對全自動(dòng)控制中頻加熱爐的調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)分析

王元忠

摘 要：本發(fā)明涉及一種加熱爐，具體設(shè)計(jì)一種用于金屬加熱的智能中頻加熱爐，主要從安裝、調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)方面剖析其必須注意的主要事項(xiàng)，有利于現(xiàn)場作業(yè)人員的安全和設(shè)備的安裝質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)控制、中頻加熱、變頻、調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)、剖析、質(zhì)量

1、背景技術(shù)

中頻加熱爐利用中頻的感應(yīng)器電源建立中頻磁場，使鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)渦流并發(fā)熱，達(dá)到加熱材料的目的。中頻加熱爐的感應(yīng)器電源是一種將工頻50HZ交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l（300HZ以上至20K HZ）的電源裝置，把三相工頻交流電，整流后變成直流電，再把直流電變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的中頻電流，供給由電容和感應(yīng)線圈里流過的中頻交變電流，在感應(yīng)圈中產(chǎn)生高密度的磁力線，并切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生很大的渦流。這種渦流同樣具有中頻電流的一些性質(zhì)，即，金屬自身的自由電子在有電阻的金屬體里流動(dòng)要產(chǎn)生熱量。中頻加熱爐主要用于熔煉碳鋼，合金鋼，特種鋼，也可用于銅，鋁等有色金屬的熔煉和提溫.設(shè)備體積小，重量輕， 效率高，耗電少，熔化升溫快，爐溫易控制，生產(chǎn)效率高，因此應(yīng)用廣泛。

但是現(xiàn)有的中頻加熱爐自動(dòng)化水平低，靠人工操作推進(jìn)金屬坯料進(jìn)行加熱，無法與其它自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行智能聯(lián)網(wǎng)配合工作，生產(chǎn)效率較低；同時(shí)現(xiàn)有中頻加熱爐采用的是等匝距感應(yīng)器，整個(gè)加熱區(qū)間保持同一加熱溫度，無法根據(jù)產(chǎn)品的加熱特性來設(shè)置不同的溫區(qū)，加熱效率低且能源浪費(fèi)。

2、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述問題不足之處，提供一種自動(dòng)化程度高、能與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)網(wǎng)配合工作的中頻加熱爐。

中頻加熱爐，包括機(jī)架、推料油缸、推料油缸電機(jī)、推料架、加熱感應(yīng)器及感應(yīng)器電源，還包括加熱爐控制系統(tǒng)，該加熱爐控制系統(tǒng)包括：加熱爐通訊單元，其設(shè)有用于與外部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的通訊接口；加熱爐CPU控制單元，其與加熱爐通訊單元電連接；加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元，其與加熱爐通訊單元電連接；加熱爐數(shù)據(jù)輸出控制單元，其與加熱爐通訊單元、推料油缸電機(jī)及感應(yīng)器電源電連接；推料油缸位置傳感器，其與加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元電連接；推料架位置傳感器，其加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元電連接；加熱感應(yīng)器進(jìn)出料位置傳感器，其設(shè)于加熱感應(yīng)器的進(jìn)出口處，且與加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元電連接；及出料測溫傳感器，其設(shè)于加熱感應(yīng)器的出口處，且與加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元電連接。

所述加熱爐通訊單元為PROFIBUS DP通信單元，加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元內(nèi)置A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，加熱爐數(shù)據(jù)輸出控制單元內(nèi)置D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

所述加熱感應(yīng)器為變匝距感應(yīng)器；變匝距感應(yīng)器設(shè)有入料端高溫窄匝距區(qū)間及出料端保溫窄匝距區(qū)間，其中入料端高溫窄匝距區(qū)間的縱向長度為變匝距感應(yīng)器縱向長度的三分之二，出料端保溫窄匝距區(qū)間的縱向長度為變匝距感應(yīng)器縱向長度的三分之一，感應(yīng)器電源內(nèi)設(shè)有多匝比中頻變壓器。

本發(fā)明對現(xiàn)有中頻加熱爐增加加熱爐控制系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)化改造，且其內(nèi)置有加熱爐通訊單元，通過通訊接口與外部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，如與擠壓機(jī)及機(jī)器人等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化協(xié)調(diào)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

圖3為本發(fā)明所述中頻加熱爐控制原理簡圖。

3、具體實(shí)施方式

如圖3所示，本發(fā)明所述的中頻加熱爐，包括機(jī)架、推料油缸、推料油缸電機(jī)、推料架、加熱感應(yīng)器、感應(yīng)器電源及加熱爐控制系統(tǒng)。具體如下：

加熱爐通訊單元71，用于實(shí)現(xiàn)加熱爐CPU控制單元72連接擴(kuò)展設(shè)備（如相關(guān)傳感器和執(zhí)行裝置），同時(shí)加熱爐通訊單元71設(shè)有用于與外部設(shè)備（如擠壓機(jī)及用于搬運(yùn)的機(jī)器人）聯(lián)網(wǎng)的通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)智能協(xié)調(diào)工作。進(jìn)一步，該加熱爐通訊單元71為PROFIBUS DP通信單元。

加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元73，其與加熱爐通訊單元71電連接。進(jìn)一步，所述加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元73內(nèi)置A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把擴(kuò)展設(shè)備（如相關(guān)傳感器）的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送至加熱爐通訊單元71。

加熱爐數(shù)據(jù)輸出控制單元74，其與加熱爐通訊單元71、推料油缸電機(jī)及感應(yīng)器電源連接。所述加熱爐數(shù)據(jù)輸出控制單元74內(nèi)置D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于把加熱爐通訊單元71傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)發(fā)送至推料油缸電機(jī)及感應(yīng)器電源。

推料架位置傳感器76，其加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元73電連接，其用于檢測推料架的位置信息。

出料測溫傳感器78，其設(shè)于加熱感應(yīng)器的出口處，且與加熱爐數(shù)據(jù)輸入控制單元73電連接，用于檢測加熱后的坯料是否符合溫度要求。

所述加熱爐CPU控制單元72通過加熱爐通訊單元71接收推料油缸位置傳感器75、推料架位置傳感器76、加熱感應(yīng)器進(jìn)出料位置傳感器77、出料測溫傳感器反饋的信息78，處理后通過加熱爐通訊單元71發(fā)出控制信息至推料油缸電機(jī)及感應(yīng)器電源進(jìn)行工作執(zhí)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能控制。

具體所述加熱感應(yīng)器為變匝距感應(yīng)器；該變匝距感應(yīng)器設(shè)有入料端高溫窄匝距區(qū)間及出料端保溫窄匝距區(qū)間，其中入料端高溫窄匝距區(qū)間的縱向長度為變匝距感應(yīng)器縱向長度的三分之二，出料端保溫窄匝距區(qū)間的縱向長度為變匝距感應(yīng)器縱向長度的三分之一。變匝距感應(yīng)器在相同的功率下比現(xiàn)有的等匝距感應(yīng)器加熱時(shí)間要短，加熱效率高，且能因?qū)嶋H情況設(shè)置對應(yīng)的溫區(qū)，節(jié)能減排。所述變匝距的方式是指繞制感應(yīng)器線圈的銅管（一般為矩形截面銅管）的軸向?qū)挾龋ㄔ丫啵┻M(jìn)料端較窄，出料端較寬，一般分為兩級或三級，這種設(shè)計(jì)是因?yàn)樗芯€圈內(nèi)通過相同的電流，磁場強(qiáng)度和單位功率在感應(yīng)器進(jìn)料端最大，會使溫度很快升高。

本發(fā)明對現(xiàn)有中頻加熱爐增加加熱爐控制系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)化改造，且其內(nèi)置有加熱爐通訊單元，通過通訊接口與外部設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，如與擠壓機(jī)及機(jī)器人等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化協(xié)調(diào)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，采用變匝距感應(yīng)器，提供加熱的效率，且節(jié)能減排。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙明生主編.電氣工程師手冊/機(jī)械工業(yè)出版社.2000.3

[2] 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊/化學(xué)工業(yè)出版社.2003.6

[3] 陳 琳 主編.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)/化學(xué)工業(yè)出版社.2004.4

[4] 楊思俊 朱伯看.晶閘管中頻電源基本知識/浙江科學(xué)技術(shù)出版社出版.1999.1