کابل های آبگرد کوره های قوس الکتریکی

کابل‌‌ های آبگرد 1 کوره‌ های قوس ‌الکتریکی

کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی برای انتقال توان الکتریکی منبع تغذیه کوره به الکترودهای کوره مورد استفاده قرار می‌ گیرند. اين توان از طريق هادي‌ هاي داخل کابل (پیچه‌ ها2) جاري شده و حرارت ايجاد شده در نتيجه عبور جريان الکتريکي بسيار بالا، توسط جريان آب عبوري از داخل کانال کابل دفع مي‌ گردد. برخلاف کوره‌ های القایی که تولیدکنندگان زیادی در سطح جهان دارد، با توجه به محدود بودن منابع طراحی و تولید کوره‌ های قوس‌ الکتریکی، کابل‌ های آبگرد مورد استفاده شامل طیف وسیعی از طرح‌ ها نمی‌ باشد. تصویر زیر بخش‌ های مختلف یک کابل‌ آبگرد مورد استفاده در کوره‌ القایی را نشان می‌ دهد:

سرکابل3

سرکابل‌ هاي مورد استفاده در کابل‌ هاي آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی به دو شیوه تهیه می‌ شوند:

  • یا مشابه کابل‌ های مورد استفاده برای کوره‌ های القایی با ماشین‌ کاری مقاطع توپر مسی بصورت یکپارچه شاخنه می‌ شوند که معمولا در کابل‌ های آبگرد کوچکتر (تا قطر 4 اینچ) از این شیوه استفاده می‌ شود.
  • و یا عموماً از روش ريخته‌ گري اوليه مس مذاب در قالب متناسب و سپس انجام عمليات فورج و نهایتا ماشین‌ کاری قطعه آماده‌ شده استفاده مي‌ شود.

استفاده از روش‌ های جوشکاری و موارد مشابه برای ساخت سرکابل کوره‌ های قوس‌ الکتریکی به هیچ‌ وجه مورد توصیه نمی‌ باشد.

شایان ذکر است که گرید مس مورد استفاده در ساخت سرکابل‌ ها از نوع ETP4 تحت استاندارد ASTM-C11000 می‌ باشد.

در طراحی سرکابل‌ های مورد استفاده در کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی توجه به میزان چگالی جریان الکتریکی5 عبوری از آن بسیار حائز اهمیت می‌ باشد، این مقدار برای عملکرد مطلوب کابل برابر 0.7 آمپر بر میلیمتر مربع در سطح تماس سرکابل در نظر گرفته می‌ شود.

همچنین عموما این دسته از کابل‌ ها بصورت یک‌ سر ثابت و یک‌ سر متحرک ساخته می‌ شوند تا در صورت عدم توازی دو سطح متصل به کابل و همین‌ طور در یک راستا نبودن دو سر کابل، فشار زیادی به‌ هنگام بستن سرکابل‌ ها به شینه‌ ها، بر آن‌ ها تحمیل نشود.

ساخت سر کابل متحرک برای کابل‌ های آبگرد مورد استفاده در کوره‌ های قوس‌ الکتریکی، به‌ جهت آب‌ بندی و کیفیت اتصالات متحرک از اهمیت و حساسیت ویژه‌ ای برخوردار است.

پیچ‌ های اتصال سرکابل‌ ها

توصیه می‌ گردد، پیچ‌ های اتصال سرکابل به منبع تغذیه و اتصالات الکترودهای کوره، ترجیحا از جنس فولاد زنگ‌ نزن گرید 304 (A2) بوده و بصورت آغشته به گریس (ترجیحا گریس رسانا) بسته شود. همچنین نکته قابل توجه در این خصوص اینست که پیچ‌ ها و اتصالات مربوطه حتما توسط دستگاه ترک‌ متر با گشتاور یکسان بسته شود. از آنجا که عمده سایزهای مورد استفاده در این مورد اندازه‌ های 16، 20 و 22 می‌ باشد، طی جدول زیر گشتاور استاندارد را برای بستن این سه‌ سایز هم در حالت خشک و هم در حالت آغشته به گریس آورده‌ شده است:

 

سایز پیچ

گشتاور بستن6 پیچ(N.m)

در حالت خشک

در حالت آغشته به گریس

M16

180

135

M20

352

264

M22

480

360

سیستم اتصال سرکابل‌ ها به پیچه‌ های‌ داخلی

شرکت آراز ترانس ، برای اتصال سرکابل‌ هاي مورد استفاده در کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی به پیچه‌ ها از تکنولوژی پرس سنگین استفاده می‌ نماید. این‌ روش بطور کاملا تمامی خلل و فرج بین سرکابل و کابل‌ های دورنی را پر کرده و آن‌ را کاملا بصورت یک‌ تکه در می ‎‌آورد. استفاده از روش لحیم‌ کاری و سایر انواع جوش سرکابل به کابل‌ ها، بدلیل عبور جریان‌ های بسیار بالا از کابل به‌ هیچ وجه از طرف این شرکت توصیه نمی‌ گردد.

پیچه‌ های داخلی کابل

برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص پیچه‌ های بکار رفته در ساختار کابل‌ های آبگرد، به بخش پیچه (کابل‌ تابیده‌ شده بدون روکش) مسی مراجعه نمایید.

شیلنگ

برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص شیلنگ‌ های بکار رفته در ساخت کابل‌ های آبگرد، به بخش شیلنگ فری کربن (شیلنگ آب‌ و برق) مراجعه نمایید.

موارد حفاظتی از کابل

برخلاف کابل‌ های مورد استفاده در کوره‌ های القایی که به عنوان حفاظت ویژه‌ ای نهایتا به یک باندپیچی نسوز دور شیلنگ (آن هم در صورت لزوم) نیاز دارند، کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی، به حفاظت‌ های بیشتری جهت بالا بردن ضریب اطمینان بهره‌ برداری نیاز دارند. موارد حفاظتی برای این دسته از کابل‌ های آبگرد شامل سه مورد زیر می‌ باشد:

  • حفاظت شیلنگ‌ کابل از سوختگی برای حفاظت از شیلنگ کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی در برابر پاشش ذرات ذوب به‌ هنگام ورود و خروج الکترودها به داخل بوته، استفاده از مکانیزم ساده نوارپیچی نسوز بدور شیلنگ مشابه کوره‌ های القایی به تنهایی نمی‌ تواند کافی باشد، ازاین رو شرکت آراز ترانس برای حفاظت کابل در برابر این پدیده از روکش مخصوص Pyroblanket گرید ویژه حفاظتی دربرابر شعله استفاده می‌ نماید. این روکش شیلنگ که از ترکیب الیاف شیشه‌ بافته‌ شده و رزین سیلیکونی ویژه تشکیل شده است، قابلیت تحمل حرارت مداوم تا 260 درجه سانتیگراد و حرارت موقتی اعمال شده تا 1700 درجه سانتیگراد را دارد. همچنین علاوه بر خواص حرارتی و فیزیکی بسیار مناسب قابلیت نصب و تعویض بسیار ساده آن بدون نیاز به جدا کردن کابل از کوره از خواص بارز این روکش حفاظتی می‌ باشد. باز و بست کردن این روکش توسط مکانیزم چسبی قلاب و حلقه‌ می‌ باشد.
  • حفاظت‌ کابل در برابر سایش و ضربات وارده از آنجا که کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی بسبب حرکت مداوم الکترودها تحرک زیادی دارند، برای حفاظت آ‌ن‌ ها در برابر سایش و ضربات ناشی از اصابت‌ به یکدیگر و سازه‌ های اطرافشان، از ضربه‌ گیرهای7 مخصوصی استفاده می‌ نمایند. ضربه‌ گیرهای مورد استفاده عموما از جنس لاستیک کائوچو بوده و به دو صورت ثابت و متحرک مورد استفاده قرار می‌ گیرند. ضربه‌ گیر‌های ثابت که در مکان مشخصی از سطح رویه شیلنگ کابل نصب می‌ شوند توسط بست‌ های فولادی تثبیت می‌ شوند . اما ضربه‌ گیرهای متحرک که به آن‌ ها ضربه‌ گیرهای آزاد هم گفته می‌ شود، بصورت آزاد دور شیلنگ کابل قرار می‌ گیرند و مکان آن‌ ها می‌ تواند بصورت دستی جابجا شود، البته شایان ذکر است که در صورت استفاده از ضربه‌ گیرهای متحرک ممکن است بر اثر تحرکات و لرزش‌ های وارده بر کابل ضربه‌ گیرها بصورت خودکار جابجا شوند.
  • حفاظت ‌کابل در برابر خمش یکی از عمده مسائل حائز اهمیت در خصوص بهره‌ برداری از کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی، کشش و میزان خم‌ شدگی کابل ناشی از تحرکات مداوم آن می‌ باشد. بطور دقیقتر از آنجا که یکی از سرکابل‌ های کابل بصورت ثابت به سمت تغذیه متصل شده است و سرکابل دیگر به اتصالات الکترود کوره نصب شده و با حرکت آن بخش سرکابل نیز جابجا می‌ شود طبیعتا منجر به کشش و خم‌ شدگی در طول کابل علی‌ الخصوص نزدیک سرکابل‌ ها می‌ گردد. که این مساله می‌ تواند منجر به اعمال فشار و کشش پیچه‌ های داخلی خصوصا در نقاط اتصال با سرکابل‌ ها شده و در مواردی منجر به پارگی برخی از رشته‌ ها گردد.

مطابق استانداردهای بهره‌ برداری از کابل‌ های آبگرد بطور نسبی شعاع خمش بخش آیزان کابل حدود 5 برابر قطر سرکابل و میزان طول بخش فیکس‌ شده کابل در طرف سرکابل‌ ها در حدود 6 برابر قطر سرکابل می‌ باشد.

کابل های آبگرد کوره های قوس الکتریکی

مقاومت الکتریکی8 کابل

مقاومت الکتریکی کابل‌ های آبگرد در ارتباط مستقیم با تلفات توان در کابل می‌ باشد. خصوصا این مساله در کابل‌ های آبگرد مورد استفاده در کوره‌ های قوس‌ الکتریکی بدلیل عبور جریان‌ های بسیار بالا از اهمیت بیشتری برخوردار می‌ باشد. از دیگر سوی با کارکرد کابل آبگرد در طول زمان رشته‌ های موجود در پیچه‌ های کابل رفته‌ رفته دچار استهلاک شده و بر اثر خوردگی شیمیایی و ضربات فیزیکی وارد بر آ‌ن‌ ها ممکن است پاره شوند. و با ادامه این روند و گذر آن از یک حد، عملا کابل قابل استفاده نخواهد بود.

یکی از معیارهای مناسب جهت تشخیص میزان استهلاک کابل، اندازه‌ گیری مداوم مقاومت الکتریکی کابل در دوره‌ های زمانی مشخص است، زیرا در صورت استهلاک و پارگی برخی از رشته‌ های کابل میزان سطح مقطع برآیند کابل کاهش یافته و مقاومت الکتریکی آن افزایش خواهد یافت. حد معیار قابل قبول برای مقاومت الکتریکی کابل آبگرد کارکرده در حدود 1.5 برابر مقاومت اندازه‌ گیری شده آن قبل از استفاده می‌ باشد. لذا جهت مقایسه مقادیر مقاومت الکتریکی اندازه‌ گیری شده کابل در طول زمان با یک مقدار مبنا حتما بایستی میزان مقاومت الکتریکی کابل قبل از اولین استفاده از آن مشخص باشد.

شایان ذکر است از آنجا که میزان مقاومت الکتریکی کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی در مقیاس میکرو اهم می‌ باشد، برای اندازه‌ گیری آن حتما بایستی از دستگاه میکرواهم متر9 استفاده گردد.

روابط زیر نحوه محاسبه مقاومت الکتریکی کابل نو (قبل از اولین استفاده) و میزان تلفات کابل را نشان می‌ دهد:

جریان آب ورودی به کابل از ترمینال‌ های تعبیه شده در سرکابل طرف ثابت وارد کابل شده و از پس تا رسیدن به سرکابل بخش متحرک از دو مسیر موازی به جریان خود ادامه می‌ دهند. یکی از این مسیرها بخش مرکزی و در امتداد محور سرکابل بوده و دیگری فضای محدود شده توسط سطح داخلی شیلنگ کابل می‌ باشد.

برای عبور آب در مسیر مرکزی کابل از تکنیک ایجاد یک آبراهه استفاده می‌ شود. در واقع آبراهه یک کانال گذر آب می‌ باشد که در سرتاسر امتداد محور کابل کشیده شده است و مانع از گره‌ خوردن پیچه‌ های داخلی و ایجاد اختلال در عبور و مرور جریان آب می‌ شود. آبراهه‌ های مورد استفاده در کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس الکتریکی بر خلاف انواع مورد استفاده در کوره‌ های القایی شامل یک فنر ساده نمی‌ باشند. آبراهه‌ های این دسته از کابل‌ ها به دو شکل می‌ باشند:

یا بصورت یک پروفیل پلاستیکی اکسترود شده از مواد کائوچو بشکل ستاره می‌ باشد که با قرار گرفتن پیچه‌ ها بین سطوح مجاور ستاره، مانع از تداخل و به‌ هم خوردن آن‌ ها می‌ شود.

و یا بصورت یک شیلنگ یا پلاستیک اکسترودی از جنس کائوچو و به شکل لوله‌ ای می‌ باشد که توسط یک گیره برنجی به سرکابل مسی متصل شده و تثبیت می‌ گردد.

علاوه بر کانال مرکزی سرکابل مورد استفاده در کابل‌ های آبگرد کوره‌ های قوس‌ الکتریکی، شامل سوراخ‌ های کناری برای گذردهی آب جهت خنک‌ کاری سطح بیرونی پیچه‌ ها  می‌ باشد.

بست‌ های اتصال

برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص بست‌ های اتصال  بکار رفته در ساخت کابل‌ های آبگرد، به بخش بست اتصال کابل‌ های آبگرد و دستگاه بست‌ زن مراجعه نمایید.

6- Tightening Torque

7- Bumpers

8- Electric Resistance

9- Micro Ohm Meter

1- Water Cooled Cable (W.C.C)

2- Strands

3- Terminal

4- Electric Tough Pitch Copper

5- Electric Current Density