CN219715646U - 一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于绝缘检测技术领域，公开了一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，包括：检测单元、信号处理控制单元；所述检测单元与电弧炉及电极杆串联形成检测回路，所述检测回路与弧压测量回路呈并联连接，所述检测单元用于检测检测回路的整体电压及电流，并将其输送至所述信号处理控制单元；所述信号处理控制单元对检测的电流、电压信号进行处理，并计算绝缘等级，若超出规定则报警；所述信号控制处理单元控制检测回路与弧压测量回路之间的切换。本实用新型利用上位人机交互界面对电压进行测量，若超出限制则进行报警不允许送电起弧，避免了若绝缘发生损坏，直接使用熔炼电源送电、大电流引起的炉头与电极杆起弧造成安全事故的情况发生。
Description
技术领域
本实用新型属于绝缘检测技术领域，具体涉及一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置。
背景技术
真空自耗电弧炉是钛、锆等有色金属加工过程中的关键设备之一，目前行业内真空自耗电弧炉均采用阴极电极杆夹持自耗电极，穿过阳极的电弧炉炉室，在真空状态下通过电弧放电将自耗电极熔化至炉室下部的水冷结晶器，由于设备结构需要阴极电极杆整体需要穿过阳极炉室并在熔化过程中电极杆会上下移动，且熔化过程电流高达数万安培，如果阴极电极杆与阳极炉室两个接触部位的绝缘发生故障，送电瞬间电极杆则会与炉室起弧，轻则引起设备损坏，重则引起电极杆击穿漏水爆炸引发安全事故。
专利CN206601441U提出了一种真空自耗电弧炉辅助电极夹紧可靠性检测装置，其装置包括与熔炼电压检测单元并联的辅助电极接触电阻的电压检测单元，测试用恒流电源，与熔炼电源工作互锁的测试电源输出开关，避免了辅助电极与电极杆接触不良的现象，但是其安全性并不是特别高。
针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，在熔炼开始前，通过检测回路对电弧炉及电极杆绝缘情况进行检测，并进行绝缘等级计算，若超出规定则进行报警不允许送电起弧，避免了若绝缘发生损坏，直接使用熔炼电源送电时大电流引起的电弧炉与电极杆起弧造成的设备损坏和安全事故的情况发生。
本实用新型采用的技术方案为一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，包括：检测单元、信号处理控制单元；所述检测单元与电弧炉及电极杆串联形成检测回路，所述检测回路与弧压测量回路呈并联连接，所述检测单元用于检测检测回路的整体电压及电流，并将其输送至所述信号处理控制单元；所述信号处理控制单元对检测的电流、电压信号进行处理，并计算绝缘等级，当绝缘等级超过规定则报警处理；所述信号控制处理单元控制检测回路与弧压测量回路之间的切换。
优选的，所述检测回路中串联有分流器，所述分流器的两端及检测回路上分别并联有电压检测装置；所述电压检测装置分别检测分流器两端电压与检测回路整体电压，所述分流器两端并联的电压检测装置将检测电压信号转化为电流信号；检测回路的电压信号及电流信号分别输送至所述信号处理控制单元。
优选的，所述分流器设置于带有通风孔的绝缘盒中。
优选的，所述电压检测装置为隔离变送器。
优选的，所述检测回路、所述弧压测量回路分别串联有开关装置，所述开关装置分别与所述信号处理控制单元连接，所述信号处理控制单元控制开关装置的闭合与断开，进行检测回路与弧压测量回路的切换。
优选的，所述开关装置为继电器。
优选的，所述检测回路、所述弧压测量回路中分别串联有电路保护装置；所述电路保护装置分别与所述信号处理控制单元连接。
优选的，所述检测回路通过专用电缆连接，所述专用电缆为带有屏蔽层单芯镀银柔性线缆。
优选的，所述检测回路所用电源为可动态调节电压的小型直流电源。
优选的，所述信号处理控制单元包括PLC控制器、人机交互界面及远程I/O从站；所述PLC控制器与人机交互界面、所述PLC控制器与远程I/O从站通过通讯模块通讯；所述远程I/O从站分别与电路保护装置、电压检测装置、开关装置连接；所述PLC控制器进行检测的电压信号、电流信号处理，计算绝缘等级，若超出规定则报警处理，同时控制检测回路与弧压测量回路之间的切换；所述人机交互界面进行显示及参数设定。
本实用新型通过设置中间继电器及小型直流电源，在熔炼开始前，如在人机交互界面上点击测量启动，则第一继电器与第二继电器闭合小型直流电源接通将电压通过分流器加载至炉头与电极杆，通过测量分流器的电压及整体回路的电压，所得数据在PLC中完成绝缘等级计算，若超出限制则进行报警不允许送电起弧，避免了若绝缘发生损坏，直接使用熔炼电源送电时大电流引起的电弧炉与电极杆起弧造成的设备损坏和安全事故的情况发生。
附图说明
图1为本实用新型检测单元的示意图；
图2为本实用新型信号控制处理单元的示意图；
图中：1，电极杆；2，电弧炉；3，专用电缆；4，第一断路器；5，第二断路器；6，第三断路器；7，第四断路器；8，第一继电器；9，第二继电器；10，小型直流电源；11，分流器；12，分流器绝缘盒；13，第一隔离变送器；14，第二隔离变送器；15，人机交互界面；16，通讯模块；17，PLC控制器；18，I/O从站总线耦合器；19，I/O从站DI通道；20，I/O从站DO通道；21，I/O从站AI通道；22，断路器辅助触点；23，继电器线圈；24，隔离变送器信号。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实用新型提供了一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，包括：检测单元、信号处理控制单元；所述检测单元与电弧炉及电极杆串联形成检测回路，所述检测回路与弧压测量回路呈并联连接，且所述弧压测量回路为现有电路；所述检测单元用于检测检测回路的整体电压及电流，并将其输送至所述信号处理控制单元；所述信号处理控制单元对检测的电流、电压信号进行处理，并计算绝缘等级，若超出规定则报警处理；所述信号控制处理单元通过开关装置控制检测回路与弧压测量回路之间的切换；所述检测回路、所述弧压测量回路中分别串联有电路保护装置，所述电路保护装置分别与所述信号处理控制单元连接。
所述开关装置包括，第一继电器8、第二继电器9。
所述电压检测装置包括，第一隔离变送器13、第二隔离变送器14。
所述电路保护装置包括，第一断路器4、第二断路器5、第三断路器6、第四断路器7。
所述信号控制处理单元包括，PLC控制器17、人机交互界面15及远程I/O从站。
所述电极杆1连接所述第四断路器7的一端；所述电弧炉2连接所述第一断路器4的一端。
小型直流电源10由电压调节0-50V，电流为5A的直流电源构成；所述小型直流电源10的正极与所述第二断路器5连接，所述小型直流电源10的负极与所述第二隔离变送器14、所述第二继电器9常开触点连接。
所述第一继电器8的型号为RU4S DC24V，所述第一继电器8的常闭触点输入连接弧压测量回路的正极与负极；所述第一继电器8的常闭触点输出连接所述第四断路器7的输入和所述第一断路器4的输入；所述第一继电器8用于控制所述弧压测量回路的闭合、断开。
所述第二继电器9的型号为RU4S DC24V，所述第二继电器9的常开触点输出连接所述第三断路器6的输入和所述第四断路器7的输入；所述第二继电器9的常开触点输入连接所述分流器11的一端和所述第二隔离变送器14的一端；所述第二继电器9用于绝缘检测回路。
所述第一断路器4型号为S2C-H11R；所述第一断路器4的输出连接所述电弧炉2；所述第一断路器4的输入连接所述第一继电器8的常闭触点输入；所述第一断路器4设置有辅助触点；所述第一断路器4用于弧压测量回路的保护。
所述第二断路器5型号为S2C-H11R；所述第二断路器5的输出连接所述分流器11的一端和所述第二隔离变送器14的输入；所述第二断路器5的输入连接所述小型直流电源10的输出；所述第二断路器5设置有辅助触点；所述第二断路器5用于绝缘检测回路的保护。
所述第三断路器6型号为S2C-H11R；所述第三断路器6的输出分别连接所述第一继电器8的常闭触点输出和所述第一断路器4的输入；所述第三断路器6的输入连接所述第二继电器9的输出；所述第三断路器6设置有辅助触点；所述第三断路器6用于绝缘检测回路的保护。
所述第四断路器7型号为S2C-H11R；所述第四断路器7的输出连接所述电极杆1；所述第四断路器7的输入连接所述第一继电器8常闭触点的输出和所述第二继电器9常开触点的输出；所述第四断路器7设置有辅助触点；所述第四断路器7用于弧压测量回路的保护。
所述第一隔离变送器13的型号为PH27000H1，带宽为10Hz；所述第一隔离变送器13的输入分别连接所述分流器11的两端；所述第一隔离变送器13的输出通过屏蔽电缆连接模拟量输入电流通道；所述第一隔离变送器13用于检测所述分流器11两端电压并将电压转换为绝缘检测的电流信号输入电流通道。
所述第二隔离变送器14的型号为PH27000H1，带宽为1000Hz；所述第二隔离变送器14的输入分别连接所述第二断路器5的输出、所述分流器11的一端和所述小型直流电源11的输出-、所述第二继电器9常开触点的输入；所述第二隔离变送器14的输出通过屏蔽电缆连接模拟量输入电压通道；所述第二隔离变送器14用于检测整个检测回路的电压并将绝缘检测的电压信号输入电压通道。
所述分流器11外部设置有专用分流器绝缘盒12，所述分流器11的规格为5A/60mv；所述分流器11输出两端分别连接所述第一隔离变送器13的输入；所述分流器11输入两端分别连接所述第二断路器5的输出和所述第二隔离变送器14的输入、所述第二继电器9常开触点的输入，所述分流器11起到扩大电流量程的作用。
所述专用电缆3为带有屏蔽层单芯镀银柔性线缆，其型号为FF46-2-1.0mm2镀银线，用来连接整个回路器件。
如图2所示，所述远程I/O从站包括通讯处理的I/O从站总线耦合器18、I/O从站DI通道19、I/O从站DO通道20、I/O从站AI通道21；所述I/O从站耦合器18的型号为BK9105；
所述I/O从站DI通道19型号为KL1002，且连接有断路器辅助触点22；
所述I/O从站DO通道20型号为KL2002，且连接继电器线圈23。
所述I/O从站AI通道21型号为KL3022，且连接隔离变送器信号24，所述I/O从站AI通道21为双通道，测量量程为0-20mA，其中所述电流通道用于绝缘检测的电流信号输入，所述电压通道用于绝缘检测的电压信号输入。
所述PLC控制器17将所述第一隔离变送器13所输出的电流信号与所述第二隔离变送器14所输出的电压信号通过欧姆定律可以得到检测回路整体电阻，根据电阻可以计算出绝缘等级，如超出所设定绝缘等级，则会发出报警信息。
所述人机交互界面15与所述PLC控制器17及I/O从站耦合器18通过通讯模块16进行数据交互，且所述通讯模块16为支持Profinet交换机。
在使用本实用新型时，按照以下操作进行：
熔炼开始前所述PLC控制器17和所述人机交互界面15进行检测所述第一断路器4，所述第二断路器5，所述第三断路器6，所述第四断路器7是否处于闭合状态，如不正常则会在所述人机交互界面15显示相关报警信息；如正常点击测量按钮，所述I/O从站DO通道20驱动所述第一继电器8和所述第二继电器9的所述继电器线圈23闭合，所述第一继电器8常闭触点断开，切断弧压测量回路，所述第二继电器9的常开触点闭合，接通检测回路，此时所述小型直流电源10、所述分流器11、所述电极杆1、所述电弧炉2、所述第三断路器6、所述第四断路器7形成串联闭合回路，所述第一隔离变送器13检测所述分流器11两端电压并转换为电流信号输入所述I/O从站AI通道21，第二隔离变送器14检测整个串联回路的电压并将电压信号输入所述I/O从站AI通道21；当所述I/O从站DI通道19接收到断路器辅助触点22信号及所述I/O从站AI通道21接收到所述隔离变送器信号24后，经过所述I/O从站总线耦合器18转换，通过PROFINET总线送往所述PLC控制器17进行处理，所述PLC控制器17将所述第一个隔离器13所输出的电流信号与所述第二隔离变送器14所输出的电压信号通过欧姆定律可以得到检测回路整体电阻，根据电阻可以计算出绝缘等级，然后所述PLC控制器17输出命令通过所述I/O从站DO通道20到所述继电器线圈23，同时处理结果经过所述通讯模块16送往所述人机交互界面15显示。
Claims (10)
1.一种真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，包括：检测单元、信号处理控制单元；所述检测单元与电弧炉及电极杆串联形成检测回路，所述检测回路与弧压测量回路呈并联连接，所述检测单元用于检测检测回路的整体电压及电流，并将其输送至所述信号处理控制单元；所述信号处理控制单元对检测的电流、电压信号进行处理，并计算绝缘等级，当绝缘等级超过规定则报警处理；所述信号控制处理单元控制检测回路与弧压测量回路之间的切换。
2.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述检测回路中串联有分流器，所述分流器的两端及检测回路上分别并联有电压检测装置；所述电压检测装置分别检测分流器两端电压与检测回路整体电压，所述分流器两端并联的电压检测装置将检测电压信号转化为电流信号；检测回路的电压信号及电流信号分别输送至所述信号处理控制单元。
3.根据权利要求2所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述分流器设置于带有通风孔的绝缘盒中。
4.根据权利要求2所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述电压检测装置为隔离变送器。
5.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述检测回路、所述弧压测量回路分别串联有开关装置，所述开关装置分别与所述信号处理控制单元连接，所述信号处理控制单元控制开关装置的闭合与断开，进行检测回路与弧压测量回路的切换。
6.根据权利要求5所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述开关装置为继电器。
7.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述检测回路、所述弧压测量回路中分别串联有电路保护装置；所述电路保护装置分别与所述信号处理控制单元连接。
8.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述检测回路通过专用电缆连接，所述专用电缆为带有屏蔽层单芯镀银柔性线缆。
9.根据权利要求1所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述检测回路所用电源为可动态调节电压的小型直流电源。
10.根据权利要求1至9任一所述的真空自耗电弧炉电极杆绝缘检测装置，其特征在于，所述信号处理控制单元包括PLC控制器、人机交互界面及远程I/O从站；所述PLC控制器与人机交互界面、所述PLC控制器与远程I/O从站通过通讯模块通讯；所述远程I/O从站分别与电路保护装置、电压检测装置、开关装置连接；所述PLC控制器进行检测的电压信号、电流信号处理，计算绝缘等级，若超出规定则报警处理，同时控制检测回路与弧压测量回路之间的切换；所述人机交互界面进行显示及参数设定。
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