I. Proje Arka Planı ve Ekipman Özellikleri

Bu vaka çalışması, alüminyum eritme uygulamaları için tasarlanmış, 0,5 ton nominal kapasiteli ve 0,6 ton maksimum kapasiteli WDL-KGPS-500 model orta frekanslı indüksiyon eritme ocağını içermektedir. Ekipman, orta frekanslı indüksiyonlu ısıtma kullanır ve erimiş alüminyum boşaltımı için hidrolik eğme sistemi ile donatılmıştır.

Bu ekipmanın en dikkat çekici yapılandırma özelliği şebeke uyumluluk şemasıdır: güç kaynağı tarafı 440V/3P/60Hz'den beslenirken, orta frekanslı güç kaynağı giriş voltajı 380V olarak belirtilmiştir. Bu, ekipmanın 60Hz şebeke bölgeleri (Güney Kore, Orta ve Güney Amerika'nın bazı bölgeleri ve Orta Doğu gibi) için tasarlandığı anlamına gelir ve orta frekanslı güç kaynağına beslemeden önce 440V şebeke voltajını 380V'a düşürmek için güç kaynağı kabini içine veya dışına bir transformatör veya voltaj adaptasyon ünitesi gerektirir. Hem voltaj hem de frekansın bu çift adaptasyonu, ihracat projelerinde elektrik tasarım aşamasında önceden teyit edilmesi gereken bir parametredir.

II. KGPS Orta Frekanslı Güç Kaynağı Sistemi

Güç kaynağı sistemi, 400 kW nominal güce, 2400 volt orta frekans çıkış voltajına ve 1000 Hz çıkış frekansına sahip KGPS tristör tabanlı orta frekanslı güç kaynağını benimser. Güç faktörü 0,9'un üzerindedir ve başlatma başarı oranı %100'dür. Doğrultucu bölümü, üç fazlı altı darbeli doğrultucu yapısına sahip üç fazlı tam kontrollü bir köprü ve paralel bağlı bir invertördür.

Kontrol devresi, geniş frekans aralığı adaptasyonu, sabit güç kontrolü, süpürme frekanslı sıfır basınçlı yumuşak başlatma ve çift kapalı döngü voltaj-akım geri beslemesi özelliklerine sahip sekizinci nesil dijital devre kartı mimarisini kullanır. Süpürme frekanslı sıfır basınçlı başlatma, sistemin başlatma sırasında otomatik olarak frekansları tarayarak, yük rezonans noktasını bulduğunda orta frekans salınımını oluşturması anlamına gelir - ayrı uyarma başlatma yöntemlerinde bulunan yüke bağlı parametre değişikliklerine duyarlılığı önler.

Koruma sistemi aşırı akım, aşırı voltaj, düşük akım, düşük voltaj, su kaybı ve faz kaybı koşullarını kapsar. Herhangi bir koruma parametresi ayar eşiğini aştığında, sistem otomatik olarak darbe çıkışını engeller ve ana devre gücünü keser. Güç kaynağı kabini paneli, tam voltaj, akım ve güç okumalarının yanı sıra çalışma durumu göstergelerini içerir.

Kondansatör kabini, dağıtım hatlarındaki reaktif güç iletim kayıplarını azaltan orta frekanslı paralel kompanzasyon sağlar. Kondansatör bankası kapasitesi, indüksiyon bobininin rezonans frekansına göre ayarlanır ve nominal koşullar altında rezonans noktasına yakın çalışmayı sağlar.

III. İndüksiyon Bobini Tasarımı ve Manyetik Boyunduruk Kalkanı

İndüksiyon bobini, T2/TU1 bakırından 4 mm et kalınlığı ile yapılmış temel enerji dönüşüm bileşenidir. Enerji verildiğinde, bobin, fırın ocağındaki metal yükünde girdap akımları oluşturan ve ısı üreten 1000 Hz alternatif manyetik alan üretir. Bobin tasarımı, elektromanyetik alan prensiplerine dayanır ve özel bilgisayar yazılımları ile doğrulanır, gerçek çalışma gücü ile tasarım gücü arasındaki sapma %5 içinde kontrol edilir.

Bobinler arası yalıtım, gelişmiş yalıtım teknikleri kullanılarak işlenir, özel kelepçeleme teknolojisi bobinin eksenel titreşimini azaltır. Bobinin iç duvarı ithal yüksek sıcaklığa dayanıklı yalıtım malzemeleri ile püskürtülür ve bir fırın astarlığı sızıntı alarm sistemi kurulur - erimiş alüminyum bobin katmanına sızdığında, sistem bunu erken tespit eder ve durumu bildirerek fırın kırılma olaylarını önler. Bobinin iç yüzeyine 10 ila 15 mm kalınlığında refrakter bir kaplama uygulanır, bu hem fırın astarlığı yapımını kolaylaştırmak hem de astarlığın termal deformasyonunu önlemek için hizmet eder.

Manyetik boyunduruklar, soğuk haddelenmiş silikon çelik saclardan lamine edilmiş ve paslanmaz çelik splintlerle kelepçelenmiş hilal profilli yapıdadır. Boyunduruk ile bobinin dış yüzeyi arasındaki temas yüzeyi, çizgi teması yerine yüzey teması elde etmek için eğimlidir, daha iyi kelepçeleme verimliliği ve azaltılmış manyetik akı kaçağı sağlar. Silikon çelik saclar, etkili manyetik alanı en üst düzeye çıkarmak ve lokalize ısıtmayı azaltmak için geçme cıvatalar yerine özel splintlerle güçlendirilir. Manyetik boyunduruklar aynı anda manyetik akı kaçağını korur, fırın gövdesi ısınmasını önler ve indüksiyon bobinini destekler ve sabitler.

IV. Hidrolik Eğim Sistemi

Ocak eğimi, kaldırma için ocak gövdesinin her iki tarafına yerleştirilmiş iki silindirli bir hidrolik sistem tarafından tahrik edilir, ocak dönüşü ise yerçekimi ile gerçekleştirilir. Hidrolik istasyon, çift motor ve çift pompa ile donatılmıştır - biri hizmette, biri yedekte ve otomatik geçiş yeteneğine sahiptir. Yakıt deposu, hidrolik yağ sızıntısını önlemek için tamamen kapalı ve kaynaklıdır.

Eğim açısı aralığı 0 ila 95 derecedir, şok veya sürüklenme olmadan pürüzsüz çalışma, ayarlanabilir hız ve herhangi bir pozisyonda tutma yeteneği ile. Eğim işlemi, manuel vanalar aracılığıyla kontrol edilir, erimiş alüminyum dökme hacminin hassas kontrolünü gerektiren döküm işlemleri için uygundur.

V. Pot Kalıbı ve Astarlığı Oluşturma

Bu ekipmanın bir yapılandırma detayı, bitmiş bir grafit pot yerine bir pot kalıbı sağlamasıdır. Pot kalıbı 3 mm demir levhadan oluşur ve oluşum sırasında refrakter astarlığın şeklini ve hacim konumlandırmasını kontrol etmek için kullanılır. Kullanıcı, eritilen belirli metale ve döküm işlemine göre astarlığı malzemesini ve sıkıştırma/sinterleme yöntemini seçmelidir - bitmiş grafit potları doğrudan sağlayan çözümlere kıyasla kullanıcı operasyon seviyesinde bir farktır. Pot kalıbının konumlandırma fonksiyonu, astarlığı boşluğunun boyutsal tutarlılığını sağlar, böylece fırın ocağı ile indüksiyon bobini arasındaki kuplaj mesafesini tasarım aralığı içinde sabit tutar.

VI. Su Soğutma Sistemi ve Soğutma Kabloları

Su soğutmalı kablolar, TU1 çok telli oksijensiz bakır telden yapılmıştır, yüksek mukavemetli yangın geciktirici lastik boru ile kaplanmıştır, soğuk şekillendirilmiş konektörler temas direncini ve çekme mukavemetini sağlar. Güç kaynağı tarafı en az 8 m³/saat soğutma suyu akış hızı gerektirirken, fırın gövdesi tarafı en az 12 m³/saat gerektirir. Güç kaynağı tarafındaki çıkış suyu sıcaklığı 35°C'yi, fırın gövdesi tarafındaki ise 45°C'yi geçmemelidir ve giriş suyu basıncı 0,15 ila 0,35 MPa arasında korunmalıdır.

Su soğutma sistemi, yumuşak suyu dolaşan ortam olarak kullanan tam kapalı dolaşımlı bir soğutma yöntemi kullanır. Yumuşak su dolaşımının temel avantajı, kireç birikmesinden kaynaklanan güç kaynağı, tristörler, kondansatörler, IGBT modülleri ve indüksiyon bobininin aşırı ısınma hasarını önlemesidir; ayrıca, yumuşak su iyonik iletken bileşenler içermez, bu nedenle soğutma bileşenleri elektrolizden zarar görmez. Sistem su havuzu veya soğutma kulesi gerektirmez, minimum zemin alanı kaplar ve düşük makyaj suyu tüketimine sahiptir.

Soğutma sistemi üç bölümden oluşur: ana makine, su deposu ve kontrol kutusu. Ana makine, gövde, bakır soğutucu, egzoz sistemi, püskürtme sistemi, su ayırıcı, toplama halkası ve püskürtme pompasını içerir. Su deposu, ana pompa (biri hizmette, biri yedekte), paslanmaz çelik su deposu, elektrik kabini, sıcaklık kontrol sistemi ve basınç kontrol sistemini içerir. Kontrol kutusu, su soğutma sisteminin uzaktan çalıştırılmasını sağlar, su sıcaklığını görüntüler ve mesai saatleri sonrası gecikmeli çalışma ayarına izin verir.