پیشینه پروژه و موقعیت کاربرد تجهیزات

این مطالعه موردی شامل یک ایستگاه گرمایش دیگ ذوب است که برای پیش گرم کردن آسترهای دیگ ذوب پس از تعمیر و قبل از دریافت فلز مذاب استفاده می شود. عملکرد اصلی تجهیزات، تأمین گرمایش یکنواخت و قابل کنترل آستر قبل از ریخته گری است تا رژیم دمای ریخته گری تثبیت شود، تلفات فلز کاهش یابد و تکرارپذیری فرآیند تضمین شود. محیط عملیاتی یک کارگاه صنعتی است که نیازمند عملکرد پایدار در طول چندین چرخه گرمایش می باشد.

این ایستگاه برای پذیرش یک دیگ ذوب مخروطی با ظرفیت 1 تن فولاد مذاب طراحی شده است. دیگ ذوب دارای قطر داخلی بالایی 500 میلی متر، قطر داخلی پایینی 410 میلی متر و عمق 900 میلی متر است؛ قطر خارجی بالایی 770 میلی متر و ارتفاع کلی 1050 میلی متر می باشد. این ابعاد، شرایط مرزی هندسی را برای چیدمان المان های گرمایشی و طراحی ساختار ایستگاه تعیین می کند - حفره داخلی مخروطی به این معنی است که فاصله شعاعی المان های گرمایشی در امتداد جهت ارتفاع متغیر است و چیدمان متعارف مورد استفاده برای محفظه های کوره استوانه ای با قطر یکسان را غیرممکن می سازد.

الزامات پارامتر فنی سیستم گرمایش

این تجهیزات نیازمند گرمایش الکتریکی با توان نصب شده کل حداقل 30 کیلووات است. المان های گرمایشی از نوع مقاومتی هستند و باید در برابر عملیات طولانی مدت در دمای بالا و بار حرارتی چرخه ای مقاومت کنند. حداکثر دمای گرمایش باید حداقل 800 درجه سانتیگراد باشد و دمای المان گرمایشی باید از دمای کاری آستر بیشتر باشد تا شدت انتقال حرارت کافی بدون گرم شدن بیش از حد موضعی تضمین شود.

محدودیت های ذاتی در میان این پارامترها وجود دارد: دمای هدف آستر 800 درجه سانتیگراد به این معنی است که دمای سطح المان گرمایشی باید در سطح بالاتری حفظ شود تا اختلاف انتقال حرارت تابشی مؤثر ایجاد شود. اگر بار سطح المان بیش از حد تنظیم شود، شدت انتقال حرارت افزایش می یابد اما عمر المان تحت بار حرارتی چرخه ای کوتاه می شود؛ اگر بیش از حد کم تنظیم شود، زمان گرمایش طولانی می شود. بنابراین، انتخاب مواد المان و طراحی بار سطح، مبادله فنی اصلی این پروژه را تشکیل می دهد.

الزامات یکنواختی دما و دقت کنترل

الزامات فنی دو شاخص دما را مشخص می کند: دقت کنترل پایداری دمای سیستم حداقل ±10 درجه سانتیگراد و اختلاف دمای داخلی دیگ ذوب حداکثر 50 درجه سانتیگراد.

گرمایش یکنواخت سطح داخلی دیگ ذوب در تمام ارتفاع مورد نیاز است، به این معنی که نوع و موقعیت چیدمان المان های گرمایشی باید به طور خاص در ارتباط با هندسه دیگ ذوب مخروطی انتخاب شود تا گرادیان های دما به حداقل برسد. چالش طراحی ارائه شده توسط ساختار مخروطی این است که قسمت پایین قطر کوچکتری دارد در حالی که قسمت بالایی قطر بزرگتری دارد. اگر از المان های میله ای مستقیم که به صورت عمودی آویزان شده اند استفاده شود، فاصله بین قسمت پایین و آستر بیشتر از قسمت بالایی خواهد بود که منجر به شدت انتقال حرارت تابشی ناکافی در پایین می شود. بنابراین، ممکن است المان ها نیاز به چیدمان قطعه ای یا هندسه غیر استاندارد برای جبران این تفاوت هندسی داشته باشند.

سیستم کنترل باید قادر به کار خودکار مطابق با منحنی گرمایش داده شده باشد و همچنین کنترل دستی پارامترهای اصلی را امکان پذیر کند. کنترل دما از طریق نظارت بر ترموکوپل در زمان واقعی انجام می شود و پارامترهای زمان واقعی بر روی پنل عملیاتی نمایش داده می شوند. گرمایش آستر باید یکنواخت و قابل کنترل باشد و از تغییرات ناگهانی دما جلوگیری شود - این الزام به یک تابع محدود کننده نرخ گرمایش اشاره دارد، به این معنی که سیستم کنترل به جای تنظیم ساده روشن/خاموش دما، به قابلیت کنترل شیب نیاز دارد.

الزامات طراحی ساختاری و ایمنی

واحد گرمایش باید قابل قرارگیری در داخل دیگ ذوب و قفل شدن در موقعیت کاری باشد. المان های گرمایشی باید دارای ساختارهای محافظ برای جلوگیری از آسیب مکانیکی و تماس با آستر باشند، مانند توری محافظ فولادی مقاوم در برابر حرارت یا آستین های محافظ. این الزام از شرایط عملیاتی واقعی ناشی می شود: در طول بلند کردن و موقعیت دهی دیگ ذوب، انحراف موقعیتی وجود دارد و بدون محافظت، المان ها ممکن است در اثر برخورد با آستر یا دیواره دیگ ذوب آسیب ببینند.

مسیر کابل و نقاط اتصال باید از مواد مقاوم در برابر دمای بالا مناسب برای عملیات دمای بالا ساخته شوند. ساختار تجهیزات باید نگهداری را تسهیل کند و امکان تعویض المان گرمایشی را بدون جداسازی کامل فراهم کند - یک شاخص مهم در دسترس بودن، زیرا المان های گرمایشی مواد مصرفی دوره ای هستند و راحتی تعویض مستقیماً بر زمان توقف تجهیزات تأثیر می گذارد.

الزامات ایمنی شامل دستگاه های حفاظت در برابر اتصال کوتاه، اضافه بار و نشتی، و همچنین عملکردهای توقف اضطراری، حفاظت در برابر دمای بیش از حد و قفل متقابل شرایط غیرعادی می باشد. مناطق خطرناک باید دارای حفاظ های ساختاری برای جلوگیری از ورود تصادفی پرسنل باشند. تجهیزات باید مطابق با کد به زمین متصل شوند و در شرایط عملیاتی عادی هیچ قسمت زنده ای قابل دسترسی نباشد. دامنه حفاظت سه دسته خطر را پوشش می دهد: آسیب ناشی از جریان الکتریکی، آسیب ناشی از دمای بالا و آسیب ناشی از قطعات متحرک و دوار تجهیزات.

سازگاری محیطی و شرایط منبع تغذیه

این تجهیزات با برق AC 380 ولت، 50 هرتز تغذیه می شود. محدوده دمای محیط عملیاتی از +5 درجه سانتیگراد تا +40 درجه سانتیگراد است. ساختار تجهیزات باید در برابر گرد و غبار، لرزش و سایر عواملی که معمولاً در شرایط تولید متالورژی وجود دارد، مقاوم باشد. این الزام محیطی محدودیت هایی را بر درجه حفاظت و روش خنک کننده کابینه کنترل الکتریکی اعمال می کند - محیط گرد و غبار و لرزش کارگاه متالورژی برای ساختارهای خنک کننده باز متعارف مناسب نیست.

دامنه عرضه و الزامات مستندات

دامنه عرضه شامل ایستگاه گرمایش کامل، شامل المان های گرمایشی، کابینه کنترل، سیستم اندازه گیری دما و کابل های اتصال می باشد. کامل بودن عرضه باید تضمین کند که تجهیزات می توانند مستقیماً و بدون خرید اضافی قطعات اصلی راه اندازی شوند.

مستندات فنی شامل دفترچه راهنمای عملیات، نمودارهای شماتیک الکتریکی، نقشه های مونتاژ عمومی و دستورالعمل های نصب می باشد که برای اطمینان از عملکرد ایمن و نگهداری تجهیزات کافی است.

عمر مفید و الزامات پشتیبانی فنی

دوره گارانتی حداقل 12 ماه از تاریخ راه اندازی می باشد. در طول دوره گارانتی، نقص ها و عیوب ناشی از سازنده باید توسط تامین کننده رفع شود. تحت شرایط عملیاتی مطابق، عمر مفید تجهیزات حداقل 5 سال می باشد. تجهیزات باید در زمان فرآیند معقول توافق شده با مشتری به دمای گرمایش تنظیم شده برسند و پایداری پارامترها را در طول چندین چرخه گرمایش برای عملیات فرآیند تکرارپذیر تضمین کنند.

سیستم کنترل باید قابلیت اطمینان بالا و مقاومت در برابر تداخلات صنعتی داشته باشد. دامنه پشتیبانی فنی شامل مشاوره فنی عملیاتی، توصیه های تنظیم حالت ذوب و کمک فنی در شرایط اضطراری می باشد.