Як розрахувати швидкість плавлення та продуктивність індукційної плавильної печі?

Слід зазначити, що дані про плавильну потужність електропечі надані заг індукційна плавильна піч виробником у зразку або технічній специфікації є швидкість плавлення. Швидкість плавлення електричної печі є характеристикою самої електричної печі, вона пов’язана з потужністю електропечі та типом джерела живлення і не має нічого спільного з системою виробництва. Продуктивність електричної печі залежить не тільки від швидкості плавлення самої електричної печі, а й від системи роботи плавки. Зазвичай в циклі плавлення є певний допоміжний час холостого ходу, як-от: подача, зняття, відбір проб і випробування, очікування результатів випробувань (стосуються засобів випробування), очікування розливу тощо. ці допоміжні часи без навантаження зменшують споживану потужність джерела живлення, тобто зменшують плавильну здатність електричної печі.

Для наочності опису введемо поняття коефіцієнта використання потужності електропечі К1 та коефіцієнта використання робочої потужності К2.

Коефіцієнт використання потужності електропечі К1 відноситься до відношення вихідної потужності джерела живлення до його номінальної потужності протягом усього циклу плавлення і пов’язаний з типом джерела живлення. Значення K1 індукційної печі проміжної частоти, оснащеної твердотопливним блоком живлення з повномостовим паралельним інвертором, керованим кремнієм (SCR), зазвичай становить близько 0.8. Сіанський інститут механічних та електричних технологій додав інверторне керування до цього типу джерела живлення (зазвичай цей тип джерела живлення має лише керування випрямлячем), значення може бути близько 0.9 або близько того. Значення K1 індукційної печі проміжної частоти, оснащеної (IGBT) або (SCR) напівмостовим інвертором із розподільним живленням, теоретично може досягати 1.0.

Величина коефіцієнта використання робочої потужності К2 пов’язана з такими факторами, як проектування процесу та рівень управління плавильним цехом, а також схема конфігурації електропічного електроживлення. Його значення дорівнює відношенню фактичної вихідної потужності блоку живлення до номінальної вихідної потужності протягом усього робочого циклу. Як правило, коефіцієнт використання потужності K2 вибирається між 0.7 і 0.85. Чим менший час допоміжної роботи електропечі без навантаження (наприклад: подача, відбір проб, очікування випробування, очікування розливу тощо), тим більше значення K2. Використовуючи таблицю 4, схема 4 (подвійне джерело живлення з двопічної системою), значення K2 теоретично може досягати 1.0, фактично воно може досягати більше 0.9, коли час допоміжної роботи електропечі без навантаження дуже низький.

Отже, продуктивність N електропечі можна розрахувати за такою формулою:

N = P·K1·K2 / p (т/год)…………………………………………………………(1)

де:

P — номінальна потужність електропечі (кВт)

K1 — Коефіцієнт використання потужності електричної печі, зазвичай в діапазоні 0.8 ~ 0.95

K2 — Коефіцієнт використання робочої потужності, 0.7 ~ 0.85

p — витрата електропічної плавильної установки (кВт·год/т)

Візьмемо, як приклад, 10-тонну індукційну плавильну піч середньої частоти, оснащену повномостовим паралельним інверторним блоком живлення, що керується кремнієм (SCR) потужністю 2500 кВт, виробленого Інститутом машинобудування та електротехніки. Зазначена в технічних характеристиках одинична витрата на плавку p становить 520 кВт·год/т, а коефіцієнт використання потужності електропечі Величина К1 може досягати 0.9, а значення коефіцієнта використання робочої потужності К2 приймається за 0.85. Продуктивність електричної печі можна отримати як:

N = P·K1·K2 / p = 2500·0.9·0.85 / 520 = 3.68 (т/год)

Слід зазначити, що деякі користувачі плутають значення швидкості плавлення і продуктивності і вважають їх одним і тим же значенням. Вони не враховували коефіцієнт використання потужності електропечі К1 та коефіцієнт використання робочої потужності К2. Результатом цього розрахунку буде N = 2500/520 = 4.8 (т/год). Підібрана таким чином електропіч не може досягти проектної продуктивності.