一體式晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振節(jié)能中頻感應(yīng)透熱爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種中頻透熱爐，尤其是一種一體式晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振節(jié)能中頻感應(yīng)透熱爐。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)煤氣爐加熱的氧化燒損為2%，燃煤爐達到3%，鋼材原材料損耗嚴重；為了節(jié)約鋼材原材料，中頻感應(yīng)加熱爐應(yīng)運而生:中頻感應(yīng)加熱爐是指金屬熱變形或熱處理前的整體穿透式，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。它廣泛用于汽配、五金、鋼管、齒輪等行業(yè)。分別可用于十字節(jié)、輪轂單元、齒輪齒坯、球籠、閥門閥體熱鍛成型前的加熱、軸承鍛件成型前的加熱、五金件、標準件熱鍛成型前的加熱等。
[0003]然而，現(xiàn)有的中頻感應(yīng)加熱爐電氣原理為并聯(lián)逆變諧振線路或者IGBT(模塊化原件)串聯(lián)逆變諧振線路；
[0004]并聯(lián)諧振線路的中頻感應(yīng)加熱爐，其加熱方式雖然升溫速度快，氧化極少，中頻加熱鍛件的氧化燒損僅為0.5%，中頻加熱工藝節(jié)材，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克；但是它依然存在著一些不足之處；并聯(lián)諧振加熱爐在運行過程中自然功率因素很低，需要配電室的無功補償柜進行補償功率因素，配電室到設(shè)備的電纜自身損耗大；并聯(lián)諧振加熱爐的逆變器在換流時，晶閘管是強迫關(guān)斷的，關(guān)斷時間長，損耗較大；并聯(lián)諧振加熱爐加熱到熱鍛工藝溫度:1150°C，所需電耗為400度電/噸，能耗很高；
[0005]而IGBT串聯(lián)線路的中頻感應(yīng)加熱爐所采用的元器件成本高，而且故障率相對較高，導(dǎo)致其穩(wěn)定性不理想，導(dǎo)致了設(shè)備的后期維護成本很高。同時節(jié)能效果不明顯。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，提供了一種能提高自身的功率因素，一直保持在0.95以上，完全達到并高于國家供電部門的要求，降低逆變器換流時的損耗，降低了槽路電流，節(jié)約能耗和原材料，而且故障率低，穩(wěn)定性高，維護成本低的一體式晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振節(jié)能中頻感應(yīng)透熱爐。
[0007]為達到上述目的，實用新型采用了下列技術(shù)方案:
[0008]一種一體式晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振節(jié)能中頻感應(yīng)透熱爐，包括爐架和設(shè)置在爐架上的爐體，爐體前端設(shè)有用于將料坯推入爐體內(nèi)部的推料氣缸以及氣缸接料機構(gòu)，所述爐體后端設(shè)有快速出料機構(gòu)，所述爐架上設(shè)有電氣控制箱，所述電氣控制箱內(nèi)部設(shè)有晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振變頻裝置，所述晶閘管串聯(lián)半橋逆變諧振變頻裝置包括主回路控制系統(tǒng)和控制回路控制系統(tǒng)，所述主回路控制系統(tǒng)包括三相斷路器組、進線電感組、整流組、平波電抗器組、濾波電容組、諧振電容組、逆變組、逆變電感組，所述三相斷路器組為一個萬能斷路器，所述進線電感組包括3個進線電感，所述整流組包括6只KP型晶閘管和2只ZP 二極管，6只KP晶閘管與主控控制板的整流觸發(fā)線路形成一個整流控制系統(tǒng)，將三相交流市電整流后轉(zhuǎn)換為單相直流電；所述平波電抗器組、濾波電容組共同形成LC濾波電路，給逆變提供了一個穩(wěn)定的電壓源，所述諧振電容組包含若干只諧振電容器，所述逆變組包含若干只KK晶閘管和若干只ZK快速恢復(fù)二極管以及若干只逆變電感，逆變組的上橋臂給諧振電容充電形成正半波，逆變組的下橋臂給諧振電容充電形成負半波，上橋臂和下橋臂輪流導(dǎo)通形成正弦波交流電。
[0009]本實用新型中加入諧振電容組比單純電容濾波要好，平波電抗器可以使電網(wǎng)的諧波更小，降低干擾。所述KK晶閘管起到調(diào)壓作用，通過調(diào)節(jié)KK晶閘管導(dǎo)通角度，調(diào)節(jié)輸出電壓，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率，可調(diào)節(jié)范圍為1% -100% ;本實用新型的逆變線路屬于半橋逆變回路，比全橋逆變回路更穩(wěn)定。與KK晶閘管并聯(lián)的ZK快速恢復(fù)二極管起到了在上橋?qū)ㄖ笙聵蜻€沒有導(dǎo)通之前或則在下橋?qū)ㄖ笊蠘蜻€沒有導(dǎo)通之前給諧振回路提供一個電流通路。與若干只KK晶閘管串聯(lián)的若干只逆變電感，起到了緩沖逆變硅的電流上升率，不至于KK晶閘管因電流上升率過大而燒毀。
[0010]本實用新型諧振電容器組和逆變組、爐體組采用了串聯(lián)連接的方式，實現(xiàn)了晶閘管串聯(lián)逆變。
[0011]優(yōu)選地，所述KK晶閘管、ZK快速恢復(fù)二極管和逆變電感的數(shù)量均為2-10個。
[0012]優(yōu)選地，所述2只ZP 二極管的其中一只為ZP續(xù)流二極管，另一為ZP隔離二極管。
[0013]ZP續(xù)流二極管與整流輸出兩端并聯(lián)，起到保證電流的連續(xù)性以及減少對電網(wǎng)的沖擊的作用。ZP隔離二極管與整流輸出串聯(lián)，起到隔離作用，避免了 KP管燒毀而造成三相主回路嚴重短路。
[0014]本實用新型中ZP續(xù)流二極管的設(shè)置可以保證每只整流晶閘管的導(dǎo)通角度120度。優(yōu)選地，所述逆變電感組包括兩組電感，該兩組電感相互平行，所述上橋臂和下橋臂的數(shù)量均為1-5個。
[0015]本實用新型的三相電源整流輸出后選用平波電抗器組、濾波電容組共同形成LC濾波，給逆變提供了一個穩(wěn)定的電壓源。比單純電容濾波要好，平波電抗器可以使電網(wǎng)的諧波更小，降低干擾。
[0016]優(yōu)選地，指諧振電容組的正極與逆變組的上橋臂、下橋臂分別連接，諧振電容組的負極和爐體感應(yīng)器線圈的一頭連接，逆變組的輸出端和爐體感應(yīng)器線圈的另一頭連接。諧振電容組、逆變組、爐體組形成了一個串聯(lián)逆變回路，這里我們稱之為串聯(lián)逆變。所述諧振電容組包含若干只諧振電容器，所述逆變組相包含若干只KK晶閘管和若干只ZK快速恢復(fù)二極管以及若干只逆變電感。所述KK晶閘管起到調(diào)壓作用，通過調(diào)節(jié)KK晶閘管導(dǎo)通角度，調(diào)節(jié)輸出電壓，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出功率，可調(diào)節(jié)范圍為1% -100%。逆變組的上橋臂給諧振電容充電形成正半波，逆變組的下橋臂給諧振電容充電形成負半波，上橋臂和下橋臂輪流導(dǎo)通形成正弦波交流電。本逆變線路屬于半橋逆變回路，比全橋逆變回路更穩(wěn)定。與KK晶閘管并聯(lián)的ZK快速恢復(fù)二極管起到了在上橋?qū)ㄖ笙聵蜻€沒有導(dǎo)通之前或則在下橋?qū)ㄖ笊蠘蜻€沒有導(dǎo)通之前給諧振回路提供一個電流通路。與若干只KK晶閘管串聯(lián)的若干只逆變電感，起到了緩沖逆變硅的電流上升率，不至于KK晶閘管因電流上升率過大而燒毀。
[0017]優(yōu)選地，所述的爐架一端設(shè)有測溫探頭，所述快速機構(gòu)機構(gòu)后側(cè)設(shè)有三路分選機構(gòu)，所述三路分選機構(gòu)分別與測溫探頭連接。
[0018]三路分選機構(gòu)分別與測溫探頭共同控制，實現(xiàn)超溫、低溫、合格工件的分選。
[0019]本實用新型中的三路分選機構(gòu)即為由控制器控制啟閉的三個出料口，分別為溫度偏低料出口、溫度適中料出口和溫度偏高料出口，每個出口的啟閉通過測溫探頭的溫度信號傳遞到控制器上來控制；當測溫探頭探測到出料的溫度適中時，控制器控制溫度適中料出口打開，棒料通過溫度適中料出口出料；當測溫探頭探測到出料的溫度偏低時，控制器控制溫度偏低料出口打開，棒料通過溫度偏低料出口出料；當測溫探頭探測到出料的溫度偏高時，控制器控制溫度偏高料出口打開，棒料通過溫度偏高料出口出料。
[0020]優(yōu)選地，所述快速出料機構(gòu)包括減速機、鏈條、鏈輪、軸承、通水旋轉(zhuǎn)接頭、方鋼偏心提料軸，所述鏈條一端銜接爐體的出料端，另一頭銜接于三路分選機構(gòu)入口。
[0021]本實用新型設(shè)計了快速出料機構(gòu)，是為了防止爐體內(nèi)的棒料出料時由于溫度較高而損壞爐體側(cè)壁或者爐架側(cè)壁，還可以提高安全性，同時降低了加熱后的工件的空冷損耗。
[0022]優(yōu)選地，所述推料氣缸與爐體之間設(shè)有進料臺，所述進料臺銜接推料氣缸和爐體，進料臺一側(cè)設(shè)有提供料坯的儲料架，所述推料氣缸通過一絲杠傳動結(jié)構(gòu)連接在爐架頂部。
[0023]可以整體調(diào)節(jié)氣缸的前后位置，用于調(diào)整不同坯料始終處于出料后后退一定距離，保證了工件出爐之前不被空氣直接快速接觸而氧化。
[0024]該種結(jié)構(gòu)方便推料氣缸平穩(wěn)可靠的將料坯推入爐體內(nèi)加熱，可以防止料坯錯亂；提高傳送效率，同時推料氣缸還可以在爐架上移動調(diào)整氣缸與爐體之間的距離以適應(yīng)不同規(guī)格和型號的料還。
[0025]優(yōu)選地，所述爐架一側(cè)還設(shè)有報警燈，所述報警燈位于測溫探頭旁邊，報警燈和測溫探頭分別與電氣控制箱電連接。
[0026]報警燈是配合測溫探頭和三路分選機構(gòu)設(shè)計的，當出料的料坯溫度不符合要求時，報警燈也會報警。實現(xiàn)了超溫件、低溫件、合格件的可視化報警系統(tǒng)。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型將電源系統(tǒng)組合在爐架內(nèi)部的電氣控制箱內(nèi)，使其結(jié)構(gòu)緊湊，避免了通水電纜的損耗；選用晶閘管元件控制，與模塊化元件相比制造費用低，而且故障率低，穩(wěn)定性高，從而帶來了客戶后期的元件更換費用低，維護成本低；控制整套電源系統(tǒng)的整流、逆變系統(tǒng)以及接收反饋信號為整套電源建立一個保護系統(tǒng)。整流部分選用6只KP型晶閘管，與電氣控制箱形成一個整流系統(tǒng)，將三相交流市電轉(zhuǎn)換為直流電。整流部分裝有2只ZP 二極管?？梢员ＷC電流的連續(xù)性以及減少對電網(wǎng)的沖擊，可以使電網(wǎng)的諧波更小，降低干擾，同時可以起到隔離作用，整流輸出后選