高频感应加热设备应用中的高效节能措施

高频感应加热设备应用中的高效节能措施

摘要：高频感应加热设备耗能高，输出功率低。采用新型高效节能措施对阳极供电主电路、栅极电路、震荡管及振荡槽路等进行改造，改造后设备运行稳定可靠，故障率大大降低，输出功率提高，产品质量提高，原辅材料利用率提高，维修费用降低，企业的综合经济效益得了到明显提高。

关键词：高频感应加热设备：振荡管：槽路电容器：高压硅整流：节能措施。

我国的高频感应加热设备是五十年代初期引进了前苏联的设备技术，六十年代我国才有了自己制造的高频感应加热设备，到七十年代有了改进型的新结构产品。从应用角度来讲，最初引进的电子管式高频感应加热设备多数用于钢件的淬火和金属熔炼，七十年代发展到钢管焊接行业及穿透加热工具的钎焊、半导体原料的提纯等。随着应用范围的扩展，电路上出现了功率效益较显著的单回路，其应用频率也从几十千赫到几十兆赫。几十年的发展从功能上讲，感应加热设应用技术上基本满足了现在工业发展需要。从质量和效率上看还有不尽如人意的地方，特别是效率上与发达国家相比还存在一定差距，我国的高频感应加热设备在八十年代通过引进、消化、吸收发达国家先进技术后，使我国高频感应加热设备整机性能和高效节电方面有了很大的提高和发展。

一、现代高效节能型感应加热设备具备的特征

1、要有适应多种工艺需求的机型，即要有多种功率档次和各种频率档次，要有多种线路形式供用户选用。

2、要使用高效节能的工业用电子管。

3、阳极供电主电路要用高压硅整流器和调压装置。

4、槽路及隔直流电容器要用新型板式、筒式和高压云母电容器其耐压要高于二十千伏。

有了上述条件设备就调试容易，操作方便，故障率低，耗能低等性能，现代高效节能型加热设备的效率可达到百分之六十以上，比原来设备高出很多，从经济效益上讲可提高一倍以上，但与发达国家先比仍存在一些差距，要赶上世界先进水平还需广大应用界和理论界的同仁一起努力。

二、应用中的高效节能措施：

高效节能是国家战略方针，是企业降低成本提高效益有效途径。高频感应加热的应用，与其他加工手段相比用电容量大，其利用率只有25—45%，当前国家对节能减排非常重视，电力部门把高频加热节能问题放到首要位置，提高效率对高效节能是一个综合指标，是由许多方面因素构成的，按照各主要因素性质分别

对待，能达到这一综合指标是有意的。

三、设备的选用：高频感应加热设备对感应加热工作的成败，效率高低，能耗的大小，产品质量的好坏起着重要作用。高频设备自身的技术指标有功率、频率、线路结构及外围设施等区别，我们就要根据感应加热工作所需的功率、容量、频率档次、工艺加工对线路结构的要求进行选择，有几种技术指标的选择进行探讨。

四、关于功率的选择：感应加热设备所需要的功率，要看其被加工件的大小，单个加工时间的长短而定，也就是要按照工件所耗用高频电能的多少和加工速度来选择设备的功率档次。当前用于淬火、焊接、熔炼等设备从10KW—400KW 等，设备标定功率是指振荡功率，不是工件上吸收的功率，而工件上能够得到的功率只有标定功率的40—70%，选用设备时要加以考虑。对于工件所需功率可以用下式计算，即在一秒钟的时间内使M公斤的材料温度升高T（℃）所需的功率：P′=4.186MCT（KW），式中的C是材料比热，金属的比热是随着温度的上升变化的特别铁磁材料更为显著。

五、旧设备的节能改造

旧设备是指八十年代以前生产的部分设备，属于旧式设备的范畴，其共同特点是（1）阳极供电采用闸流管整流调压。（2）所使用的电子管为广播发射电子管。（3）槽路和隔直电容器为罐式的，随着科学技术的发展，为了提高工作效率解放生产力，对这些旧设备进行改造和有必要。

1、阳极供电系统的改造：

用高压硅堆取代闸流管装置，在选用高压硅堆时要考虑耐压和电流，一般电压选20KV、100KW高频选30A电流。200KW高频设备选50A以上，以避免在重载下出现过载或短路时整流器才较安全，高压硅整流桥参数选择见下表：

选用合适的高压硅整流桥，进行此部分的的节能技术改造，首先撤掉原机上的闸流管及灯丝变压器，将直流输出正极与阳极阻流圈和高压旁路电容器用半导体连接好。老式高频设备中绝大多数使用广播电子管，缺点是耗电多、效率低、寿命短、工作范围窄等，如：FU—890（10KW），FU—431S（30-60KW），FU—433S （100-200KW），FD—5S（400KW）等。以用的最多的FU—433S管为例，当阳极输出功率为88KW时，其阳极损耗和灯丝损耗之和为50KW左右，而高效节能电子管FD--911S阳极输出功率同为88KW时，其阳极损耗和灯丝损耗之和只有35KW，每天每台设备工作按10小时，每年按300个工作日计算，每台100KW 设备仅计算电子管一项就节电4500度。我国对节能减排较紧张情况下，此项节能改造就显得较为重要。

2、更换高效节能震荡管

旧型号的100KW和200KW高频加热设备，所使用的FU--433S电子管改造

成FD—911S电子管，改造步骤要按阳极电容、栅极电路、阳极电路分别进行。详情叙述如下：这种管子的灯丝电压为12V--210A，灯丝稳压器可以利用。但应注意的是FD—911S电子管栅极引出端子的冷却方式可根据具体位置与灯丝端脚的冷却水路适当串联解决，并用一个直径200毫米轴流风机固定在距玻璃壳60厘米高处即可。

栅极电路改造主要是栅压电阻，因为FD--911S电子管工作范围较宽，栅极偏压电阻在600—1000欧姆，范围内都能较好的工作，但在改造中还需要根据原机的具体情况做适当的调整。具体方法是通过试车运行现场观察，如果发现删流太大，反馈调节范围变窄可以适当加大栅极偏压电阻，这时阳极导通角变小，整机效率会有所提高。应重视的是把栅偏压调高后看一下阳极电流会不会变小太多，如果阳流调不大效率虽高其输出功率会受到限制，如出现这种情况就不要调大栅偏压，而应该从降低反馈励磁电压入手。方法是改变第一槽路反馈分压电容。如下图所示：