تتعلق دراسة الحالة هذه بفرن صهر بالحث متوسط التردد، طراز WDL-KGPS-800، بسعة اسمية تبلغ 0.8 طن وسعة قصوى تبلغ 0.96 طن، مصمم لتطبيقات صهر الألمنيوم. تستخدم المعدات التسخين بالحث متوسط التردد وهي مجهزة بنظام إمالة هيدروليكي لتفريغ الألمنيوم المصهور. تم تكوين النظام الكهربائي لإمداد طاقة ثلاثي الطور بقوة 380 فولت/50 هرتز، مع مقوم جسر ثلاثي الطور بست نبضات وعاكس متصل بالتوازي.
تكمن الميزات التقنية الأساسية لهذه المعدات في الجمع بين نظام إمداد الطاقة متوسط التردد KGPS وجسم الفرن الهيدروليكي ذي الغلاف الفولاذي، مما يمثل حلاً لصهر بالحث متوسط السعة مناسب لعمليات ورش المسابك.
يعتمد نظام إمداد الطاقة على إمداد الطاقة متوسط التردد KGPS القائم على الثايرستور، والذي نضج من خلال أكثر من عقد من التطوير التكنولوجي المستمر. قسم المقوم هو جسر ثلاثي الطور كامل التحكم، بجهد خرج متوسط التردد يبلغ 1500 فولت، وقدرة اسمية تبلغ 500 كيلوواط، وتردد خرج يبلغ 1000 هرتز. يتجاوز عامل القدرة 0.9، ومعدل نجاح بدء التشغيل هو 100%، مما يعني أنه يمكن إنشاء تذبذب متوسط التردد بشكل موثوق في كل محاولة بدء تشغيل.
تستخدم دائرة التحكم بنية لوحة دوائر رقمية من الجيل الثامن، تتميز بالتحكم في الطاقة الثابتة، وبدء التشغيل الناعم بدون ضغط بتردد متذبذب، وردود فعل مزدوجة مغلقة للجهد والتيار. يشمل نظام الحماية ظروف التيار الزائد، والجهد الزائد، والتيار المنخفض، والجهد المنخفض، وفقدان الماء، وفقدان الطور. عندما يتجاوز أي معلمة الحد المحدد، يقوم النظام تلقائيًا بحظر خرج النبضات وفصل طاقة الدائرة الرئيسية.
يتم ترتيب خزانة إمداد الطاقة وخزانة المكثفات بشكل منفصل. توفر خزانة المكثفات تعويضًا متوازيًا متوسط التردد، مما يحسن عامل قدرة النظام ويقلل من خسائر نقل الطاقة التفاعلية على خطوط التوزيع. تتناسب سعة بنك المكثفات مع التردد الرنيني للملف الحثي، مما يضمن التشغيل بالقرب من نقطة الرنين في ظل الظروف الاسمية لتحقيق كفاءة خرج طاقة مثلى.
الملف الحثي هو المكون الأساسي لتحويل الطاقة في فرن التردد المتوسط. عند تشغيله، يولد الملف مجالًا مغناطيسيًا قويًا متناوبًا يحث تيارات دوامية في الشحنة المعدنية داخل بوتقة الفرن، مما يولد الحرارة. مادة الملف هي نحاس T2 بسماكة جدار تبلغ 5 مم، مصنعة كأنبوب حلزوني. يعتمد تصميم الملف على تحليل مجال الكهرومغناطيسي بالعناصر المحدودة، مع التحكم في الانحراف بين طاقة التشغيل الفعلية وطاقة التصميم في حدود 5%.
يستخدم الملف معالجة عزل متقدمة بين اللفات، مع تقنية تثبيت مخصصة لتقليل الاهتزاز المحوري. الجدار الداخلي للملف مطلي بمواد عازلة مستوردة مقاومة لدرجات الحرارة العالية، ويتم تركيب نظام إنذار تسرب الفرن للكشف عن مخاطر تسرب الألمنيوم المصهور. يتم تطبيق طلاء مقاوم للحرارة بسماكة 10 إلى 15 مم على السطح الداخلي للملف، ويخدم وظيفتين: تسهيل بناء بطانة الفرن ومنع التشوه الحراري للبطانة الذي يؤثر على عمر الخدمة.
النيرات المغناطيسية ذات تصميم مقطع هلالي، مصفحة من صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد ومثبتة بمسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ. سطح التلامس بين النير والسطح الخارجي للملف منحني، مما يوفر تلامسًا سطحيًا بدلاً من تلامس خطي، مما يحقق كفاءة تثبيت أفضل ويقلل من تسرب التدفق المغناطيسي. يتم تقوية صفائح فولاذ السيليكون بمسامير مخصصة بدلاً من البراغي المارة، مما يزيد من المساحة المغناطيسية الفعالة للصفائح ويقلل من التسخين الموضعي. تخدم النيرات المغناطيسية لحجب تسرب التدفق المغناطيسي، ومنع تسخين جسم الفرن، ودعم وتثبيت الملف الحثي، وتحسين كفاءة النظام الإجمالية.
يتم تشغيل إمالة الفرن بواسطة نظام هيدروليكي مع أسطوانتين مرتبتين على جانبي جسم الفرن للرفع. يتم إنجاز عودة الفرن بالجاذبية. تم تجهيز المحطة الهيدروليكية بمحركات مزدوجة ومضخات مزدوجة - واحدة قيد الخدمة والأخرى في وضع الاستعداد، مع إمكانية التبديل التلقائي. خزان الوقود مغلق وملحوم بالكامل، مع عدم وجود فتحات باستثناء المنافذ الجانبية وأنابيب التوصيل، لمنع تسرب الزيت الهيدروليكي.
تستخدم وحدة تحكم الإمالة الهيدروليكية تشغيل الصمام اليدوي، مع نطاق زاوية إمالة من 0 إلى 95 درجة. التشغيل سلس بدون صدمات أو زحف، مع سرعة قابلة للتعديل والقدرة على التوقف عند أي موضع. هذا التصميم مناسب لتطبيقات الصب التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في حجم صب الألمنيوم المصهور.
يعتمد غلاف الفرن على هيكل إطار فولاذي، يتكون من قاعدة تثبيت ثابتة وجسم فرن مائل، مع تكوين الإطار العام الذي يضمن الصلابة. تم تحسين نسبة قطر البوتقة إلى الارتفاع من خلال التحليل الحاسوبي، مع اعتماد مبادئ تصميم مقطع الفرن الدولية المتقدمة - نسبة متزايدة تحسن عامل القدرة الطبيعي وتعزز الكفاءة الكهربائية.
تم تركيب غطاء تجميع غبار مغلق فوق الجزء العلوي من الفرن لالتقاط الأبخرة والجسيمات المتولدة أثناء الصهر.
البوتقة ذات هيكل جرافيتي، توفر توافقًا كيميائيًا جيدًا مع صهر الألمنيوم. عمر خدمة البوتقة المشار إليه في العرض هو 4 إلى 6 أشهر، اعتمادًا على ظروف التشغيل بما في ذلك طريقة الشحن، ودرجة حرارة الصهر، وممارسات إزالة الخبث.
الكابلات المبردة بالماء مصنوعة من سلك نحاسي خالٍ من الأكسجين متعدد الخيوط من نوع TU1، مغلف بأنبوب مطاطي مقاوم للحريق عالي القوة، مع موصلات مشكلة على البارد توفر موصلية كهربائية جيدة وقوة شد. يتطلب جانب إمداد الطاقة معدل تدفق مياه تبريد لا يقل عن 12 متر مكعب/ساعة، بينما يتطلب جانب جسم الفرن لا يقل عن 20 متر مكعب/ساعة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مياه الخرج على جانب إمداد الطاقة 35 درجة مئوية، وعلى جانب جسم الفرن يجب ألا تتجاوز 45 درجة مئوية، مع الحفاظ على ضغط مياه الدخل بين 0.15 و 0.35 ميجا باسكال. تم تجهيز نظام تبريد المياه ببرج تبريد مغلق، وخزانات مياه، وخزانة تحكم، لتشكيل حلقة تبريد دائرية مستقلة.
السعة الاسمية 0.8 طن، بسعة قصوى تبلغ 0.96 طن، ودرجة حرارة صب اسمية محددة عند 780 درجة مئوية. وقت الصهر حوالي 60 دقيقة لكل فرن، مع انحراف مسموح به يبلغ ±5%. بناءً على ذلك، فإن الدورة من الشحن البارد إلى الوصول إلى درجة حرارة الصب تستغرق حوالي 1 ساعة، مما يتوافق مع معدل صهر يبلغ حوالي 0.8 طن في الساعة. مع قدرة اسمية تبلغ 500 كيلوواط، فإن استهلاك الطاقة المحدد هو حوالي 625 كيلوواط ساعة لكل طن من الألمنيوم، ويقع ضمن نطاق الكفاءة النموذجي لأفران الصهر بالحث متوسط التردد.
تتعلق دراسة الحالة هذه بفرن صهر بالحث متوسط التردد، طراز WDL-KGPS-800، بسعة اسمية تبلغ 0.8 طن وسعة قصوى تبلغ 0.96 طن، مصمم لتطبيقات صهر الألمنيوم. تستخدم المعدات التسخين بالحث متوسط التردد وهي مجهزة بنظام إمالة هيدروليكي لتفريغ الألمنيوم المصهور. تم تكوين النظام الكهربائي لإمداد طاقة ثلاثي الطور بقوة 380 فولت/50 هرتز، مع مقوم جسر ثلاثي الطور بست نبضات وعاكس متصل بالتوازي.
تكمن الميزات التقنية الأساسية لهذه المعدات في الجمع بين نظام إمداد الطاقة متوسط التردد KGPS وجسم الفرن الهيدروليكي ذي الغلاف الفولاذي، مما يمثل حلاً لصهر بالحث متوسط السعة مناسب لعمليات ورش المسابك.
يعتمد نظام إمداد الطاقة على إمداد الطاقة متوسط التردد KGPS القائم على الثايرستور، والذي نضج من خلال أكثر من عقد من التطوير التكنولوجي المستمر. قسم المقوم هو جسر ثلاثي الطور كامل التحكم، بجهد خرج متوسط التردد يبلغ 1500 فولت، وقدرة اسمية تبلغ 500 كيلوواط، وتردد خرج يبلغ 1000 هرتز. يتجاوز عامل القدرة 0.9، ومعدل نجاح بدء التشغيل هو 100%، مما يعني أنه يمكن إنشاء تذبذب متوسط التردد بشكل موثوق في كل محاولة بدء تشغيل.
تستخدم دائرة التحكم بنية لوحة دوائر رقمية من الجيل الثامن، تتميز بالتحكم في الطاقة الثابتة، وبدء التشغيل الناعم بدون ضغط بتردد متذبذب، وردود فعل مزدوجة مغلقة للجهد والتيار. يشمل نظام الحماية ظروف التيار الزائد، والجهد الزائد، والتيار المنخفض، والجهد المنخفض، وفقدان الماء، وفقدان الطور. عندما يتجاوز أي معلمة الحد المحدد، يقوم النظام تلقائيًا بحظر خرج النبضات وفصل طاقة الدائرة الرئيسية.
يتم ترتيب خزانة إمداد الطاقة وخزانة المكثفات بشكل منفصل. توفر خزانة المكثفات تعويضًا متوازيًا متوسط التردد، مما يحسن عامل قدرة النظام ويقلل من خسائر نقل الطاقة التفاعلية على خطوط التوزيع. تتناسب سعة بنك المكثفات مع التردد الرنيني للملف الحثي، مما يضمن التشغيل بالقرب من نقطة الرنين في ظل الظروف الاسمية لتحقيق كفاءة خرج طاقة مثلى.
الملف الحثي هو المكون الأساسي لتحويل الطاقة في فرن التردد المتوسط. عند تشغيله، يولد الملف مجالًا مغناطيسيًا قويًا متناوبًا يحث تيارات دوامية في الشحنة المعدنية داخل بوتقة الفرن، مما يولد الحرارة. مادة الملف هي نحاس T2 بسماكة جدار تبلغ 5 مم، مصنعة كأنبوب حلزوني. يعتمد تصميم الملف على تحليل مجال الكهرومغناطيسي بالعناصر المحدودة، مع التحكم في الانحراف بين طاقة التشغيل الفعلية وطاقة التصميم في حدود 5%.
يستخدم الملف معالجة عزل متقدمة بين اللفات، مع تقنية تثبيت مخصصة لتقليل الاهتزاز المحوري. الجدار الداخلي للملف مطلي بمواد عازلة مستوردة مقاومة لدرجات الحرارة العالية، ويتم تركيب نظام إنذار تسرب الفرن للكشف عن مخاطر تسرب الألمنيوم المصهور. يتم تطبيق طلاء مقاوم للحرارة بسماكة 10 إلى 15 مم على السطح الداخلي للملف، ويخدم وظيفتين: تسهيل بناء بطانة الفرن ومنع التشوه الحراري للبطانة الذي يؤثر على عمر الخدمة.
النيرات المغناطيسية ذات تصميم مقطع هلالي، مصفحة من صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد ومثبتة بمسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ. سطح التلامس بين النير والسطح الخارجي للملف منحني، مما يوفر تلامسًا سطحيًا بدلاً من تلامس خطي، مما يحقق كفاءة تثبيت أفضل ويقلل من تسرب التدفق المغناطيسي. يتم تقوية صفائح فولاذ السيليكون بمسامير مخصصة بدلاً من البراغي المارة، مما يزيد من المساحة المغناطيسية الفعالة للصفائح ويقلل من التسخين الموضعي. تخدم النيرات المغناطيسية لحجب تسرب التدفق المغناطيسي، ومنع تسخين جسم الفرن، ودعم وتثبيت الملف الحثي، وتحسين كفاءة النظام الإجمالية.
يتم تشغيل إمالة الفرن بواسطة نظام هيدروليكي مع أسطوانتين مرتبتين على جانبي جسم الفرن للرفع. يتم إنجاز عودة الفرن بالجاذبية. تم تجهيز المحطة الهيدروليكية بمحركات مزدوجة ومضخات مزدوجة - واحدة قيد الخدمة والأخرى في وضع الاستعداد، مع إمكانية التبديل التلقائي. خزان الوقود مغلق وملحوم بالكامل، مع عدم وجود فتحات باستثناء المنافذ الجانبية وأنابيب التوصيل، لمنع تسرب الزيت الهيدروليكي.
تستخدم وحدة تحكم الإمالة الهيدروليكية تشغيل الصمام اليدوي، مع نطاق زاوية إمالة من 0 إلى 95 درجة. التشغيل سلس بدون صدمات أو زحف، مع سرعة قابلة للتعديل والقدرة على التوقف عند أي موضع. هذا التصميم مناسب لتطبيقات الصب التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في حجم صب الألمنيوم المصهور.
يعتمد غلاف الفرن على هيكل إطار فولاذي، يتكون من قاعدة تثبيت ثابتة وجسم فرن مائل، مع تكوين الإطار العام الذي يضمن الصلابة. تم تحسين نسبة قطر البوتقة إلى الارتفاع من خلال التحليل الحاسوبي، مع اعتماد مبادئ تصميم مقطع الفرن الدولية المتقدمة - نسبة متزايدة تحسن عامل القدرة الطبيعي وتعزز الكفاءة الكهربائية.
تم تركيب غطاء تجميع غبار مغلق فوق الجزء العلوي من الفرن لالتقاط الأبخرة والجسيمات المتولدة أثناء الصهر.
البوتقة ذات هيكل جرافيتي، توفر توافقًا كيميائيًا جيدًا مع صهر الألمنيوم. عمر خدمة البوتقة المشار إليه في العرض هو 4 إلى 6 أشهر، اعتمادًا على ظروف التشغيل بما في ذلك طريقة الشحن، ودرجة حرارة الصهر، وممارسات إزالة الخبث.
الكابلات المبردة بالماء مصنوعة من سلك نحاسي خالٍ من الأكسجين متعدد الخيوط من نوع TU1، مغلف بأنبوب مطاطي مقاوم للحريق عالي القوة، مع موصلات مشكلة على البارد توفر موصلية كهربائية جيدة وقوة شد. يتطلب جانب إمداد الطاقة معدل تدفق مياه تبريد لا يقل عن 12 متر مكعب/ساعة، بينما يتطلب جانب جسم الفرن لا يقل عن 20 متر مكعب/ساعة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مياه الخرج على جانب إمداد الطاقة 35 درجة مئوية، وعلى جانب جسم الفرن يجب ألا تتجاوز 45 درجة مئوية، مع الحفاظ على ضغط مياه الدخل بين 0.15 و 0.35 ميجا باسكال. تم تجهيز نظام تبريد المياه ببرج تبريد مغلق، وخزانات مياه، وخزانة تحكم، لتشكيل حلقة تبريد دائرية مستقلة.
السعة الاسمية 0.8 طن، بسعة قصوى تبلغ 0.96 طن، ودرجة حرارة صب اسمية محددة عند 780 درجة مئوية. وقت الصهر حوالي 60 دقيقة لكل فرن، مع انحراف مسموح به يبلغ ±5%. بناءً على ذلك، فإن الدورة من الشحن البارد إلى الوصول إلى درجة حرارة الصب تستغرق حوالي 1 ساعة، مما يتوافق مع معدل صهر يبلغ حوالي 0.8 طن في الساعة. مع قدرة اسمية تبلغ 500 كيلوواط، فإن استهلاك الطاقة المحدد هو حوالي 625 كيلوواط ساعة لكل طن من الألمنيوم، ويقع ضمن نطاق الكفاءة النموذجي لأفران الصهر بالحث متوسط التردد.
