الیکٹرک آرک بھٹیوں کا برقی سامان

آرک فرنس ڈیوائس

آرک فرنس کا بنیادی مقصد دھاتوں اور مرکب دھاتوں کو پگھلانا ہے۔ براہ راست اور بالواسطہ آرک بھٹی ہیں. براہ راست فائرنگ کرنے والی آرک بھٹیوں میں، قوس الیکٹروڈ اور پگھلی ہوئی دھات کے درمیان جلتا ہے۔ بالواسطہ آرک بھٹیوں میں - دو الیکٹروڈ کے درمیان۔ فیرس اور ریفریکٹری دھاتوں کو پگھلانے کے لیے استعمال ہونے والی براہ راست گرم آرک فرنس سب سے زیادہ پھیلی ہوئی ہیں۔ بالواسطہ آرک فرنس کا استعمال غیر الوہ دھاتوں اور بعض اوقات کاسٹ آئرن کو پگھلانے کے لیے کیا جاتا ہے۔

آرک فرنس والٹ سے بند ایک قطار والا خول ہے، الیکٹروڈز والٹ میں ایک سوراخ کے ذریعے اندر نیچے کی جاتی ہیں جو الیکٹروڈ ہولڈرز میں مشغول ہوتے ہیں جو گائیڈز سے جڑے ہوتے ہیں۔ چارج کا پگھلنا اور دھات کی پروسیسنگ چارج اور الیکٹروڈ کے درمیان جلنے والے الیکٹرک آرکس کی گرمی کی وجہ سے ہوتی ہے۔

قوس کو برقرار رکھنے کے لیے 120 سے 600 V کا وولٹیج اور 10-15 kA کا کرنٹ لگایا جاتا ہے۔ وولٹیجز اور کرنٹ کی نچلی اقدار 12 ٹن اور 50,000 kVA کی گنجائش والی بھٹیوں پر لاگو ہوتی ہیں۔

آرک فرنس کا ڈیزائن ڈرینیج پمپ کے ذریعے دھات کی نکاسی فراہم کرتا ہے۔ سلیگ کو کیسنگ میں کٹی ہوئی ورک ونڈو کے ذریعے پمپ کیا جاتا ہے۔

الیکٹرک آرک فرنس: 1 - اسٹیل باڈی؛ 2 - ریفریکٹری استر؛ 3 - بھٹی کی چھت؛ 4 - الیکٹروڈ؛ 5 - الیکٹروڈ اٹھانے کا طریقہ کار؛ 6 - اندردخش

آرک فرنس میں دھات کو پگھلانے کا تکنیکی عمل

آرک فرنس میں ٹھوس چارج کی پروسیسنگ پگھلنے کے مرحلے سے شروع ہوتی ہے، اس مرحلے پر آرک کو بھٹی میں جلایا جاتا ہے اور الیکٹروڈ کے نیچے چارج کا پگھلنا شروع ہوتا ہے۔ جیسے جیسے چارج پگھلتا ہے، الیکٹروڈ نیچے آتا ہے، جس سے ایکسلریشن ویلز بنتے ہیں۔ پگھلنے کے مرحلے کی ایک خصوصیت برقی قوس کا ناخوشگوار جلنا ہے۔ کم آرک استحکام بھٹی میں کم درجہ حرارت کی وجہ سے ہے۔

آرک کی ایک چارج سے دوسرے چارج میں منتقلی، نیز آپریشنل شارٹ سرکٹس سے آرک کی متعدد رکاوٹیں، جو چارج کے کنڈکٹیو ٹکڑوں کے گرنے اور حرکت کرنے کی وجہ سے ہوتی ہیں۔ دھاتی کام کے دیگر مراحل مائع حالت میں ہیں اور ان کی خصوصیت آرکس کے پرسکون جلنے سے ہوتی ہے۔ تاہم، فرنس میں پاور ان پٹ کو برقرار رکھنے کے لیے وسیع پیمانے پر آپریشنل کنٹرول اور اعلیٰ درستگی کی ضرورت ہے۔ پاور کنٹرول میٹالرجیکل ردعمل کی مطلوبہ پیشرفت کو یقینی بناتا ہے۔

آرک فرنس سے تکنیکی عمل کی سمجھی جانے والی خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے:

1) آپریشنل شارٹ سرکٹس اور آرک رکاوٹوں کا فوری جواب دینے کی صلاحیت، بجلی کے عام حالات کو تیزی سے بحال کرنے اور آپریٹنگ شارٹ سرکٹ کرنٹ کو قابل قبول حد تک محدود کرنے کی صلاحیت۔

2) فرنس پاور ان پٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے لچک۔

آرک بھٹیوں کا برقی سامان

آرک فرنس کی تنصیب میں خود بھٹی کے علاوہ الیکٹرک یا ہائیڈرولک ڈرائیو کے ساتھ اس کے میکانزم، اور اضافی برقی آلات شامل ہیں: ایک فرنس ٹرانسفارمر، ٹرانسفارمر سے آرک فرنس کے الیکٹروڈ تک تاریں - نام نہاد نیٹ ورک، ڈسٹری بیوشن یونٹ (RU) اوون سوئچز کے ساتھ ٹرانسفارمر کے ہائی وولٹیج سائیڈ پر؛ پاور ریگولیٹر؛ ڈیش بورڈز اور کنسولز، کنٹرول اور سگنلنگ؛ فرنس آپریشن موڈ وغیرہ کو کنٹرول کرنے کے لیے پروگرامنگ ڈیوائس

آرک فرنس کی تنصیبات بجلی کے بڑے صارفین ہیں، ان کی یونٹ کی صلاحیت ہزاروں اور دسیوں ہزار کلو واٹ میں ناپی جاتی ہے۔ ایک ٹن ٹھوس فلنگ کو پگھلانے کے لیے بجلی کی کھپت 400-600 kWh-h تک پہنچ جاتی ہے۔ لہذا، بھٹیوں کو 6، 10 اور 35 کے وی نیٹ ورکس سے فرنس سٹیپ ڈاؤن ٹرانسفارمرز کے ذریعے فیڈ کیا جاتا ہے (ٹرانسفارمرز کی سیکنڈری لائن کی زیادہ سے زیادہ وولٹیج کی قدریں عام طور پر چھوٹے اور درمیانے درجے کی بھٹیوں کے لیے 320 V تک کی حد میں ہوتی ہیں۔ صلاحیت اور بڑی بھٹیوں کے لیے 510 V تک)۔

اس سلسلے میں، فرنس کی تنصیبات ٹرانسفارمر اور سوئچ گیئر کے ساتھ ایک خصوصی فرنس سب سٹیشن کی موجودگی کی طرف سے خصوصیات ہیں. نئی تنصیبات میں، یونیفائیڈ اسکیموں کے مطابق مکمل ڈسٹری بیوشن یونٹس (KRU) کی الماریاں استعمال کی جاتی ہیں۔ فرنس سب سٹیشن بھٹیوں کے قریب ہی واقع ہیں۔ آرک اسٹیل فرنس کی تنصیب کے لیے پینلز اور کنٹرول پینل 12 ٹن تک کی گنجائش والے فرنس سب اسٹیشن کے اندر دکان کے سروس کنٹرول پینلز کے ساتھ رکھے جاتے ہیں (کام کرنے والے پلیٹ فارم سے)۔ بڑی بھٹیوں کے لیے، فرنس کی ورکنگ کھڑکیوں کا آسان نظارہ کے ساتھ علیحدہ کنٹرول روم فراہم کیے جا سکتے ہیں۔

الیکٹرک آرک فرنسز اہم کرنٹ استعمال کرتی ہیں، جن کی پیمائش ہزاروں اور دسیوں ایمپیئرز میں ہوتی ہے۔ اس طرح کے دھارے الیکٹروڈ سپلائی سرکٹس کی چھوٹی فعال اور دلکش مزاحمت کے باوجود بھی بڑے وولٹیج کے قطرے بناتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، فرنس ٹرانسفارمر کو ایک خاص فرنس سب سٹیشن میں بھٹی کے قریب رکھا جاتا ہے۔ فرنس ٹرانسفارمر اور فرنس الیکٹروڈز کو جوڑنے والے سرکٹس اور مختصر لمبائی اور پیچیدہ ساخت کو مختصر نیٹ ورک کہا جاتا ہے۔

آرک فرنس کا مختصر نیٹ ورک ٹرانسفارمر چیمبر میں ایک بس بار، ایک لچکدار کیبل سٹرنگ، ٹیوب بس بار، الیکٹروڈ ہولڈر اور گاڑی کے ساتھ حرکت کرنے والا الیکٹروڈ پر مشتمل ہوتا ہے۔ 10 ٹن تک کی صلاحیت والی آرک فرنس میں، "اسٹار آف الیکٹروڈ" اسکیم استعمال کی جاتی ہے، جب فرنس ٹرانسفارمر کے ثانوی وائنڈنگز چیمبر کے آؤٹ پٹ پر ڈیلٹا میں منسلک ہوتے ہیں۔ ایک مختصر نیٹ ورک کی دیگر اسکیمیں، جو اس کے رد عمل کو کم کرنے کی اجازت دیتی ہیں، زیادہ طاقتور بھٹیوں کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔

بڑی بھٹیوں میں 20–30 کلو واٹ تک کی چھوٹی بھٹیوں میں 1–2 kW پر 380 V کی درجہ بندی والی گلہری کیج انڈکشن موٹرز عام طور پر فرنس میکانزم کی برقی ڈرائیوز میں استعمال ہوتی ہیں۔ الیکٹروڈز کو حرکت دینے کے لیے ڈرائیوز کی موٹرز - ایک الیکٹرک مشین یا میگنیٹک ایمپلیفائرز کے ساتھ ساتھ تھائیرسٹر کنورٹرز کے ذریعے فراہم کردہ براہ راست کرنٹ۔ یہ ڈرائیوز ایک آزاد یونٹ کا حصہ ہیں - ایک فرنس پاور ریگولیٹر۔

20 ٹن سے زیادہ کی صلاحیت والی بھٹیوں میں، پیداواری صلاحیت بڑھانے اور اسٹیل بنانے والوں کے کام کو آسان بنانے کے لیے، سفری مقناطیسی میدان کے اصول کی بنیاد پر دھات کے مائع غسل کو ملانے کے لیے آلات فراہم کیے جاتے ہیں۔دو وائنڈنگز والا سٹیٹر غیر مقناطیسی مواد کی بھٹی کے نیچے رکھا گیا ہے، جس کے کرنٹ 90 ° فیز سے باہر ہیں۔ سٹیٹر وائنڈنگز کے ذریعہ تیار کردہ ٹریولنگ فیلڈ دھات کی تہوں کو چلاتا ہے۔ کنڈلی کو تبدیل کرتے وقت، دھات کی حرکت کی سمت کو تبدیل کرنا ممکن ہے۔ سٹرنگ ڈیوائس کے سٹیٹر میں کرنٹ کی فریکوئنسی 0.3 سے 1.1 ہرٹز تک ہوتی ہے۔ یہ آلہ برقی مشین کے فریکوئنسی کنورٹر سے چلتا ہے۔

آرک فرنس کے میکانزم کی خدمت کرنے والی موٹریں مشکل حالات میں کام کرتی ہیں (دھول بھرا ماحول، انتہائی گرم بھٹی کے ڈھانچے کا قریبی مقام)، اس لیے ان کے پاس ہیٹ ریزسٹنٹ موصلیت (کرین میٹالرجیکل سیریز) کے ساتھ بند ڈیزائن ہوتا ہے۔

فرنس ٹرانسفارمر یونٹس

آرک فرنس کی تنصیبات خاص طور پر ڈیزائن کردہ تھری فیز آئل ڈوبی ٹرانسفارمرز استعمال کرتی ہیں۔ فرنس ٹرانسفارمر کی طاقت، صلاحیت کے بعد، آرک فرنس کا دوسرا سب سے اہم پیرامیٹر ہے اور دھات کے پگھلنے کی مدت کا تعین کرتا ہے، جو کہ بھٹی کی کارکردگی کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔ 10 ٹن تک کی گنجائش والی بھٹیوں کے لیے 1-1.5 گھنٹے اور 40 ٹن تک کی صلاحیت والی بھٹیوں کے لیے 2.5 گھنٹے تک۔

پگھلنے کے دوران آرک فرنس پر وولٹیج کافی وسیع رینج میں تبدیل ہونا چاہیے۔ پگھلنے کے پہلے مرحلے میں، جب سکریپ پگھل جاتا ہے، اس عمل کو تیز کرنے کے لیے بھٹی میں زیادہ سے زیادہ طاقت داخل کی جانی چاہیے۔ لیکن سرد چارج کے ساتھ، آرک غیر مستحکم ہے. لہذا، طاقت کو بڑھانے کے لئے، یہ وولٹیج کو بڑھانے کے لئے ضروری ہے. پگھلنے کے مرحلے کا دورانیہ کل پگھلنے کے وقت کا 50% یا اس سے زیادہ ہوتا ہے، جبکہ 60-80% بجلی استعمال ہوتی ہے۔دوسرے اور تیسرے مرحلے میں - مائع دھات کی آکسیڈیشن اور ریفائننگ کے دوران (نقصان دہ نجاستوں کو ہٹانا اور اضافی کاربن کو جلانا)، قوس زیادہ خاموشی سے جلتا ہے، بھٹی میں درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے اور قوس کی لمبائی بڑھ جاتی ہے۔

فرنس کی استر کو قبل از وقت نقصان سے بچنے کے لیے، وولٹیج کو کم کرکے آرک کو چھوٹا کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایسی بھٹیوں کے لیے جن میں مختلف قسم کی دھاتیں پگھلائی جا سکتی ہیں، پگھلنے کے حالات اس کے مطابق بدلتے ہیں، اور اسی لیے مطلوبہ وولٹیجز۔

آرک فرنسوں کے وولٹیج کو ریگولیٹ کرنے کی صلاحیت فراہم کرنے کے لیے، ان کو کھانا کھلانے والے ٹرانسفارمرز کو کم وولٹیج کے کئی مراحل کے ساتھ بنایا جاتا ہے، عام طور پر ہائی وولٹیج (12 یا اس سے زیادہ مراحل) کو سمیٹنے کے لیے نلکوں کی سوئچنگ کے ساتھ۔ 10,000 kV-A تک کی گنجائش والے ٹرانسفارمرز ٹرپنگ ڈیوائس سے لیس ہیں۔ زیادہ طاقتور ٹرانسفارمرز میں لوڈ سوئچ ہوتا ہے۔ چھوٹی بھٹیوں کے لیے، دو سے چار مراحل استعمال کیے جاتے ہیں، نیز وولٹیج ریگولیشن کا آسان ترین طریقہ — ہائی وولٹیج (HV) کو ڈیلٹا سے ستارے کی طرف تبدیل کرنا۔

الیکٹروڈ اور چارج کے درمیان شارٹ سرکیٹنگ کے دوران مستحکم AC آرک برننگ کو یقینی بنانے اور حد سے زیادہ وولٹیجز کو ریٹیڈ الیکٹروڈ کرنٹ سے 2-3 گنا کے ساتھ، تنصیب کا کل رشتہ دار رد عمل 30-40% ہونا چاہیے۔ فرنس ٹرانسفارمرز کا رد عمل 6-10% ہے، چھوٹی بھٹیوں کے لیے مختصر نیٹ ورک مزاحمت 5-10% ہے۔ لہذا، 40 ٹن تک کی گنجائش والے بھٹیوں کے لیے ٹرانسفارمر کے HV طرف، تقریباً 15-25% کی مزاحمت کے ساتھ ایک اپ اسٹریم ری ایکٹر فراہم کیا جاتا ہے، جو ٹرانسفارمر بلاک کٹ میں شامل ہوتا ہے۔ ری ایکٹر کو غیر سیر شدہ کور چوک کے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے۔

تمام آرک فرنس پاور ٹرانسفارمرز کو گیس سے تحفظ فراہم کیا جاتا ہے۔ گیس کی حفاظت، فرنس ٹرانسفارمر کے بنیادی تحفظ کے طور پر، دو مراحل میں کی جاتی ہے: پہلا مرحلہ سگنل کو متاثر کرتا ہے، دوسرا تنصیب کو بند کر دیتا ہے۔

آرک فرنس کا خودکار پاور کنٹرول۔ عام اور اعلیٰ کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے، آرک فرنس خودکار پاور ریگولیٹرز (AR) سے لیس ہیں، جو الیکٹرک آرک کی دی گئی طاقت کی مستقل مزاجی کو برقرار رکھتے ہیں۔ خودکار آرک فرنس پاور ریگولیٹر کا آپریشن لوڈ کے نسبت الیکٹروڈ کی پوزیشن کو تبدیل کرنے پر مبنی ہے - براہ راست ہیٹنگ آرک فرنس میں یا بالواسطہ ہیٹنگ آرک فرنسوں میں ایک دوسرے سے رشتہ دار، یعنی دونوں صورتوں میں، آرک فرنس لمبائی کے ضابطے کا استعمال کرتے ہیں۔ ڈرائیونگ ڈیوائسز اکثر الیکٹرک موٹرز ہوتی ہیں۔

الیکٹرک آرک فرنس کے برقی طریقوں کا ضابطہ

ڈھانچے کی جانچ اس کے برقی موڈ کو ایڈجسٹ کرنے کے ممکنہ طریقے دکھانے کی اجازت دیتی ہے:

1) سپلائی وولٹیج کو تبدیل کرنا۔

2) آرک مزاحمت میں تبدیلی یعنی۔ اس کی لمبائی میں تبدیلی

دونوں طریقے جدید تنصیبات میں استعمال ہوتے ہیں۔ موڈ کی کسی نہ کسی طرح ایڈجسٹمنٹ ٹرانسفارمر کے ثانوی وولٹیج کے مراحل کو تبدیل کرکے کیا جاتا ہے، خاص طور پر - نقل و حرکت کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے. الیکٹروڈ کو حرکت دینے کے طریقہ کار کو خودکار پاور ریگولیٹرز (AWS) کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

آرک فرنس کے کام کی جگہ کو فراہم کرنا ضروری ہے:

1) خودکار آرک اگنیشن

2) آرک بریکس اور آپریشنل شارٹ سرکٹس کو خودکار طور پر ہٹانا۔

3) آپریشنل شارٹ سرکٹ کی آرک رکاوٹیں ختم ہونے پر ردعمل کی رفتار تقریباً 3 سیکنڈ ہوتی ہے۔

4) ریگولیشن کے عمل کی aperiodic نوعیت

5) فرنس کی ان پٹ پاور کو برائے نام کے 20-125% کے اندر آسانی سے تبدیل کرنے اور اسے 5% کی درستگی کے ساتھ برقرار رکھنے کی صلاحیت۔

6) سپلائی وولٹیج غائب ہونے پر الیکٹروڈ کو روکنا۔

مائع دھات کے الیکٹروڈز کے کم ہونے کو خارج کرنے کے لیے کنٹرول کے عمل کی اپیریوڈک نوعیت ضروری ہے، جو اسے کاربنائز کر سکتی ہے اور پگھلنے کو خراب کر سکتی ہے، اور ساتھ ہی جب وہ ٹھوس چارج کے ساتھ رابطے میں آتے ہیں تو الیکٹروڈ کے ٹوٹنے کو بھی خارج کر دیتے ہیں۔ اس ضرورت کی تعمیل فرنس کے ہنگامی یا آپریشنل بند ہونے کی صورت میں مندرجہ بالا طریقوں سے تحفظ فراہم کرتی ہے۔

بجلی کے صارفین کے طور پر الیکٹرک آرک فرنس

الیکٹرک آرک فرنس پاور سسٹم کے ایک طاقتور اور ناخوشگوار صارف ہیں۔ یہ کم پاور فیکٹر = 0.7 - 0.8 کے ساتھ کام کرتا ہے، نیٹ ورک سے استعمال ہونے والی بجلی پگھلنے کے دوران مختلف ہوتی ہے، اور برقی موڈ کی خصوصیت اکثر کرنٹ کے اضافے، آرک ٹوٹنے تک، آپریشنل شارٹ سرکٹس سے ہوتی ہے۔ آرکس ہائی فریکوئنسی ہارمونکس تیار کرتے ہیں جو دوسرے صارفین کے لیے ناپسندیدہ ہوتے ہیں اور پاور نیٹ ورک میں اضافی نقصانات کا باعث بنتے ہیں۔

پاور فیکٹر کو بڑھانے کے لیے، کیپسیٹرز کو مین پاور سب سٹیشن کے بس باروں سے جوڑا جا سکتا ہے، بھٹیوں کے گروپوں کو کھانا کھلاتے ہیں، کیونکہ کرنٹ کے جھٹکوں کے ساتھ رد عمل کی طاقت بڑی حدوں میں اتار چڑھاؤ آتا ہے، اس صلاحیت کو تیزی سے تبدیل کرنے کے امکان کو یقینی بنانا ضروری ہے۔ اس طرح کے ضابطے کے لیے، آپ ہائی وولٹیج استعمال کر سکتے ہیں۔ thyristor سوئچ کرتا ہےCM کو 1 کے قریب رکھنے کے لیے سرکٹ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ اعلی ہارمونکس کا مقابلہ کرنے کے لیے، انتہائی شدید ہارمونکس کے مطابق فلٹرز استعمال کیے جاتے ہیں۔

110, 220 kV کے وولٹیجز کے لیے دوسرے صارفین سے منسلک آزاد بجلی کی فراہمی کے لیے فرنس سب اسٹیشنز کی تقسیم وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ اس صورت میں، دوسرے صارفین کے لیے کرنٹ اور وولٹیج کے منحنی خطوط کو قابل قبول حدود میں رکھا جا سکتا ہے۔