Динамо-машины  Применение индукционного нагрева 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

полярнбсти. Эти импульсы стабилизируются, затем Преобразуются интегратором и поступают на вход смесителя.

Блок обратной связи, имеющий на выходе регулируемого генератора трансформатор напряжения, выпрямляет высокочастотный сигнал и подает в противофазе сигнал управления на смеситель. Суммарный усиленный сигнал через катодный повторитель поступает на управляющие электроды тиристоров. При совпадении полярности на управляющем электроде и аноде одного из тиристоров тиристор отпирается. Через обмотку возбуждения генератора протекает ток возбуждения, величина которого регулируется при помощи R-С-цепей. Они определяют амплитуду и форму управляющего импульса.

Регулятор прост в настройке и обслуживании, малогабаритен, недостатком его является неполное использование управляющих свойств тиристоров на малых выходных напряжениях генератора. Регулятор позволяет включать в любой последовательности от одного до четырех преобразователей серии ПВВ-100-8000 и поддерживать стабильное напряжение на общих шинах вне зависимости от числа работающих нагревательных постов. На нагревательных постах осуществляется нагрев заготовок перед горячей высадкой болтов на высадочных прессах. Темп выдачи нагретых заготовок 2-4 с. Цепь напряжения обратной связи По высокой частоте и цепь управления тиристорами защищены от перегрузок по току и напряжению быстродействующими электронными устройствами. Предусмотрена защита тиристоров от обратного воздействия на них машинного генератора при нестационарных процессах. Весь регулятор охвачен обратной связью как по напряжению нагрузки, так и по напряжению сети.

Схема автоматического регулятора пригодна также для возбуждения преобразователей серии ВПЧ. Стабильность напряжения на выходе преобразователя (на индукторе) plusmn;1% обеспечивается фазоимпульсным автоматическим регулированием тока управления тиристорами. Мощность регулятора возбуждения ограничена только типом выбранных в схеме тиристоров и, таким образом, может изменяться в широких пределах. Схема легко перестраивается для регулирования режима нагрева в зависимости от температуры.

20. Высокочастотные установки с ламповыми генераторами. Тиристорные преобразователи частоты

Высокочастотные установки для индукционного нагрева с ламповыми генераторами получили широкое распространение в машиностроении, различаются по конструктивному исполнению и технологической применяемости. Несмотря на то, что установки постоянно совершенствуются, их структурное построение мало изменяется, а в производственных условиях в большинстве случаев не изменяется вообще. 172

При изготовлении трактора laquo;Кировец raquo; применяется большинство типов высокочастотных установок с ламповыми генераторами, разработанными для термообработки [13]; к ним можно отнести и снятые с производства и вновь выпускаемые (ЛЗ, ЛПЗ, ВЧИ и др.). На производственных участках имеются установки, устойчиво работающие по 10-15 лет, и установки, вновь введенные в эксплуатацию. Характерно, что установки серии ЛЗ более просты по схемным решениям, работают надежнее, чем установки серии ВЧИ. Объясняется это двумя основными причинами.

1. Установки серии ЛЗ имеют отработанные конструкцию, схему и эксплуатируются более длительный период. Это дало возможность накопить производственный опыт, а с учетом простоты схемы быстрее найти неисправности, возникающие в ходе эксплуатации.

2. Установки серии ВЧИ выполнены из новых комплектующих изделий и материалов, имеют более совершенную, но и более сложную схему; в их эксплуатации накоплен недостаточно богатый опыт, поэтому обслуживающий персонал менее оперативно решает вопросы, связанные с выходом из строя установок серии ВЧИ. К тому же, их регулировочные характеристики на выходе закалочного трансформатора ниже предыдущей серии.

При работе на одновитковый индуктор с малой индуктивностью отмечаются перенапряжения и выход из строя конденсаторов нагрузочного контура. Во многих случаях, особенно при пайке и закалке мелких деталей, приходится переделывать нагрузочный контур и схему обратной связи.

На разных этапах эксплуатации высокочастотные установки имеют характерные особенности. При монтаже и наладке комплект силовых и высокочастотных кабелей недостаточен, а замена его на шинный монтаж при заданной технологической компоновке затруднена и при эксплуатации повышает потери. Для нагревательного контура, особенно при блочном исполнении, возможны механические разрушения конденсаторов, изоляторов и шинного монтажа, что приводит к пробоям.

От подготовки инструмента, ЗИПа, комплектности установки и квалификации монтажно-наладочной бригады зависит время, затраченное на монтаж и наладку, поэтому при планировании ввода в эксплуатацию нового-технологического участка или при замене устаревшего оборудования необходимо предусматривать задел по готовым термообрабатываемым деталям и время на монтаж оборудования. Это время колеблется от трех суток до месяца и определяется по нормативам. После монтажа и наладки обслуживающему персоналу необходимо обращать внимание на состояние системы блокировок, так как принятая система в большинстве конструкций не исключает полного снятия напряжения с установки, как требуют правила. На блокировках двери генератора или выпрямителя может оставаться напряжение, к тому же, конструкция замка недостаточно надежна,

Отказы установки в процессе эксплуатации неизбежны, а их периодичность определяется интенсивностью эксплуатации установки и условиями ее содержания. Для большинства установок режим работы высокочастотного генератора мало сказывается на интенсивности отказов; в большинстве случаев они происходят из-за выхода из строя электровакуумных и полупроводниковых приборов или недостаточного охлаждения в блоках.

Эксплуатационные энергетические режимы работы лампового генератора рассмотрены в гл. IV. Наряду с этим, особое внимание обращают на работу системы водяного и воздушного охлаждения. Воздушное охлаждение, там, где оно применяется (охлаждение генераторных ламп, анодного контура и т. п.), определено нормой завода-изготовителя и при эксплуатации должно быть согласовано фазировкой электродвигателей вентиляторов, исправностью воздуховодов и фильтров очистки.

Одним из самых характерных недостатков является перефази-ровка электродвигателей после их ремонта и монтажа.

Состояние системы водяного охлаждения оказывает большое влияние на работу лампового генератора и высокочастотной установки в целом. В ряде случаев для нормальной работы требуется автоматическое регулирование расхода воды в системе охлаждения. Это регулирование не предусмотрено заводом-изготовителем, поэтому можно использовать один из изложенных ниже вариантов.

Для охлаждения анодов генераторных ламп в высокочастотных установках применяется невская вода. На одном из участков эксплуатируется семь комплектов высокочастотных установок с ламповыми генераторами ЛЗ-207 - 1 шт., ЛЗ-107 - 4 шт., ВЧИ-63/0,44 - 2 шт. На этих установках используется генераторная лампа ГУ-23А (всего 8 шт.). По паспорту лампы допустимые потери мощности на аноде Ра составляют 60 кВт. По теплоемкости эти потери эквивалентны расходу воды (л)

4,18(/2-/i)

где - время включения генератора на нагрев, с; - конечная температура воды на выходе из бака генераторной лампы, deg;С; 1-начальная температура воды на входе в бак генераторной лампы, deg;С.

Принимая из практики = 18 deg; С для летних условий (май-октябрь), 1 = 6 deg; С для зимних условий (ноябрь-апрель), = = 60-7-65 deg; С (допустимая для лампы по инструкции), имеем необходимый расход воды:

V 60-1

4,18(65 - 18)

0,305 л/с;

4,18 (65-6) л/с.

С учетом того что лампа в аварийных случаях имеет потери выше допустимых и коэффициент теплопередачи с меди анодного бака в воду требует некоторого увеличения скорости потока воды против рассчитанного, завод-изготовитель указывает в паспорте необходимый расход воды на охлаждение анода лампы ГУ-23А - 2 л/с. Этот расход воды предусмотрен в том случае, если температура на сливе из лампы не контролируется, а потери наибольшие.

В принципиальных схемах высокочастотных установок типа ЛЗ предусмотрен только контроль наличия воды в системе водоохлаждения лампы по реле давления. Установка реле давления обеспечивает расход воды по инструкции с момента включения генератора на накал до полного выключения генератора, т. е. в течение полной рабочей смены или круглосуточно. Однако охлаждение анода требуется только в момент, когда установка включена на laquo;генерацию raquo;, т. е. когда происходит нагрев детали. Это время иногда составляет 1/10 часть подготовительного времени. Таким образом, большая часть времени тратится на расход охлаждающей воды, когда в этом нет необходимости, причем при существующей схеме контроля этот расход значительно выше нормы даже в те промежутки времени, когда в воде нет необходимости.

С целью экономии воды предлагается схема автоматического регулирования расхода воды на охлаждение анода генераторной лампы в высокочастотных установках типа ЛЗ и других подобных устройствах. Сущность регулирования заключается в следующем (рис. 68, а). На сливе воды из генераторной лампы стоит термореле, которое имеет нормально открытый контакт. Термореле замкнет свой контакт, когда температура воды на выходе из генераторной лампы достигнет 65 deg; С, и отпустит при t = 62н-60 deg;С.

При замыкании контакта термореле срабатывает промежуточное реле и своим контактом включает двигатель исполнительного механизма, имеющий механический привод на заслонку В1, и заслонка, открываясь, увеличивает расход воды до необходимого количества. При уменьшении температуры воды термореле разомкнет свой контакт, промежуточное реле обесточится и включит обмотку двигателя на закрывание заслонки через нормально замкнутый контакт (бхщ и 02шах - угол запирания вентиля, соответствующий минимальной и максимальной температуре воды).

Двигатель исполнительного механизма имеет конечные выключатели, переключающие питание на обмотки двигателя в крайних положениях, когда вентиль открыт максимально или минимально. Заслонка вентиля имеет щель для постоянного протока воды, обеспечивающей съем теплопотерь с генераторной лампы в любой момент включения генератора на laquo;нагрев raquo; не менее 60 кВт.

Контроль наличия воды в системе осуществляется по реле давления, которое предусмотрено схемой высокочастотной установки.

Непосредственно на сливе воды из бака генераторной лампы установлено другое термореле, которое срабатывает при температуре 70 deg; С. Таким образом, при увеличении температуры воды

выше допустимой термореле замыкает контактом цепь питания своего промежуточного реле. Сработав, реле своим нормально замкнутым контактом разрывает цепь питания трансформатора в ламповом генераторе и тем самым снимает положительное (отпирающее) напряжение с сеток тиратронов выпрямителя. Анодное напряжение с генераторной лампы снимается. Одновременно с этим термореле подает через контакт питание на цепь сигнализации, состоящую из гидродинамического громкоговорителя и

Ст65оды

Подача

S) 56 0-

JpffW 4pnW

Рис. 68. Схема автоматического регулирования расхода воды в ламповом генераторе:

/ - блокировка генератора; 2 - блок контроля и сигнализации;

3 - высокочастотная установка;

4 - генераторная лампа; 6,6 - термореле; 7 - реле давления; 8 - исполнительный механизм

Гй-0,1

сигнальной лампы. Загорается сигнальная лампа, и начинает работать сирена (динамик), предупреждая оператора-термиста, что нагрев детали выключен, так как потери на аноде лампы выше допустимых или по какой-либо причине недостаточно воды на охлаждение.

Блок сигнализации позволяет предупредить выход из строя дорогостоящей генераторной лампы.

Обозначения на схеме приняты с учетом спецификации и принципиальной схемы высокочастотных установок типа ЛЗ (рис. 68, 6).

Для осуществления схемы автоматического регулирования потребуется следующее оборудование.

1. Термореле (типа ТР-200) - 2 шт.

2. Реле промежуточное (типа МКП-48) - 2 шт.

3. Исполнительный механизм (типа ИМТ-2/120) - 1 комплект.

4. Вентиль регулирующий - 1 шт.

5. Лампа сигнальная (типа МН-5) - 1 шт.

6. Динамик (типа ТД-0,1) - 1 шт.

7. Конденсатор (типа КСО) - 1 шт.

8. Сопротивление проволочное переменное - 1 шт.

Типаж оборудования предлагается ориентировочным и может быть изменен для конкретных условий. При этом расход воды соответствует для лета 1,695 л/с, для зимы - 1,757 л/с.

Высокочастотные установки в цехах работают в три и две смены. Считая в среднем работу генератора в две смены, имеем экономию воды для лета 12 800 т/год, для зимы 13 300 т/год.

Стоимость оборудования, необходимого для осуществления схемы автоматического регулирования, и его наладка окупятся в первый месяц эксплуатации ламповых генераторов с регулировкой расхода воды и контролем по температуре. В цехах, где имеется замкнутая система охлаждения установок, будет дополнительная экономия по расходу электроэнергии, затрачиваемой на работу насосов, так как в них не будет необходимости.

Система водоохлаждения высокочастотных установок может быть усовершенствована по всему технологическому участку.

На закалку многих деталей с целью исключения микротрещин требуется температура закалочной жидкости не ниже +25 deg; С, поэтому жидкость предварительно подогревают. В замкнутой и открытой системах водоохлаждения высокочастотных установок температура на сливе превышает требуемую для закалки, а на входе ниже ее.

Объединив систему охлаждения высокочастотной установки с системой закалки, будем иметь универсальную саморегулируемую систему водоснабжения технологического участка с ламповыми генераторами (рис. 69). Количество установок может быть неограниченным. Подобные системы можно распространить на тиристорные преобразователи частоты (рис. 70). Первоначально они получили широкое распространение в кузнечном производстве, однако их разработка и внедрение были сопряжены с большими трудностями. Этл трудности связаны с принципиальными решениями согласования инвертора с нагрузкой, управлением и запуском инвертора, защитой и охлаждением его элементов, компоновкой узлов, транспортировкой электроэнергии повышенной частоты от инвертора до нагревательного контура.

Первые образцы преобразователей, в частности ТПЧ-3, отмечались конструктивным несовершенством. Требовалось улучшение преобразователя, касающееся таких элементарных понятий, как снижение нагрева комплектующих элементов и снижение шума до допустимого уровня. В условиях тряски и вибрации при работе прессов и молотов потребовались виброзащита ТПЧ и установка их на амортизаторы. Перегрев узлов требует дополнитель-