Проектирование и изготовление защиты от поломки электродов.

Защита электродов от поломки при упоре в токонепроводящую шихту.

   При работе дуговых сталеплавильных печей, бывают ситуации, когда их электрогидравлический регулятор мощности, в режиме поиска контрольного параметра (импеданса) вырабатывает команду на опускание электрода и электрод в поиске короткого замыкания (КЗ) опускаясь, упирается в шихту, не обладающую токопроводящими свойствами, воспринимает вес всей стойки электрододержателя и ломается.
   Проблема поломок электродов весьма серьезна и если она статистически становится закономерной, то влияет на экономические показатели всего предприятия. Решить эту проблему также не просто в силу скоротечности процесса поломки.

   Защита электрода может осуществляться двумя путями:
      1. Частичной разгрузкой электрода подразумевающей в механизме перемещения электрода помимо рабочего гидроцилиндра ещё и наличие специального плунжерного цилиндра подпирающего электрододержатель рабочая полость которого соединена с газогидравлическим аккумулятором разгружающим электрод. Иными словами при упоре в токонепроводящую шихту электрод не ломается, так как веса конструкции не хватает в силу её частичной разгрузки.
      2. Установкой специального гидравлического аппарата успевающего среагировать на начало падения давления в рабочем гидроцилиндре и запереть его, предотвратив тем самым поломку электрода.

   Первый из путей требует вмешательства в конструкцию электрододержателя, а потому, скорее всего малоприемлем.
   В ООО "НПФ "Гидромеханика" пошли по второму пути и разработали для всех ДСП линейку специальных быстродействующих клапанов защищающих электроды от поломки при упоре в токонепроводящую шихту и при обрыве рукава высокого давления.

Клапаны защиты электродов от поломки при их упоре в токонепроводящую шихту и при обрыве рукава высокого давления (клапан отсечной ОК 1, ОК 2).

Клапан отсечной ОК1 предназначен для защиты электродов ДСП от поломки при их упоре в токонепроводящую шихту и при обрыве рукава высокого давления. Защита реализуется путем автоматического запирания клапана в функции изменения второй производной (разнице давлений) на его кромках.

   Клапаны отсечные эксплуатируются на минеральных маслах с кинематической вязкостью от 10 до 400 мм²/с.
   Рекомендуемые рабочие жидкости: И-20А, И-30А, И-40А, ГОСТ 20799-75, ВНИИ НП-403 ГОСТ 16728-78, ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38, ИГП-38 ТУ 38-101413-78, а также негорючие жидкости: Промгидрол марок П-2ом-1, П-2ом-2, П-2ом-3, ПГВ, тер мосол-17. УЖТТ-46.
   Рабочая жидкость должна быть очищена не грубее 12-го класса по ГОСТ 17216-2001, что обеспечивается фильтром с тонкостью фильтрации 25 мкм.

     Основные технические данные и характеристики.
   Клапаны отсечные типа ОК1 изготовляются серийно на диаметр условного прохода 16, 20 и 32 мм. Клапан отсечной типа ОК2 - на условный проход 50 мм.
   Основные технические характеристики вышеуказанных отсечных клапанов приведены в таблице

Параметр	Данные для исполнения по условному проходу
Параметр	Dy 16	Dy 20	Dy 32	Dy 50
Давление на входе, МПа(кгс/см²) максимальное минимальное	32(320) 0.7(7)	32(320) 0.7(7)	32(320) 0.7(7)	32(320) 0.7(7)
Расход рабочей жидкости, л/мин	160	300	400	840
Время срабатывания, с	0.2...0.4	0.2...0.4	0.2...0.4	0.2...0.4
Масса, кг	7	7	8	17.7

   По желанию заказчика отсечные клапаны могут быть изготовлены на любые давление и расход.

     Устройство и работа изделия.
   Клапан отсечной типа ОК представляет собой оригинальный аппарат золотникового типа, устанавливаемый на гидролинии.
   Принципиальная гидравлическая схема клапана отсечного представлена на рис. 1.

Рис.1.а Принципиальная гидравлическая схема клапана отсечного ОК1.

         4 - пружина регулируемая;
         7 - регулировочная заслонка;
         8 - запорная игла;
         9 - жиклер.

Рис.1.б Принципиальная гидравлическая схема клапана отсечного ОК2.

         7 - регулировочная заслонка;
         9 - жиклер;
         10 - обратный клапан.

   Внешний вид, габаритные и присоединительные размеры показаны на рис. 2.а. и 2.б. Отсечной клапан состоит из корпуса 1, платика 2 и плиты 3. В корпусе 1 расположен собственно отсечной золотник и пружина 4, предназначенная для работы отсечного клапана в гидроприводе дуговых электрических печей. В изделии ОК2 пружина отсутствует. Платик 2 служит для подсоединения отсечного клапана к магистрали высокого давления. В платике 2 имеется два отвода, в которые ввернуты штуцера 5 с присоединенными к ним ниппелями 6 под сварку. В изделии типа ОК2 к платику 2 подсоединены два патрубка 6.б под сварку. Один из отводов присоединяется к защищаемому объекту и имеет метку "ОЗ" (объект защиты). К платику 2 пристыкована плита 3, в которой расположены заслонка 7 и запорная игла 8. (В изделии ОК2 запорная игла отсутствует). Поворотом заслонки 7 по часовой стрелки в поток рабочей жидкости вводится дополнительное гидравлическое сопротивление, тем самым увеличивается перепад давления в магистрали и повышается чувствительность и быстродействие отсечного клапана, т.е. он будет реагировать на меньшее изменения перепада давления в случае повреждения трубопроводов. Поворотом заслонки 7 против часовой стрелки чувствительность отсечного клапана понижается, но соответственно увеличивается пропускная способность.

Рис.2.а Габаритные и присоединительные размеры клапана отсечного типа ОК 1.

   Рис.2.б Габаритные и присоединительные размеры клапана отсечного типа ОК 2.

   В отсечных клапанах типа ОК2 изменение чувствительности производится путем поворота заслонки 7 в пределах угла в 90 градусов.
   В целях предупреждения ложных срабатываний отсечного клапана, т.е. реагирования на незначительные и кратковременные изменения перепада давления, в корпусе 1 предусмотрен жиклер 9, ослабляющий воздействие колебаний давления управляющего потока.

   Рис.3 Упрощенная структурная схема отсечного клапана ОК.

   Принцип работы отсечного клапана понятен из рис. 3. В открытом положении рабочая жидкость под давлением свободно проходит через отсечной клапан. При падении давления (при разрушении магистрали) в подводе, противоположном подводу с меткой "ОЗ", перепад давления на ОК увеличивается. Вследствие этого, под действием разности сил, приложенных к торцам золотника, последний перемещается влево и перекрывает (отсекает) рабочую жидкость в исполнительном механизме или другом объекте защиты.
   После срабатывания отсечного клапана (в случае аварии на магистрали) поврежденный трубопровод необходимо исправить. После этого, при подаче давления жидкости в подвод, противоположный подводу с меткой "ОЗ", золотник перемещается вправо и отсечной клапан автоматически возвращается в исходное рабочее положение.

Рис.4 Схема подсоединения отсечного клапана к плунжерному цилиндру перемещения электрода ДСП.