铜管退火中频加热炉技术参数

1、概述：

  此铜管退火中频加热装置，我公司专为铜管在线退火而设计的，针对其在运动中进行连续加热及被加热工件为铜材的特点，在系统设计中对电源、感应器各参数应做特殊设计，整套系统采用一套800KW/6KHZ电源进行加热，感应器外部制作成铝质封闭外壳,内充保护性气体(氮气)以防铜管加热氧化,此系统具有以下特点：

1.1中频电源为800KW/6KHz。由于功率较大，频率较高，电源设计有一些特殊要求。这些将在电源的描述中详细说明。

1.2中频电源和感应器均采取水冷却方式，使设备的体积较小，容易安装。

1.3自动连续生产，可根据不同工件参数自动调整生产速度。

1.4生产线传输滚道采用变频调速，加上PLC可实现温度、速度、功率等的闭环控制。

2、工艺参数:

   铜管尺寸:  Φ9.52×0.37mm; Φ12.7×0.43 mm

   铜管提升温度:700℃

   辊道速度：＞200 m/min

3、系统设备运行方案：

3.1系统功率的选择:

加热总功率的选择根据贵方要求，选择为800KW。

3.2方案的选择：

根据加热工况为快速运行中加热的设备使用特点，由于感应加热的提温速度过快，无保温过程，从而影响铜管晶粒组织的细化过程，故该套系统采用脉冲式分段连续加热的方式，该种加热方式适用于连续式加热，是一种国外目前Z先进的加热方式，这种加热方式可使铜管在经过无炉体部分有短时间的保温过程，这个保温过程在铜管的退火工艺中保证了其晶粒组织的细化过程，使其内部的晶粒细小、均衡，从而可使铜管退火后能达到贵公司的加工工艺要求。同时对于在加热炉体内的加热铜管不会引起轴向上的过大温差从而在某种程序上能克服热应力所造成的微观裂纹。

3.3 设备配置及加热工艺过程的实现：

将所需电源800KW/6KHZ为两台加热炉体供电，两台加热炉体对铜管进行加热，每台炉体对铜管进行一次快速提温后，经过短时间的保温过程，这个过程为无加热过程，为防止进入下一台感应炉时钢管低头而无法对准，中间设有机械滚轮装置定位；为了防止铜管加热过程的氧化，将两台炉体及导位部分装入一台密封的外壳之中，其中通入惰性气体；每台炉体的长度为400MM，机械滚轮装置与炉体之间的距离为单边20MM，炉体部分合计长度为800MM，考虑外壳占用部分空间，该加热部分总长度需1200MM即可。                                                                           

将两台炉体和一套机械滚轮装置底座均固定在同一个炉体底座上，炉体的外壳为硬质铝合金，可同时起到保护气体密闭和磁屏蔽作用，使机架、滚轮等不被漏磁感应加热；炉体外壳设计为可拆卸式，对于炉体的检修、机械滚轮装置的更换均提供了方便。

炉体部分设备示意图(图一)

3.4 控制系统及控制原理：

控制系统应实现两个过程的控制，其一为加热开始和结束时的速度-温度自动控制；其二为加热过程中的温度自动控制；这两个过程的实现硬件部分可借用贵公司设备上的PLC和人机界面，由我公司提供的数学模型编程，速度的采集由贵公司设备提供，温度的采集由我公司配置的远红外测温仪提供，功率调节接口我公司提供的中频电源已经具备，该接口为标准模拟信号接口（4-20MA或0-10V）。

3.4.1功率-速度-温度控制原理：

由于设备设计制造完毕之后，其系统阻抗(R)不会发生变化，功率给定只能是输出电压(U)或电流(I)的给定，而电流、电压与功率的关系为平方根关系，即P=U2/R=I2R；速度(S)、温度(T)和功率(P)之间的关系为线性关系，即：P=GT/Sη(G)为与材料规格有关的系数，加热铜管一定时，该系数即不会发生变化。η为一个效率因子，初始值为经验参数。该参数取决于系统的整体运行状态，需要进行自学习整定。该控制系统为开环数据设定、闭环自学习整定效率因子η的自动控制系统。

3.4.2加热开始时的速度-温度控制

根据开始时的速度上升曲线，经数学模型计算出所需功率曲线对电源功率进行设定，系统按设定的功率曲线进行上升过程的加热。加热过程中通过测温仪测得的实际温度与工艺所需加热温度相比较后对效率因子进行修正。经过几次自动修正，以后加热就与工艺所需加热温度相吻合了。

3.4.3中段恒速时的温度控制

在中段恒速运行时，经数学模型计算出所需功率对电源功率进行设定，系统按设定的功率进行加热。加热过程中通过测温仪测得的实际温度与工艺所需加热温度相比较后对效率因子进行修正。经过几次自动修正，以后加热就与工艺所需加热温度相吻合了。

3.4.4加热结束速度下降时的温度控制

根据结束时的速度下降曲线，经数学模型计算出所需功率曲线对电源功率进行设定，系统按设定的功率曲线进行下降过程的加热。加热过程中通过测温仪测得的实际温度与工艺所需加热温度相比较后对效率因子进行修正。经过几次自动修正，以后加热就与工艺所需加热温度相吻合了。

3.4.5此套控制系统为自学习自整定系统，其自整定过程只在系统首次运行时自学习整定几次即达到了整定要求。控制系统可在铜管在加热开始升速阶段、中间恒速阶段、结束时的降速阶段均保持温度稳定，保证铜管加热质量。

4、中频电源主要参数及特点：

由于此电源功率较大、频率较高，考虑到电源的电流和启动性能，采用高压进线方式，将可以大大提高启动性能，并能减小设备的电流和损耗。但如果进线电压过高，则可控硅的耐压又不允许，根据可控硅的参数，选择500V进线方式比较合适。这种方式将需要一台900KVA的整流变压器，其副边电压为500V。具体参数如下：

4.1整流变压器

    容量：900KVA

原边电压（网侧）：根据用户电网确定

副边电压（阀侧）：500V

短路阻抗：6～8%

4.2中频电源

中频电源的主回路原理图如下，由图中可看出，可控硅V1-6，构成三相全控的六脉波全波整流电路。

逆变部分由可控硅V7-14及电容器组C和电感线圈L构成，因为该套中频电源的功率较大，所以在每一个逆变桥臂上均采取双串双并的连接方式，采用这种方式连接的目的在于提高可控硅的电压和电流裕量。电容器组C和电感线圈L组成并联谐振回路。

为了减小中频电源和电容之间连线的杂散电感，此连线应采用四芯电缆对角连接方式。

4.2.1输入电压：3φ、500V、50HZ（三相四线制）

4.2.2输出电压：单相、1000V

4.2.3输出频率：6KHZ

4.2.4输出功率：800KW

4.2.5中频电源外型尺寸：1800（宽）×1000（深）×2200（高）

5、操作系统：

 为便于设备的操作，整套中频加热装置的中频电压、频率、功率、直流电压、电流、故障显示，中频控电合分开关、逆变启停、主电合分开关等全部与机械设备同台显示和操作。

6、测温系统：

为控制加热温度，设备可安装一套远红外温控系统，该系统既可显示温度，又能通过设定与中频柜温控接口联接实现温度自动控制。测温仪的输出有两种信号可供选择：数字信号和模拟信号，可根据贵公司所配置的硬件任意选用。该测温系统具有以下主要性能：

6.1  内部黑体自动标定

6.2  无刷扫描电机确保系统的长寿命和高可靠性

6.3  内置的水冷系统可使扫描仪安装的环温高达180℃

6.4  内置的空气清洁器用于窗口防灰尘、冷却

6.5  坚固、防水的外壳适合于恶劣的工业环境

6.6  快速的波特率可使用户观察过程温度的完整热图像

6.7  三个用户设定的4～20mA输出用于控制加热区的温度

6.8  双向数字通信用于远程监控

6.9  RS-485通信支持数据传输可远达1000米

6.10 七种型号用于不同的应用

7、设备配置：

中频电源：KGPS—800/6                        一套

感应炉体：GTR—30/6                          两台 

电 容 柜：                                   一套

机械装置：     专用                          一套

测温系统：（用户自备）                        一套

控制软件：专用                               一套

水冷系统：用户自制循环水池。水压：0.2-0.3MP，耗水量：15M3/H    进水口温度≤40℃（用户也可选择软水或离子水处理器）

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