, 为今后电极柱的设计和安装 提供了借鉴。 关键词: 电极柱; 组合把持器; 参数计算 宏 电极进给变送器、 电极加热装置、 导向装置 、 吊挂套 筒、 冷却水供应装置、 铜母线装置及底部装置等。 电极 柱结构如图 1 所示。 2. 1 电极升降装置 电极升降装置采用液压驱动, 由两个升降油缸组 成。 缸体倒挂固定, 活塞杆与压放平台联接。 当电极需 要上升时, 液压油打入有杆腔, 活塞杆缩回, 上升速度 可以通过改变系统压力来调整;当电极需要下降时, 有杆腔卸压, 电极柱依靠自重下降, 活塞杆伸出, 有杆 腔内液压油返回油站, 回路设有单向溢流阀 (阀心钻 Φ2mm 孔 ) , 电极柱匀速下降。 电极柱另设有辅助吊挂 装置, 在事故状态或安装前期使用, 能够保证电极柱 处于上限或下限位置, 正常工作时辅助吊挂装置需拆 除。 2. 2 电极压放装置 压放装置采用液压操作, 由 7 个升降油缸和 7 个 夹钳组成。 夹钳上带有弹簧压紧器和液压卸载缸。 升 降缸活塞杆的上部作为夹钳的转轴, 升降缸不仅能使 夹钳做准确的垂直运动,而且还可调整电极的压放 压放电极的 量。压放装置安装在电极把持筒的顶部, 操作为: 释放夹钳上弹簧的压力, 夹钳由升降油缸提 起到顶部位置, 每次只提升一个夹钳, 当全部夹钳都 提升到顶部位置时再同时下降。 由于一次只卸载一个 夹钳, 因此在压放电极的操作过程中仅一个压放装置 失去摩擦力, 这一操作过程通过微机控制来实现。压 放平台还配置有辅助夹持器, 在安装前期及事故状态 下, 辅助夹持装置可以用来固定电极。 2. 3 电极进给变送器 电极进给变送器用于测量电极进给量, 并反馈到 主控室, 监控电极压放。 2. 4 电极加热装置 电极加热装置通过加热风机向电极筒内吹热风, 加热电极糊, 保证电极糊处于恒温状态, 提高电极焙 烧质量。 2. 5 导向装置 导向装置是通过安装在平台上的四个导向轮压 紧在电极柱外侧轨道上,保证电极柱上升或下降, 水 平方向不偏移。导向轮底座为可调节式, 可改变导向 1 概述 电极柱是矿热炉的重要设备之一,它既能把强 大的电流导入电极端头,在炉内进行电弧燃烧把电 能转换成热能; 又能延续和调节电极的烧结速度, 使 电极连续不断地工作。电极柱主要分为组合把持器 式电极柱、液压抱闸式电极柱及钢带抱紧压放式电 极柱。 本文将对我公司设计的 Φ1400mm 组合把持器 式电极柱的主要结构予以介绍并对其主要工作参数 进行计算。 2 电极柱主要结构组成 电极柱主要包括电极升降装置、 电极压放装置、 图 1 Φ1400mm 组合把持器式电极柱结构 1. 电极升降装置 2. 电极压放装置 3. 电极进给变送器 4. 电 极 加 热 装 置 5. 导 向 装 置 6. 吊 挂 套 筒 7. 冷 却 水 供 应 装 置 8. 铜 母 线. 底 部 装 置 - 14 - 重工与起重技术 HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY 轮与电极柱之间的压紧力, 更好地提供导向作用。 2. 6 吊挂套筒 吊挂套筒上、 下部分别与电极柱上部和底部装置 连接。 2. 7 冷却水供应装置 电石炉正常运行中, 电极柱下部插入炉内, 环境 温度 1000℃以上, 因此电极柱下部底环、 接触元件及 厂区供水站将冷却水送到车 护屏等都需要采用水冷。 间水分配器, 再由中间管路到达各个水冷点, 冷却各 点后返回到水冷塔, 将热水进行喷淋冷却, 然后再循 环利用。 2. 8 铜母线装置 铜母线装置相当于导线, 将变压器各出线端子与 电极柱相应的各个接触元件联接起来, 工作中每根铜 管都流过很大的电流, 从而产生热量, 所以铜母线采 用水冷, 铜管内部通水冷却。 2. 9 底部装置 底部装置中的导电接触元件是电极柱的核心部 件,此类电极柱所用电极壳分为几块相等的弧形板, 每块弧形板两边外翻过来, 形成两条纵向立筋, 采用 电阻焊将每块弧形板与电极筋片焊在一起, 伸出电极 壳外的电极筋片插入导电接触元件内。 导电接触元件 是一种弹簧压紧装置, 由两块接触元件分置于同一电 极筋片的两侧,用螺栓拧紧碟形弹簧使其夹在筋片 上。夹紧力要适度, 既保证接触元件将电流输送给电 极, 又要能顺利压放电极。 GB/ T1972- 2005 表 1 的规定。 ) f= fz 8. 9 = 1. 1125mm = ι 8 式中: Fz — 碟簧组的负荷; F — 单个碟簧的负荷; fz — 碟簧组变形量; f — 单个碟簧负荷; Hz — 组合碟簧的自由高度; H0 — 单片碟簧的自由高度; hz — 无支撑面碟簧组压平时的变形量; h0 — 单个无支撑面碟簧压平时的变形量。 单片碟簧负载: 4E t4 f h f F= 2 × ×K 2× K42 0 t t 1-μ K1D2 4 t 其中: #! h f +1 ! t 2t $ 0 2 % 1 (C-1)/C & × π (C+1)/(C-1)-2/lnC C=D/d= 60/ 25. 5≈2. 353 K1≈0. 747 式中: K1= K1— 计算系数; C — 直径比; D — 碟簧外径; d — 碟簧内径; K4— 无支承面碟簧, K4= 1; E — 弹性模量, E= 206000 N/ mm2; μ — 泊松比, μ= 0. 3; t — 厚度, t= 3mm; D — 外径, D= 60mm。 无支承面弹簧压平时的变形量: h0= H0- t= 4. 65- 3= 1. 65mm 由以上公式及参数算出碟簧压缩 1. 1125mm 时 的负荷: F ≈10775N 接触面中心及弹簧中心到支承点的力臂之比为 1. 73, 接触元件对筋片的压力为: N 压 = 4 ×10775÷1. 73≈24913N 查表得铜与钢接触的滑动摩擦系数为 0. 15, 每 组接触元件对筋片的摩擦力为: F= 2× N 压 ×0. 15= 7474N 14 组接触元件对筋片的总摩擦力为: F 接 = 14×7474= 104636N - 15 - 3 电极柱主要工作参数计算 3. 1 压放装置、 接触元件中碟簧加载力的计算 接触元件的压力调定非常重要, 压力过低会使电 流分配不均, 导致接触元件过热等, 压力过高会使电 极壳筋板磨损加重甚至会阻碍电极压放。 目前我们所 使用的调节方法是控制碟簧变形量, 每个接触元件有 4组碟簧, 每组 8 个无支承面的碟簧, 即, 对合组合形 式, 总压缩量控制为 8. 9mm。 对合组合碟簧由 ι 个相向同规格的碟簧组成, 在不计摩擦力时: Fz=F fz=ι× f Hz=ι× H0 (碟 簧 尺 寸 、 参 数 名 称 、 代 号 及 单 位 按 重工与起重技术 HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY 电极重量计算: 电极壳长度约 17 米, 内装电极糊 长度约 8 米, 电极总重: Q= 24315kg 压放平台夹钳所提供的摩擦力 F 夹与接触元件 的摩擦力 F 接之和应大于电极自重 (Q ) 。 即: F 夹 + F 接>Q 夹钳中碟簧为复合组合式, 碟簧无支承面, 总压 缩量为 9. 6mm, 单片碟簧的变形量为: f= 9. 6/ 8= 1. 2mm 单片碟簧的负荷: 4E t4 f h f h0 f F= 2 × ×K 2× K42 0 +1 1-μ K1D2 4 t t t t 2t 其中: F 夹 + F 接 = 351194N>Q= 243150N 通过计算, 可以得出夹钳所提供的摩擦力及碟簧 的选用满足要求。 3. 2 液压系统工作压力的计算 压放装置夹紧缸要松开夹钳所需的力为 F 松, 油 缸中心与弹簧中心到转轴的力臂之比为 1. 33。 F 松 >1. 33F 夹 = 126523N 已知: 油缸内径, D= 130mm; 活塞杆直径, d= 40mm; 11MPa; 油缸的工作压力, 有杆腔有效受力面积: S= π D ! 4 2 #! ! $ K1= % 1 (C-1)/C & × π (C+1)/(C-1)-2/lnC 2 - C= D/d= 80/ 41≈1. 951 K1≈0. 684 式中: K1— 计算系数; C — 直径比; D — 碟簧外径; K4— 无支承面碟簧, K4= 1; E — 弹性模量, E= 206000 N/ mm2; μ — 泊松比, μ= 0. 3; t — 厚度, t= 5mm; D — 外径, D= 80mm。 无支承面弹簧压平时的变形量: h0= H0 -t= 6. 7- 5= 1. 7mm 由以上公式及参数算出单片碟簧压缩 1. 2mm 时 的负荷: F≈31710N 复合组合碟簧的总负荷: F= 31710×3= 95130N 接触面中心及弹簧中心到支承点的力臂之比为 1. 389, 接触面对筋片的压力为: N 压 = 95130÷1. 389= 68488N 查表得钢 (接触面 ) 与钢接触的滑动摩擦系数为 0. 3, 每个夹钳对筋片的摩擦力为: F= 2× N 压× 0. 3= 41093N 本装置共有 7 个夹钳, 电极压放过程中, 仅一个 夹钳会失去摩擦力, 所以整套夹紧装置所能提供的摩 擦力按 6 个夹钳计算: F 夹 = 6 × F= 246558N - 16 - d2 = π 130 - 40 4 4 4 ! 2 2 = 12107mm2 油缸所能提供的松力: P= 11×12107= 133177N F 松 = 126523N 压放电极时, 电极下降是在电极自重作用下自然 回落, 无需额外的动力, 而夹钳升起又是在夹钳松开 筋片时进行的, 因此压放装置的升降油缸所需的工作 压力很低, 计算从略。 整个电极的升降油缸需要提供电极上升的力: F 升 >电极总重 = Q+ 电极柱设备重量 = 243150+ 119350= 362500N 已知: 油缸内径, D= 200mm; d= 90mm; 活塞杆直径, 油缸的工作压力, 11MPa; 有杆腔有效受力面积: S= π D ! 4 2 - d2 = π 200 - 90 4 4 4 ! 2 2 = 25054mm2 两个升降油缸所能提供的提升力: P = 2×11×25054= 551194N 可见, 升降油缸的提升力大于电极总重。 整个电极下降也是在电极自重作用下自然下降, 无需额外的动力, 因此整个电极的升降油缸所需要的 工作压力也满足要求。 (下转第 30 页 ) 重工与起重技术 HEAVY INDUSTRIAL & HOISTING MACHINERY 析报告及过程控制图表都按归档制度整理保管, 确 保处于受控状态, 有利于控制和改进产品质量。 图 3 标识号作用简图 5 结束语 核电站环行起重机工作环境的特殊性,决定了 制造过程中对技术水平、质量和精度要求都非常严 格, 对材料的使用跟踪 、 可追溯性亦非常严格; 经过 数台环行起重机系列产品的备料,我们总结出了自 成体系的核产品备料跟踪流程, 不但可以满足用户、 主机制造厂的要求, 同时也提高了生产率, 保证了产 品质量和周期,对以后高级别质保要求产品的制造 具有一定借鉴意义。 图2 (上接第 16 页 ) 备料工序及转序流程 mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm 4 结论 通过对接触元件碟簧及升降油缸提升力的分析 计算, 不难看出, 我公司对组合把持器电极技术的运 用已相当成熟可靠, 较之其它结构形式, 组合把持器 电极结构导电接触点分布更均匀,接触面积更大, 这 样有效地防止了电极软断和硬断事故发生, 在延长导 电元件使用寿命的同时,大大增加了矿热炉的开动 率, 使矿热炉整体技术水平得以提高。近年来在多个 扩建中被采用。以我公司为某厂 大中型矿热炉新建、 配置的 2×40. 5MVA 密闭电石炉为例,投产一年多 Φ1400mm 组合把持器式电极柱运行状况良好, 来, 取得了显著的经济效益, 受到用户好评。 参考文献 [1] 赵乃成, 张启轩. 铁合金生产实用技术手册. 冶金工业出版 社, 1998 [2] 熊谟远, 岳宏亮. 电石生产加工与产品利用及污染防治整改 新技术新工艺实用手册. 化学工业出版社, 2005 2008 [3] 重型机械标准. GB/ T1972- 2005. 云南科技出版社, - 30 -


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