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1、在线退火作业指导书一、 前言 二、 中频加热的工作原理1.1、三、 在线退火设备的控制系统四、 设备操作指导五、 点检项目及注意事项六、 设备定检项目及周期表七、 检修及故障维修指导一、前言中频感应加热设备采用的串联谐振，即电压型谐振频率跟踪。因此效率较高、功率因数较高。中频感应加热设备前级不可控全桥整流，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象，并且用大电容滤波，因此谐波数小对电网的干扰小。中频感应加热设备特点：1.生产操作简单、进出料灵活、自动化程度高，可实现在线式生产；2.工件加热速度快、氧化脱碳少，效率高，锻件质量好；3.工件加热长度、速度、温度等可精确控制；4.工件加热均匀、
2、芯表温差小，控制精度高；5.感应器可按客户要求精心制作。6.全方位节能优化设计，能耗低、效率高，比烧煤生产成本低；7.符合环保要求，污染小，同时还减少了工人的劳动强度。二、中频加热的基本原理2.1、感应炉的基本电路感应炉是利用电磁感应在金属内部形成的感应电流来加热金属的。为了使必须的电磁感应现象产生，中频感应炉由变频电源、电容器、感应线圈和需要加热的金属材料组成基本电路。基本电路如图1-1所示。图1-1 感应炉的基本电路变频电源将50Hz的工频电流增频后变为150200000Hz的电流，并把这种电流输送到感应线圈与电容组成的回路中。感应线圈是用铜管绕成的螺旋型线圈，铜管通水进行冷却。变频电流通
3、过感应线圈时使通过线圈的金属材料因电磁感应而产生感应电流，从而利用这种电流来对金属材料进行加热。2.2、感应炉的基本原理无铁心感应炉工作的基本原理基于电磁感应原理和电流热效应原理，简单地说，由于电磁感应使金属材料内产生感应电流，感应电流在金属材料内流动时因电阻而产生热量，使金属材料加热。电磁感应现象和由此产生的金属加热过程是一系列复杂的物理过程，它包括电、磁、传热等物理过程。现仅对电和磁的关系、电磁感应现象、电和热的关系等进行简单的介绍。2.1 电和磁的关系1820年丹麦物理学家奥斯特发现在通电的导体周围存在着磁场，从而知道了电和磁的相互依存关系。导体中电流所产生的磁场的极性和电流的流动方向有
4、关，它服从右手法则（右手握导体，四指为磁力线方向，则拇指表示N极方向）。电流通过螺旋线圈时产生磁场，线圈内的磁场强度和通过的电流强度、线圈的匝数成正比，磁场的极性服从右手法则。1831年英国物理学家法拉第发现当导体在磁场中做切割磁力线运动时，在闭合回路中就有电流产生。若导体静止不动而改变闭合回路内磁力线数量或磁场的极性时，同样会在闭合回路中产生电流。这一现象揭示了电和磁的关系，证明了两者是可以相互转化的。这种电磁之间相互转化的现象称为电磁感应现象。法拉第电磁感应定律是描述电磁之间关系的重要物理学定律，它是感应加热的理论基础，电磁感应现象包括两种情况：、 当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁力
5、线运动时，闭合回路中就有感应电流产生。、 当闭合回路（包括导体）静止不动，而穿过闭合回路的磁力线数量或方向发生变化时，在闭合回路中同样会产生感应电动势，并在其作用下产生感应电流。上述两种不同情况所产生的电磁感应现象的物理本质虽然不同，但都遵循着同一法则，这一法则就是法拉第电磁感应定律：在闭合回路中所产生的感应电动势的大小，和穿过该回路的磁通量的变化率成正比。法拉第电磁感应定律的数学表示形式为 =（/t）N108(V) (1-1)式中 E-闭合回路中的感应电动势，V; N-螺旋线圈匝数；（/t）-磁通量变化率，每秒钟切割磁力线数目，=HS79.57; H-磁场强度。A/m； S-螺旋线圈包围的空
6、间横断面面积，cm2。 2.2、电流的热效应-焦耳-楞茨定律当 感应电流在闭合回路内流动时，自由电子要克服各种阻力。于是，必须消耗一部分能量做功，这就是要克服导体的电阻，使一部分电能转换成热能。感应电流具有的这种热效应，可使闭合回路中导体的温度升高。焦耳楞茨定律：电流通过导体所散发的热量与电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。公式如下：Q= I2Rt(J)式中 I-通过导体的电流，A； R-导体的有效电阻，； T-通电时间，s。综上所述，电磁感应现象和电流的热效应即法拉第电磁感应定律和焦耳-楞茨定律为感应加热方法提供了物理基础。三、中频感应炉及其电源中频感应炉是指使用电流频率在1508000
7、Hz范围电源供电的感应电炉。中频感应炉的成套设备包括电源及电气控制部分、炉体部分、传动装置及水冷系统。3.1、中频感应炉用电源中频感应炉使用的电源有变频发电机组、倍频器和可控硅变频器三种变频电源。其中前两种变频电源已逐步被可控硅变频器取代，它们只有在特殊条件下使用。目前可控硅变频器已成为中频感应炉的主要供电电源。3.1.1、可控硅变频器的工作原理及其主电路（1）可控硅变频器组成的主电路由可控硅变频器与感应炉组成的主电路如下图所示。主电路由三相工频电源经变压器降压后，供给可控硅变频器，经可控硅整流、滤波、逆变后获得中频电流，作为感应炉加热电源。为提高中频电效率并联有电容器组。以上部分组成中频感应
8、炉的主电路。（2）可控硅变频器的工作原理可控硅变频器的工作原理如图所示。用于感应炉的可控硅变频器大多是并联式逆变器。这种逆变器由整流、滤波和逆变三部分组成，起作用原理分述如下： 整流：通过三相桥式整流电路，将三相交流电整流为直流电。 滤波：经电抗器滤波后获得一个波形平稳的直流电源，供给逆变器。 逆变：滤波后的直流电，由桥式逆变电路，利用可控硅的轮番导通和关断，使直流电变成频率可调的中频电流。这种中频电流成为感应炉的电源。3.2、中频感应炉设备的冷却水系统中频感应炉设备的冷却部位主要有炉体感应线圈、电容器组、电源可控硅变频器等。感应线圈冷却水系统采用工业压力水冷却。冷却水压力应保持在一个较稳定的
9、范围之内。水温应保持在进水温度为2035，出水温度低于55.冷却水温过低会出现结露现象，水温超过55则失去冷却能力。为了节约用水，一般采用循环冷却系统。 可控硅变频器的冷却系统 可控硅变频器冷却用水应符合以下条件：冷却水压应稳定地保持在0.15MPa，水质应进行软化处理，硬度应小于P8，电阻在20K以上，水中不溶解物小于0.03mg/L. 为了保证中频感应炉设备的安全，冷却水系统应实行集中供水和回水。水路应设置水压报警装置和停水报警装置，以防止因水压不足或断水所造成的设备事故发生。以上为中频感应炉的一些基本原理及中频感应炉的设备组成系统。以下介绍我公司的中频感应炉设备。四、在线退火感应加热设备
10、 龙阳公司的感应加热设备有两台，一台为应达公司的400米ACR在线退火机组，控制系统采用的是全套西门子控制系统。另一台为日本三井公司的600米在线退火机组，控制系统采用日本三菱公司的PLC，驱动部分为日本富士公司的GS5000系列的变频器。以下将对其进行详细说明： 4.1、应达感应加热设备应达400米、900KW、6KHz的ACR在线退火机组的系统组成主要有以下几个部分:A:中频加热电源柜 B、感应加热箱 C、冷却水系统A、 中频加热电源柜中频加热柜主要由主回路开关、快速熔断器、整流电路、逆变电路、电容补偿电路、控制检测及报警回路组成。其主回路电路图如下：B、 感应加热箱感应加热箱主要由四个感
11、应加热线圈、母排、连接导排、及两个加热箱柜门限位开关组成。C、 冷却水系统冷却水系统主要有电源柜冷却和加热箱内线圈及铜排冷却。电源柜内冷却是一个封闭的冷却水循环系统，主要由一个单独的纯水冷却箱、一个4KW的水泵、压力开关等组成。4.1.2、PLC可编程控制器，采用西门子S7-300系列，其中包括电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、高速计数模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和接口模块等。4.1.3、人机界面（HMI）采用西门子MP370B触摸显示屏，可以实现以下功能：1、设置、修改并显示各种参数；2、显示该设备各部分的动作情况及所处的位置（信号灯）;3、进入不同的画面，可以完成该设备的各
12、种不同动作(按钮)；4、监控PLC各输入/输出点的通/断状态；5、屏幕右上方显示当前的报警或警告信号；6、屏幕左上方显示当前的日期和时间；7、报警及警告文本记录了近期出现的各种报警及警告信号；8、设有速度与电流对应值、420mA与电流对应值的曲线画面；9、可设置密码值。4.1.4、交流电机变频器采用西门子MICROMASTER440系列变频器。6SE6440-2UD33-0EA1 (30KW) (含制动电阻) 2台6SE6440-2UD31-5DA1 (15KW) 1台6SE6440-2UD31-1CA1 (11KW) 1台6SE6440-2UD17-5AA1 (0.75KW) (含制动电阻)
13、 1台4.1.5、测长编码器：OVW2-1500-2MHT型增量式编码器采用圆光栅作为角分度元件，可实时输出回转轴的角度及速度信息，该信息输入PLC的高速计数模块，通过PLC的编程运算，可计算出铜管所走过的长度及铜管当前运行的速度，以上两个值即可在触摸屏上显示，也将参与PLC中的其它控制及运算。4.1.6、操作方式操作方式主要有以下四种：A、手动方式 B、自动方式 C、加热方式 D、机械方式。A、 手动方式（MANUAL MODE）:将选择开关（SA3）打到“手动方式”，在操作台或触摸屏上均能实现以下动作，（如果在触摸显示屏上操作，需要在触摸显示屏的首页画面上选择“MANUAL MODE”画面
14、）。(1)、放卷定位销伸出或放卷定位销缩回；（2）、放卷摆臂回转或放卷摆臂返回； 注：放卷摆臂回转包括下列一些动作：放卷定位销缩回-放卷摆臂回转-放卷定位销伸出； 放卷摆臂返回包括下列一些动作：放卷定位销缩回-放卷摆臂返回-放卷定位销伸出。（3）、收卷定位销伸出或收卷定位销缩回；（4）、收卷摆臂回转或收卷摆臂返回； 注：收卷摆臂回转包括下列一些动作：收卷定位销缩回-收卷摆臂回转-收卷定位销伸出； 收卷摆臂返回包括下列一些动作：收卷定位销缩回-收卷摆臂返回-收卷定位销伸出。（5）、液压泵启动或液压泵停止；（6）、氮气阀通或氮气阀断；（7）、吹干气阀通或吹干气阀断（8）、淬火液阀通或淬火液阀断；（9）、测速装置伸出或测速装置缩回；（10）、放卷辊道正转或放卷辊道反转（11）、收卷辊道1正转或收卷辊道1反转（12）、收卷辊道2正转或收卷辊道2反转（13）、液压泵启动后，放卷托盘抬起或放卷托盘落下（14）、液压泵启动后，收卷托盘抬起或收卷托盘落下（15）、放卷正点或放卷反点（16）、收卷正点或收卷反点（17）、联机正点或联机反点（18）、放卷机上有料筐的操作如下： a、按液压泵启动按钮，液压泵启动；b、按放卷摆臂回转按钮，放卷摆臂回转到位；c、按放卷托盘落下按钮，
