Ι. Ιστορικό Έργου και Λογική Αντιστοίχισης Χωρητικότητας

Αυτή η μελέτη περίπτωσης αφορά μια γραμμή παραγωγής επαγωγικής θέρμανσης κράματος αλουμινίου, που επεξεργάζεται ράβδους κράματος αλουμινίου A6061 και 5083-H111 με διάμετρο Ø245 mm και μήκος 500 mm, με κάθε ράβδο να ζυγίζει 68,406 kg.

Η διαδρομή εξαγωγής του σχεδιασμού χωρητικότητας είναι η εξής: με χρόνο κύκλου 246 δευτερολέπτων ανά τεμάχιο, η διαίρεση 3600 δευτερολέπτων με 246 δευτερόλεπτα δίνει 14,634 τεμάχια ανά ώρα. Ο πολλαπλασιασμός 14,634 τεμαχίων με το βάρος του ενός τεμαχίου των 68,406 kg δίνει μια χωρητικότητα παραγωγής περίπου 1.000 kg ανά ώρα. Αυτή η αλυσίδα υπολογισμών δείχνει ότι ο χρόνος κύκλου είναι η βασική παράμετρος για τη διαμόρφωση της ισχύος ολόκληρης της γραμμής παραγωγής, την ταχύτητα του μηχανισμού μεταφοράς και τη λογική διαλογής – όχι ένας δείκτης που μπορεί να προσαρμοστεί αυθαίρετα.

Η απαίτηση θερμοκρασίας θέρμανσης είναι 480 έως 495°C, με επιτρεπόμενη απόκλιση ±15°C. Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας που δίνεται στην πρόταση εξοπλισμού είναι 460 έως 480°C, παρουσιάζοντας μια μικρή απόκλιση από το εύρος απαιτήσεων της διαδικασίας του αγοραστή. Αυτή η διαφορά συνήθως απαιτεί επιβεβαίωση βαθμονόμησης κατά τη φάση θέσης σε λειτουργία, βάσει της πραγματικής διαδικασίας σφυρηλάτησης.

ΙΙ. Διαμόρφωση Συστήματος Τροφοδοσίας Ισχύος

Η τροφοδοσία ισχύος θέρμανσης χρησιμοποιεί πλήρως ψηφιακή τροφοδοσία IGBT, μοντέλο IGBT300/0.15, με ονομαστική ισχύ 300 kW και ονομαστική συχνότητα 0,15 kHz, δηλαδή 150 Hz. Ο συντελεστής ισχύος του συστήματος υπερβαίνει το 0,9.

Ο μετατροπέας συνδυάζει γρήγορους θυρίστορες με μονάδες IGBT, με τάση εισόδου 380V και τάση εξόδου 1000V. Το πρόγραμμα ελέγχου διαθέτει αυτόματη ρύθμιση τάσης. Οι συσκευές προστασίας καλύπτουν συνθήκες υπερέντασης, υπέρτασης, γείωσης, γρήγορης ασφάλειας, ανωμαλίας συχνότητας και ανωμαλίας νερού ψύξης.

Το πηνίο επαγωγής είναι κατασκευασμένο από χάλκινο σωλήνα με καθαρότητα όχι μικρότερη από 99,9% και πάχος τοιχώματος όχι μικρότερο από 2,0 mm, χρησιμοποιώντας χάλκινο σωλήνα Luoyang Copper T2 χωρίς οξυγόνο, ψυχρής έλασης. Μετά την περιέλιξη, το πηνίο υφίσταται όξινη πλύση, εμποτισμό με βερνίκι μόνωσης υψηλής θερμοκρασίας και ψήσιμο σε φούρνο αντίστασης για να διασφαλιστεί καλή μόνωση, με τάση αντοχής (προς γείωση) όχι μικρότερη από 5000V. Η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού του πηνίου είναι όχι μικρότερη από 8.000 ώρες. Η επένδυση του φούρνου χρησιμοποιεί σωλήνες από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα.

ΙΙΙ. Επιλογή Συχνότητας και Χαρακτηριστικά Φορτίου

Η ονομαστική συχνότητα αυτού του εξοπλισμού είναι 150 Hz, εμπίπτοντας στο εύρος επαγωγικής θέρμανσης μέσης συχνότητας. Σε ένα παράλληλο συντονισμένο φορτίο, μόλις καθοριστούν οι τιμές της αυτεπαγωγής L και του πυκνωτή αντιστάθμισης, καθορίζεται και η φυσική συχνότητα συντονισμού. Καθώς η αντίσταση του φορτίου (επαγωγέα) αλλάζει, η φυσική συχνότητα επίσης μετατοπίζεται – η συχνότητα είναι χαμηλότερη όταν ο φούρνος είναι άδειος ή ελαφρώς φορτωμένος, και υψηλότερη όταν ο φούρνος είναι πλήρως φορτωμένος με κρύο υλικό.

Αυτό το χαρακτηριστικό φορτίου επιβάλλει απαιτήσεις στη φάση εκκίνησης: όσο πιο κοντά είναι η συχνότητα εκκίνησης στην πραγματική συχνότητα φορτίου, τόσο υψηλότερο είναι το ποσοστό επιτυχίας εκκίνησης. Η μέθοδος εκκίνησης σάρωσης συχνότητας που υιοθετείται στην πρόταση στέλνει ένα σύνολο συχνοτήτων που καλύπτουν το εύρος της μεταβολής της συχνότητας φορτίου για να ξεκινήσει ο εξοπλισμός, ανεπηρέαστος από τις αλλαγές φορτίου, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία εκκίνησης. Ο εξοπλισμός χρησιμοποιεί αυτόματο έλεγχο παρακολούθησης συχνότητας κατά τη λειτουργία, χωρίς να απαιτείται χειροκίνητη ρύθμιση. Όταν χρησιμοποιείται σε διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων, απλώς η σύνδεση της κατάλληλης τράπεζας πυκνωτών αντιστάθμισης προσαρμόζεται στην κατάλληλη τιμή αντίστασης.

IV. Παράμετροι Συστήματος Ψύξης Νερού

Η απαίτηση θερμοκρασίας εισόδου νερού ψύξης είναι 5 έως 35°C, θερμοκρασία εξόδου κάτω από 55°C, και πίεση λειτουργίας 0,2 έως 0,3 MPa. Η παροχή νερού ψύξης για το τμήμα τροφοδοσίας ισχύος είναι 7,5 m³/h, και για το τμήμα σώματος φούρνου είναι 37,5 m³/h, με συνολική απαίτηση νερού 45 m³/h. Η μέθοδος ψύξης χρησιμοποιεί πύργο ψύξης κλειστού κυκλώματος.

Η λογική διάταξης του εσωτερικού κυκλώματος νερού του θαλάμου ισχύος αξίζει ξεχωριστή εξήγηση: όλοι οι εύκαμπτοι σωλήνες είναι κατασκευασμένοι από καουτσούκ χωρίς άνθρακα, και το μήκος της διαδρομής του νερού μεταξύ των εξαρτημάτων διατηρείται τουλάχιστον 1,5 έως 2 μέτρα για να αποφευχθεί η αστάθεια του εξοπλισμού που προκαλείται από διασταυρούμενη μόλυνση μεταξύ των εξαρτημάτων μέσω της διαδρομής του νερού. Χρησιμοποιούνται κόκκινοι σωλήνες για το νερό επιστροφής (ζεστό νερό) και μπλε σωλήνες για το νερό εισόδου (κρύο νερό), για γρήγορη διάκριση της κατεύθυνσης ροής. Η εσωτερική μεταλλική δεξαμενή νερού χρησιμοποιεί ανοξείδωτο χάλυβα 304 για κεντρική παροχή νερού. Αισθητήρες θερμοκρασίας είναι εγκατεστημένοι σε όλους τους σωλήνες διακλάδωσης και αριθμημένοι. Όταν η θερμοκρασία του νερού είναι ανώμαλη, το σύστημα ελέγχου ειδοποιεί και εμφανίζει τον αριθμό της ελαττωματικής γραμμής νερού στην οθόνη αφής.

V. Μηχανισμός Μεταφοράς και Διαλογής

Οι ράβδοι τοποθετούνται τακτοποιημένα στην πλατφόρμα αποθήκευσης με το χέρι. Ο μηχανισμός περιστροφής περιστρέφει τις ράβδους στην αυλακωτή τροφοδοσία σύμφωνα με τον ρυθμό θέρμανσης. Ο μηχανισμός τροφοδοσίας είναι ένα σύστημα τροφοδοσίας με κύλινδρο που τροφοδοτεί με ομοιόμορφη ταχύτητα σύμφωνα με τον ρυθμό.

Το άκρο εκφόρτωσης είναι εξοπλισμένο με συσκευή ταχείας εκφόρτωσης που αποτελείται από έναν εξαγωνικό κύλινδρο με ψύξη νερού και αλυσίδα μεταφοράς, με επαρκή δύναμη για να αποτρέψει την ανατροπή του υλικού, και δομική αντοχή και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες που καλύπτουν τις ανάγκες διαφόρων προδιαγραφών υλικών σε αυτό το έργο.

Ο μηχανισμός διαλογής είναι σχεδιασμένος σε τρία μέρη που μπορούν να διαχωρίσουν γρήγορα, με ακρίβεια και άμεσα υλικά χαμηλής και υψηλής θερμοκρασίας, μεταφέροντάς τα στους αντίστοιχους κάδους τους μέσω αγωγών. Η αρχική θερμοκρασία σφυρηλάτησης των σφυρηλατημάτων πρέπει να ελέγχεται μεταξύ 480 και 495°C (η ρύθμιση μπορεί να προσαρμοστεί σύμφωνα με τη διαδικασία του πελάτη). Τα σφυρηλατήματα εντός αυτού του εύρους θερμοκρασίας προχωρούν στο επόμενο βήμα επεξεργασίας. Τα σφυρηλατήματα κάτω ή πάνω από τη θερμοκρασία σφυρηλάτησης διαχωρίζονται σε διαφορετικούς κάδους, με ποσοστό διαλογής 100%.

VI. Μέτρηση Θερμοκρασίας και Έλεγχος Θερμοκρασίας

Ένα ειδικό όργανο μέτρησης θερμοκρασίας κράματος αλουμινίου είναι εγκατεστημένο στην έξοδο του φούρνου του επαγωγέα. Έχει γίνει μια οπή στην πλευρά του φούρνου σε μια ορισμένη απόσταση από την έξοδο, και είναι εγκατεστημένο ένα ειδικό όργανο μέτρησης θερμοκρασίας κράματος αλουμινίου για να καλύψει τις ανάγκες μέτρησης θερμοκρασίας διαφορετικών συνθηκών εργασίας. Όταν η διαφορά θερμοκρασίας του οργάνου μέτρησης είναι πολύ μεγάλη ή η θερμοκρασία είναι ανώμαλη, ενεργοποιείται ηχητική και οπτική ειδοποίηση.

Η αρχική θερμοκρασία σφυρηλάτησης μπορεί να εμφανίζεται σε πραγματικό χρόνο στη διεπαφή ανθρώπου-μηχανής και στη μεγάλη οθόνη. Η μέτρηση θερμοκρασίας χρησιμοποιεί υπέρυθρο θερμόμετρο, εξοπλισμένο με λειτουργίες εμφάνισης και αποθήκευσης θερμοκρασίας (περίοδος αποθήκευσης 180 ημερών), και συσκευές συναγερμού ανώτερου και κατώτερου ορίου. Η συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας δεν επηρεάζεται από την επιφανειακή κρούστα οξειδίου, τη σκόνη, τον καπνό ή τους υδρατμούς. Η ακρίβεια και η ανθεκτικότητα της συσκευής μέτρησης θερμοκρασίας είναι εγγυημένες για 12 μήνες.

VII. Ηλεκτρικός Έλεγχος και Διεπαφή Ανθρώπου-Μηχανής

Το ντουλάπι ελέγχου υιοθετεί ένα ηλεκτρομηχανικό ενσωματωμένο κουτί ελέγχου, κατασκευασμένο από σανίδα υψηλής αντοχής με ηλεκτροστατική βαφή για την αποφυγή οξείδωσης. Το εξωτερικό ντουλάπι ελέγχου κατασκευάζεται σύμφωνα με επίπεδο προστασίας όχι μικρότερο από IP54. Τα κύρια ηλεκτρικά εξαρτήματα χαμηλής τάσης στο ντουλάπι είναι μάρκας Schneider Electric, οι διακόπτες είναι Chint, τα καλώδια είναι καλώδια υψηλής ποιότητας με χάλκινο πυρήνα και οι γραμμές σήματος είναι θωρακισμένα καλώδια.

Το PLC είναι μια μονάδα σειράς Siemens S7 με μονάδα διεπαφής επικοινωνίας Profinet, και ο σχεδιασμός του προγράμματος περιλαμβάνει σύστημα ανάδρασης πληροφοριών σφάλματος και αυτοδιάγνωσης.

Η διεπαφή ανθρώπου-μηχανής υιοθετεί μια έγχρωμη οθόνη αφής 15 ιντσών (TPC1571) από την Beijing Kunlun Tongtai. Οι ρυθμίσεις που σχετίζονται με το πρόγραμμα μπορούν να εισαχθούν μέσω του πληκτρολογίου αφής, και οι επαληθευμένες και αποθηκευμένες παράμετροι προϊόντος (ικανές να φορτώσουν και να διαβάσουν περισσότερα από 50 είδη παραμέτρων διαδικασίας) μπορούν να αναζητηθούν και να εκτυπωθούν ανά πάσα στιγμή. Ο χρόνος κύκλου (άμεση εισαγωγή χρόνου) και το μήκος του υλικού μπορούν να ρυθμιστούν σε αυτήν την οθόνη, και η οθόνη μπορεί να καταγράφει αυτόματα την ποσότητα υλικού χαμηλής θερμοκρασίας, ειδικευμένου υλικού και υλικού υψηλής θερμοκρασίας.

Η λειτουργία χωρίζεται σε δύο τρόπους: αυτόματο και χειροκίνητο, που εναλλάσσονται μέσω ενός διακόπτη επιλογής δύο θέσεων. Σε αυτόματη λειτουργία, ολόκληρη η συσκευή μπορεί να ξεκινήσει και να σταματήσει χρησιμοποιώντας μόνο τα κουμπιά έναρξης και διακοπής. Σε χειροκίνητη λειτουργία, διάφορες λειτουργίες μπορούν να ξεκινήσουν μεμονωμένα χρησιμοποιώντας κουμπιά, με όλες τις λειτουργίες να εκτελούνται στην οθόνη αφής.

Η έξυπνη λειτουργία αναγνώρισης σφαλμάτων εμφανίζει το περιεχόμενο του σφάλματος και παρέχει αντίστοιχες λύσεις όταν συμβαίνουν σφάλματα λειτουργίας ή συναγερμοί ειδικών συνθηκών εργασίας, επιτρέποντας στους χειριστές να αντιμετωπίζουν γρήγορα περισσότερο από το 90% των κοινών σφαλμάτων. Το ντουλάπι τροφοδοσίας μέσης συχνότητας είναι εξοπλισμένο με πίνακα διάγνωσης σφαλμάτων. Όταν το σύστημα παρουσιάζει σφάλματα όπως υπέρταση, υπερένταση, διακοπή νερού ή αστοχία ασφάλειας, σταματά αμέσως τη μηχανή και αποσυνδέει αυτόματα τον κύριο διακόπτη τροφοδοσίας.

VIII. Ειδικοί Τρόποι Λειτουργίας για Επιχειρήσεις Σφυρηλάτησης

Αρχική λειτουργία: Όταν ξεκινά κάθε βάρδια, το σύστημα επαγωγικής θέρμανσης μόλις έχει ξεκινήσει και η θερμοκρασία μέσα στον φούρνο του επαγωγέα είναι η αρχική θερμοκρασία. Για να μειωθεί η παραγωγή υλικού χαμηλής θερμοκρασίας, αυτή η λειτουργία αυξάνει ή διατηρεί την ισχύ αναλόγως σε ρυθμό ή ταχύτητα όταν το θερμαινόμενο υλικό τροφοδοτείται σε ρυθμό ή ταχύτητα, διασφαλίζοντας ότι κάθε ράβδος φτάνει στη θερμοκρασία σφυρηλάτησης.

Λειτουργία μενού: Όταν ο χρήστης επαναθερμαίνει το ημικατεργασμένο υλικό, χρειάζεται μόνο να εισάγει τον αριθμό παραγγελίας στο μενού, και το σύστημα επαγωγικής θέρμανσης λειτουργεί αυτόματα σύμφωνα με τα δεδομένα θέρμανσης στο μενού χωρίς χειροκίνητη ρύθμιση, διασφαλίζοντας συνέπεια στην ποιότητα θέρμανσης του προϊόντος.

Λειτουργία καθαρισμού φούρνου: Όταν απαιτείται καθαρισμός φούρνου μετά την εργασία της ημέρας, απλώς η ενεργοποίηση της λειτουργίας καθαρισμού φούρνου προκαλεί τον μηχανισμό τροφοδοσίας να ωθήσει άδειο υλικό-δείγμα στον θάλαμο του φούρνου σύμφωνα με τον καθορισμένο ρυθμό, με την ισχύ να μειώνεται σταδιακά, μεγιστοποιώντας την εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη διαδικασία καθαρισμού του φούρνου.