کابلهای آبگرد۱ کوره های قوس الکتریکی
کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی برای انتقال توان الکتریکی منبع تغذیه کوره به الکترودهای کوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. این توان از طریق هادی‌های داخل کابل (پیچه‌ها۲) جاری شده و حرارت ایجادشده در نتیجه عبور جریان الکتریکی بسیار بالا، توسط جریان آب عبوری از داخل کانال کابل دفع می‌گردد. برخلاف کوره‌های القایی که تولیدکنندگان زیادی در سطح جهان دارد، باتوجه به محدود بودن منابع طراحی و تولیدکوره‌های قوس‌الکتریکی، کابلهای آبگرد مورد استفاده شامل طیف وسیعی از طرح‌ها نمی‌باشد. تصویر زیر بخش‌های مختلف یک کابل‌آبگرد مورد استفاده در کوره‌القایی را نشان می‌دهد:
سرکابل۳
سرکابل‌های مورد استفاده در کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی به دو شیوه تهیه می‌شوند:
- یا مشابه کابلهای مورد استفاده برای کوره‌های القایی با ماشین‌کاری مقاطع توپر مسی بصورت یکپارچه شاخنه می‌شوند. که معمولا در کابلهای آبگرد کوچکتر (تا قطر ۴ اینچ) از این شیوه استفاده می‌شود.
- ویا عموماً از روش ریخته‌گری اولیه مس مذاب در قالب متناسب و سپس انجام عملیات فورج ونهایتا ماشین‌کاری قطعه آماده‌شده استفاده می‌شود.
استفاده از روش‌های جوشکاری و موارد مشابه برای ساخت سرکابل کوره‌های قوس‌الکتریکی به هیچ‌وجه مورد توصیه نمی‌باشد.
شایان ذکراست که گرید مس مورد استفاده در ساخت سرکابل‌ها از نوع ETP4 تحت استاندارد ASTM-C11000 می‌باشد.
در طراحی سرکابل‌های مورد استفاده در کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی توجه به میزان چگالی جریان الکتریکی۵ عبوری از آن بسیارحائز اهمیت می‌باشد، این مقدار برای عملکرد مطلوب کابل برابر ۰.۷ آمپر بر میلیمتر مربع در سطح تماس سرکابل در نظر گرفته می‌شود.
همچنین عموما این دسته از کابل‌ها بصورت یک‌سر ثابت و یک‌سر متحرک ساخته می‌شوند تا در صورت عدم توازی دو سطح متصل به کایل و همین‌طور در یک راستا نبودن دو سر کابل، فشارزیادی به‌هنگام بستن سرکابل‌ها به شینه‌ها، بر آنها تحمیل نشود.
ساخت سر کابل متحرک برای کابلهای آبگرد مورد استفاده در کوره‌های قوس‌الکتریکی، به‌جهت آب‌بندی و کیفیت اتصالات متحرک از اهمیت و حساسیت ویژه‌ای برخوردار است.
| گشتاور بستن6 پیچ(N.m) | سایز پیچ | ||
|---|---|---|---|
| در حالت آغشته به گریس | در حالت آغشته به گریس | ||
| 135 | 180 | M16 | |
| 264 | 352 | M20 | |
| 360 | 480 | M22 | |
پیچ‌های اتصال سرکابل‌ها
توصیه می‌گردد، پیچ‌های اتصال سرکابل به منبع تغذیه و اتصالات الکترودهای کوره، ترجیحا از جنس فولاد زنگ‌نزن گرید ۳۰۴ (A2) بوده و بصورت آغشته به گریس (ترجیحا گریس رسانا) بسته شود. همچنین نکته قابل توجه در این خصوص اینست که پیچ‌ها و اتصالات مربوطه حتما توسط دستگاه ترک‌متر با گشتاور یکسان بسته شود. از آنجا که عمده سایزهای مورد استفاده در این مورد اندازه‌های ۱۶، ۲۰ و ۲۲ می‌باشد، طی جدول زیر گشتاور استاندارد را برای بستن این سه‌سایز هم در حالت خشک و هم در حالت آغشته به گریس آورده‌شده است:
سیستم اتصال سرکابل‌ها به پیچه‌های‌داخلی
شرکت آراز ترانس ، برای اتصال سرکابل‌های مورد استفاده در کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی به پیچه‌ها از تکنولوژی پرس سنگین استفاده می‌نماید. این‌روش بطور کاملا تمامی خلل و فرج بین سرکابل و کابلهای دورنی را پر کرده و آن‌را کاملا بصورت یک‌تکه درمیآورد. استفاده از روش لحیم‌کاری و سایر انواع جوش سرکابل به کابل‌ها، بدلیل عبور جریان‌های بسیار بالا از کابل به‌هیچ وجه از طرف این شرکت توصیه نمی‌گردد.
پیچه‌های داخلی کابل
برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص پیچه‌های بکاررفته در ساختار کابلهای آبگرد، به بخش کابل تابید شده (پیچه) مسی مراجعه نمایید.
شیلنگ
برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص شیلنگ‌های بکاررفته در ساخت کابلهای آبگرد، به بخش شیلنگ فری کربن (شیلنگ آب‌وبرق) مراجعه نمایید.
موارد حفاظتی از کابل
برخلاف کابلهای مورد استفاده در کوره‌های القایی که به عنوان حفاظت ویژه‌ای نهایتا به یک باندپیچی نسوز دور شیلنگ (آن هم در صورت لزوم) نیازدارند، کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی، به حفاظت‌های بیشتری جهت بالابردن ضریب اطمینان بهره‌برداری نیاز دارند. موارد حفاظتی برای این دسته از کابلهای آبگرد شامل سه مورد زیر می‌باشد:
- حفاظت شیلنگ‌کابل از سوختگی – برای حفاظت از شیلنگ کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی در برابر پاشش ذرات ذوب به‌هنگام ورود و خروج الکترودها به داخل بوته، استفاده از مکانیزم ساده نوارپیچی نسوز بدور شیلنگ مشابه کوره‌های القایی بتنهایی نمی‌تواند کافی باشد، ازاینرو شرکت آراز ترانس برای حفاظت کابل در برابر این پدیده از روکش مخصوص Pyroblanket گرید ویژه حفاظتی دربرابر شعله استفاده می‌نماید. این روکش شیلنگ که از ترکیب الیاف شیشه‌بافته‌شده و رزین سیلیکونی ویژه تشکیل شده است، قابلیت تحمل حرارت مداوم تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد و حرارت موقتی اعمال شده تا ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد را دارد. همچنین علاوه بر خواص حرارتی و فیزیکی بسیار مناسب قابلیت نصب و تعویض بسیار ساده آن بدون نیاز به جداکردن کابل از کوره از خواص بارز این روکش حفاظتی می‌باشد. باز و بست کردن این روکش توسط مکانیزم چسبی قلاب و حلقه می‌باشد.
- حفاظت‌کابل در برابر سایش و ضربات وارده – از آنجا که کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی بسبب حرکت مداوم الکترودها تحرک زیادی دارند، برای حفاظت آنها در برابر سایش و ضربات ناشی از اصابت به یکدیگر و سازه‌های اطرافشان، از ضربهگیرهای۷مخصوصی استفاده می‌نمایند. ضربهگیرهای مورد استفاده عموما از جنس لاستیک کائوچو بوده و به دو صورت ثابت و متحرک مورد استفاده قرار می‌گیرند. ضربهگیرهای ثابت که در مکان مشخصی از سطح رویه شیلنگ کابل نصب می‌شوند توسط بست‌های فولادی تثبیت می‌شوند . اما ضربهگیرهای متحرک که به آنها ضربهگیرهای آزاد هم گفته می‌شود، بصورت آزاد دور شیلنگ کابل قرار می‌گیرند و مکان آنها می‌تواند بصورت دستی جابجا شود، البته شایان ذکر است که در صورت استفاده از ضربهگیرهای متحرک ممکن است بر اثر تحرکات و لرزش‌های وارده بر کابل ضربه‌گیرها بصورت خودکار جابجا شوند.
- حفاظت کابل در برابر خمش – یکی از عمده مسائل حائز اهمیت در خصوص بهره‌برداری از کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی، کشش و میزان خم‌شدگی کابل ناشی از تحرکات مداوم آن می‌باشد. بطور دقیقتر از آنجا که یکی از سرکابل‌های 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 می‌شود طبیعتا منجر به کشش و خم‌شدگی در طول کابل علی‌الخصوص نزدیک سرکابل‌ها می‌گردد. که این مساله می‌تواند منجر به اعمال فشار و کشش پیچه‌های داخلی خصوصا در نقاط اتصال با سرکابل‌ها شده و در مواردی منجر به پارگی برخی از رشته‌ها گردد.
مطابق استانداردهای بهره‌برداری از کابلهای آبگرد بطور نسبی شعاع خمش بخش آیزان کابل حدود ۵ برابر قطر سرکابل و میزان طول بخش فیکس‌شده کابل در طرف سرکابل‌ها در حدود ۶ برابر قطر سرکابل می‌باشد.
مقاومتالکتریکی۸کابل
مقاومت الکتریکی کابلهای آبگرد در ارتباط مستقیم با تلفات توان در کابل می‌باشد. خصوصا این مساله در کابلهای آبگرد مورد استفاده در کوره‌های قوس‌الکتریکی بدلیل عبور جریان‌های بسیاربالا از اهمیت بیشتری برخوردار می‌باشد. از دیگر سوی با کارکرد کابل آبگرد در طول زمان رشته‌های موجود در پیچه‌های کابل رفته‌رفته دچار استهلاک شده و بر اثر خوردگی شیمیایی و ضربات فیزیکی وارد بر آنها 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، اندازه‌گیری مداوم مقاومت الکتریکی کابل در دوره‌های زمانی مشخص است، زیرا در صورت استهلاک و پارگی برخی از رشته‌های 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 ۱.۵ برابر مقاومت اندازه‌گیری شده آن قبل از استفاده می‌باشد. لذا جهت مقایسه مقادیر مقاومت الکتریکی اندازه‌گیری 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 کابلهای آبگرد مورد استفاده در کوره‌های قوس‌الکتریکی در مقیاس میکرو اهم می‌باشد، برای اندازه‌گیری آن حتما بایستی از دستگاه میکرواهم متر۹ استفاده گردد.
روابط زیر نحوه محاسبه مقاومت الکتریکی کابل نو (قبل از اولین استفاده) و میزان تلفات کابل را نشان می‌دهد:
جریان آب ورودی به کابل از ترمینال‌های 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 می‌دهند. یکی از این مسیرها بخش مرکزی و در امتداد محور سرکابل بوده و دیگری فضای محدود شده توسط سطح داخلی شیلنگ کابل می‌باشد.
برای عبور آب در مسیر مرکزی کابل از تکنیک ایجاد یک آبراهه استفاده می‌شود. درواقع آبراهه یک کانال گذر آب می‌باشد که در سرتاسر امتداد محور کابل کشیده شده است و مانع از گره‌خوردن پیچه‌های داخلی و ایجاد اختلال در عبور و مرور جریان آب می‌شود. آبراهه‌های مورد استفاده در کابلهای آبگرد کوره‌های قوس الکتریکی بر خلاف انواع مورد استفاده در کوره‌های القایی شامل یک فنر ساده نمی‌باشند. آبراهه‌های این دسته از کابل‌ها به دو شکل می‌باشند:
یا بصورت یک پروفیل پلاستیکی اکسترود شده از مواد کائوچو بشکل ستاره می‌باشد که با قرار گرفتن پیچه‌ها بین سطوح مجاور ستاره، مانع از تداخل و به‌هم خوردن آنها می‌شود.
ویا بصورت یک شیلنگ یا پلاستیک اکسترودی از جنس کائوچو و به شکل لوله‌ای می‌باشد که توسط یک گیره برنجی به سرکابل مسی متصل شده و تثبیت می‌گردد.
علاوه بر کانال مرکزی سرکابل مورد استفاده در کابلهای آبگرد کوره‌های قوس‌الکتریکی، شامل سوراخ‌های کناری برای گذردهی آب جهت خنک‌کاری سطح بیرونی پیچه‌ها می‌باشد.
بست‌های اتصال
برای کسب اطلاعات مشروح در خصوص بست‌های اتصال بکاررفته در ساخت کابلهای آبگرد، به بخش بست اتصال کابلهای آبگرد و دستگاه بست‌زن مراجعه نمایید.
1 – Water Cooled Cable (W.C.C)
2 – Strands
3 – Terminal
4 – Electric Tough Pitch Copper
5 – Electric Current Density
6 – Tightening Torque
7 – Bumpers
8 – Electric Resistance
9 – Micro Ohm Meter