التركيز على المحتوى: خلال أ التعتيم الكلي للنبات, يستمر الحديد المنصهر داخل الفرن في إصدار كميات هائلة من الحرارة بسبب القصور الذاتي الحراري. إذا توقف إمداد مياه التبريد, سيتم إلغاء الملف التعريفي على الفور. كيفية تصميم موثوقة دائرة المياه حماية انقطاع التيار الكهربائي.
هذا موضوع خطير يتعلق بالسلامة الصناعية وشديد الخطورة. في عملية فرن الحث, يعد انقطاع التيار الكهربائي الكامل عن المصنع أحد أخطر ظروف التشغيل.
كما لاحظت, رغم انقطاع مصدر الكهرباء, أطنان الحديد المنصهر بالداخل تمتلك كميات هائلة القصور الحراري. إذا توقف دوران مياه التبريد, سوف يتبخر الماء المتبقي داخل الملف النحاسي خلال ثوانٍ. وهذا يؤدي إلى قفل بخار (الغاز يمنع التدفق), ارتفاع درجة حرارة الملف وتشوه, نضوب العزل, وربما كارثية نفاد الفرن (المعدن المنصهر يخترق البطانة ليتلامس مع الماء), مما تسبب في انفجار.
1. المخاطر الأساسية: القصور الحراري & نوافذ الوقت
قبل تصميم نظام الطوارئ, يجب علينا تحديد التحديات المادية:
- اتجاه نقل الحرارة: أثناء التشغيل العادي, يزيل ماء التبريد حرارة الجول الناتجة عن الملف. بعد انقطاع التيار الكهربائي, ينتقل مصدر الحرارة الأساسي إلى الحرارة المشعة والموصلة التي تنتقل إلى الخارج من الحديد المنصهر.
- نافذة زمنية حرجة: الأول 15-30 دقائق بعد انقطاع التيار الكهربائي هي الأكثر خطورة. يحدث هذا عندما تكون درجة حرارة بطانة الفرن في أعلى مستوياتها, ونقل الحرارة إلى الملف هو الأكثر عدوانية.
- خطر تغيير المرحلة: إذا توقف تدفق المياه ولو لبضع عشرات من الثواني, يمكن أن ترتفع درجة حرارة الماء في الملف, توليد البخار. يؤدي توسع البخار إلى أ “قفل البخار” تأثير, منع تدفق المياه اللاحقة والتسبب في فشل النظام الكلي.
2. الحل أ: دبابة الجاذبية العالية - الدفاع السلبي
خزان الجاذبية هو الأكثر موثوقية “خط الدفاع الأول” لأنه يعتمد على الفيزياء (جاذبية) وهو محصن ضد فشل النظام الكهربائي.
2.1 مواصفات التصميم الرئيسية
- ارتفاع التثبيت (رأس):
- مبدأ: يجب أن يكون قاع الخزان مرتفعًا بدرجة كافية للتغلب على مقاومة الأنابيب وضمان التدفق المضطرب داخل الملف.
- قاعدة الإبهام: يتطلب بشكل عام أن يكون قاع الخزان 10-15 متر فوق سطح الفرن.
- حساب: كل 10 متر من الانخفاض يوفر تقريبا 1 شريط الضغط الثابت. تتطلب الملفات الحثية عادةً تدفقًا كاملاً, لذلك، في حين أن الجاذبية وحدها قد لا توفر التدفق الكامل المقدر, فهو يكفي لمنع الغليان.
- سعة (مدة):
- معيار: يجب ضمان إمدادات المياه المستمرة لمدة على الأقل 30-60 دقائق, حتى يبرد شحن الفرن بشكل طبيعي إلى درجة حرارة آمنة أو تستقر مضخة الديزل.
- تقدير: تدفق الطوارئ عادة 20%-30% من التدفق الطبيعي.
- جودة المياه: ويجب تخفيفه أو الماء النقي. يجب أن يظل الخزان ممتلئًا (الاستعداد الرطب) مع صمام تعويم لإعادة التعبئة التلقائية.
2.2 الايجابيات & تحليل السلبيات
- الايجابيات: وقت بدء التشغيل صفر (استجابة ميلي ثانية), معدل الفشل صفر (الجاذبية لا تفشل أبدا), لا حاجة للتدخل البشري.
- سلبيات: متطلبات هيكلية عالية (الحاملة), ينخفض ضغط الماء مع انخفاض المستوى, قدرة محدودة.
3. الحل ب: مضخة طوارئ الديزل — الدفاع النشط
تم تصميم مجموعة مضخة الديزل لتوفير مدة طويلة, مياه التبريد ذات الضغط العالي, بمثابة “خط الدفاع الثاني.”
3.1 مواصفات التصميم الرئيسية
- ابدأ المنطق:
- يجب أن تكون مجهزة ب المنشطات الأمفيتامينية (تبديل النقل التلقائي) تحكم. عند اكتشاف عطل في الشبكة أو فقدان ضغط المضخة الرئيسية, يجب أن يبدأ محرك الديزل تلقائيًا ويصل إلى السرعة المقدرة في الداخل 15-45 ثواني.
- يجب أن تكون البطاريات زائدة عن الحاجة (واحد نشط, الاستعداد واحد) مع أجهزة شحن عائمة تعمل بالشبكة لضمان الاستعداد.
- تدفق & رأس:
- رأس: يجب أن تكون قريبة من مضخة الدوران الرئيسية للتغلب على مقاومة الملف.
- تدفق: يمكن أن تكون أقل قليلاً من المضخة الرئيسية, لكن ينصح ألا يقل عن 40-50% من التدفق الطبيعي.
- تجاوز التصميم: يجب أن يكون مدخل/مخرج مضخة الديزل موازيًا لخط الأنابيب الرئيسي ويتم الاحتفاظ به بالداخل “الاستعداد الرطب” وضع (غلاف المضخة مملوء بالماء) لمنع البدء الجاف.
3.2 الايجابيات & تحليل السلبيات
- الايجابيات: مدة العرض محدودة فقط بخزان الوقود (يمكن أن تعمل لساعات), ضغط مستقر.
- سلبيات: خطر الأعطال الميكانيكية (فشل بدء التشغيل), يتطلب صيانة منتظمة (تشغيل الاختبار), توجد فجوة بدء التشغيل لعدة ثوان.
4. تكامل النظام: أفضل الممارسات المعمارية
التصميم الأكثر أمانا ليس كذلك “إما / أو,” لكن أ “خزان الجاذبية + مضخة ديزل” مزيج.
4.1 تبديل التسلسل المنطقي
- عملية عادية: تعمل المضخة الكهربائية الرئيسية; صمام الفحص يغلق دائرة الطوارئ.
- التعتيم الفوري: توقف المضخة الرئيسية; ينخفض ضغط الشبكة بسرعة.
- مرحلة 1:
- يتدخل خزان الجاذبية: ال صمام إغلاق هوائي (مفتوح عادة / نوع مفتوح فاشل) أو هيدروليكي فحص الصمام على خط الطوارئ يفتح على الفور.
- تدفق الجاذبية يملأ فراغ الضغط على الفور, منع تبخر الماء لفائف.
- مرحلة 2:
- الاستيلاء على مضخة الديزل: يبدأ تشغيل محرك الديزل بنجاح ويزيد الضغط.
- منذ ضغط مضخة الديزل (على سبيل المثال, 4 حاجِز) أعلى من الضغط الساكن لخزان الجاذبية (على سبيل المثال, 1.5 حاجِز), يغلق صمام الفحص خط الخزان, وتتولى مضخة الديزل المهمة تلقائيًا.
- مسار الصرف: عادة ما تتجاوز مياه العودة في حالات الطوارئ برج التبريد (مقاومة عالية, لا يوجد مراوح تعمل) ويتم تصريفها مباشرة إلى حوض الطوارئ أو الصرف (دورة الحلقة المفتوحة) لتقليل الضغط الخلفي.
4.2 اختيار الصمام الرئيسي
- صمام المدخل: ينبغي أن يكون إف سي (إغلاق فاشل) أو فو (فشل في الفتح)?
- يجب أن يكون صمام خط إمداد الطوارئ فو (فشل في الفتح). عند فقدان الطاقة أو الهواء, يفتح الصمام تلقائيًا عن طريق عودة الزنبرك.
- فحص الصمامات: يجب تركيب صمامات عدم رجوع عالية الجودة عند منافذ كل من المضخة الرئيسية ومضخة الطوارئ لمنع التدفق العكسي إلى المضخات الخاملة.
5. صيانة & بروتوكولات الاختبار
الأجهزة عديمة الفائدة بدون صيانة. إجراءات التشغيل القياسية التالية إلزامية:
| غرض | تكرار | فعل |
| خزان الجاذبية | أسبوعي | تحقق من مستوى الماء, عمل صمام تعويم; استنزاف الرواسب السفلية. |
| تشغيل مضخة الديزل | أسبوعي | تشغيل اختبار عدم التحميل لـ 10 دقيقة. تحقق من جهد البطارية, مستوى الزيت, مستوى الوقود. |
| تحميل الحفر | ربع سنوية | محاكاة التعتيم الكامل. لاحظ ما إذا كان خزان الجاذبية ينقطع على الفور وما إذا كانت مضخة الديزل تعمل على زيادة الضغط خلال الوقت المحدد. |
| تشغيل الصمام | شهريا | اختبر يدويًا أو هوائيًا مرونة إعادة ضبط صمامات الهواء/الملف اللولبي لمنع التجمد/الصدأ. |
| تنفيس الهواء | يوميًا | تحقق مما إذا كانت فتحات الهواء الأوتوماتيكية تعمل على منع أقفال الهواء. |
6. ملخص
لأفران الحث ذات الحمولة الكبيرة, القاعدة الذهبية للتصميم هي: “خزانات الجاذبية تنقذ الأرواح; مضخات الديزل تحفظ الأصول.”
- ال خزان الجاذبية يمنع تخريد الملف الفوري أثناء “ذهبي 30 ثواني” بعد انقطاع التيار الكهربائي.
- ال مضخة ديزل يوفر إزالة مستمرة للحرارة لمنع تلف بطانة الفرن أثناء انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة.
