I. ความเป็นมาของโครงการและข้อกำหนดอุปกรณ์

กรณีศึกษานี้เกี่ยวข้องกับเตาหลอมเหนี่ยวนำความถี่กลาง รุ่น WDL-KGPS-1000 มีความจุพิกัด 1 ตัน และความจุสูงสุด 1.2 ตัน ออกแบบมาสำหรับการใช้งานหลอมอลูมิเนียม อุปกรณ์นี้ใช้การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่กลาง และติดตั้งระบบเอียงไฮดรอลิกสำหรับการเทอะลูมิเนียมหลอมเหลว ระบบไฟฟ้าได้รับการกำหนดค่าสำหรับแหล่งจ่ายไฟสามเฟส 380V/50Hz พร้อมด้วยวงจรเรียงกระแสสามเฟสหกพัลส์ และอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อแบบขนาน

เมื่อเทียบกับเตาขนาด 0.8 ตันในกรณีศึกษาที่แล้ว อุปกรณ์นี้มีตัวเตาที่ออกแบบมาสำหรับความจุสูงสุด 1.2 ตัน โดยกำลังไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้นเป็น 600 กิโลวัตต์ ในขณะที่ยังคงรักษาความถี่เอาต์พุตเดิมที่ 1000 เฮิรตซ์ การกำหนดค่านี้ – โดยมีกำลังไฟเกินความต้องการของเตาเล็กน้อย – ให้ระยะเผื่อสำหรับการเพิ่มอัตราการหลอม

II. ระบบแหล่งจ่ายไฟความถี่กลาง KGPS

ระบบแหล่งจ่ายไฟใช้แหล่งจ่ายไฟความถี่กลางแบบ KGPS ที่ใช้ไทริสเตอร์ มีกำลังไฟพิกัด 600 กิโลวัตต์ แรงดันเอาต์พุตความถี่กลาง 1500 โวลต์ และความถี่เอาต์พุต 1000 เฮิรตซ์ ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงกว่า 0.9 และอัตราความสำเร็จในการสตาร์ท 100% ส่วนวงจรเรียงกระแสเป็นแบบสะพานควบคุมเต็มรูปแบบสามเฟส โดยวงจรควบคุมใช้สถาปัตยกรรมแผงวงจรดิจิทัลรุ่นที่แปด

ฟังก์ชันการควบคุมหลัก ได้แก่ การควบคุมกำลังคงที่ การสตาร์ทแบบอ่อนด้วยความถี่กวาดและแรงดันศูนย์ และการป้อนกลับแรงดัน-กระแสแบบวงจรปิดคู่ การสตาร์ทแบบความถี่กวาดและแรงดันศูนย์ หมายความว่าระบบจะสแกนจากความถี่สูงลงมาโดยอัตโนมัติระหว่างการสตาร์ท สร้างการสั่นพ้องความถี่กลางเมื่อพบจุดเรโซแนนซ์ของโหลด – วิธีการนี้หลีกเลี่ยงความไวต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของโหลดที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติในวิธีการสตาร์ทแบบแยกกระตุ้นแบบดั้งเดิม

ระบบป้องกันครอบคลุมสภาวะกระแสเกิน แรงดันเกิน กระแสต่ำ แรงดันต่ำ น้ำขาด และเฟสขาด เมื่อพารามิเตอร์การป้องกันใดๆ เกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ระบบจะบล็อกเอาต์พุตพัลส์และตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟวงจรหลักโดยอัตโนมัติ ตู้แหล่งจ่ายไฟมีการแสดงค่าแรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าเต็มรูปแบบ พร้อมด้วยไฟแสดงสถานะ

ตู้คาปาซิเตอร์ให้การชดเชยแบบขนานความถี่กลาง ลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟในสายส่งและปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบ ความจุของแบงค์คาปาซิเตอร์จะถูกจับคู่กับความถี่เรโซแนนซ์ของขดลวดเหนี่ยวนำ เพื่อให้แน่ใจว่าทำงานใกล้จุดเรโซแนนซ์ภายใต้สภาวะพิกัด

III. การออกแบบขดลวดเหนี่ยวนำและการป้องกันแกนแม่เหล็ก

ขดลวดเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบหลักในการแปลงพลังงาน สร้างจากทองแดง T2 ที่มีความหนาผนัง 5 มม. เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหล ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กสลับความถี่ 1000 เฮิรตซ์ ซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวนในประจุโลหะภายในเตาหลอม ทำให้เกิดความร้อน การออกแบบขดลวดอิงตามหลักการสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและได้รับการตรวจสอบผ่านซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์เฉพาะ โดยมีการควบคุมความเบี่ยงเบนระหว่างกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานจริงและกำลังไฟฟ้าออกแบบให้อยู่ภายใน 5%

ฉนวนระหว่างรอบได้รับการประมวลผลโดยใช้เทคนิคฉนวนขั้นสูง พร้อมเทคโนโลยีการยึดจับเฉพาะที่ช่วยลดการสั่นสะเทือนตามแนวแกนของขดลวด ผนังด้านในของขดลวดถูกพ่นด้วยวัสดุฉนวนทนความร้อนสูงนำเข้า และมีการติดตั้งระบบเตือนการรั่วไหลของเตาหลอม – เมื่ออลูมิเนียมหลอมเหลวรั่วไหลเข้าสู่ชั้นขดลวด ระบบเตือนจะตรวจจับได้ตั้งแต่เนิ่นๆ และส่งสัญญาณสภาวะดังกล่าว ป้องกันไม่ให้เตาหลอมแตก

มีการเคลือบสารทนไฟหนา 10 ถึง 15 มม. บนพื้นผิวด้านในของขดลวด การเคลือบนี้มีสองหน้าที่: อำนวยความสะดวกในการก่อสร้างผนังเตาหลอม และป้องกันการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของผนังเตาหลอม ซึ่งจะส่งผลต่ออายุการใช้งาน

แกนแม่เหล็กมีโครงสร้างแบบเสี้ยววงกลม ทำจากแผ่นเหล็กซิลิคอนรีดเย็นแบบลามิเนต และยึดด้วยสปลินท์สแตนเลส พื้นผิวสัมผัสระหว่างแกนและพื้นผิวด้านนอกของขดลวดมีความโค้ง ทำให้เกิดการสัมผัสแบบหน้าแทนการสัมผัสแบบเส้น ทำให้ได้ประสิทธิภาพการยึดจับที่ดีขึ้นและลดการรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็ก แผ่นเหล็กซิลิคอนเสริมด้วยสปลินท์เฉพาะแทนการใช้สลักเกลียวทะลุ ทำให้พื้นที่แม่เหล็กมีประสิทธิภาพสูงสุดและลดความร้อนเฉพาะจุด แกนแม่เหล็กทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็ก ป้องกันความร้อนของตัวเตาหลอม และรองรับและยึดขดลวดเหนี่ยวนำไปพร้อมกัน

IV. ระบบเอียงไฮดรอลิก

การเอียงเตาหลอมขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิก โดยมีกระบอกสูบสองตัวจัดวางอยู่ทั้งสองด้านของตัวเตาหลอมสำหรับการยก และการคืนเตาหลอมทำได้โดยอาศัยแรงโน้มถ่วง สถานีไฮดรอลิกติดตั้งมอเตอร์คู่และปั๊มคู่ – ตัวหนึ่งใช้งานและอีกตัวหนึ่งสำรอง พร้อมความสามารถในการสลับอัตโนมัติ ถังน้ำมันเชื้อเพลิงปิดสนิทและเชื่อมเพื่อป้องกันการรั่วไหลของน้ำมันไฮดรอลิก

ช่วงมุมเอียงคือ 0 ถึง 95 องศา พร้อมการทำงานที่ราบรื่นโดยไม่มีการกระตุกหรือคืบ ปรับความเร็วได้ และสามารถค้างตำแหน่งใดก็ได้ การทำงานเอียงควบคุมผ่านวาล์วมือ เหมาะสำหรับกระบวนการหล่อที่ต้องการการควบคุมปริมาณการเทอลูมิเนียมหลอมเหลวอย่างแม่นยำ

V. โครงสร้างตัวเตาหลอม

เปลือกเตาหลอมใช้โครงสร้างเหล็ก ประกอบด้วยฐานยึดแบบตายตัวและตัวเตาหลอมแบบเอียง โดยการกำหนดค่าโครงสร้างโดยรวมรับประกันความแข็งแกร่ง อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความสูงของเตาหลอมได้รับการปรับให้เหมาะสมผ่านการวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์ – อัตราส่วนที่เพิ่มขึ้นช่วยปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าตามธรรมชาติและเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

ตัวเตาหลอมออกแบบให้มีกำลังการบุ 3000 กก. สำหรับการหลอมอลูมิเนียม 1000 กก. ซึ่งหมายความว่าปริมาตรเตาหลอมมีระยะเผื่อที่สำคัญเมื่อเทียบกับความจุพิกัด อำนวยความสะดวกในการดำเนินการบรรจุและลดความเสี่ยงการหก

VI. เบ้าหลอมกราไฟต์และระบบหล่อเย็นด้วยน้ำ

เบ้าหลอมทำจากกราไฟต์ มีอายุการใช้งานที่แนะนำ 4 ถึง 6 เดือน ขึ้นอยู่กับสภาวะการทำงาน รวมถึงวิธีการบรรจุ ช่วงอุณหภูมิหลอมที่รักษาไว้ และความถี่ในการกำจัดตะกรัน

สายเคเบิลหล่อเย็นด้วยน้ำสร้างจากลวดทองแดงไร้ออกซิเจนแบบหลายเส้น TU1 หุ้มด้วยท่อยางทนไฟความแข็งแรงสูง พร้อมขั้วต่อแบบขึ้นรูปเย็น ด้านแหล่งจ่ายไฟต้องการอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นไม่น้อยกว่า 12 ลบ.ม./ชม. ในขณะที่ด้านตัวเตาหลอมต้องการไม่น้อยกว่า 22 ลบ.ม./ชม. อุณหภูมิน้ำขาออกด้านแหล่งจ่ายไฟต้องไม่เกิน 35°C และด้านตัวเตาหลอมต้องไม่เกิน 45°C โดยแรงดันน้ำขาเข้าจะรักษาไว้ระหว่าง 0.15 ถึง 0.35 MPa ระบบหล่อเย็นด้วยน้ำติดตั้งหอหล่อเย็นแบบปิด ถังน้ำ และตู้ควบคุม โดยสร้างเป็นวงจรหล่อเย็นแบบหมุนเวียนอิสระ