一种大小整流变压器循环送电石墨化炉

技术领域

本发明涉及石墨生产技术领域，尤其涉及一种大小整流变压器循环送电石 墨化炉。

背景技术

特种碳制品在机械、电子、化工、航空航天领域有着广泛的应用，每年的 增长速度超过10％，碳素新材料的应用涉及太阳能、核能、风能和新能源汽车 产业等多个产业，特种碳制品和炭素新材料在未来几十年将会有广阔的发展前 景。

但是，当今的特碳石墨制品加工工艺方面存在较多不足。例如特碳石墨制 品的供电方式问题，目前市场现状是前期大部分时间供电负荷小，几乎只用到 变压器容量的一半，后期很短时间才用上大负荷，比如容量为6000KVA的整流 变压器，前期1个小时都是1000KVA～3000KVA低负荷运行，后期50个小时才用 到满负荷，所以造成变压器的利用率低，单位时间内产量低下，变压器的容量 因数也不高。并且，该种送电既产能低、使用效率低而且变压器的损耗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种使用效率高、损耗低 的大小整流变压器循环送电石墨化炉。

本发明是通过以下技术方案实现的：该大小整流变压器循环送电石墨化炉， 包括两个以上并联石墨化炉、设置于石墨化炉一侧的第一输电母线、设置在石 墨化炉另一侧的第二输电母线及第三输电母线、与第一、第二输电母线电连接 的第一整流变压器、与第一、第三输电母线电连接的第二整流变压器，以及控 制单元；

所述第二整流变压器的容量大于第一整流变压器容量，每一所述石墨化炉 两端分别设置有第一、第二电极，所述第一电极电连接第一输送母线，所述控 制单元控制所述第二电极与第二输电母线或第三输电母线的通断。

进一步地，包括如下步骤，

S10、检测第一整流变压器当前供电石墨化炉的温度；

S20、根据获取的检测温度判断是否大于预设温度，若是，则执行步骤S30-40；

S30、结束第一整流变压器对当前供电石墨化炉的供电，控制第二整流变压 器对当前石墨化炉供电；

S40、判断第二整流变压器对当前石墨化炉供电时间是否达到预设值，若是， 则结束第二整流变压器对当前供电石墨化炉的供电，控制第一整流变压器对当 前石墨化炉供电。

进一步地，还包括，

根据获取的检测温度判断是否大于预设温度，若否，获取第一整流变压器 对当前石墨化炉的供电时间；

判断供电时间是否小于预设供电时长阈值，若否，则在预设时间节点上采 集当前供电石墨化炉温度，其中，所述预设时间节点为沿时间轴设置的多个；

判断在预设时间节点多次采集的温度均小于预设温度，若是，则执行步骤 S30-S40。

进一步地，所述判断在预设时间节点多次采集的温度均小于预设温度之后， 还包括

上传当前石墨化炉ID并改写预设供电时长阈值，其中，改写后供电时长阈 值小于改写前供电时长阈值；和/或，上传当前石墨化炉ID并改写预设温度，其 中，改写后预设温度小于改写前预设温度。

进一步地，所述第一、第二整流变压器分别连接分接开关，所述分接开关 与整流机组连接；所述整流机组连接油风冷却器，所述分接开关连接纯水冷却 器；

所述纯水冷却器包括纯水冷却主体及连接于纯水冷却主体的进水管及出水 管；

所述油风冷却器包括机架、设置于机架上的油管、与油管连通的多个冷却 单元及连接冷却单元的风机，所述冷却单元包括冷却主体及设置在冷却主体一 侧的循环管道，所述循环管道的两端分别连接于油管上，所述风机设置在冷却 主体上背离安装循环管道的一侧。

进一步地，还包括电极水冷系统；

所述第一、第二电极分别包括电极本体、沿长度方向开设在电极本体上的 环形盲孔及由环形盲孔围绕形成的中心体；

所述电极水冷系统包括与所述环形盲孔开放端适配的压盖、沿压盖轴向并 分设两侧的进水孔及出水孔、设置于环形盲孔内部连接进水孔的冷却管以及用 于朝向环形盲孔一侧顶压压盖的压盘，所述冷却管上开设若干出水口。

进一步地，所述环形盲孔开放端孔壁设置向外倾斜的斜切部，所述压盖边 缘开设有与所述斜切部适配的斜切面，所述斜切面的长度大于斜切部的长度； 所述压盘包括紧固环、设置于紧固环外侧的连接片、开设于连接片上的连接孔 及穿设于连接孔内的螺栓，所述紧固环连接于所述压盖上，所述螺栓一端连接 连接片、另一端连接炉墙。

进一步地，所述压盖上朝向冷却管一侧设置有延伸的弧形延伸板，所述弧 形延伸板的曲率半径与所述环形盲孔半径相同，所述弧形延伸板设置在压盖下 部且与斜切面平滑过渡。

进一步地，所述压盖上部沿轴向开设常闭气孔，所述常闭气孔外部连接出 气管且在出气管自由端部设置出气组件。

进一步地，所述出气组件包括变径管及套管，所述变径管管壁阵列分布第 一出气孔，所述变径管小头端与所述出气管连通，大头端连接封堵挡板，所述 挡板与大头端边缘设置第二出气孔；

所述套管套设在变径管外侧，所述套管的一端与小头端封闭连接、另一端 设置向内延伸的翻边。

本发明的有益效果在于：本发明大小整流变压器循环送电石墨化炉，利用 第一、第二整流变压器供电，前期用小变压器进行供电，小变压器的负荷一般 设置成大变压器的一半容量，比如，大变压器容量为6000KVA，那么小变压器的 容量为3000KVA。前期1个小时用3000KVA的整流变压器送电，等到温度和负 荷上来以后，再切换成6000KVA的整流变压器送电，再将这台3000KVA的整流 变压器切换到下一个或一批石墨化炉上继续送电，也就是两台整流变压器同时 送电，这样循环往复送电既提高了产能又提高了整流变压器的使用效率同时这 样使用提高了整流变压器的功率因数和降低了变压器的损耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的供电电路示意图；

图2是本发明实施例的整流部分及相关冷却设备的结构示意图；

图3是本发明实施例的油风冷却器的结构示意图；

图4是本发明实施例的油风冷却器的侧视图；

图5是本发明实施例的电极的结构示意图；

图6是本发明实施例的电极另一视角的结构示意图

图7是本发明实施例的电极水冷系统的结构示意图；

图8是本发明实施例的电极水冷系统另一视角结构示意图；

图9是本发明实施例的电极水冷系统侧视图；

图10是本发明实施例的出气组件的结构示意图；

附图标记说明：

10、石墨化炉；20、第一输电母线；30、第二输电母线；40、第三输电母 线；50、第一电极；51、电极本体；52、环形盲孔；53、中心体；54、斜切部； 60、第二电极；70、压盖；71、进水孔；72、出水孔；73、冷却管；74、压盘； 75、连接片；76、紧固环；77、常闭气孔；78、弧形延伸板；79、斜切面；81、 变径管；82、第一出气孔；83、第二出气孔；84、封堵挡板；85、套管；86、翻边；100、分接开关；200、整流机组；300、纯水冷却器；400、油风冷却器； 401、机架；402、冷却单元；403、风机；404、循环管道；405、油管。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，该大小整流变压器循环送电石墨化炉，包括石墨化炉10、第 一输电母线20、第二输电母线30、第三输电母线40、第一整流变压器、第二整 流变压器，以及控制单元，第一输电母线20架设于石墨化炉10一侧，第二输 电母线30及第三输电母线40架设在石墨化炉10另一侧，石墨化炉10为两个 以上并联于电路中。其中，第一、第二输电母线(20，30)电连接第一整流变 压器，第一、第三输电母线(20，40)电连接第二整流变压器；该控制单元为 PLC系统，该PLC系统应用在石墨化炉10行业已有先例，此处不再赘述。本实 施例中，该石墨化炉10为8个，当然，在其他一些实施例中，为提高产量石墨 化炉10数量还可为在负荷允许下的多个或多组。

该第二整流变压器的容量大于第一整流变压器容量，每一石墨化炉10两端 分别设置有第一、第二电极(50,60)，第一电极50电连接第一输送电母线，控 制单元控制第二电极60与第二输电母线30或第三输电母线40的通断。

本实施例中，该第一整流变压器的容量为1000KVA～3000KVA，第二整流变 压器的容量为4000KVA～7000KVA。本发明大小整流变压器循环送电石墨化炉10， 利用第一、第二整流变压器供电，前期用小变压器进行供电，小变压器的负荷 一般设置成大变压器的一半容量，比如，大变压器容量为6000KVA，那么小变压 器的容量为3000KVA。前期1个小时用3000KVA的整流变压器送电，等到温度 和负荷上来以后，再切换成6000KVA的整流变压器送电，再将这台3000KVA的 整流变压器切换到下一个或一批石墨化炉10上继续送电，也就是两台整流变压 器同时送电，这样循环往复送电既提高了产能又提高了整流变压器的使用效率 同时这样使用提高了整流变压器的功率因数和降低了变压器的损耗。

该控制单元控制第二电极60与第二输电母线30或第三输电母线40的通断， 包括如下步骤，

S10、检测第一整流变压器当前供电石墨化炉10的温度；

S20、根据获取的检测温度判断是否大于预设温度，若是，则执行步骤S30-40；

S30、结束第一整流变压器对当前供电石墨化炉10的供电，控制第二整流 变压器对当前石墨化炉10供电；

S40、判断第二整流变压器对当前石墨化炉10供电时间是否达到预设值， 若是，则结束第二整流变压器对当前供电石墨化炉10的供电，控制第一整流变 压器对当前石墨化炉10供电。

为提高石墨化炉10的可靠性，防止石墨化炉10在加热过程中出现故障， 如较长时间加热后仍无法达到预设温度，在检测温度作为第一选择的基础上， 将供电时间作为第二个标准约束整流变压器的切换时间。包括如下步骤，根据 获取的检测温度判断是否大于预设温度，若否，获取第一整流变压器对当前石 墨化炉10的供电时间；

判断供电时间是否小于预设供电时长阈值，若否，则在预设时间节点上采 集当前供电石墨化炉10温度，其中，预设时间节点为沿时间轴设置的多个；

判断在预设时间节点多次采集的温度均小于预设温度，若是，则执行步骤 S30-S40。

在确定发生石墨化炉10效率较低或者故障情况下，在未进行周期性检修前， 为防止一炉故障而造成全部停工停产的情形，需将上述检测结果做出处理。具 体包括，上传当前石墨化炉10ID并改写预设供电时长阈值，其中，改写后供电 时长阈值小于改写前供电时长阈值；和/或，上传当前石墨化炉10ID并改写预设 温度，其中，改写后预设温度小于改写前预设温度。上传并改写数据后，缩短 第一整流变压器供电时间，从而不会因一个石墨化炉10的故障造成产品无法生 产，为周期整体检修提供保障。

如图2-4所示，该第一、第二整流变压器分别包括变压器、连接变压器的分 接开关100及连接分接开关100的整流机组200，整流机组200连接油风冷却器 400，分接开关100连接纯水冷却器300。

纯水冷却器300包括纯水冷却主体及连接于纯水冷却主体的进水管及出水 管，纯水冷却器300为市场常见设备，在此不再赘述。

油风冷却器400包括机架401、设置于机架401上的油管405、与油管405 连通的多个冷却单元402及连接冷却单元402的风机403，冷却单元402包括冷 却主体及设置在冷却主体一侧的循环管道404，循环管道404的两端分别连接于 油管405上，风机403设置在冷却主体上背离安装循环管道404的一侧，冷却 器的使用可大大延长设备寿命，降低设备损坏风险。

一同参阅图5-9，还包括电极水冷系统；

第一、第二电极(50,60)分别包括电极本体51、沿长度方向开设在电极本 体51上的环形盲孔52及由环形盲孔52围绕形成的中心体53；

电极水冷系统包括与环形盲孔52开放端适配的压盖70、沿压盖70轴向并 分设两侧的进水孔71及出水孔72、设置于环形盲孔52内部连接进水孔71的冷 却管73以及用于朝向环形盲孔52一侧顶压压盖70的压盘74，冷却管73上开 设若干出水口。

由于石墨化炉10的温度较高，电极容易在高温氧化和热应力等的共同作用 下而断裂，本实施例中，改进电极的结构并利用水冷方式对电极施行降温，冷 却管73设置可使冷水直接送到电极内部，大大降低了电极温度，有效提高了电 极的使用寿命，降低人力物力，提高经济效益。

此外，电极开设环形盲孔52并在中间预留中心体53，在压盖70左右两侧 开设进水孔71和出水孔72，中心体53的存在大大降低了进水孔71进水后旋流 发生的概率。同时，中心体53的存在占据了一定的空间，减少了环形盲孔52 内杂质被激荡的问题，可有效延长电极的使用寿命。

该压盖70上朝向冷却管73一侧设置有延伸的弧形延伸板78，弧形延伸板 78的曲率半径与环形盲孔52半径相同，弧形延伸板78设置在压盖70下部且与 斜切面79平滑过渡。

现有设备进水孔71设置在压盖70下方，部分冷水通过进水孔71将沉积的 杂质冲起，设置中心体53和弧形延伸板78，可有效降低激荡起的杂质，同时杂 质可沉积至弧形延伸板，在需要更换压盖70时，直接取出更换即可，无需再行 对环形盲孔52进行杂质清洗。

环形盲孔52开放端孔壁设置向外倾斜的斜切部54，压盖70边缘开设有与 斜切部54适配的斜切面79，斜切面79的长度大于斜切部54的长度。

该压盘74包括紧固环76、设置于紧固环76外侧的连接片75、开设于连接 片75上的连接孔及穿设于连接孔内的螺栓，紧固环76连接于所述压盖70上， 所述螺栓一端连接连接片75、另一端连接炉墙。

螺栓的设置能够实现压盘74压紧压盖70，不会发生进一步的松动。采用紧 固环76，使得压盘74的受力在边缘部分且更加均匀，不会造成压盘74从环形 盲孔52脱离的问题。斜切面79及斜切部54的设置，能够保证在压盘74及环 形盲孔52形成一个密封室，这样便于冷却水的存储，然后顺畅的从出水孔72 流出，实现充分冷却。另外，斜切面79的设置，也能够使得压盘74与环形盲 孔52之间形成紧密的过盈配合结构，保证其安装的密封效果和扣装效果，压盘74顶压压盖70外侧时压盖70与环形盲孔52配合越来越紧。

该压盖70上部沿轴向开设常闭气孔77，常闭气孔77外部连接出气管且在 出气管自由端部设置出气组件。本实施例中，该常闭气孔77与暖气片排气阀类 似，电极水冷系统使用一定时间后开启排放内部存在的气体。

电极水冷系统运转过程中，环形盲孔52会有气体发生，这些气体被存储在 环形盲孔52的最高点，待到这些气体堆集到必定程度时，就会发生“气堵”表 象，阻碍环形盲孔52内水的活动，导致电极产生冷却不均的表象，由于石墨化 的温度较高，电极容易在高温氧化和热应力等的共同作用下而断裂，而常闭气 孔77的设置可在一定程度上减少该现象的发生。

如图10所示，该出气组件包括变径管81及套管85，变径管81管壁阵列分 布第一出气孔82，变径管81小头端与出气管连通，大头端连接封堵挡板84， 封堵挡板84与大头端边缘设置第二出气孔83；

套管85套设在变径管81外侧，套管85的一端与小头端封闭连接、另一端 设置向内延伸的翻边86。

由于直接由常闭气孔77排出的气体温度可能会较高，因此在常闭气孔77 外连接出气管，该出气管一方面可冷却气体，另一方可将气体排放至安全位置。 本实施例中，该出气组件包括变径管81及套管85，变径管81套设在套管85 内，使得由第一出气孔82排出的气体可直接由套管85内壁阻挡，不会喷出伤 人，第二出气孔83排出的气体可有套管85的翻遍阻挡，此外，套管85端部设 置翻边86，有效阻止气体可直接排出，有效杜绝高温烫伤的隐患。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制 本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术 人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。