מספר בעיות בעיצוב חיישנים

ציוד חימום אינדוקציה כולל תנור חימום אינדוקציה, אספקת חשמל, מערכת קירור מים ומכונות לטעינה ופריקה של חומרים וכו’, אך המטרה העיקרית היא לתכנן משרן בעל יעילות חימום גבוהה, צריכת חשמל נמוכה ושימוש ארוך טווח.

המשרנים המשמשים לחימום אינדוקציה של ריקים הם בעיקר משרנים ספירליים רב-סיבובים. על פי הצורה, הגודל ודרישות התהליך של הריק, הצורה המבנית של המשרן וסוג התנור לחימום נבחרים. השני הוא בחירת תדר הזרם המתאים וקביעת ההספק הנדרש לחימום הריק, הכולל את ההספק האפקטיבי הנדרש לחימום הריק עצמו ואיבודי החום השונים שלו.

When the blank is inductively heated, the power and power density input to the surface of the blank due to induction are determined by various factors. The temperature difference between the surface and the center of the blank required by the process determines the maximum heating time and power density of the blank in the inductor, which also determines the length of the induction coil for sequential and continuous induction heating. The length of the induction coil used depends on the length of the blank.

ברוב המקרים, המתח המסוף של המשרן מאמץ מתח קבוע בתכנון ובשימוש בפועל, והמתח אינו משתנה במהלך כל התהליך מתחילת החימום ועד סוף החימום. רק בחימום אינדוקציה תקופתי, יש להפחית את המתח כאשר החימום הריק צריך להיות אחיד, או כאשר טמפרטורת החימום עולה על נקודת הקורי כאשר החומר המגנטי מחומם באינדוקציה, המגנטיות של החומר נעלמת וקצב החימום הוא האטתי. על מנת להגביר את קצב החימום ולהגדיל את המתח המסוף של המשרן. ב-24 שעות ביממה, המתח המסופק במפעל משתנה, וטווחו מגיע לעיתים ל-10% -15%. בעת שימוש במתח אספקת חשמל כזה לחימום אינדוקציה בתדר חשמל, טמפרטורת החימום של הריק היא מאוד לא עקבית באותו זמן חימום. כאשר דרישות טמפרטורת החימום של הריק הן קפדניות יחסית, יש להשתמש במתח אספקת חשמל יציב. לכן, יש להוסיף התקן מייצב מתח למערכת אספקת החשמל כדי להבטיח שמתח המסוף של המשרן משתנה מתחת ל-2%. חשוב מאוד לחמם את חומר העבודה על ידי חימום, אחרת התכונות המכניות של חומר העבודה הארוך יהיו לא עקביות לאחר טיפול בחום.

ניתן לחלק את בקרת הכוח במהלך חימום אינדוקציה של הריק לשתי צורות. הצורה הראשונה מבוססת על עקרון השליטה בזמן החימום. על פי זמן טקט הייצור, הריק נשלח לתוך תנור חימום אינדוקציה לצורך חימום ודחיפה החוצה כדי להשיג פרודוקטיביות קבועה. . בייצור בפועל, זמן חימום הבקרה משמש יותר, וטמפרטורת הריק נמדדת בעת ניפוי באגים בציוד, וזמן החימום הנדרש כדי להגיע לטמפרטורת החימום שצוינה ולהפרש הטמפרטורה בין פני השטח למרכז הריק. ניתן לקבוע בתנאי מתח מסוים. שיטה זו אידיאלית לתהליכי פרזול והטבעה בעלי פרודוקטיביות גבוהה, שיכולים להבטיח תהליכי פרזול והטבעה מתמשכים. הצורה השנייה היא שליטה בעוצמה לפי הטמפרטורה, שלמעשה מבוססת על טמפרטורת החימום. כאשר הריק יגיע לטמפרטורת החימום שצוינה, הוא ישוחרר מיד.

תַנוּר. שיטה זו משמשת לחסר עם דרישות קפדניות של טמפרטורת חימום סופית, כגון להיווצרות חמה של מתכות לא ברזליות. בדרך כלל, בחימום אינדוקציה הנשלט על ידי טמפרטורה, ניתן לחמם רק מספר קטן של ריקים במשרן אחד, מכיוון שישנם ריקים רבים מחוממים בו זמנית, וקשה לשלוט בטמפרטורת החימום.

When the power of the input blank, the heated area and the surface power density that meet the application requirements are obtained, the inductor can be designed and calculated. The key is to determine the number of turns of the induction coil, from which the current and electrical efficiency of the inductor can be calculated. , Power factor COS A and the cross-sectional size of the induction coil conductor.

התכנון והחישוב של המשרן בעייתי יותר, ויש הרבה פריטי חישוב. מכיוון שכמה הנחות נעשות בנוסחת חישוב הגזירה, היא אינה תואמת לחלוטין את מצב חימום האינדוקציה בפועל, ולכן קשה יותר לחשב תוצאה מדויקת מאוד. . לפעמים יש יותר מדי סיבובים של סליל האינדוקציה, ולא ניתן להגיע לטמפרטורת החימום הנדרשת בתוך זמן החימום שצוין; כאשר מספר הסיבובים של סליל האינדוקציה קטן, טמפרטורת החימום עלתה מטמפרטורת החימום הנדרשת תוך זמן החימום שצוין. למרות שניתן לשמור ברז על סליל האינדוקציה וניתן לבצע התאמות מתאימות, לפעמים בגלל מגבלות מבניות, במיוחד משרן תדר ההספק, לא נוח להשאיר ברז. עבור חיישנים כאלה שאינם עומדים בדרישות הטכנולוגיות, יש לבטל אותם ולעצב אותם מחדש כדי לייצר חדשים. על פי שנות העיסוק שלנו, מתקבלים כמה נתונים אמפיריים ותרשימים, אשר לא רק מפשטים את תהליך התכנון והחישוב, חוסכים זמן חישוב, אלא גם מספקים תוצאות חישוב אמינות.

מספר עקרונות שיש לקחת בחשבון בתכנון החיישן מוצגים כדלקמן.

1. השתמשו בתרשימים כדי לפשט את החישובים

Some calculation results have been listed in the chart for direct selection, such as the blank diameter, current frequency, heating temperature, temperature difference between the surface and the center of the blank and heating time in Table 3-15. Some empirical data can be used for the conduction and radiation heat loss during induction heating of the blank. The heat loss of the solid cylindrical blank is 10% -15% of the effective power of the blank heating, and the heat loss of the hollow cylindrical blank is the effective power of the blank heating. 15% -25%, this calculation will not affect the accuracy of the calculation.

2. בחר את הגבול התחתון של התדר הנוכחי

כאשר הריק מחומם באינדוקציה, ניתן לבחור שני תדרי זרם עבור אותו קוטר ריק (ראה טבלה 3-15). יש לבחור בתדר הזרם הנמוך יותר, מכיוון שהתדר הנוכחי גבוה ועלות אספקת החשמל גבוהה.

3. בחר את המתח הנקוב

מתח המסוף של המשרן בוחר את המתח הנקוב כדי לנצל את קיבולת ספק הכוח באופן מלא, במיוחד במקרה של חימום אינדוקציה בתדר מתח, אם מתח המסוף של המשרן נמוך מהמתח הנקוב של ספק הכוח, מספר הקבלים המשמשים לשיפור גורם ההספק cos

4. כוח חימום ממוצע והספק התקנת ציוד

The blank is heated continuously or sequentially. When the terminal voltage supplied to the inductor is “=constant, the power consumed by the inductor remains unchanged. Calculated by the average power, the installation power of the equipment only needs to be greater than the average power. The magnetic material blank is used as a cycle. Type induction heating, the power consumed by the inductor changes with the heating time, and the heating power before the Curie point is 1.5-2 times the average power, so the installation power of the equipment should be greater than the blank heating before the Curie point. power.

5. בקרת הספק ליחידת שטח

When the blank is induction heated, due to the requirements of the temperature difference between the surface and the center of the blank and the heating time, the power per unit area of ​​the blank is selected to be 0.2-0. 05kW/cm2o when designing the inductor.

6. בחירת התנגדות ריק

When the blank adopts sequential and continuous induction heating, the heating temperature of the blank in the sensor changes continuously from low to high along the axial direction. When calculating the sensor, the resistance of the blank should be selected according to 100 ~ 200°C lower than the heating temperature. rate, the calculation result will be more accurate.

7. בחירת מספר פאזה של חיישן תדר הספק

Power frequency inductors can be designed as single-phase, two-phase and three-phase. The single-phase power frequency inductor has a better heating effect, and the three-phase power frequency inductor has a large electromagnetic force, which sometimes pushes the blank out of the inductor. If the single-phase power frequency inductor needs a large power, a three-phase balancer needs to be added to the power supply system to balance the load of the three-phase power supply. The three-phase power frequency inductor can be connected to the three-phase power supply. The load of the three-phase power supply cannot be completely balanced, and the three-phase power supply voltage itself provided by the factory workshop is not the same. When designing a power frequency inductor, single-phase or three-phase should be selected according to the size of the blank, the type of induction heating furnace used, the level of heating temperature and the size of the productivity.

8. Selection of sensor calculation method

בשל המבנים השונים של המשרנים, המשרנים המשמשים לחימום אינדוקציה בתדר ביניים אינם מצוידים במוליכים מגנטיים (תנורי היתוך אינדוקציה בתדר ביניים בעלי קיבולת גדולה מצוידים עם מוליכים מגנטיים), בעוד שהמשרנים לחימום אינדוקציה בתדר הספק מצוידים ב מוליכים מגנטיים, אז בתכנון ובחישוב של המשרן, זה נחשב שהמשרן ללא מוליך מגנטי מאמץ את שיטת חישוב השראות, והמשרן עם מוליך מגנטי מאמץ את שיטת חישוב המעגל המגנטי, ותוצאות החישוב מדויקות יותר. .

9. Make full use of the cooling water of the inductor to save energy

המים המשמשים לקירור החיישן מיועדים לקירור בלבד ואינם מזוהמים. בדרך כלל, טמפרטורת מי הכניסה היא פחות מ-30Y, וטמפרטורת מי היציאה לאחר הקירור היא 50Y. כיום, רוב היצרנים משתמשים במי הקירור במחזור. אם טמפרטורת המים גבוהה, הם יוסיפו מים בטמפרטורת החדר כדי להפחית את טמפרטורת המים, אך לא נעשה שימוש בחום של מי הקירור. לכבשן חימום אינדוקציה בתדר החשמל של מפעל יש הספק של 700kW. אם יעילות המשרן היא 70%, 210kW של חום יילקח מהמים, וצריכת המים תהיה 9t/h. על מנת לעשות שימוש מלא במים החמים לאחר קירור המשרן, ניתן להכניס את המים החמים המקוררים לסדנת הייצור כמים ביתיים. מכיוון שתנור חימום אינדוקציה פועל ברציפות בשלוש משמרות ביום, מים חמים זמינים לשימוש 24 שעות ביממה בחדר האמבטיה, מה שעושה שימוש מלא במי קירור ובאנרגיה תרמית.