中频炉漏炉报警的判断方法


【摘要】 本文结合我公司使用的中频感应电炉，对其漏炉报警系统的原理、日常检查方法以及漏炉报警的判断方法进行了深入的分析。
【关键词】中频炉  漏炉报警  判断方法
Judgment of Alarm System on MF Induction Furnace


Abstract: In this paper, The principle of alarm system, The Day-to-day examination and the Judgment of Alarm System on MF Induction Furnace have been in-depth analyzed, according to the using of MF Induction Furnace in our company.
Key words: MF Induction Furnace; Alarm System; Judgment
1  前言：
漏炉报警装置是坩埚感应电炉重要的保护装置，它是用来判断炉衬的使用情况，防止炉衬开裂造成漏炉事故的安全装置。在电炉日常运行中，如何判别漏炉报警系统是否正常；在漏炉报警系统发出报警信号时，如何准确地判断是否为真报警，这不仅关系到炉龄的长短，更关系到电炉设备的安全，下面详细的分析几种常用的检测及判断方法。
2  漏炉报警系统的原理：
我公司现有一台的10吨及两台20吨中频炉，全部采用接触式漏炉报警装置。其原理为在炉底埋入不锈钢丝作为一个电极（简称炉底线），它与炉内铁水相连。在感应线圈内侧云母板与石棉板之间，安装不锈钢丝网作为另一个电极（简称报警网），它的高度略高于炉内铁水，成“C”形分布。在这两个电极之间加入低压直流电源，在正常状况下，由于炉衬材料与石棉板都有很大的绝缘电阻，报警回路电流很小。当炉衬侵蚀到一定程度，铁水渗透到不锈钢丝网时，炉底电极与不锈钢丝网导通，报警回路电流迅速增加，达到报警整定值后报警系统发出报警信号。
为了确保报警系统准确可靠，必须满足以下条件：
2.1 炉底线与铁水保持良好的电气接触。
2.2 炉底线与报警网不能同时接地。
2.3 报警电流表的整定值小于炉底线与报警网短路电流值。
这样才能保证当铁水快要接触到报警网时，报警系统就已经提前发出报警信号，为及时出空炉内铁水提供了足够的时间，以确保电炉设备的安全运行。
图1  漏炉报警系统原理图
3  漏炉报警系统的日常检查方法：
在电炉运行过程中，每天必须对报警系统进行检测。方法如下：（注：此方法适用于报警系统未发出报警信号之前进行测量）
3.1  确认报警系统控制电源处于工作状态，炉体选择开关（SA2）处于闭合位置。
3.2  将电炉的功率控制旋钮朝逆时针方向转到底，旋转逆变停止旋钮，使电炉停止工作。
3.3  短接炉底线与报警网引出线，报警系统应发出报警信号，拆除短接线后报警电流恢复原来数值。如果不报警，则需检查直流电源、报警电流表、限流电阻及其连接线。
3.4  准备一根干燥的实心铁钎，将铁钎一头用导线连接到报警柜内报警网线“320”，铁钎另一头插入炉子的金属液中（注意：铁钎不能接触炉壳和接地），观察报警电流表上指针是否朝右偏转。
3.4.1  如果报警电流表上指针朝右偏转超过报警整定值，发出声光报警，说明炉底线与铁水接触良好。
3.4.2  如果报警电流表上指针朝右偏转未达到报警整定值，说明炉底线与铁水接触不良。需将报警整定值朝左调整，直至发出声光报警为止。
3.4.3  如果报警电流表上指针不动，说明炉底线与铁水接触完全断开。漏炉报警系统失效。
3.4.4  在漏炉报警系统失效的情况下，将铁钎一头用导线连接到报警柜内炉底线“321”，铁钎另一头插入炉子的金属液中（注意：铁钎不能接触炉壳和接地），观察报警电流表上的数值。此数值反映真实的报警电流值。
⑴ 如果报警电流表指针不动，说明炉衬良好。
⑵  如果报警电流表指针朝右偏转，说明炉衬不好。偏转数值越大，说明炉衬侵蚀及开裂现象越严重。
⑶  如果报警电流表指针达到报警整定值，发出声光报警，说明炉衬已漏炉报警。
3.5  用导线一头连接到报警柜内炉底线“321”，导线另一头接触炉壳。观察报警电流表上指针是否朝右偏转。
3.5.1  如果报警电流表指针不动，说明报警网线对地绝缘良好。
3.5.2  如果报警电流表指针朝右偏转，说明报警网线对地绝缘不好。偏转数值越大，说明报警网线接地现象越严重。
3.6  用导线一头连接到报警柜内报警网线“320”，导线另一头接触炉壳。观察报警电流表上指针是否朝右偏转。
3.6.1  如果报警电流表指针不动，说明炉底线和铁水对地绝缘良好。
3.6.2  如果报警电流表指针朝右偏转，说明炉底线和铁水对地绝缘不好。偏转数值越大，说明炉底线和铁水接地现象越严重。









图2  漏炉报警系统检测方法
4  通过报警电流表判断漏炉报警的方法：
在新筑炉衬开始使用的几天之内，由于炉衬石英砂中水分未完全排出，铁水与报警网之间的电阻较小，报警电流较高。此时表现为报警电流值随着电炉功率的变化有所变化，电炉送电时的报警电流表指针会向右偏转，个别时候甚至达到报警整定值而发出报警信号。此时的报警数值以电炉断电时的报警值为准。
随着使用天数的延长，报警电流会逐渐减小直至很低。
如果在炉衬使用一段时间之后，报警电流由很小值忽然大幅增加，且出现电炉送电时报警电流表指针向右偏转的现象，此时多数是由于感应线圈及接头出现漏水造成炉衬受潮，报警网与铁水绝缘电阻值下降所致。需要立即检查感应线圈有无发生漏水现象。
当炉衬使用几周至一个多月时，随着炉衬逐渐侵蚀变薄，报警电流会逐渐升高。此时必须密切注意报警电流的变化情况，当报警系统发出报警信号时，判断如下：
4.1  如果炉底线、报警网线对地绝缘良好，则此时的报警为真实的漏炉报警。应立即停炉出空铁水。
4.2  如果炉底线、报警网线全部接地，则无法判断漏炉报警是否真实。此时应尽量铲除炉口周围的所有挂铁，检查和处理炉底线及报警网引出线对地的绝缘，消除炉底线、报警网的接地，观察报警电流是否下降。如果报警电流仍未下降，应作为真漏炉报警处理，需及时停炉。
5  用万用表电阻档测量炉衬电阻的方法：
在报警系统发出报警信号后，如何最终确定炉衬是否为真报警，需用万用表来进行检测。首先断开炉底线、报警网线与报警系统之间的连接线。将万用表量程拨至（×10Ω）或（×100Ω），然后分别测量炉底线与报警网、炉底线与地、报警网与地之间的电阻值。由于在高温情况下，炉底线与报警网、炉底线与地、报警网与地之间经常会存在一定幅度的直流电动势（幅值小于1V），所以在测量同一个电阻的时候，需要对调表棒进行正向、反向电阻的测量。如果在这两次测量的过程中，有一个测量值小于零，则表明不适合用此方法测量该电阻，需改用万用表电流、电压档测量炉衬电阻的方法。
定义：炉底线为C，报警网为A，大地为E
5.1  测量炉底线与报警网之间正反向的电阻值Rca , Rac。如果Rca≥0 且 Rac≥0，则：炉底线与报警网之间的电阻值 RCA=(Rca+Rac)/2。
5.2  测量炉底线与地之间正反向的电阻值Rce , Rec。如果Rce≥0 且Rec≥0，则：炉底线与报警网之间的电阻值 RCE=(Rce+Rec)/2。
5.3  测量报警网与地之间正反向的电阻值Rae , Rea。如果Rae≥0 且Rea≥0，则：炉底线与报警网之间的电阻值 RAE=(Rae+Rea)/2。
6  用万用表电流、电压档测量炉衬电阻的方法：
如果测量炉底线与报警网之间正反向电阻值、炉底线与地之间正反向电阻值、报警网与地之间正反向电阻值时出现负值，则需采用万用表直流电流档（5mA或50mA）、直流电压档（1V）进行测量：
首先断开炉底线、报警网线与报警系统之间的连接线。
6.1  测量炉底线与报警网线之间的开路电压值Uca和短路电流值Ica，则：炉底线与报警网线之间的电阻值 RCA=Uca / Ica 。
6.2  测量炉底线与地之间的开路电压值Uce和短路电流值Ice，则：炉底线与地之间的电阻值RCE=Uce / Ice 。
6.3  测量报警网线与地之间开路电压值Uae和短路电流值Iae，则：炉底线与地之间的电阻值RAE=Uae / Iae 。
7  通过比较RCA、RCE、RAE的值来判断是否真报警：
7.1  如果RCA远小于RCE、RAE的值，且RCA小于50Ω，说明炉底线已与报警网相通，且炉底线、报警网线对地绝缘良好。则可判断炉衬已经真报警，应立即停炉出空铁水。
7.2  如果RCA与RCE、RAE的值相差不多，且RCA小于50Ω，说明炉底线、报警网线全部接地，
图3  用万用表电流、电压档测量炉衬电阻
则无法判断漏炉报警是否真实。此时应尽量铲除炉口周围的所有挂铁，检查和处理炉底线及报警网引出线对地的绝缘，消除炉底线、报警网的接地，同时观察RCA的值有无升高，若RCA的值明显升高，说明漏炉报警为接地引起的误报警。若RCA的值无变化，应作为真漏炉报警处理，需立即停炉出空铁水。
8  结束语：
使用以上介绍的漏炉报警检测方法，可以准确地判断出报警系统是否正常、报警网及炉底线是否接地以及炉衬的侵蚀情况，为电炉的安全使用提供了保障。经过一年多运行，未出现一起炉衬穿铁而漏炉报警系统未发出报警信号的现象，确保了生产安全。