Xưởng đúc liên tục của nhà máy thép là môi trường điển hình với nhiệt độ cực cao. Máy đúc, máy đúc liên tục và phôi thép có nhiệt độ-cao liên tục phát ra bức xạ nhiệt mạnh ra bên ngoài, khiến nhiệt độ môi trường xung quanh của cửa hàng vượt xa tiêu chuẩn thông thường của nhà máy quanh năm-, với nhiệt độ cao nhất ở một số khu vực lên tới trên 60 độ . Đối với thiết bị phân phối điện đặt gần các nguồn nhiệt này, tác động tổng hợp của việc tiếp xúc với nhiệt liên tục, sóng nhiệt đối lưu và không khí nóng chứa đầy bụi-có thể dễ dàng khiến nhiệt độ bên trong thiết bị đóng cắt vượt quá giới hạn an toàn. Điều này dẫn đến một loạt mối nguy hiểm tiềm ẩn, bao gồm lão hóa lớp cách điện nhanh hơn, quá nhiệt tiếp xúc, vấp nhầm thiết bị bảo vệ và giảm đáng kể tuổi thọ của thiết bị. Không giống như các ứng dụng dân dụng, công nghiệp nói chung hoặc khai thác mỏ thông thường, hoạt động đúc liên tục trong nhà máy thép đặt ra các yêu cầu chuyên môn nghiêm ngặt nhất về tản nhiệt của thiết bị, biên độ tăng nhiệt độ và cấu trúc chịu nhiệt. Trong số khác nhaucác loại thiết bị chuyển mạchthích ứng với các môi trường công nghiệp nặng có nhiệt độ cao-, thiết bị đóng cắt 24 kV được tối ưu hóa đặc biệt và thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí-nâng cấp chịu nhiệt (AIS)-nhờ cấu trúc điều khiển-nhiệt độ tùy chỉnh-đã trở thành lựa chọn phổ biến cho hệ thống phân phối điện trong các xưởng đúc liên tục, giải quyết hiệu quả vấn đề tăng nhiệt độ quá mức do bức xạ nhiệt nhiệt độ cao gây ra.
Nhiều sự cố phân phối điện trong các nhà máy thép không phải do lỗi của bản thân thiết bị mà là do sự cố thứ cấp do nhiệt độ tăng không kiểm soát được trong môi trường{0}}nhiệt độ cao. Thiết bị đóng cắt thông thường, không có khả năng chịu nhiệt-, vẫn ở trong môi trường bức xạ nhiệt-trong thời gian dài, khiến nhiệt độ bên trong tăng liên tục vượt quá giới hạn. Điều này làm gián đoạn các điều kiện vận hành định mức của thiết bị và cuối cùng dẫn đến các vấn đề như vấp ngã, hư hỏng lớp cách điện và kẹt cơ học. Bài viết này đề cập đến những thách thức vận hành thực tế trong các xưởng đúc liên tục của nhà máy thép, phân tích mối nguy hiểm của bức xạ nhiệt ở nhiệt độ cao{6}}đến thiết bị phân phối điện, so sánh khả năng chịu nhiệt của các loại thiết bị đóng cắt khác nhau và tập trung vào các giải pháp kiểm soát mức tăng nhiệt độ thực tế choThiết bị đóng cắt 24 kVVàthiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS), cung cấp hướng dẫn hữu ích cho thiết kế phân phối điện trong môi trường công nghiệp nặng có nhiệt độ cao.
1. Bức xạ nhiệt trong xưởng đúc liên tục nghiêm trọng đến mức nào? Những mối nguy hiểm cốt lõi của việc tăng nhiệt độ quá mức trong thiết bị đóng cắt
Các mối nguy hiểm do nhiệt độ cao gây ra trong xưởng đúc liên tục khác với nhiệt độ ngột ngạt điển hình thường thấy trong các tòa nhà xưởng thông thường; vấn đề cốt lõi nằm ở tác động kết hợp của bức xạ nhiệt cường độ cao, liên tục và sự truyền nhiệt đối lưu ở nhiệt độ cao. Toàn bộ quá trình-từ làm thẳng và làm nguội phôi đến cắt-giải phóng nhiệt liên tục mà không có không gian đệm làm mát hiệu quả. Các tủ phân phối điện đặt gần nguồn nhiệt phải chịu nhiệt độ thụ động kéo dài, khiến vỏ bên ngoài liên tục nóng lên. Nhiệt liên tục dẫn vào bên trong và tích tụ, khiến nhiệt độ của các bộ phận bên trong, bộ phận cách điện và hệ thống tiếp xúc tăng cao vượt xa giới hạn cho phép của tiêu chuẩn quốc gia.
Các mối nguy hiểm do nhiệt độ tăng quá mức gây ra rất nguy hiểm và có sức tàn phá cực kỳ lớn: Thứ nhất, vật liệu cách nhiệt bị lão hóa do tiếp xúc lâu với nhiệt độ cao, khiến biên độ cách nhiệt giảm dần qua từng năm, điều này có thể dễ dàng dẫn đến ngắn mạch pha-sang-pha và phóng điện do chạm đất; thứ hai, quá trình oxy hóa-ở nhiệt độ cao của thanh cái đồng và các tiếp điểm kết nối làm tăng điện trở tiếp xúc, tạo ra một vòng luẩn quẩn trong đó "nhiệt độ tăng càng cao, điện trở càng lớn và sinh nhiệt càng nghiêm trọng"; Thứ ba, các thành phần bảo vệ thứ cấp bị gián đoạn bởi nhiệt độ cao, gây ra hiện tượng lệch thông số và độ nhạy bất thường, dẫn đến vấp ngã và không hoạt động, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất liên tục của dây chuyền đúc liên tục.
Các loại thiết bị đóng cắt khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể về khả năng chịu đựng-điều kiện vận hành nhiệt độ cao và thiết bị-có sẵn-tiêu chuẩn hoàn toàn không phù hợp với điều kiện trong xưởng đúc liên tục. Thiết bị đóng cắt cách nhiệt bằng không khí-thông thường (AIS), nếu vẫn giữ thiết kế tản nhiệt tiêu chuẩn thì có xu hướng hút các dòng không khí có nhiệt độ-cao do cấu trúc mở của nó, dẫn đến sự tích tụ nhiệt nghiêm trọng bên trong. cácThiết bị đóng cắt 24 kVchịu trách nhiệm cung cấp điện chính cho cửa hàng mang dòng điện tải cao và tạo ra nhiệt lượng đáng kể; khi kết hợp với bức xạ nhiệt bên ngoài, nguy cơ tăng nhiệt độ vượt quá giới hạn lại càng cao hơn, đòi hỏi khả năng chịu nhiệt và tối ưu hóa tản nhiệt chuyên dụng.
2. Sự khác biệt về mức độ phù hợp của thiết bị: Điểm yếu và điểm mạnh về hiệu suất của hai loại thiết bị đóng cắt chính trong điều kiện nhiệt độ-cao
Cấu trúc phân phối điện trong các xưởng đúc liên tục của nhà máy thép chủ yếu có bố cục phân cấp với các đường dây trung thế -và phụ tải nhánh. Thiết bị đóng cắt 24 kV vàthiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS)thường được sử dụng trên-công trường có các đặc điểm cấu trúc khác nhau; do đó, nguyên nhân tăng nhiệt độ và hướng tối ưu hóa cũng khác nhau. Đây là hai loại thiết bị đóng cắt phù hợp nhất cho việc trang bị thêm cho ngành công nghiệp nặng.
Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS) sử dụng thiết kế cách nhiệt bằng không khí, thông gió tự nhiên với cấu trúc mở và không có ngăn kín, giúp tản nhiệt tuyệt vời trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, trong môi trường-nhiệt độ cao của xưởng đúc liên tục, cấu trúc thông gió mở liên tục hút không khí nóng từ xưởng và bức xạ nhiệt bên ngoài xuyên trực tiếp qua tủ, khiến nhiệt tích tụ bên trong không thoát ra ngoài, dẫn đến nhiệt độ tích tụ liên tục. Thiết bị AIS chưa được cải tiến hoạt động gần các nguồn nhiệt trong dây chuyền đúc liên tục trong 3 đến 5 năm sẽ phát sinh các vấn đề như lão hóa lớp cách điện và các điểm tiếp xúc bị đen, oxy hóa. Nó chỉ phù hợp với những khu vực ở cuối xưởng có khả năng tản nhiệt tốt; khi được đặt gần nguồn nhiệt, cần phải sửa đổi cách nhiệt và tản nhiệt chuyên dụng.
Là thiết bị cung cấp điện cốt lõi cho dây chuyền đúc liên tục, thiết bị đóng cắt 24 kV hỗ trợ các tải trọng quan trọng như bộ truyền động chính, hệ thống nước làm mát và hệ thống thu gom bụi. Thiết bị tạo ra lượng nhiệt đáng kể trong quá trình vận hành và khi kết hợp với bức xạ nhiệt cường độ cao bên ngoài, nguồn nhiệt kép này có thể dễ dàng khiến nhiệt độ tăng vượt quá giới hạn. Mặc dù cấu trúc tủ kín của nó ngăn chặn bức xạ nhiệt bên ngoài một cách hiệu quả nhưng nó cũng có nhược điểm là khiến nhiệt bên trong khó tản đi. Do đó, đây là một thiết bị quan trọng để kiểm soát sự tăng nhiệt độ trong điều kiện vận hành ở nhiệt độ-cao và là mục tiêu chính để nâng cấp hệ thống phân phối điện trong các nhà máy thép.
3. Giải pháp kiểm soát nhiệt độ lõi: Bốn biện pháp kỹ thuật chính để giữ mức tăng nhiệt độ bên trong thiết bị đóng cắt trong phạm vi an toàn
Để đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị đóng cắt trong môi trường bức xạ nhiệt liên tục của xưởng đúc liên tục, chỉ dựa vào đối lưu tự nhiên là không đủ. Cần có một cách tiếp cận có hệ thống kết hợp "cách nhiệt và chặn nhiệt + tản nhiệt trực tiếp + tối ưu hóa nguồn nhiệt + vật liệu chịu nhiệt-nâng cấp" để giải quyết cụ thể các thách thức tăng nhiệt độ màThiết bị đóng cắt 24 kVVàthiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS), đồng thời đáp ứng các yêu cầu vận hành ở nhiệt độ-cao của tất cả các loại thiết bị đóng cắt.
1. Cấu trúc cách nhiệt bên ngoài để chặn bức xạ nhiệt bên ngoàin
Để giải quyết đặc tính bức xạ nhiệt cường độ cao của các xưởng đúc liên tục, các vách ngăn cách nhiệt-chịu nhiệt độ{1}}cao và các lớp cách nhiệt phản chiếu được lắp đặt ở bên ngoài thiết bị đóng cắt. Bằng cách sử dụng nguyên lý phản xạ nhiệt để chặn bức xạ nhiệt hồng ngoại, hiệu quả hấp thụ nhiệt của tủ giảm đáng kể. Đối với thiết bị đóng cắt 24 kV đặt gần các nguồn nhiệt lõi như phôi thép và máy làm thẳng, lớp bảo vệ cách nhiệt ở mặt trước và hai bên của tủ được ưu tiên ngăn nhiệt từ bên ngoài xâm nhập vào bên trong, từ đó làm giảm mức tăng nhiệt độ cơ bản tại nguồn. Đối với thiết bị đóng cắt cách nhiệt loại không khí-mở (AIS), màn chắn cách nhiệt và chống bụi-có thể tháo rời được lắp đặt để lọc luồng không khí có nhiệt độ-cao mà không ảnh hưởng đến hệ thống thông gió, từ đó giảm thiểu tác động của bức xạ nhiệt.
2. Thông gió theo hướng, cụ thể theo vùng để ngăn chặn sự tích tụ nhiệt bên trong tủ
Thoát khỏi thiết kế thông gió tự nhiên lộn xộn của tủ tiêu chuẩn, chúng tôi áp dụng logic làm mát đối lưu định hướng "hút gió lạnh ở phía dưới, xả khí nóng ở phía trên". Các cửa hút gió có nhiệt độ-thấp được lắp đặt ở dưới cùng của tủ và các thiết bị xả mạnh mẽ được bổ sung ở phía trên để tạo thành kênh đối lưu ổn định để trao đổi nhiệt. Hệ thống thông gió được tối ưu hóa bằng cách phân vùng ngăn cầu dao, ngăn thanh cái và ngăn cáp-các khu vực sinh nhiệt tập trung ở-thiết bị đóng cắt điện áp trung thế-để đảm bảo tản nhiệt nhanh chóng do thiết bị tạo ra, ngăn chặn sự tích tụ nhiệt bên trong và giải quyết hoàn toàn vấn đề tăng nhiệt độ tích lũy trong thiết bị đóng cắt 24 kV trong điều kiện tải-nặng.
3. Nâng cấp toàn diện các vật liệu chịu nhiệt-để tăng biên độ chịu nhiệt độ cao-của thiết bị
Các thành phần cách nhiệt, vòng đệm và các thành phần phụ trong tủ đã được nâng cấp để có khả năng tương thích-nhiệt độ cao với tất cả vật liệu được chọn từ vật liệu cấp công nghiệp-chịu nhiệt độ-cao-để nâng cao ngưỡng chịu nhiệt tổng thể của thiết bị. Các thành phần cách nhiệt được làm bằng nhựa epoxy chịu nhiệt-cao, có thể chịu được khi tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao mà không bị lão hóa hoặc biến dạng; các miếng đệm kín và chất bôi trơn cho cơ chế vận hành đã được nâng cấp lên công thức chịu được-nhiệt độ-cao để ngăn ngừa hỏng hóc ở nhiệt độ cao. Giải pháp tối ưu hóa phổ quát này tương thích với tất cảcác loại thiết bị chuyển mạchtại-tại chỗ, cải thiện toàn diện độ ổn định của thiết bị trong quá trình vận hành ở nhiệt độ-cao.
4. Nhiệt độ thông minh-Điều khiển liên kết để cân bằng động hiệu quả tản nhiệt
Hệ thống liên kết giám sát cảm biến nhiệt độ và tản nhiệt thông minh được lắp đặt bên trong tủ để thu thập dữ liệu nhiệt độ theo thời gian thực. Dựa trên mức tăng nhiệt độ, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh tốc độ quạt hút và điều khiển khởi động/dừng thiết bị làm mát. Nó hoạt động ở mức tiêu thụ điện năng thấp trong điều kiện nhiệt độ-thấp và chuyển sang chế độ làm mát cưỡng bức-toàn tải trong điều kiện nhiệt độ-cao. Điều này tự động điều chỉnh hiệu suất tản nhiệt phù hợp với tải và nhiệt độ môi trường, loại bỏ mức tiêu thụ năng lượng lãng phí đồng thời hạn chế chính xác mức tăng nhiệt độ tối đa. Hệ thống được thiết kế để thích ứng với các điều kiện vận hành phức tạp của xưởng đúc liên tục, bao gồm cả sự biến động về tải và nhiệt độ.
5. Kết quả triển khai và giá trị ngành: Chìa khóa để phân phối điện ổn định trong điều kiện nhiệt độ-cao
Sau các nâng cấp nhằm giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ một cách có hệ thống, trạng thái hoạt động của thiết bị phân phối điện trong xưởng đúc liên tục-nằm gần với-các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao-đã được tối ưu hóa đáng kể. Trong điều kiện vận hành-đầy tải và bức xạ nhiệt liên tục, mức tăng nhiệt độ bên trong thiết bị đóng cắt 24 kV nâng cấp luôn được duy trì trong giới hạn an toàn do tiêu chuẩn quốc gia quy định mà không gặp vấn đề về quá nhiệt, lão hóa hoặc sai lệch thông số; Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS) được tối ưu hóa giải quyết hiệu quả các vấn đề tích tụ nhiệt vốn có trong các thiết kế khung-mở, giảm hơn 90% tỷ lệ hỏng hóc thiết bị.
Trong các cơ sở công nghiệp nặng như nhà máy thép, hoạt động ổn định của nhiều loại thiết bị đóng cắt khác nhau có liên quan trực tiếp đến việc sản xuất liên tục của dây chuyền đúc liên tục. Kiểm soát mức tăng nhiệt độ không chỉ đơn thuần là vấn đề tối ưu hóa khả năng tản nhiệt; đây là biện pháp bảo vệ cốt lõi để thích ứng với các điều kiện vận hành khắc nghiệt, ngăn ngừa lỗi thiết bị sớm và giảm thiểu tổn thất do thời gian ngừng hoạt động-một thành phần không thể thiếu trong thiết kế phân phối điện trong ngành công nghiệp nặng.
Phần kết luận
Những thách thức về bức xạ nhiệt trong các xưởng đúc liên tục của nhà máy thép đóng vai trò là một bài kiểm tra nghiêm ngặt về kỹ thuật và khả năng thích ứng của thiết bị phân phối điện. Thiết bị đóng cắt được tiêu chuẩn hóa không thể chịu được điều kiện nhiệt độ-cực cao; chỉ những nâng cấp có mục tiêu về cách nhiệt, tản nhiệt, vật liệu và hệ thống điều khiển thông minh mới có thể đảm bảo mức tăng nhiệt độ có thể kiểm soát được. Từ cốt lõiThiết bị đóng cắt 24 kVđối với thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS)-ở cấp độ không khí{1}}nhánh, tất cả các loại thiết bị đóng cắt muốn hoạt động trong môi trường công nghiệp nặng có nhiệt độ cao-phải tuân thủ logic kiểm soát nhiệt độ của "cách nhiệt trước tiên, tản nhiệt thứ hai, lựa chọn vật liệu làm lưới an toàn và điều khiển thông minh". Thông qua các giải pháp kỹ thuật có hệ thống có khả năng chịu được bức xạ nhiệt liên tục, chúng đặt nền tảng vững chắc cho an toàn phân phối điện trong quy trình sản xuất thông minh và liên tục của ngành thép.
Về chúng tôi
Chiết Giang Lvma Electric Co., Ltd. (thành lập năm 2018) tận dụng 17 năm bí quyết sản xuất thiết bị điện-với chứng nhận ISO 9001:2015. Danh mục sản phẩm của chúng tôi tập trung vào hệ thống thiết bị chuyển mạch thông minh và mở rộng sang máy biến áp phân phối loại-ngâm và khô{9}}trong dầu. Chúng tôi xuất khẩu trên toàn cầu sang Châu Âu, Trung Đông, Nam Mỹ, Đông Nam Á và Châu Phi.
Với hơn 40 bằng sáng chế, đội ngũ R&D của chúng tôi đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi công ty thành nhà cung cấp các giải pháp năng lượng thông minh, bền vững. Quy trình sản xuất kỹ thuật số và giám sát tình trạng theo thời gian thực-đảm bảo rằng mọi thiết bị đều đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất về an toàn, độ tin cậy và hiệu quả hoạt động.