Ι. Ιστορικό Έργου και Προδιαγραφές Εξοπλισμού

Αυτή η μελέτη περίπτωσης αφορά έναν φούρνο επαγωγικής τήξης μέσης συχνότητας, μοντέλο WDL-KGPS-1000, με ονομαστική χωρητικότητα 1 τόνου και μέγιστη χωρητικότητα 1,2 τόνων, σχεδιασμένο για εφαρμογές τήξης αλουμινίου. Ο εξοπλισμός χρησιμοποιεί θέρμανση επαγωγής μέσης συχνότητας και είναι εξοπλισμένος με υδραυλικό σύστημα κλίσης για την εκκένωση του τήγματος αλουμινίου. Το ηλεκτρικό σύστημα είναι διαμορφωμένο για τροφοδοσία τριών φάσεων 380V/50Hz, με ανορθωτή τριών φάσεων έξι παλμών και παράλληλα συνδεδεμένο αντιστροφέα.

Σε σύγκριση με τον φούρνο 0,8 τόνων στην προηγούμενη περίπτωση, αυτός ο εξοπλισμός διαθέτει σώμα φούρνου σχεδιασμένο για μέγιστη χωρητικότητα 1,2 τόνων, με την ονομαστική ισχύ του τροφοδοτικού να αυξάνεται στα 600 kW, διατηρώντας την ίδια συχνότητα εξόδου 1000 Hz. Αυτή η διαμόρφωση – με την ισχύ να υπερβαίνει ελαφρώς την ονομαστική ζήτηση του φούρνου – παρέχει ένα περιθώριο για βελτιωμένους ρυθμούς τήξης.

II. Σύστημα Τροφοδοτικού Μέσης Συχνότητας KGPS

Το σύστημα τροφοδοτικού υιοθετεί το τροφοδοτικό μέσης συχνότητας KGPS βασισμένο σε θυρίστορες, με ονομαστική ισχύ 600 kW, τάση εξόδου μέσης συχνότητας 1500 βολτ και συχνότητα εξόδου 1000 Hz. Ο συντελεστής ισχύος υπερβαίνει το 0,9 και το ποσοστό επιτυχίας εκκίνησης είναι 100%. Το τμήμα ανορθωτή είναι γέφυρα τριών φάσεων πλήρως ελεγχόμενη, με το κύκλωμα ελέγχου να χρησιμοποιεί αρχιτεκτονική ψηφιακής πλακέτας όγδοης γενιάς.

Οι βασικές λειτουργίες ελέγχου περιλαμβάνουν έλεγχο σταθερής ισχύος, μαλακή εκκίνηση μηδενικής πίεσης με σάρωση συχνότητας και ανάδραση τάσης-ρεύματος διπλού κλειστού βρόχου. Η εκκίνηση μηδενικής πίεσης με σάρωση συχνότητας σημαίνει ότι το σύστημα σαρώνει αυτόματα από υψηλή συχνότητα προς τα κάτω κατά την εκκίνηση, δημιουργώντας ταλάντωση μέσης συχνότητας κατά την εύρεση του σημείου συντονισμού του φορτίου – μια προσέγγιση που αποφεύγει την ευαισθησία στις μεταβολές των παραμέτρων φορτίου που είναι εγγενής στις παραδοσιακές μεθόδους εκκίνησης με ξεχωριστή διέγερση.

Το σύστημα προστασίας περιλαμβάνει συνθήκες υπερβολικού ρεύματος, υπέρτασης, υπορεύματος, υπότασης, απώλειας νερού και απώλειας φάσης. Όταν οποιαδήποτε παράμετρος προστασίας υπερβαίνει το καθορισμένο όριο, το σύστημα μπλοκάρει αυτόματα την έξοδο παλμού και αποσυνδέει την τροφοδοσία του κύριου κυκλώματος. Το ντουλάπι τροφοδοτικού περιλαμβάνει πλήρεις ενδείξεις τάσης, ρεύματος και ισχύος μαζί με ενδείξεις κατάστασης.

Το ντουλάπι πυκνωτών παρέχει παράλληλη αντιστάθμιση μέσης συχνότητας, μειώνοντας τις απώλειες μεταφοράς δραστικής ισχύος στις γραμμές διανομής και βελτιώνοντας τον συντελεστή ισχύος του συστήματος. Η χωρητικότητα της τράπεζας πυκνωτών αντιστοιχεί στη συχνότητα συντονισμού του πηνίου επαγωγής, διασφαλίζοντας λειτουργία κοντά στο σημείο συντονισμού υπό ονομαστικές συνθήκες.

III. Σχεδιασμός Πηνίου Επαγωγής και Θωράκιση Μαγνητικού Πυρήνα

Το πηνίο επαγωγής είναι το βασικό εξάρτημα μετατροπής ενέργειας, κατασκευασμένο από χαλκό T2 με πάχος τοιχώματος 5 mm. Όταν τροφοδοτείται, το πηνίο δημιουργεί εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο 1000 Hz που προκαλεί ρεύματα Foucault στο μεταλλικό φορτίο εντός της εστίας του φούρνου, παράγοντας θερμότητα. Ο σχεδιασμός του πηνίου βασίζεται σε αρχές ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και επαληθεύεται μέσω εξειδικευμένου λογισμικού υπολογιστή, με την απόκλιση μεταξύ της πραγματικής ισχύος λειτουργίας και της ισχύος σχεδιασμού να ελέγχεται εντός 5%.

Η μόνωση μεταξύ των σπειρών επεξεργάζεται με προηγμένες τεχνικές μόνωσης, με εξειδικευμένη τεχνολογία σύσφιξης που μειώνει την αξονική δόνηση του πηνίου. Η εσωτερική επιφάνεια του πηνίου ψεκάζεται με εισαγόμενα μονωτικά υλικά ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και εγκαθίσταται σύστημα συναγερμού διαρροής επένδυσης φούρνου – όταν τήγμα αλουμινίου διεισδύει στο στρώμα του πηνίου, το σύστημα συναγερμού το ανιχνεύει έγκαιρα και σηματοδοτεί την κατάσταση, αποτρέποντας περιστατικά διάρρηξης του φούρνου.

Μια πυρίμαχη επίστρωση πάχους 10 έως 15 mm εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια του πηνίου. Αυτή η επίστρωση εξυπηρετεί δύο λειτουργίες: διευκολύνει την κατασκευή της επένδυσης του φούρνου και αποτρέπει τη θερμική παραμόρφωση της επένδυσης που θα επηρεάσει τη διάρκεια ζωής.

Οι μαγνητικοί πυρήνες είναι κατασκευής ημισεληνοειδούς προφίλ, ελασματοποιημένοι από φύλλα χάλυβα πυριτίου ψυχρής έλασης και σφιγμένοι με νάρθηκες από ανοξείδωτο χάλυβα. Η επιφάνεια επαφής μεταξύ του πυρήνα και της εξωτερικής επιφάνειας του πηνίου είναι καμπύλη, παρέχοντας επαφή επιφάνειας αντί επαφής γραμμής, επιτυγχάνοντας καλύτερη απόδοση σύσφιξης και μειωμένη διαρροή μαγνητικής ροής. Τα φύλλα χάλυβα πυριτίου ενισχύονται με ειδικούς νάρθηκες αντί για διαμπερείς βίδες, μεγιστοποιώντας την ενεργή μαγνητική περιοχή και μειώνοντας την τοπική θέρμανση. Οι μαγνητικοί πυρήνες θωρακίζουν ταυτόχρονα τη διαρροή μαγνητικής ροής, αποτρέπουν τη θέρμανση του σώματος του φούρνου και υποστηρίζουν και ασφαλίζουν το πηνίο επαγωγής.

IV. Υδραυλικό Σύστημα Κλίσης

Η κλίση του φούρνου κινείται από υδραυλικό σύστημα με δύο κυλίνδρους τοποθετημένους και στις δύο πλευρές του σώματος του φούρνου για την ανύψωση, με την επιστροφή του φούρνου να επιτυγχάνεται με βαρύτητα. Ο υδραυλικός σταθμός είναι εξοπλισμένος με διπλούς κινητήρες και διπλές αντλίες – μία σε λειτουργία και μία σε εφεδρεία, με δυνατότητα αυτόματης εναλλαγής. Το δοχείο καυσίμου είναι πλήρως κλειστό και συγκολλημένο για την αποφυγή διαρροής υδραυλικού λαδιού.

Το εύρος γωνίας κλίσης είναι 0 έως 95 μοίρες, με ομαλή λειτουργία χωρίς κραδασμούς ή ολίσθηση, ρυθμιζόμενη ταχύτητα και δυνατότητα συγκράτησης σε οποιαδήποτε θέση. Η λειτουργία κλίσης ελέγχεται μέσω χειροκίνητων βαλβίδων, κατάλληλη για διαδικασίες χύτευσης που απαιτούν ακριβή έλεγχο του όγκου χύτευσης του τήγματος αλουμινίου.

V. Δομή Σώματος Φούρνου

Το περίβλημα του φούρνου υιοθετεί δομή χαλύβδινου πλαισίου, που αποτελείται από σταθερή βάση στήριξης και κεκλιμένο σώμα φούρνου, με τη συνολική διαμόρφωση του πλαισίου να διασφαλίζει ακαμψία. Η αναλογία διαμέτρου προς ύψος της εστίας έχει βελτιστοποιηθεί μέσω ανάλυσης υπολογιστή – μια αυξημένη αναλογία βελτιώνει τον φυσικό συντελεστή ισχύος και ενισχύει την ηλεκτρική απόδοση.

Το σώμα του φούρνου είναι σχεδιασμένο με χωρητικότητα επένδυσης 3000 kg για τήξη 1000 kg αλουμινίου, που σημαίνει ότι ο όγκος της εστίας έχει σημαντικό περιθώριο σε σχέση με την ονομαστική χωρητικότητα, διευκολύνοντας τις εργασίες φόρτωσης και μειώνοντας τον κίνδυνο διαρροής.

VI. Γραφιτικός Τήκτης και Σύστημα Ψύξης Νερού

Ο τήκτης είναι κατασκευής γραφίτη, με προτεινόμενη διάρκεια ζωής 4 έως 6 μήνες, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου φόρτωσης, του εύρους διατήρησης της θερμοκρασίας τήξης και της συχνότητας απομάκρυνσης της σκουριάς.

Τα υδρόψυκτα καλώδια είναι κατασκευασμένα από σύρμα χαλκού χωρίς οξυγόνο πολλαπλών κλώνων TU1, με επένδυση από σωλήνα από καουτσούκ υψηλής αντοχής και πυράντοχο, με συνδέσμους ψυχρής διαμόρφωσης. Η πλευρά του τροφοδοτικού απαιτεί ρυθμό ροής νερού ψύξης όχι μικρότερο από 12 m³/h, ενώ η πλευρά του σώματος του φούρνου απαιτεί όχι μικρότερο από 22 m³/h. Η θερμοκρασία του νερού εξόδου από την πλευρά του τροφοδοτικού δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 35°C, και από την πλευρά του σώματος του φούρνου δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 45°C, με την πίεση του νερού εισόδου να διατηρείται μεταξύ 0,15 και 0,35 MPa. Το σύστημα ψύξης νερού είναι εξοπλισμένο με κλειστό πύργο ψύξης, δεξαμενές νερού και ντουλάπι ελέγχου, σχηματίζοντας έναν ανεξάρτητο βρόχο ψύξης κυκλοφορίας.