10吨中频感应加热炉术分析

缸的动作，实现炉盖的开启和旋转动作。通过操作台上的操作开关进
行操作。在加料或不需要使用炉盖时，可以将炉盖旋转至炉体上部的
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作者:康忠波 永鑫电炉城
类 型：中频炉技术说明 名 称：《10 吨/8000KW/300Hz 中频感应加热炉技术分析》
侧面位置。
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7、水冷电缆
水冷电缆的接头采用可拆卸结构，可以方便的拆开。内部通过焊接方
3、中频电源
3.1、电路采用 12 脉波整流方式，进线电压采用 950V。逆变采用半
桥逆变。这种线路的中频电源适合于较大容量的、功率在 1500KW～
20000KW 的电炉。其电路原理图如下：
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3.2 中频电源结构特点： 3.2.1、整流部分的可控硅采用了最新的叠装式散热器 这种安装方式使可控硅的拆装变得更加方便和科学，在更换可控硅 时，只要松开一个顶紧螺栓，即可更换组件内任何一个可控硅元件。 散热器组件上有刻度供紧固时作参照，可以保证可控硅和散热器之间 正确的压紧力。而且，这种安装方式充分减小了可控硅组件的体积， 使电气柜内的操作空间增大。 3.2.2、大容量的直流滤波电容器 滤波电容器对固体电源是非常重要的，它可以使整流器的输出电压变 得平滑稳定，为逆变提供稳定平滑的电压，使逆变波形稳定可靠。 3.2.3、逆变电路采用大容量快速可控硅和续流二极管
用这种整流变压器。
2.3、整流变压器的参数：
电炉容 中频电源 变压器容 电压组合
连接组标 阻抗
量（t） 功率（KW） 量（KVA）
号
一次侧 二次侧
（KV） （V）
电压 （%）
10
8000
8000
10
950
Y/d11，Y0 6～8
注：在变压器的高压侧应有无载调压开关，电压在-10％，-5％，0，
+5％，+10％五档调节。
大于 5%。
b．控制系统供电电压 220V，波动不大于 5%。
c．主电路和控制系统供电电压必须为正弦波，波形畸变不大于 10%。
3、外循环冷却水要求（当采用风-水冷却装置时无此项要求）：
a．总硬度 < 60mg 当量/L
b．溶解性固体物 <300mg／L
c. PH 值 7—8.5
d．悬浮固体物 <lOmg／L
e．电导率 <500ps／cm
f．进水温度 ≤35℃
六、10 吨中频感应加热炉电气部分技术说明
1、高压开关柜
此高压开关柜安装在整流变压器之前，对变压器起到保护作用。
GBC-40.5 型手车式高压开关柜：
这种开关柜配用 40.5KV 真空断路器，适合于切合电容器组、电炉变
压器等频繁操作的场合。此结构的断路器为手车式结构，可以拉出开
框架结构，以便于检修。活动炉架顶部的操作平台采用了加厚钢板，
以提高炉架的强度和承重能力。
6.1.3、2、固定炉架
固定炉架安装在地基上，用于承载活动炉架。固定炉架的上部通过倾
转轴和活动炉架相联，在倾炉油缸的顶推下，可以使活动炉架向前倾
转 95 度。
炉架部分在设计时预留了很大的安全系数。保证炉架具有足够的刚
置，主回路铜排。
6.1、炉体
炉体由感应线圈，磁轭，炉架，倾动油缸和炉盖组成。
6.1.1 感应线圈
感应线圈用 99.9%的矩形铜管绕制而成，感应线圈采用包扎云母带和
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浸绝缘漆工艺, 外表再喷涂一层灰色绝缘漆，绝缘层的耐压大于
关柜，维修非常方便。
2、电源整流变压器：
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电源整流变压器用于将电网的 1OKV 高压降到适合中频电源的电压。
中频设备采用专用的整流变压器，油浸自冷方式。
2.1、十二脉波Βιβλιοθήκη Baidu流变压器：
c．相对湿度不大于 90%(25℃时)。
d．周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能损坏金属和绝缘的腐蚀性气
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体。
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e．没有明显的振动和颠簸。
2、供电要求：
a．主电路供电电压 1OKV 50Hz，波动不大于生 5%，三相不平衡度不
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串联逆变器采用半桥电路，主电路元器件数量相对减少，且有很高的
功率因数，故有较高功率。
1、高功率因数运行特性，功率因数 0.96。 效率高。恒功率输出，
功率输出采用恒定控制，在熔炼过程中，负载和温度变化时，其负载
始终满功率输出，有效的缩短熔炼时间。采用并联逆变技术的变频电
炉平均功率因数 0.85，采用串联逆变技术其功率因数 0.96
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10 吨/8000KW/300Hz 中频感应加热炉术分析
本 10 吨中频感应加热炉分别由一台高压开关柜、一台整流变压器、 一台 12 脉中频电源、两台 10 吨炉体（带炉盖和不带炉盖两种形式任 选，带炉盖时有手动和液压两种操作方式）、一套液压装置（双泵液 压系统一台，液压倾炉油缸 4 只，炉衬顶出油缸 1 只）、1 台倾炉操 作台、水分配器、水冷却装置，一套中频电源分别向两台电炉供电， 可以两台炉可同时熔炼，也可以一台中频炉熔炼，另一台中频炉可控 制所需温度进行浇铸或保温。（称一拖二 10 吨中频炉）根据需要用 户可自行设定。
5000V。感应线圈由焊接在其外圆周的数列螺栓和绝缘撑条固定。线
圈固定后，其匝间距误差不大于 2mm。
在感应线圈的上部和下部都设有不锈钢水冷圈，其目的是使炉衬材料
在轴向受热均匀，延长炉衬的使用寿命。在感应线圈的出水口处，按
水路分别安装数个水温温度探头，当某一路水发生堵塞水温超高时，
可以立即发出警报，并可以自动使中频电源停机。
及感应熔炼设备的特殊要求
4、JB4086--85
中频无芯感应加热用电控设备技术条件
5、JB／T4280—93 中频无芯感应炉．
6、GB／T14549--93 电能质量—共用电网谐波设备的性能和技术
参数达到技术规格说明书的规定。
五、本设备的正常运行条件如下。
1、环境：
a．海拔不超过 1000m。
b．环境温度在 5 ℃～40℃之间。
这种整流变压器一般都采用 Y/d11，Y0 连接组方式，二次输出为
两组，其中一组输出为 Y 型连接，另一组输出为 d11 型连接，这样这
两组输出的相位就会互相差 30°，即形成了 12 脉波的整流方式。这
种整流方式和六脉波整流相比可以有效的抑制 5 次和 7 次谐波，能减
小谐波分量对电网的干扰，所以在大型电炉中（2500KW 以上）均采
℃
5～35
出水温度
℃
35～55
漏炉报警装置
2套
四、技术标准和设备运行条件
本设备设计制造符合下列国标和部标技术标准。
1、GBl0067.3—88 电热设备基本技术条件—感应电热设备
2、GBl0063.3—88 电热设备的试验方法—无芯感应电炉
3、GB5959.3--88 电热设备的安全—对感应和导电加热设备以
2、与其他电路相比 负载回路的电流要小 10-12 倍 可节约运行电耗
3%
3、无需大容量滤波电抗器 又可节约电耗 1%
4、每台感应熔炼炉由一组逆变器独立供电 无需安装大电流换炉开关
切换 可节约电耗 1%
5、串联逆变器 在运行功率特性曲线中 不存在功率凹角部分即功率
损失部分 使之熔炼时间明显缩短 既增加产量又节省电耗 可节能 7%
变压器
KV
10
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一次电压
变压器
V
950
二次电压
中频电源
KW
8000kw 熔炼炉功率
额定功率
6500kw，保温炉
1500kw，功率可调
线圈电压
V
3000
额定工作频率
Hz
300
电源变换效率
%
96
启动成功率
%
100
综合参数
设备功率因数
≥0.96
熔化率(升温到 1800 ℃) t/h
12
熔化电耗(升温到
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为了保证逆变器的可靠工作和可靠续流，逆变可控硅和续流二极
管采用采用大容量 KK 可控硅和快速二极管。
4、漏炉保护和接地报警跳闸功能
控制系统带有专用的炉衬厚度探测器。其工作原理是根据感应
度，在承载最大装料量时运行平稳。
6.1.4、炉盖
活动炉架上面安装有炉盖。炉盖的操作有手动和液压驱动两种方式。
6.1.4.1、手动炉盖
手动炉盖安装在炉体上端侧面的转轴上，通过上下拉动手柄可以
使炉盖打开和闭合。在加料或不需要使用炉盖时，可以将炉盖旋转至
炉体上部的侧面位置。
6.1.4.2、液压驱动炉盖
液压驱动炉盖安装在炉体上端侧面的转轴上，通过上下油缸和旋转油
整流采用双整流 12 脉中频炉供电，不含 5、7 次谐波分量，按照谐波 分析，12 脉整流电源产生的谐波影响大大小于 6 脉普通 KGPS 可控硅 中频炉。 控制系统全数字化，起动成功率达到 100%。
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水压，15min 内无泄漏。
磁轭总装后，弯曲度不大于 4mm，理论中心线与实际中心线偏差不大
于 3mm。磁轭和线圈之间由里向外垫有聚四氟乙烯板、石棉橡胶板。
聚四氟乙烯板具有高的绝缘强度和高的耐温性能，石棉橡胶板具有高
的耐热性能。这样就确保了磁轭和线圈之间的绝缘和耐热性能。
每根磁轭用固定在炉壳上的丝杆顶住固定，在线圈的一周形成均匀的
KW.h/t
550
1800 ℃)
工作噪音
db
≤75
液压系统
液压站容量
L
800
工作压力
MPa
15
液压介质
液压油
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冷却水系统
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流量
M3/h
120
供水压力
MPa
0.2～0.3
进水温度
10 吨中频感应加热炉：最节能的中频炉型，是未来时尚主流一拖二 中频炉。中频电源采用可控硅全控整流电路，调压调频调功是跟其它 串联中频炉不同之处，先调直流电压，在调逆变频率，保护是拉逆变 快速拉负压保护是我公司串联中频炉的最大优点。拉逆变保护能有效 的保护可控硅过流损坏。
10 吨中频感应加热炉具有过电压、过电流、炉衬、水温、水压、短 路、接地等保护系统，并且有故障、温度等指示。 特点：10 吨中频感应加热炉节能效果效果显著
三、10 吨中频感应加热炉主要技术参数
项目
单位
数据
电炉参数
T
10t
额定容量
t
10
最大容量
t
11
感应圈内经φ
mm
1200
感应圈高度
mm
2050
最高工作温度
℃
1800
变压器容量
KVA
2
8000
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线圈和炉料之间漏电流的大小，来判断炉衬的完好情况。因为当炉衬
变薄时，漏电流必然增大。
炉衬厚度探测器的报警电流可以调节。合适的报警电流必须根据
不同大小的电炉和不同的炉衬材料在使用中逐步调定。炉衬厚度探测
器不能做到 100％准确，它只能作为判断炉衬厚度的参考。该炉衬厚
度探测器直接接在侧电极和炉底电极之间。
5、补偿电容器组
串联型中频电源的特点就是槽路电流和中频电源输出的电流相同，槽
路的电压是中频电源输出电压的 Q 倍。由于槽路的电流比较小，所以
将补偿电容器安装在中频电源柜内。只需通过水冷电缆与炉体连接即
可。大大减小了安装现场的工作量。
6、电炉部分
电炉部分包括电炉炉体，水冷电缆，耐火胶泥，炉衬快速推出装
顶力，这样既固定了磁轭又固定了线圈，在熔化和出炉的过程中，线
圈不会产生移动。
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类 型：中频炉技术说明 名 称：《10 吨/8000KW/300Hz 中频感应加热炉技术分析》
6.1.3、炉架
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炉架分活动和固定二部分。
6.1.3、1、活动炉架
活动炉架用于安装感应线圈和磁轭。它由型钢和钢板焊接而成，采用
6.1.2、磁轭
磁轭采用高导磁率冷轧硅钢片制造。硅钢片的厚度为 0．3mm。 磁
轭采用仿形结构，其内弧面的弧度与感应线圈的外圆弧度相同，使磁
轭可以紧贴感应线圈外侧均匀分布，最大限度的约束线圈向外发散的
磁场，减少外磁路磁阻。
磁轭由二侧的不锈钢板和不锈钢夹件夹持，焊接固定。在二侧的
不锈钢板上焊有冷却水管，用于冷却磁轭。冷却水管可以承受 0.45Mpa