2吨串联一拖二中频感应熔炼炉技术方案

概述：

本套可控硅串联谐振型双供电中频熔炼炉可同时向两台中频电炉供电。可以实现两台炉体同时工作的要求。总功率可以在两台炉体间任意转换（详细配置见后表）。

一、技术参数

二．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

                     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。

        三.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。

 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体。

 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（或根据用户现场电压确定） 50Hz，波动不大于5%，三相不平衡度不大于5%。

 b．控制系统供电单相220V、三相380V，50Hz。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℃

  四．电气部分技术说明

设备的电气部分包括高压开关柜、电源整流变压器、一拖二串联型中频电源柜（包括滤波电容和电热电容器）。

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。

GG-1-A型高压开关柜：这种形式的开关柜结构简单，成本低。

2、电源整流变压器：

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。

整流变压器根据中频电源整流方式，采用12脉波形式：

2.1、十二脉波整流变压器：

    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，只存在少量的11次和13次谐波，能有效的减小谐波分量对电网的干扰。

2.2、整流变压器的参数：

注：在变压器的高压侧应有无载调压开关，电压在-5％，0，+5％三档调节。

3、中频电源   

本电炉设备中频电源采用以下形式：

3.1、电路采用12脉波整流方式，进线电压采用650V。逆变采用半桥逆变，逆变可控硅采用双串联形式。其电路原理图如下：

3.4、中频电源结构特点： 

3.4.1、整流部分的可控硅采用了Z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。

3.4.2、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。电容器采用新安江电力电容器厂生产的金属化电容器，型号为ZCMJ0.90-1850S。

3.4.3、逆变电路采用大容量快速可控硅和续流二极管

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大容量KK可控硅和快速二极管，有效的提高逆变可控硅和续流二极管的耐压值。

3.4.4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。

    电容器采用新安江电力电容器厂生产的电热电容器。

3.5、一拖二串联型中频电源的性能特点

3.5.1、高功率因数运行特性

    由于系统在整个工作过程中整流始终处于全开通状态（相当于二极管整流），调节输出功率是通过调节逆变输出实现的，所以系统的功率因数始终处于Z高状态（≥0.95）。这种性能是并联型中频电源所无法达到的。

3.5.2  控制系统全数字化，无继电控制

控制系统采用高可靠性的大规模集成电路控制。各种信号的运算处理及其相应动作的执行都按程序自动进行。用数字控制系统代替各种继电控制回路所要完成的功能，整个中频电源设备无一只继电器，这就避免了由于继电器接点不可靠带来的设备故障。

3.5.4 电源恒功率输出运行，有效的缩短熔化时间，提高设备的效率。

由于系统在工作时，中频电源的输出电压和功率是通过调节逆变触发频率来实现的，这样就可以始终使输出的功率处于Z大状态，并且通过电压和电流闭环作用，使中频电源达到恒功率输出。

3.5.5  具有优异的抗冲击负荷能力

系统中主要元器件的参数选择均留出较大裕量，在硬件上保证了各元器件有较好的抗冲击能力。

在控制方式上，整流和逆变控制均单独设置有电压和电流闭环控制，在负载冲击时能有效的控制电压和电流的变化率。

3.5.6  完善可靠的保护功能

本控制线路设有整流过压/过流保护、槽路过压/过流保护、缺相保护、控制电源欠电压保护、冷却水压过低和冷却水温过高保护等各项保护措施。这些保护功能的分析处理与实现都在主控制板和逆变控制板上完成，保证了各项保护功能的灵敏度及可靠性。

本套系统为水冷却设备，为了设备的安全可靠运行，故应对冷却水的水温进行多点实时监控。我公司针对水温监控重要性，设计了一套具有特色的专用监测仪表。在每一只可控硅上均装有两个温度检测点，这就使该套系统的可控硅每一个水冷却部分均受到实时监控，决不会因为某点的水温过高而造成元器件的损坏。

3.5.7  先进的相序自识别功能

控制系统中含有相序自识别电路，使系统中无须安装同步变压器，免去了调试维修中调相序、对同步的工作。

3.5.8  丰富的外控接口

 设备含有内/外转换、自动/手动转换开关和它们的接口，可方便的实现远程自动控制。并设有温度外环的控制接口，与红外测温仪和温度自动控制系统相结合，可方便的实现程序设定温升对电源输出功率的自动调节，使钢管的Z终加热温度达到预期温度。

3.5.9光隔离脉冲输出

    在控制系统中，触发脉冲从控制板到可控硅的控制极之间具有双重隔离措施。在控制板上采用了2500V以上耐压的光隔离器件对触发脉冲进行光电隔离，在脉冲变压器上采用了3000V以上耐压等级的变压器组件。即使可控硅产生过压，也不会对控制系统产生任何影响o

3.5.10  方便的功率转换功能

    只需要通过旋转面板上的功率转换旋钮，就可以实现两个炉体之间的功率转换。达到一台炉体熔化另一台炉体保温的效果。

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。 

五、电炉部分

    电炉部分包括电炉炉体，水冷电缆，耐火胶泥，炉衬快速推出装置，主回路铜排。

1、炉体

炉体由感应线圈，磁轭，炉架，倾动油缸和炉盖组成。

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浸绝缘漆工艺, 外表再进行真空浸绝缘漆，绝缘层的耐压大于6000V。

    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。

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，Z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。

1.3、炉架

炉架分活动和固定二部分。

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。

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度，在承载Z大装料量时运行平稳。

1.4、炉盖

活动炉架上面安装有炉盖。

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。

1、 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。内部通过焊接方式与铜绞线连接。这种方式联接牢固，接触电阻小。

水冷电缆的外套管采用夹布橡胶管。这种胶管不易燃烧，强度好。它可以承受0.45Mpa水压而不泄漏或破裂。

橡胶管经过长期使用后会老化，这时就要进行更换。这种可拆卸结构不需要破坏内部的铜绞线，只需要拆开接头上的螺栓就可以方便的更换外部橡胶管。

接头内部采用斜锥面密封和导电。当上紧接头螺栓时，自然就会起到了既导电又密封的作用。

2、 耐火胶泥

耐火胶泥是一种高度绝缘和绝热的材料，它涂在感应线圈的匝间和内侧，有如下作用：

  (1)使感应线圈成为一个整体，减少工作时的振动和噪音。

  (2)当炉料渗漏时保护感应线圈。

  (3)有利于炉衬推出。

4、炉衬快速推出装置

    炉衬快速推出装置用于快速拆除旧炉衬。它包括顶推块，顶推油缸和操作机构。

顶推块装在炉衬的下面，通过炉体底部的顶推孔与顶推油缸相连。需要推出旧炉衬时，电炉倾转到90度，将顶推油缸用固定销和炉体底部的连接法兰固定，操作手动阀向油缸加压即可将旧炉衬推出。

六、液压系统

    包括液压泵站和倾炉操作台。

    液压泵站用于向倾炉油缸，炉盖驱动油缸，炉衬推出油缸提供动力。泵站的额定工作压力为11Mpa。液压介质为液压油。

倾炉操作台用于控制炉体的倾动，回落，炉盖的开关和炉衬推出。它采用手动阀操作，动作平稳，无冲击。

所有液压元件都采用国内优质产品。

液压原理见下图所示。

七、冷却水系统

电气部分采用FL-500BP型闭式冷却塔冷却，炉体部分采用FKH-150G型横流式冷却塔冷却。

采用此种冷却，用户可以省去挖水池的费用及用来建造水池的场地。而且冷却效果好。冷却系统采用纯水，从根本上解决了水质对设备的影响，使设备在良好的工作环境中工作。

八、技术资料和图纸

    设备出厂时提供下列技术资料。

 1、机械部分

包括电炉外型图，基础图，平面布置图，土建要求，平台和冷却系统资料，电炉的使用维护说明书。

液压原理图，液压系统使用说明书。

  水系统使用说明书。

2、电气部分

    包括主电路电气原理图，外部接线图，电器元件表。中频电源使用维护和控制系统故障检查排除指导说明书。

九、 设备交付、 安装、调试及Z终验收

1、设备现场安装完毕后，进行现场的水压试验确定无漏水、供电系统都能够正常供电时，进行设备的现场调试。需方必须确保设备供电正常。

2、卖方专家在现场对用户设备操作维修人员进行设备的操作和维修的培训。

3．设备的Z终验收工作在用户现场，验收的项目包括：

(1)  感应炉功率的测量，生产率的测量；

(2)  感应炉电耗和熔化率的测量

(3)  冷却介质温升的测量；

(4)  炉子构件温度的测量；

(5)   报警系统的可靠性及灵敏度检查；

(6)  根据技术要求中所提条款的验证；

所有项目检查测试完成以后，双方写出Z终验收报告签字后生效。