新型中频感应烧结炉技术参数

一、设备组成

本设备主要由可控硅中频电源、氢气烧结炉和温度自动控制系统等组成。各部分的组成如下：

1、可控硅中频电源由KGPS-250/2.5  250KW  2.5KHz电源柜，电热电容器柜，连接铜排，引擎机构组成；

2、烧结炉由罐体、感应器、氧化铝、氧化锆耐火材料、钨坩锅、开启式回水箱、氢气/氮气流量调节阀控制板、台架组成；

3、温度自动控制系统推荐以下方式：

3.1、温度自动控制系统由光纤传感仪测温，由温度调节仪进行控制，由记录仪进行加热温度的记录。

二、主要技术指标

1、内坩埚尺寸：φ400×750×16

2、内坩埚材料：钨

3、烧结最高温度：不小于2200℃

4、控温精度：±10℃

5、电源电压：380V、50Hz、三相四线制

6、工作频率：2500Hz

7、温度自动测量、显示、自动记录

8、炉内氢气保护、流量可调出口设排渣

9、具有过流、过压、缺相、水压不足、超温保护功能

10、设备数量  1台

一、 产品制造执行标准

1.  JB/T8669-1997《感应加热用半导体变频装置》

2.  JB4086-85 《中频感应加热用电控设备技术条件》

3.  GB10067.3-88《电热设备基本技术条件—感应加热设备》

4.GB5959.3-88《电热设备的安全—对感应和导电加热设备及感应熔炼的特殊要求》

5.GB/T35859.3-93«半导体变流器、变压器和电抗器»

6． GB2681-81    电工成套装置中的导线颜色

7. GB3926-83    中频设备额定电压

四、设备使用条件

1.海拔高度不超过1000米；

2.现场相对湿度≤85%；

3.现场无导电尘埃，无腐蚀性气体，无强烈振动；

4.电源电压：380V±10%，50Hz；三相四线制;

5.电网的功率裕量 ≥320KVA ;三相不平衡度≤5%；

6.冷却水进水压力0.2--0.3Mpa,  进水温度 5℃≤ T ≤35℃;无凝露.

7. 耗水量10立方/小时，冷却水可采用自循环软化水池冷却,循环水池及冷却水泵、冷却塔由用户自备。

8.有管道氢气气源；有用于置换氢气的氮气气源；

五、 主要元器件清单：

根据250KW、2500Hz中频电源选择以下元器件：

1.整流可控硅     KP500A/1200V            

2.逆变可控硅     KK500A/1600V ；      

3.自动空气开关   DZ20-630A；        

4.快速熔断器     500A/500V；         

5.控制电路板     第五代全数字可编程逻辑阵列控制电路板

6.电源柜        GGD型前后双开门结构，外形尺寸为： 

   W*H*D=1000*800*2000mm     

7.电热电容器     RFM2-0.75-1000-2.5S   

8.光纤传感仪     GXW-215B       

9.仪表控制元件：

9.1. 无纸记录仪   

9.2.PID温度调节仪表 　　 FP21-１（４）Ｉ００６

六、设备分项技术说明：

1、可控硅中频电源：

根据贵公司技术要求，我方设计人员经过对感应器的反复核算认为：中频电源功率选250KW、频率选2500HZ为宜，功率较大对于高温区的快速提温较为有利；考虑到坩埚尺寸较高，故感应器较高，通过增加感应器线圈的匝数，提高中频电源的输出电压，一方面可以减少线路损耗，提高电效率，另一方面通过增加感应器的匝数可以使炉内温度更加均匀；采用倍压型输出，即中频电源输出电压为700-750V，通过电热电容器串联倍压，到达感应线圈的中频电压为1400-1500V。

    我公司针对贵公司实际生产的需要，在本套系统中设计使用在国内具有先进水平的扫频式、恒功率、耐冲击、零压重复启动型中频电源。其主要特点如下：

1.1 控制系统全数字化，无继电控制

控制系统采用ISP可编程逻辑阵列模板集成控制。其核心器件采用美国生产的高性能、高密度、大规格专用ASIC-2集成电路。使各种信号的运算处理及其相应动作的执行都按程序自动进行。用数字控制系统代替各种继电控制回路所要完成的功能。

1.2 独特的扫描式启动方式，具有100%的启动成功率

逆变部分采用扫频式零压软启动方式，启动性能优与普通的零压软启动电路，保证了100%的启动成功率。

1.3 具有高可靠、高稳定性

 采用了电压和电流双闭环调节方式，增强了控制系统的稳定性。在启动和运行的整个过程，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段。电压和电流调节均采用了PI调节器，使系统获得较好的品质指标。

1.4  电源恒功率输出，可保证高的功率因数

特殊设计的阻抗调节器可检测到阻抗的变化，并将此变化送入电路内部进行数字运算，自动调节负载阻抗的匹配，使中频电源达到恒功率输出。是整套设备的运行功率因数达到0.92以上。恒功率段中频电压Us与其对应的功率因数COSΦ关系曲线下图所示。

1.5  完善可靠的保护功能

本控制线路设有过流、中频电压过压、缺相、控制电路板欠压、冷却水压过低、冷却水温过高等各项保护措施，并给出相应的声光报警。

1.6 先进的相序自识别功能

控制系统中含有相序自识别电路，进线三相电源可任意连接，免去了调试维修中调相序、对同步的工作。 

1.7  温度闭环控制接口:

    电源设有温度外环控制接口，与外部PLC、红外测温仪或热电偶及PID温控仪表相结合，可方便的实现温度、功率闭环控制系统，使工件的加热温度自动调节到仪表的设定计算值。

1.8  可靠安全的整体硅架安装形式

中频电源中可控硅元件采用整体硅架安装形式，使可控硅运行更可靠，维修更方便。硅元件均有可靠的电压裕度及电流裕度。

1.9  使用GGD柜体外型美观

    柜体采用GGD型冷弯型单元组合柜体，中频电源内部的所有导电接触面连接铜排进行全长电镀10—15μm的亮锡。   

1.10 各路水温检测功能，当发生故障时，自动停机。

1.11 具有外部停机接口，接口闭合时停机。

1.13电热电容器柜：电热电容器采用3+3串联结构，进行升压；电热电容器柜上装有水压继电器，与中频电源上的水压继电器并联，防止由于水压偏低或操作人员疏忽忘记打开水阀引起的过热损坏。

2.感应器线圈

2.1为减小槽路电流，减小感应器的损耗，此次感应线圈设计为升压型。即线圈电压为中频电源输出电压的两倍，线圈电流可以减小一半。

2.2采用升压型线圈后，线圈不需要并联，消除了并联两匝间的高压情况，再不会出现匝间放电的情况。 

2.3采用升压型线圈后，由于不需要并联，所以出线引擎只需要两根，增加了引擎部位的可靠性，减小了引擎部位的设计制造难度。

2.4线圈立柱采用槽型不锈钢立柱与线圈间用瓷瓶加以绝缘,可以避免环氧立柱由于金属粉尘的沉积造成的高压打火和碳化,同时增加线圈匝间的爬电距离。

2.5线圈表面喷环痒树脂处理，防止金属粉尘的沉积，提高绝缘强度。

2.6线圈经过0.6MPa/30min的水压试验,确保线圈不漏水。

3.控制系统及操作台（柜）

操作台主要用于对烧结炉的电器操作和控制，温度的控制与记录。我公司推荐采用坐式操作台结构。坐式操作台可使值守人员工作方便轻松。台面可放置笔记本等物件。上部可以装台灯，便于操作人员学习和记录。操作台顶端装有一个带旋转轴的仪表盒，内置一台大字符温度显示仪表，其数值与红外测温仪PID温控仪表同步。在红外仪对光时，通过观查该表读数，很容易进行瞄准，读取最大值。如果用户要求，也可以做成操作柜。下面按操作台加以叙述，除台/柜之分外，其余内容均是一样的

3.1.仪表控制方式及操作台

3.1.1.PID温控仪表操作台：

3.1.1.1.操作台采用座式结构，立面为仪表开关，平面为记录区，台下有便于放腿的位置。操作台为前后开门结构。顶部置36VAC安全照明灯和测温仪表盒，侧翼开小圆孔，以便红外、热偶和中频电源相关信号电缆引入引出。

3.1.1.2.台内装有接线端子排（含备用端子），空气开关，开关稳压电源等另部件。其中开关稳压电源为±12VDC，用来给光纤传感仪供电。并留有二相电源插座，便于维修人员工作。

3.1.1.3.台面安置有中频电压、直流电压、直流电流、中频功率四块中频指示表。

3.1.1.4.测温采用红外形式对高温（1000℃以上）进行测量和控制，对低温区采用仪表控制方式进行。

3.1.1.4.2.红外仪：

红外仪置于三维可调的安装支架上，信号处理单元安装于炉盖附近，信号单元与操作台之间通过屏蔽电缆连接。考虑到二者之间相距较远引起的信号传输误差，红外仪的信号输出采用4-20mADC形式。在炉内温度升至1000℃以上时，将操作台上转轴仪表盒转向炉子方向，调节瞄准头在安装支架上的位置，当读数达到最大值时加以固定。

3.1.1.5.记录仪采用无纸记录议。

3.1.1.6.开关及指示灯：操作台上开关和指示灯等分别显示和执行故障，自动/手动，热偶/红外，控电开关，中频启停，功率调节等功能。

A. 当中频电源发生故障时，操作台上并联的故障指示红灯同时亮起，并伴有蜂鸣声提醒操作人员注意。

B. 当中频电源上内/外操作开关转到外时，中频电源交由操作台控制。

C. 自动/手动开关分别选择按仪表设定温度曲线自动执行温控或手动调节电位器调节中频功率。。

E.控电开关，中频启停，功率调节电位器等分别执行可控硅中频电源的一般操作。

3.1.1.7 PID温度控制仪表：本机选择PID温度控制仪表，系日本岛电公司（SHIMADEN CO.，LTD）的FP21型，用于红外控温。仪表加装RS422A通讯接口，可与计算机进行通讯。FP21的特点如下：

A. 可编制9条工作曲线，每条曲线分为9步，最大81步.曲线可任意链接，可重复执行。若以分为单位，最大步长可达99小时59分。

B. 红外仪表可设置为800-2500℃。

C. 具有伺服启动功能，从手动进自动以及热偶与红外控温之间可实现无扰动切换。

D. 具有AT自整定功能，自动确定系统参数，也可通过PID参数的人为设置，达到良好的曲线跟踪。

E. 具有模糊控制抗超调功能，防止系统过冲。

F. 提供超温报警功能。当炉温超过程序设定值一定量，设备自动停机，同时由操作台蜂鸣器提供声音报警，当曲线上升温度达到炉温时，中频电源再次启动。

G. 监视窗口群的液显示窗可以对输出百分比，设定值与测量值偏差，当前步执行时间等运行状态进行实时检测。

1、 防爆口：内设防爆膜,硅橡胶垫圈,过压氢气出口。

2、 鸣爆试验口：检测炉内氢气纯度出口。

3、 炉体：分内外两层，外层是由10mm厚16Mn焊接性能优良的材料焊接而成。内层是8mm厚1Cr18Ni9Ti焊接而成，内外层中部和底部增加加强拉杆,防止炉体内胆由于水压过大而产生变形。

4、 炉盖：其结构与炉体相同。

5、 透镜封盖：内设旋转结构,防止炉内烟雾对透镜的污染。

6、 氢气和氮气进口。

7、 透镜法兰：内设硅橡胶垫圈与炉盖法兰相接,石英透镜固定在上法兰上,只需拆卸炉盖法兰上蝶型螺母便可对透镜进行清洗。

8、 测温支架：加装红外测温头，可做三维调整进行瞄准。

9、 炉盖出水口

10、炉盖进水口

11、炉体出水口

12、炉盖提升旋转液压缸：内设炉盖提升旋转套,可将炉盖提升20mm后旋转0~90度，旋转过程中炉盖同时上升。

13、折叠式脚踏板：分两层错位排列,可供工人装料出料使用，由于坩埚较高，踏板分两层布置，每层设三个脚踏板，下层供工人取坩埚上层料使用，下层供工人取坩埚下层料使用。使用完毕后，将脚踏板折起，防止被感应器加热。

14、炉体进水口

15、氢气、氮气、渣、水排放出口。

16、铠装热电偶密封装置,内设硅橡胶胶条,密封法兰。

17、铠装热电偶防护管：内装热电偶。

18、绝缘瓷支柱

29、瓷垫套管和瓷垫圈：进行电器绝缘。

20、感应线圈.

21、不锈钢槽型支板.

22、钨坩埚：φ400×750×16

23、氧化锆耐火砖

24、三氧化二铝耐火砖

25、后中部设引擎入口和法兰,内设氟橡胶,O型密封圈和铜管导线并通冷却水。

27、台架：台架工作台面距地面高度为1.8M，距炉口高度为0.6M,总高度2.9M.外边设护栏，中间设步梯，操作台面和步梯面用花纹钢板制成，防滑。在步梯侧面设氢气和氮气控制箱，内部装有转子流量计，气体切换阀，对气体进行切换和流量调节，台架做成可拆装式,沿炉体直径方向分开，将炉体摆放到位后，再合上台架，用螺栓紧固。 

5、发热体

采用钨坩埚发热体，通过感应加热使钨坩埚发热，然后对需加热的材料进行加热。

6、耐火材料

感应器与钨坩埚之间的耐火材料由三氧化二铝和氧化锆组成。内层由于紧靠钨坩埚，温度较高，所以选用耐火度为2600℃的氧化锆为耐火材料。外层由于有氧化锆为耐火材料的隔热作用，温度较底，所以选用耐火度较低，熔点为2050℃的三氧化二铝为耐火材料即可。这样，既可达到耐火隔热作用，又可以适当地降低设备造价。

七、供货范围及技术服务

1．按仪表控制方式的供货范围：

1.1．中频电源 KGPS-250KW/2500Hz                     1台

1.2．中频谐振电容柜                                 1套

1.3．感应器                                         1台

1.4. 烧结炉体                                       1台

1.5. 烧结炉台架                                     1套

1.6.耐火材料（氧化铝和氧化锆）                      1套

1.8.感应器与电容器间连接铜排                        1套

1.9.光纤传感仪     GXW-215B                        1套

1.12.记录仪                                         1套

1.13.PID温度调节仪表  FP21-１（４）Ｉ００６       1台

1.15.回水箱（带水温检测表）                        1套

1.16.操作台                                        1台

3．服务内容

供方免费进行现场安装指导，现场调试及对需方现场使用维护人员的技术服务和培训。