Ремонт резисторов, печей, обогревателей и калориферов

Износы и повреждения. Резисторы, печи и калориферы в эксплуатации подвержены воздействию значительных и резко изменяющихся температур, — а также ударам от экипажной части движущегося э. п. с.

В результате совместного воздействия этих факторов у резисторов возникают обрывы фехралевых лент, проволочных спиралей и выводных соединений, уменьшается (из-за тепловой коррозии) сечение лент и проволочных спиралей; у изоляторов выкрашиваются ребра и возникают сколы, трещины и изломы; у электрических печей и калориферов обрываются нагревательные элементы и шины заземления, появля ются трещины в изоляторах, деформируются гофрированные кожуха.

Резкие удары приводят к обрыву перемычек между ящиками резисторов, шпилек опорных изоляторов и разрушению самих изоляторов.

Ремонт резисторов. Ящики с пусковыми резисторами КФ продувают сжатым воздухом давлением 300 кПа (3 кгс/см 2 ), осматривают и разбирают. Снимают верхний ряд фехралевых элементов, для чего отвертывают гайки стяжных изоляционных шпилек, снимают шайбы, изоляторы, отвертывают болты соединительных шин и вынимают элементы. Аналогично разбирают последующие ряды элементов ящика. Затем снимают со шпилек фарфоровые изоляторы, дистанционные трубки и шайбы.

Резисторы КФ подлежат переборке с заменой изоляторов, если выявлены трещины у трех и более ребристых изоляторов или сколы ребер более чем у десяти.

Смятые, разорванные или расслоившиеся изоляционные шайбы, смятые или с трещинами контактные шайбы и изолированные шпильки с отслоениями слюды, прогарами, а также шпильки, имеющие не соответствующую чертежу длину, заменяют. Подлежат замене фехралевые ленты с двумя’ или более обрывами, со следами оплавления или чрезмерного нагрева, микани-товые трубки’ с расслоением или изломом, а также сколами или поврежденной глазурью на участке более 10 % пути возможного перекрытия.

Фехралевые ленты с трещинами или обрывами восстанавливают газовой сваркой с применением латуни. Свариваемые концы спирали должны перекрывать друг друга на длине не менее 10 мм.

Погнутые витки ленты выравнивают, для чего ленту предварительно нагревают до температуры 600—700° С.

Трещины и места оплавлений на соединительных шинах заваривают, а концы шин облуживают припоем ПОС-40. Перемычки из фольги, имеющие обрывы, заменяют. Перемычки, соединяющие выводы, расположенные не на ящиках, изолируют. Медные выводы и концы перемычек между ящиками зачищают и облуживают, а стальные оцинковывают.

Трещины в боковых стойках заваривают. При необходимости увеличения жесткости в узлах стоек приваривают усиливающие угольники.

Собирают ящики в последовательности, обратной последовательности разборки. После сборки проверяют соответствие сопротивления резисторов данным чертежа и схеме соединения. Отклонение сопротивления от номинального значения при 20 ° С для большинства пусковых резисторов электровозов не должно превышать ±10%.

Для большинства электропоездов допускаемое отклонение сопротивления ±5 %, а для резисторов ослабления возбуждения и демпфирующих резисторов электропоездов ЭР1 и ЭР2— ±10%. Допускается регулировка сопротивления элементов свариванием крайних витков латунной проволокой.

Отремонтированный ящик испытывают на электрическую прочность между спиралью и шпилькой напряжением 3350 В, а между спиралью и ящиком — напряжением 9500 В. Кроме того, измеряют сопротивление изоляции между резистором и рамой. Оно должно быть не менее 10 МОм.

Резисторы СР обдувают, очищают от копоти и грязи и осматривают. Изоляторы с отколами, поперечными трещинами, ослаблением в армировке, с поврежденной глазурью на участке более 10 % пути возможного перекрытия, а также при наличии более двух продольных трещин или при глубине трещины более 15 мм заменяют.

Проверяют состояние обмоточного провода и его толщину. Если на нем имеются оплавления или его диаметр не соответствует чертежному, провод заменяют.

Выводные зажимы с некачественной пайкой или ослабшие перепаивают припоем ПМФ или ПСР-45, неисправные зажимы заменяют новыми.

У отремонтированного резистора проверяют соответствие норме активного сопротивления. Регулируют сопротивление резистора перемещением’ хомутика.

Трубчатые резисторы ПЭВ и ПЭВР с обрывом провода, поврежденными выводами, следами чрезмерного нагрева, сколами и поврежденной глазурью более 10 % заменяют. Проверяют надежность пайки гибкого вывода к лапке и при необходимости пропаивают его припоем ПМФ или ПОС-45 при диаметре намоточной проволоки менее 0,5 мм и латунным припоем Л-62 при более толстой проволоке. Ползунки резисторов ПЭВР с оплавлениями и трещинами заменяют. Ослабшие шпильки крепежных лапок подтягивают.

Для резисторов отдельных типов Правилами ремонта устанавливаются более жесткие требования к отклонению допускаемого значения их сопротивления от номинального (до 5 %).

Указанные отклонения допустимы для одиночных резисторов, но их нельзя распространять на блоки резисторов, особенно в случаях, если они включаются в параллельные плечи, как, например, резисторы 1 и 2 на панели реле боксования (см. рис. 5. 30, а).

Действительно, номинальное сопротивление каждого из них составляет 13 000 Ом. Если допустить отклонение их сопротивления ±10 % от номинального, то разница между их сопротивлениями может составить 2600 Ом, в то время как для нормальной работы реле она не должна превышать 200 Ом.

Отремонтированные резисторы испытывают на диэлектрическую прочность переменным током напряжением 1500 В относительно корпуса в течение 1 мин.

Нелинейный резистор ВНКС-25 очищают, осматривают и испытывают. К резистору подводят постоянный ток и измеряют проходящий по нему ток. При напряжении на резисторе 0,5 кВ и температуре окружающей среды + 25±5° С ток в нем должен быть не менее 1,5 А, а при напряжении 1,5 кВ— не менее 4,3 А.

Затем последовательно устанавливают напряжения 12 и 15 кВ и фиксируют по миллиамперметру соответствующие значения тока 1\ и /₂.

Определяют коэффициент нелинейности 0=0,097II5^. Он должен ‘2

находиться в пределах 0,2—0,25. Если этот коэффициент отличается от указанной нормы более чем на 10 %, то нелинейный резистор заменяют.

Ремонт печей и калориферов. Печи и калориферы продувают сжатым воздухом давлением 300 кПа (3 кгс/см 2 ) и разбирают. У электропечи ПЭТ-2 вывертывают винты, соединяющие кожух с нижней и боковыми крышками и отделяют крышки от кожуха. Извлекают из корпуса фарфоровые держатели с нагревательными элементами и разбирают контактные соединения элементов с зажимами держателей. Отсоединяют крепящие скобы и отделяют элементы от держателей.

Нагревательные элементы с обрывом нихромовой спирали, с погнутыми трубками или вмятинами на них заменяют. Фарфоровые изоляторы держателей промывают теплой водой. Изоляторы с трещинами и сколами заменяют, небольшие сколы закрашивают термостойкой эмалью. Треснувшие защитные изоляционные трубки подводящих проводов, выводные соединительные перемычки с трещинами, надрывами и следами оплавлений заменяют.

Кожуха и крышки очищают, выправляют погнутости и вмятины и окрашивают лаком БТ-99.

Заземление печей и калориферов осуществляется через крепящие их к полу ножки и установочные болты. Для обеспечения надежного заземления поверхности ножек, соприкасающихся с полом, тщательно зачищают и облужи-вают припоем ПОС-40.

При сборке печей и калориферов обеспечивают надежное крепление всех их элементов и соединений.

У собранных аппаратов измеряют их активное сопротивление, которое должно быть для электропечи ПЭТ-2А 484—595 Ом, ПЭТ-2Б—127—155 Ом, а для калориферов электропоездов (на одну группу)— 414—506 Ом. Сопротивление изоляции печей и калориферов, измеренное как b холодном, так и в горячем (рабочем) состоянии, должно быть не менее 5 МОм.

Отремонтированные электрические печи и калориферы испытывают на пробой по отношению к корпусу напря жением 2 кВ в течение 1 мин переменным током частотой 50 Гц.

Изоляторы стеклообогревателей с трещинами и нагревательные элементы с обрывом спирали или признаками чрезмерного нагрева заменяют. Неисправные вентиляторы обдува кабин заменяют. Выводные втулки в корпусе, проволока, соединяющая трубки последовательно, не должны иметь «лишних» концов.

При ремонте электрических печей и калориферов следует учитывать возможность прикосновения к ним обслуживающего персонала. Для создания безопаснных условий их обслуживания необходимо обеспечивать надежное заземление их корпусов и кожухов и постоянно поддерживать его в исправном состоянии.

Источник

Электрические печи нагрева сопротивлением

Печь сопротивления представляет собой футерованную камеру. Тепло выделяется в нагревателе, после чего отдается нагреваемому изделию.

Электрические печи сопротивления по способу превращения электрической энергии в тепловую разделяются на печи косвенного действия и установки прямого нагрева.

Классификация печей нагрева сопротивлением по технологическому назначению

По технологическому назначению печи сопротивления косвенного нагрева можно разделить на три группы:

1) термические печи для различных видов термической и термохимической обработки черных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и других материалов;

2) плавильные печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически активных тугоплавких металлов и сплавов;

3) сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.

Классификация электрических печей нагрева сопротивления по характеру работы

Электрические печи сопротивления обычно используют для термической обработки изделий, которые должны изменять свою температуру в соответствие с заданным режимом обработки. По первому способу изделие помещается в камеру печи и изменяют температуру внутри камеры в соответствии с графиком обработки, потом изделие выпускают, загружают новое, цикл повторяется. Такой способ принят в печах периодического действия (садочные печи). Есть два вида садочных печей – камерные и шахтные.

Для печи периодического действия (садочной) характерно неизменное положение нагреваемого тела (садки) в течение всего времени пребывания в печи. Цикл работы печи включает загрузку, тепловую обработку по заданному режиму и выгрузку. Печь может работать круглосуточно (тогда циклы непрерывно следуют друг за другом) или с перерывами – в одну или две смены.

По второму способу камерные печи сопротивления создают несколько температурных зон в соответствии с требуемым графиком обработки изделия. Обрабатываемое изделие перемещается с заданной скоростью от загрузочного окна к разгрузочному. При такой организации процесса возможно движение изделий непрерывным потоком. Это печи непрерывного действия (методические).

Эти печи используют в условиях серийного производства, автоматизация технологического процесса предполагает обеспечение:

1. Автоматического перемещения изделия с заданной скоростью внутри печи.

2. Автоматическую подачу необработанных изделий и уборки обработанных.

3. Автоматическая стабилизация t° в температурных зонах печи.

Печи непрерывного действия особенно удобны для работы в поточных технологических линиях с металлообрабатывающими станками и другими агрегатами и устройствами.

Классификация электрических печей нагрева сопротивлением по температурному режиму

Печи сопротивления косвенного нагрева разделяются по температурному режиму на низко-, средне- и высокотемпературные.

У первых верхняя температурная граница лежит в пределах 600–650°С и процессы теплообмена идут с значительной или даже преобладающей ролью конвекции. Низкотемпературные печи часто называют конвекционными печами.

В средне- и высокотемпературных печах теплообмен внутри печи осуществляется в основном излучением, а доля конвективного теплообмена незначительна. Печи с преобладающим лучистым теплообменом иногда называют радиационными.

Среднетемпературные печи имеют верхнюю температурную границу 1200–1250 °С, определяемую возможностью применения для нагревательных элементов специальных сплавов сопротивления. Технологические применения этих печей весьма обширны: процессы закалки, нормализации, отжига, термохимическая обработка черных металлов, нагрев под обработку давлением черных и цветных металлов и т. п.

Названные группы печей отличаются как конструктивно, так и механизмом передачи тепла от нагревателя к изделию. Таким образом, в низкотемпературных печах основным механизмом передачи тепла является конвекция, т.е. в таких печах тепло передается потоком циркулирующего воздуха. Для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором и нагреватель иногда размещается в отдельной камере. Эта камера связана с основной камерой каналами для циркуляции воздуха. В средне и высоко температурных печах основное тепло от нагревателя к изделию передается излучением. Т.о., в данных печах установка вентилятора не нужна, но необходимо наличие оптической связи между нагревателем и изделием, т.е. они должны быть размещены в общей камере.

Другие конструктивные отличия связаны с устройством футеровки и материалом нагревательных элементов. В низкотемпературных печах футеровка содержит только теплоизоляционный слой, а жесткость футеровки обеспечивается двумя связанными между собой внешними и внутренними каркасами.

В среднетемпературных печах в футеровке появляется огнеупорный слой, выполненный их легковеса. Этот слой имеет механическую связь с внешним каркасом печи, в связи с чем надобность во внутреннем каркасе отпадает.

В высокотемпературных печах огнеупорный слой выполнен из шамота. Между огнеупорным слоем и слоем теплоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для снижения температуры теплоизоляции до допустимой.

В низко и средне температурных печах используются металлические нагреватели их фехраля и константана при t° до 800 °С и нихрома до 100 °С.

В высокотемпературных печах обычно используют неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные). Такие нагреватели могут значительно изменять свое сопротивление при нагреве и в процессе эксплуатации. Кроме того, для надежной работы такие нагреватели должны разогреваться постепенно при малой мощности (иначе они растрескаются).

Учет этих специфических особенностей приводит к необходимости применять в высокотемпературных печах те или иные средства регулирования подводимого напряжения (автотрансформатор, регулируемый трансформатор).

Для многих технологических процессов требуются вакуум или инертные газы в рабочем пространстве печи, поэтому в ряде случаев печи сопротивления выполняют вакуумными, газонаполненными или вакуумно-компрессионными.

Типы и конструкции печей сопротивления косвенного нагрева

Электрические печи сопротивления периодического действия

Электропечи сопротивления периодического действия разнообразны по конструкции, их применяют в индивидуальном или мелкосерийном производстве. Из них наиболее широко распространены колпаковые, элеваторные, камерные и шахтные печи.

Колпаковая печь – печь периодического действия с открытым снизу подъемным нагревательным колпаком и неподвижным стендом. Нагреваемые детали (садка) 5 с помощью подъемно-транспортных устройств помещаются на стенд 1. Поверх них сначала устанавливается жаропрочный колпак – муфель 3, а затем основной колпак 2 камеры печи, выполненной из металлического каркаса с огнеупорной футеровкой. Нагревательные элементы 4 расположены по боковым стенкам колпака и в кладке стенда. Питание нагревательных элементов осуществляется с помощью гибких кабелей и штепсельных разъемов.

Печи сопротивления периодического действия: а – колпаковая; б – элеваторная; в – камерная; г – шахтная; 1 – стенд; 2 – камера печи; 3 – жаропрочный муфель; 4 – нагревательные элементы; 5 – нагреваемое изделие (садка); 6 – опускающийся под; 7 – подъемное устройство; 8 – свод; 9 – механизм подъема свода

По окончании нагрева электропитание колпака отключается и он переносится на соседний стенд, где уже установлена очередная загрузка для нагрева. Остывание садки происходит на стенде под жароупорным муфелем, что обеспечивает необходимую скорость остывания.

В колпаковых печах при каждом цикле теряется лишь теплота, запасенная в муфеле и кладке стенда, что составляет 10–15 % от теплоты, запасенной в кладке колпака.

Мощность колпаковых печей достигает нескольких сотен киловатт. Благодаря тому что колпак и муфель могут быть герметизированы, нагрев и остывание садки можно проводить в защитной атмосфере.

Элеваторная электропечь – печь периодического действия с открытой снизу неподвижной камерой нагрева 2 и с опускающимся подом 6. Она представляет собой цилиндрическую или прямоугольную камеру, установленную на колоннах на высоте 3–4 м над уровнем пола цеха.

Под печи поднимается и опускается гидравлическим или электромеханическим подъемником, который установлен под камерой нагрева. Нагреваемые изделия – садку 5 нагружают на тележку, затем с помощью лебедки продвигают под печь и поднимают подъемником 7, вдвигая в камеру. По окончании технологического процесса под опускается и изделие снимается.

В низкотемпературных печах нагреватели 4 расположены на стенках. В высокотемпературных печах нагреватели расположены на стенках и в поду.

Элеваторные печи служат для отжига, эмалирования, цементации, обжига керамических изделий, спекания и металлизации деталей.

Печи комплектуются многоступенчатыми трансформаторами.

Камерная электропечь – печь периодического действия с камерой нагрева, загрузка и разгрузка садки которой производятся в горизонтальном направлении. Камерная печь состоит из прямоугольной камеры 2 с огнеупорной футеровкой и теплоизоляцией, перекрытой сводом 8 и помещенной в металлический кожух. Печь загружается и выгружается через закрываемое дверцей отверстие в передней части.

В поду камерной печи обычно имеется жароупорная плита, на которой расположены нагреватели 4. В печах до 1000 К теплообмен обеспечивается за счет излучения или вынужденной конвекции, обеспечиваемой замкнутой циркуляцией печной атмосферы.

Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи)

При установившемся технологическом процессе термообработки для увеличения производительности предпочтительно применять непрерывнодействующие печи. В зависимости от требований технологического процесса в таких печах кроме нагрева изделий до заданных температур можно производить выдержку при этой температуре, а также их охлаждение. В таком случае печи выполняют состоящими из нескольких зон, протяженность которых зависит от конкретных условий проведения технологического процесса.

Часто печи непрерывного действия объединяют в один полностью механизированный и автоматизированный агрегат, состоящий из нескольких печей. В частности, такая линия может включать в себя закалочную и отпускную печи, закалочный бак, моечную машину и сушилку.

Конструкции печей непрерывного действия различаются в основном механизмами перемещения нагреваемых изделий в рабочем пространстве печи.

Конвейерная печь – печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере.

Схема конвейерной электропечи: 1 – теплоизолированный корпус; 2 – загрузочное окно; 3 – нагреваемое изделие; 4 – нагревательные элементы; 5 – конвейер

Под печи представляет собой конвейер – полотно, натянутое между двумя валами, которые приводятся в движение специальными двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на конвейер и передвигаются на нем через рабочее пространство печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластин и соединяющих их прутков, а также для тяжелых нагреваемых изделий – из штампованных или литых цепных звеньев.

Конвейер размещается целиком в камере печи и не остывает. Однако валы конвейера находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Поэтому часто концы конвейера выносят за пределы печи. В этом случае значительно облегчаются условия работы валов, но возрастают потери теплоты в связи с остыванием конвейера у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах чаще всего размещаются на своде или в поду под верхней частью ленты конвейера, реже – на боковых стенках.

Конвейерные нагревательные печи в основном применяются для нагрева сравнительно мелких деталей до температуры около 1200 К.

Схема толкательной печи: 1 – толкатель с приводным механизмом; 2 – нагреваемые изделия; 3 – теплоизолированный корпус; 4 – нагревательные элементы; 5 – подина печи; 6 – закалочная ванна

Для высоких температур (выше 1400 К) применяются печи непрерывного действия с перемещением садки путем проталкивания вдоль рабочего пространства – толкательные печи. Они применяются для нагрева как мелких, так и крупных деталей. На поду таких печей устанавливаются направляющие в виде труб, рельсов или роликового пода, изготовленных из жароупорного материала, и по ним в сварных или литых специальных поддонах перемещаются нагреваемые изделия.

Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими или гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами – их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки – наличие поддонов, применение которых ведет к увеличению тепловых потерь и к повышенному расходу электрической энергии, ограниченный срок службы поддонов.

Толкательные печи , предназначенные для нагрева крупных заготовок правильной формы, выполняют без поддонов. При этом нагреваемые изделия укладывают в печь вплотную непосредственно на направляющие.

Толкательные водородные печи предназначены для различных технологических процессов, требующих нагрева в водороде или диссоциированном аммиаке. Они широко применяются в электроламповом производстве, при производстве металлокерамических деталей и твердых сплавов, для обжига и спекания керамики, для отжига и пайки металлических деталей и т. д.

При использовании в качестве защитного газа водорода или диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля заполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется самостоятельно и расход его контролируется с помощью расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной смеси.

Протяжная электропечь – печь непрерывного действия для нагрева проволоки, прутков или ленты путем непрерывной протяжки через камеру нагрева. Она представляет собой муфель с нагревателями, через который пропускается нагреваемое изделие.

Протяжная электропечь: 1 – теплоизолирующий корпус; 2 – нагреватель; 3 – муфель; 4 – нагреваемое изделие

В протяжных печах применяется также смешанный способ нагрева; прямой – с помощью контактных приводных роликов и косвенный – с помощью нагревателя. Косвенный нагрев обеспечивает термообработку концов прутка в начале и в конце процесса, когда прямой нагрев не может быть осуществлен.

Источник