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關(guān)于有色金屬中頻加熱爐工作頻率的選擇
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關(guān)于有色金屬中頻加熱爐工作頻率的選擇
當(dāng)前國內(nèi)外加熱大截面鋁錠用的感應(yīng)加熱爐基本上是采用工頻加熱方案的，這是綜合考慮加熱過程的各種因素而確定的，其主要出發(fā)點(diǎn)是①是降低單位產(chǎn)量能耗；②盡量縮短加熱周期和避免表面溫度過燒確保加熱質(zhì)量；③避免整流電源柜產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的污染；④避免打結(jié)爐襯產(chǎn)生裂紋和掉渣對產(chǎn)品和模具的損壞，延長感應(yīng)器的使用壽命。⑤工頻加熱爐使用故障較少，維護(hù)簡單方便迅速，且使用維護(hù)成本較低。
按加熱公式計(jì)算，加熱頻率應(yīng)很低，此時(shí)電源成本太高，且與環(huán)保要求不符，故國際上綜合考慮要供電頻率≥30Hz。這就是為什么工業(yè)發(fā)達(dá)國都將大直徑銅鋁錠加熱頻率定為工頻，德國還使用低于50Hz的頻率，其目的就是**程度提高透入深度Δ，降低透入深度內(nèi)的單位體積功率密度，避免表面過燒，縮短加熱時(shí)間。如果采用400－500Hz的中頻電源。其透入深度僅為50Hz的1/3，加熱層體積功率密度是工頻爐的三倍，如此在加熱過程后期，表面容易產(chǎn)生過燒，如要避免，只有降低加熱功率，生產(chǎn)率將大大降低。要達(dá)到同樣的心表溫差，其均溫時(shí)間將大大延長。
采用工頻供電比采用中頻電源，綜合電效率高。中頻電源供電，其變頻柜的轉(zhuǎn)換效率為90－94％，即至少有6％的能源被變頻柜消耗。3000kW電源至少有180kW損耗，這也就是為什么中頻電源柜要通水強(qiáng)行冷卻。
在電源柜和感應(yīng)加熱器之間的水冷銅排和水冷電容器，其線路壓降為電源柜輸出電壓的10－15％，能耗為電損耗的8%左右，這樣送到感應(yīng)器上的功率就只有變壓器輸出功率的85％左右。消耗的能源必須由冷卻水帶走，一旦斷水供電線路很快就會燒壞 。而工頻爐的電源柜，供電線路銅排，電容器全部是自冷的，其線路損耗僅為變壓器輸出功率的1-2％。工頻加熱爐采用是不銹鋼筒，保溫氈，云母筒的復(fù)合爐襯。不銹鋼耐磨耐沖擊（保溫氈導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為0.035，而打結(jié)爐襯導(dǎo)熱系數(shù)為0.9-1.2，導(dǎo)熱系數(shù)是保溫氈的30倍左右），云母筒起絕緣兼保溫作用。這種復(fù)合爐襯使每噸鋁錠加熱的電耗比打結(jié)爐襯下降5%以上。
中頻加熱爐采用耐火材料打結(jié)爐襯，不可避免因耐火材料受熱不均勻產(chǎn)生裂紋和掉渣，使感應(yīng)器使用壽命縮短，掉渣如果附著到鋁錠上，帶到擠壓模具內(nèi)，會影響模具壽命和產(chǎn)品質(zhì)量。而如采用中頻加熱，因透入深度小，復(fù)合爐襯會被加熱燒紅甚至局部熔化而不能采用。故工業(yè)發(fā)達(dá)國家大型鋁錠加熱爐都采用復(fù)合爐襯，而不采用耐火材料打結(jié)爐襯。復(fù)合爐襯的感應(yīng)器使用壽命可達(dá)5-10年，而打結(jié)爐襯的遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此。
采用變頻電源面臨重要問題是供電電源的高次諧波問題，變頻電源采用可控硅整流，不可避免有高次諧波。尤其在70％左右額定功率時(shí)，高次諧分量**，整個(gè)工廠很多電氣控制裝置不能使用。需加消諧裝置才能解決問題。供電部門對其使用有一定限制，國家也于1993年就制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而采用工頻供電就根本沒有這個(gè)問題?，F(xiàn)在江浙一帶對變頻電源的諧波較為重視，不少企業(yè)在申報(bào)變頻電源時(shí)，供電局或不予批準(zhǔn)，或要求其配專用的消諧裝置。
從國外資料與國內(nèi)引進(jìn)的大直徑鋁錠感應(yīng)加熱爐來看，均未發(fā)現(xiàn)采用中頻加熱方式，（而國外的中頻電源技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國內(nèi)現(xiàn)有水平）所以我們認(rèn)為這是因中頻加熱在大直徑鋁錠加熱方面是有嚴(yán)重缺陷所致。
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