• 1.不锈钢管感应电炉故障维修科普
• 2.电炉变压器的现场维修技术
• 3.大功率热处理电炉控温失常的故障分析与处理
• 4.大型铸造加工厂家是如何识别和排除电炉故障呢？

1.不锈钢管感应电炉故障维修科普

　　不锈钢管感应电炉是一种常见的工业加热设备，它利用电磁感应原理将电能转化为热能，用于加热和熔化金属材料。然而，在使用过程中，感应电炉可能会出现各种故障，影响其正常运行。下面是关于不锈钢管感应电炉故障维修的科普知识。

　　无法启动：如果感应电炉无法启动，首先检查电源是否正常，以及电源线是否连接良好。如果电源正常，可以检查控制器是否损坏或出现故障。

　　加热不均匀：感应电炉加热不均匀可能是由于感应器与工件之间的距离不合适或感应器损坏导致的。调整感应器与工件之间的距离，或更换损坏的感应器可以解决这个问题。

　　温度不稳定：温度不稳定可能是由于温控系统故障或感应器损坏导致的。检查温控系统是否正常，或更换损坏的感应器可以解决这个问题。

　　过载保护：如果感应电炉出现过载保护，可能是由于加热时间过长或负载过大导致的。减少加热时间或降低负载可以解决这个问题。

　　感应器损坏：感应器是感应电炉的核心部件，如果感应器损坏，将影响加热效果。更换损坏的感应器可以解决这个问题。

　　控制器故障：控制器是感应电炉的控制中心，如果控制器故障，将影响电炉的正常运行。更换损坏的控制器可以解决这个问题。

　　需要注意的是，在进行不锈钢管感应电炉故障维修时，应遵循安全操作规程，确保人身安全。如果您不具备相关维修经验，建议寻求专业人士的帮助。同时，定期对感应电炉进行维护和保养，可以有效减少故障的发生，延长设备的使用寿命。

2.电炉变压器的现场维修技术

介绍了电炉变压器现场故障的检查、修复、及器身干燥的过程，总结了电炉变压器现场检修技术。

电炉变压器由于现场运行环境恶劣，变压器制造工艺复杂，在现场使用过程中往往有意想不到的问题出现。本文通过一台电炉变压器的现场故障分析、检查、故障处理、及现场干燥过程的论述，总结了在现场类似工作中可以采用的方法及相关经验，并指出了在现场工作中应注意的问题。

该变压器为青海西宁某冶炼公司一台容量为6300KVA，电压等级为10KV的矿热炉变压器。在投入运行1个月后，突然发生重瓦斯保护动作跳闸，冶炼工作被迫停止。变压器生产厂家技术人员于第二天抵达现场，随即对变压器进行了检查。

变压器初步检查及故障分析

首先在检查之前排除了重瓦斯与轻瓦斯接错的可能，同时确定重瓦斯没有误动作。由于该变压器采用了免吊心结构设计，所以放出部分油之后，吊起箱盖，即可看到器身情况，油箱内变压器油光亮如新，引线、木件都完好无损，线圈上的压板没有破裂、移位等，线圈也没有鼓出突起部分，但是线饼之间要在吊心之后才能看到。

初步断定变压器没有遭受短路等过电流的冲击，有可能是变压器的线圈发生了轻微匝间或段间短路，需进一步确定。

检查故障的过程

冶炼工作停止之后，现场环境有了很大提高，同时考虑到现场有吊车、滤油机，为了降低维修成本，缩短维修时间，减少生产损失，决定该变压器在现场维修。

首先用1寸钢管焊长宽高大约都为8米左右的一框架，并用苫布密封围住，放至一已打扫干净的地面，里面接上几盏临时灯，变压器吊心之后，器身即放在此框架内，所有的检查维修都在此完成。既能保证器身最大限度不受潮，又能避免灰尘落在上面。

变压器线圈图如图1，绕组采用交叠式。该变压器共13分接，低压电压从103V---133V，低压线圈为3匝，最大匝电压为44.25V/T。变压器的器身吊出之后，首先进行外观检查，发现A相高压线圈上部5、6段之间有些许细铜粒。用手电筒照亮，观察在5、6段之间有烧黑迹象，初步确定故障点在此。现场没有变压比测试设备，为进一步确定故障所在，利用220V电源，一20A空开，一电流互感器，一电流表，连一线路，加在A相各个分接上，如图2。

首先加电“A”和“1”之间，此时A-1之间匝数为112匝，匝电压为1.96V/T，电流表没指示。之后加“1”上的电源线不动，将原加在A上的电源线分别改到“13、11、9……”当加电至“5-1”时，此时匝电压为24.4V/T，电流表指针突然满偏，同时空开跳闸断开，并发现在A相上部5、6段间有打火现象，确定故障点在此。

为了确定B、C相线圈是否受损，也采用上述方法给B、C相分别加电。测量前将A相低压线圈首尾短接，目的是使磁通不从A相心柱流通，避免对B、C相测量有影响。测量结果B、C线圈没有问题。

维修过程

由于只是A相线圈上部需要处理。经过分析讨论，决定A相线圈不吊出，即在心柱上处理。轭片挑开之后，首先将低压引线用气焊焊开，之后将低压D1线段取下，置入事先准备好的干净的塑料袋中，密封好。将A相的A1，A2之间线断开，小心将A相上部四段取下，同样放入干净塑料袋中。再断开6、7段间连线，取下5、6段。

发现原来是5段上的分接引线9的细铜排折弯处做长了，结果在油道内成“驼背”，顶到了6段上，变压器运行后，线圈震动，引线9同线段6不断碰撞，运行一段时间后，绝缘撞破，引发线段6中导线短路。

在线圈修复绕制之前，首先用变压器油调和制成面粉团，把线圈、夹件、铁心上附着的微小铜粒吸附干净。然后几个人合作在心柱上通过来回穿插的方式绕好5、6段，每段用白布带固定好，并做好分接引线。然后将高压、低压线段恢复，铁轭回片，焊好低压引线、高压引线。

在处理完这些之后，拿来一氧气瓶，利用氧气的压力吹净线圈、铁心上的附着物。最后在器身处理好之后，装入已清理干净的油箱之前，再用干净的变压器油反复冲洗，之后装入油箱，密封好，不注油。

干燥过程

变压器现场干燥方法很多，根据现场能提供的工具和环境条件，准备用感应法加热干燥。已知：外施电压220V，油箱外表面面积大约为14.4m2，环境温度15℃，系数K取8。经过计算：励磁功率P=10KW。单位面积的电力消耗△P=0.9KW/m2，箱壁外绕匝数W=74匝，励磁电流I=54A。

首先用现场可以找到的石棉布将油箱侧面和顶部围住盖好，用石棉布的目的是给变压器本体保温，然后用35mm2铜线电缆从油箱底部到顶部绕74匝，下半部大约绕45匝，绕好之后固定住，起头和终止头通过一空开控制。

油箱底部并联8根已拉长的2000W电阻丝，通过接线柱固定在耐火砖上，距离箱底大约为100mm，接一空开单独控制。在油箱侧壁上下各固定几个水银温度计，油箱内的温度通过压力释放阀口测量，同时把测量铁心绝缘的引线从压力释放阀口引出。平时压力释放阀口用盖板密封，测量温度及放潮气时打开。

加电220V，12小时之后，箱壁上温度计温度上升到98℃左右，箱内温度在开始时低于箱壁温度，大约20小时之后，内外温度相当热，并一直维持在95℃左右。期间通过2500V兆欧表每隔1小时观察绝缘的变化，并记录。开始时由于蒸发出的水汽多，附着在绝缘件表面上，没排出，绝缘电阻低，之后慢慢升高。

在这过程中每隔一段时间打开压力释放阀口，释放油箱内的潮气，同时测量记录油箱内的温度和铁心绝缘电阻。绝缘电阻随时间的变化曲线图见图3（1为高压绕组绝缘干燥曲线；2为低压绕组绝缘干燥曲线；3为铁心绝缘干燥曲线）。

在70小时之后绝缘电阻稳定在2500MΩ之上。遂断电，拆除励磁导线、石棉布、电阻丝等，清理好现场之后，再打开箱盖及低压引线安装手孔，检查并紧固可能因为干燥已经变松的紧固螺母，同时固定铁心接地片。之后盖上箱盖，紧固好箱盖螺母。上好压力释放阀。注入已经过滤好的变压器油。

试验及加电工作

加油稳定一天之后，进行了电阻、绝缘和耐压的现场验收试验，没有问题。变压器重新放入工作位置，接好短网，加电起炉，一切正常。

工作总结

a. 产品的质量往往体现在细节上。变压器生产厂家应严格要求工人的工作，注重每一个工作环节。

b. 变压器运到现场在使用之前，生产厂家应该配合用户一定要吊心检查。即使是免吊心设计，也要打开箱盖，检查螺栓的紧固情况，以避免线圈的非正常震动。

c. 变压器使用厂家一般不会有变压比检测仪，所以在现场故障检查时应该随机应变。在用本文论述的方法加电检查过程中，要注意控制线圈的匝电压，不能超出设计的最大匝电压，同时做好过流保护。由于在加电过程中高压线圈会产生高电压，所以一定要注意人身安全。

d. 本文所论述的干燥方法不完全是感应法，因为现场不能抽真空。实际干燥时是首先用盖板密封住压力释放阀口，加电一段时间之后，再打开释放潮气。从干燥方式来看，此时的变压器油箱已类似一小型普通干燥炉。

e. 干燥过程中，一定要保证温度不能太高，最大不能超过105℃，以免引起绝缘材料的老化。必要时可以设计制作一温度控制箱，实现温升的自动控制。

f. 干燥过程中，要注意干燥的安全。现场一定要准备一些灭火器材，如灭火器、沙子、铁锹等。

结束语

电炉变压器在现场使用过程中往往是超负载运行，使用环境恶劣，而且很多使用厂家的检修又不到位，变压器有时出现一些问题也在所难免。如果问题不大，可以考虑采用在现场进行维修。

本文所论述的维修过程，从变压器开始准备维修到维修结束投入使用，大约用了7天时间，既降低了变压器生产厂家的维修成本，又减少了使用厂家的损失。而且从维修效果来看，也非常不错。整个检修过程中的方法和经验还是可以借鉴的。

3.大功率热处理电炉控温失常的故障分析与处理

作者：刘福胜

摘要：金属材料在经过热处理调质之后，其耐磨、耐震、抗冲击韧性和抗断裂韧度都会得到大幅的提升。而金属材料热处理三要素之加热、保温时间及降温速度又会给热处理电炉温控系统提出了更为精准的控制要求和标准。

关键词：热处理电炉温控系统

1、炉温失控的危害

我公司热处理车间拥有各类不同功率的大型箱式和井式电加热炉20台，每天要处理几十种类别、数以万件的各种规格磨耗板、车体减震弹簧、扁销、圆辊、端头和棘轮等等这些关乎铁路货车行车安全的配件，对其进行淬火、正火和回火等热加工处理。为适应铁路提速和货车"高速重载"的要求；对其实施更为准确的温度控制，是保障质量的必要条件，而热处理过程中，炉温检测、控制和记录过程这套闭环控温系统，将严格执行工艺曲线对炉温的升温速度和保温时间进行精密的跟踪与调控。当炉温控制中心——仪表温度控制系统及其整个加热控制电器链路中某个环节发生故障，都将造成炉温失常。轻者，会延长部件处理时间和交货周期，过分消耗能源；严重时将导致整炉处理的部件变成废料。

2、电炉加热丝分布及炉体差别

目前，箱式电炉和井式电加热炉功率均在100千瓦左右，个别大型箱式电炉更高达180KW。考虑到控制电器负荷对加热功率的限制和电炉丝工作温度对寿命的影响，电炉丝在炉内从中间被物理分开，呈现两段独立加热的控制方式。箱式电炉分为前和后加热区；井式电炉分为上和下两个加热区，在炉门上部还安装有搅拌电机，用于强制平衡炉内温场。虽然这两种加热炉体存在结构性的不同，温度控制回路采用的电器通、断开关也存在本质性的差异，但是它们所凸现的故障特征却有着明显的相似之处。下面就从剖析它们的温度控制回路来探询温度失衡的故障机理。

2.1箱式结构电炉控温原理

大型箱式电炉具有内部容积大，工件平台可以受控移出，工作温度又常常处于950度左右的高温范围，因此，适合大工件的热处理应用。（图一）是180KW箱式电炉的温度控制电路简图。

通过对电炉丝的测量，炉体中的两个独立加热区的阻值差异较大，前区分别为3.53欧和9.41欧；后区12.5欧和9.21欧，这是因为炉门上的电炉丝与前加热区的一路为并联结构，但这不妨碍前、后两个独立加热区域的划分。前、后温区分别由两个300安培的交流接触器控制380V加热电源的通断。

在炉体上方两个独立加热区域各自的中间部位，分别插入一根1.2米长测温用K型双芯热电偶，插入炉内深度应不超过150mm。其产生的能代表炉膛真实温度的4路热电势信号，通过K型补偿导线送给两组四块、分别用于温度设定的数字控制仪表和担负工艺曲线记录并兼查看加温时间的圆图记录仪表。两块数字仪表分别将两路温度控制信号，以"位式"开关量的形式直接输出给中间继电器，通过其通断，进而控制交流接触器的吸合与释放，从而完成电炉的升温与保温。

2.2 井式结构电炉控温原理

井式电炉的温度自动控制电路系统部分简图见（图二）。

井式炉被设于地面之下，占地空间小，受内部容积的限制，一般常用于小型散件的回火处理，工作温度在650度之下，做"碳、氮共渗"应用会升温至900度，虽然功率略小于箱式炉，但由于经常要处理到"铝座板"有色金属的缘故，故对测温控制系统要求极高。因此，控制回路不再沿用控温精度低，温区间存有温差的交流接触器那种"位式"控制方式。井式炉上部加热区和下部加热区各自中间位置的双芯K型热电偶，拾取出代表炉内真实温度的热电势信号，通过补偿导线传输给数字显示控制仪表和记录用圆图仪表。数字控温仪表时时比对预设温度与实际温度值之差，经过PID运算后，会输出与设定温度值呈反比之差的4-20MA的直流信号送给周波发生器，周波发生器同比例输出0—12V直流电压调整可控硅（双向可控硅或故态块）的导通量，对电炉进行全功率升温、保温以及保温过程中微小温值修正等，令其在全功率输出转至微弱功率输出之间，做无极平滑调整送入电炉的工作电压，从而达到精确的控温要求。实践也证明这种配备有补助搅拌电机的井式热处理炉，通过保温过程中低电压间接调控炉内温度，在取得较为精确的炉内温度的同时，两个温区的仪表读数也会完全吻合，为工件质量提供保障的同时，还有效降低了能源的消耗。

在充分讲述并理解了箱式和井式电加热炉的控温系统构成后，不难看出，对于两个相互独立的加热系统，我们要求并获得的是炉体内两段温区分别到达设定点后的实际平衡温度。而缘于两路相互独立测温与控制电路的存在，可以预见，若炉内前、后两段或者井式炉的上、下两段加热温区因某种故障导致不能同步升温并进入保温状态，自然就会产生多种温度失衡的加热故障，最终导致加温工艺曲线无法完成。

3、箱式与井式电炉共性故障成因的探讨

通过多年对这两类电炉加热状态的跟踪发现，即使控温回路的开关不同，交流接触器与可控硅之间，一个是物理性通断，一个是半导体导通量大小之差异，但它们的故障却似同出一辙，并呈现出如下极具共性的典型故障：

3.1 前、后区域（或井式炉上、下区域）升温速度严重的不一致

经常出现某加热区仪表已指示到温，甚至还超过控温设定点近百度，并且确定供电已经停止；而同时另一加热区虽然一直处在给电加温状态，但仪表却显示升温速度缓慢，始终不能升温至设定点。

对策与分析

此类故障时常发生在电炉内部大修并更换电炉丝之后，以及参与生产中的电炉在连续高温使用，又被闲置多天并再次起用升温所反映出来的症状。故障排查着实走了一段弯路，初期怀疑是大修后电炉丝材质不符或者功率配比不当，造成加热功率严重失衡所致。但经反复电阻测试和三相工作电流比对断定，问题并不在此。疑点被收回到测温元件的身上，当把升温缓慢的那个区域的测温热电偶更换之后，电炉温度恢复平衡。究其原因是热电偶在连续高温使用后，保护管氧化破损。经过一段时间搁置，偶丝测量端出现开裂并拌有杂质侵入，这就是热电偶的"劣化"现象，其结果是热电偶反映灵敏度低，热电势输出弱小，仪表显示的自然也不会是炉内真实的温度。

3.2 控温系统紊乱

某加热区已经到达设定温度，但交流接触器或可控硅却未能断开供电，加温工作仍在延续；而此时，另一加热区的仪表显示温度虽然未能达到已设定温度，但交流接触器或可控硅却已经停止送电。此时，两区仪表示值之间温度差异极大。

对策与分析

这是电炉厂家对其实施大修之后反映出来的故障。测试电炉丝供电线路并无短路和控制失常的特征，仪表和热电偶检定也无异常。后依故障现象分析认定，这是典型的人为故障，厂家在大修之后，操作人员误将前区和后区（上区或下区）的热电偶位置颠倒所至。两支被插错位置的热电偶获得的炉温信号传给两块控制仪表之后，输出的控制信号分别控制着另一温区的电炉丝，所谓正确的信号却是错位的执行，这才是故障的结症所在。

3.3 炉内温度超温与升温速度较平时迟缓

前者，仪表显示温度已经超越设定温度，初步查看交流接触器或可控硅不在送电，炉内温度仍有小幅上升，同时出现降温缓慢，两区温度始终不能趋于平衡。后者，交流接触器或可控硅长期处于吸合/导通状态，电炉丝处于通电状态下，炉内温度却始终不能加热至设定点。

对策与分析

所谓的超温并非是大幅度的跨过设定温度，有人员值守的过程中，实际这种情形极为少见，而只是略微超过20—30ºC左右，这在大功率电炉中很是常见。仪表内部继电器、中间继电器或大功率交流接触器触点长时间处于大电流、频繁通、断切换，造成触点载荷过重而出现粘连，电源不能被有效切断并发生超温。同时，因操作者装料位置不当，至电炉丝通过工件与炉底板之间短路，造成某相可控硅击穿而漏电，最终导致超温故障。

对于升温缓慢的故障，最直观的检修方式就是测量各路电炉丝的工作电流，钳型电流表会告诉你故障的出处。交流接触器某相触点烧断或可控硅断路引发缺相，电炉丝或接电端子处，因接触电阻缘故引发过热而烧断，总之，缺相导致电力供给不足，是升温变慢的结症所在。

3.4 这属于可控硅控制回路独有故障

升温段过程初期至接近温度设定点之间并不是处于快速升温状态，而是呈现有规律、间歇性的加热、断电；再加热、再断电……直至到温度设定点，而保温段则无异常显现。如此造成升温过程慢于平常，延缓工件出炉时间。另外，也曾发现过一台箱式可控硅控制电炉出现炉温到达设定点，可控硅停止供电，待炉温微降后，电炉不能及时加电补温；但偶尔又能恢复加温，如此造成保温段记录纸呈现不规则锯齿性扰动。

对策与分析

这是在夏季高温季节反映出来的一种蹊跷的病症。升温记录纸曲线并非平滑上升，而是呈现有规律阶梯状上升，波峰间周期约35分钟。通过揣摩其故障端媚，并经过实际观察配电柜功率器件的工作状态，最终查实故障所在部位。供电的三只可控硅开关器件背部分别安装有体积硕大的方形铝质散热器，每个散热器下端装有一个轴流强制散热风机，当然，这个风机转动与否受制于散热器上的一个80ºC双金属温度开关，超过这个温度，降温风机启动。另外一个92ºC双金属温度开关在检测到散热器温度居高不下、并持续升高到限定温度（92ºC）时，就会及时断开触发链路，避免可控硅因散热不良而烧毁的同时并引发电器火灾。探明工作原理，故障排除自然就不费力气，原来是风机供电线路断路，令其散热功能尽失，最终，92ºC双金属温度开关就成可控硅工作与否的指挥官。

另外，对于箱式可控硅保温段呈现不规则锯齿性扰动的现象，经确定是其中一路可控硅内部触发电路伴有无规律性开路的故障，就是所谓的虚连；而串联触发的设计控制方式自然又扰乱并牵制另外两路可控硅的工作状态，最终造成保温过程中不规则锯齿性扰动现象的发生。

4.大型铸造加工厂家是如何识别和排除电炉故障呢？

在大型铸造加工厂家是用电炉对大型铸钢件进行冶炼的，在生产过程中，电炉会因为各种原因出现故障，常见现象有电源故障、加热速度慢、温度控制不稳定等。当然，具体问题，具体分析，具体如下：

一、定期检查电源线路和保护系统，防止电炉因电源问题而停机。

供电环节出现问题，影响电炉的功率输出，导致大型铸钢件加热不充分，影响质量。

二、也可能电炉的线圈和绝缘材料老化，导致加热效率下降。须知，大型铸钢件生产对于温度和加热速率要求极高。对此解决，大型铸造加工厂家对电炉进行维护或更换损坏的部件。

三、温度控制不稳定，可能造成铸钢件内部结构不均匀，降低其机械性能。出现此问题时，应检查温控系统是否正常，传感器是否准确无误地反馈温度信息。必要时，对温度控制系统进行校正或更换故障部件。

四、面对设备老化问题，定期进行设备升级和保养是非常重要的。对于影响到大型铸钢件质量的关键设备，应实施预防性维护计划，避免因设备突发故障而耽误生产进度。

五、还有就是提高操作人员的技能培训，大型铸造加工厂家这样做可使工人及时准确地识别电炉故障，减小故障带来的影响。