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中频炉-基于KGPS多个电源模块的新型加热技术
作者:海山机电  [2011-11-20 11:29:26]

 

  现代生产对锻造工艺不断提出新的技术要求:高产能,高精度以及高度的灵活性。这迫使人们以新的策略和思维来满足技术要求。
  加热工艺的优劣以及重复精度对锻压成形工艺有重要影响。首先,必须确保坯料具有成形所需的合理热焓值。其次,轴/径向温度分布均匀。但是这与氧化皮与粘接问题降低的要求相矛盾。另外一个引起高度重视的是与日益上升的能耗成本背景相关的节能问题。再有,加热系统的长度也受到厂房的空间约束。因此,根据客户要求以及适应加热工艺是获取高可靠性和高效率的关键。

1.
模块化加热系统的概念
  加热效果与加热线的总长度,线圈的数量和功率,以及频率都有重要关系。对于单一电源加热的加热系统,只能实现对某一特定规格,特定产量条件下的坯料加热单独设计与之相适应的最优化温度分布,最小氧化皮以及最低的粘接率和能耗。这可以通过选择合适的线圈匝数以及工作频率(单一电源,单一频率)来实现,由于频率单一,无法采用最优化的频率加热不同加热工艺阶段的坯料。比如对于坯料最初预热阶段,此时坯料还处于铁磁体状态,比较适合采用低频率加热以便不仅仅加热坯料的表层,同时也深入加热坯料内部。在加热的中间阶段,坯料表面温度介于居里温度和所需的锻造温度之间,此时适合采用比预热阶段高的频率加热以降低能耗。在最后阶段,主要目的是弥补表面与中心温度之间的温差以获得理想的轴/径向温度分布。这时需要最高的工作频率以补偿表面散热。采用独立控制,以不同频率向各个线圈独立供电的新技术后,尽管各个阶段所需功率不同,我们仍能采用匝数相仿的线圈。这样,同一线圈可以用于任何加热阶段,从而有效减少备用线圈数量要求。
海山多电源概念基于海山变频电源技术。在模块化变频电源中,每个KGPS单元是一个250KW的变频电源装置。
  各个模块可以根据加热工艺要求自由组合以便每个线圈获得所需的功率。通常情况下,每个线圈可以由最多3个模组的KGPS向该加热区间提供所需功率。在其后的加热区间一般要求较低的功率,因此所用的KGPS模组也较少。加热最后阶段的保温由单个250KW的KGPS模块。设计思路是每个加热阶段的加热能力独立于线圈设计。各模组由连接主板整合,从而获得加热工艺所需的功率大小。功率控制由海山控制板完成。此项技术具有很好的稳定性并已经在世界范围内的客户得到广泛的应用。

2. 海山机电
加热工艺控制软件包
  由于可以单独控制每个线圈的供电,用户需要一个有力的工具,借助这个工具可以毫不费力地根据自己的生产要求,使锻温度分布均匀,低能耗,少粘接与氧化皮问题,避免过热现象和坯料熔化现象,从而获得最佳的加热效果。
这是一款针对热焓控制加热系统中多电源技术加热工艺的预先计算客户软件包。客户可以输入所需加热坯料的直径,长度大小和所需产量,生产节奏。
  同时定义坯料离开每个线圈时的截面平均温度(热焓值),从而获得坯料中心,表面,平均温度图表以及氧化皮情况。用户可以自行定义每个线圈允许的最高区域温度,监控变频电源的负荷值与温度从而避免过载或坯料的局部熔化。如果其中某个变频电源出现故障,可以关闭该区间并计算出剩余部分可能达到的最高产量。
  欲了解温度的详细信息,可以打开另一个窗口,它可以三维图示坯料内的温度分布情况。并且可以显示坯料在加热移动过程任一点位置的温度分布情况。通过确定从坯料离开加热系统到锻压成形中间的时间间隔,可以通过相似的方法监控这期间冷却前后的坯料温度分布。因而,用户可以对坯料从加热开始到成形过程至始至终的完整监控。
  另外一个特征是成本分析功能。它充分考虑能耗,材料成本,氧化皮损耗,以及由于温度分布问题在成形过程中可能对锻模造成的磨损。这样,用户可以借助成本分析工具修改加热工艺从而优化单件成本。
  另一个多电源变频技术模块化热焓控制加热系统的优点在于任意产量和坯料规格条件下平滑的坯料截面平均温度加热曲线。有效避免在产量低的条件下的过热现象,同时在产量变化时加热系统加热的坯料温度波动小。

3.
加热变频控制系统
    在控制面板上显示工艺过程,因此用户可以全过程监控工艺过程。同时还可以在生产过程中修改相关参数。一旦锻造生产线上游或下游设备出现故障,立即将功率输入调整到最小值以降低废料量(保温功能)冷启动功能用于减少开机过程可能产生的废料。在冷态线圈条件下,调低功率输入以达到较好的预热过程。“循环操作”用于向坯料提取机构准确经过加热的坯料,循环控制根据循环时间设定精确控制

 





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