I. Proje Arka Planı ve Ekipman Özellikleri

Bu vaka çalışması, alüminyum eritme uygulamaları için tasarlanmış, 1 ton nominal kapasiteli ve 1,2 ton maksimum kapasiteli WDL-KGPS-1000 model orta frekanslı indüksiyon eritme ocağını içermektedir. Ekipman, orta frekanslı indüksiyonlu ısıtma kullanır ve erimiş alüminyum boşaltımı için hidrolik eğme sistemi ile donatılmıştır. Elektrik sistemi, 380V/50Hz üç fazlı güç kaynağı, üç fazlı altı darbeli doğrultucu ve paralel bağlı invertör için yapılandırılmıştır.

Önceki vakadaki 0,8 tonluk ocakla karşılaştırıldığında, bu ekipman maksimum 1,2 ton kapasite için tasarlanmış bir ocak gövdesine sahiptir; güç kaynağının nominal gücü 600 kW'a yükseltilmiş ve 1000 Hz çıkış frekansı aynı kalmıştır. Bu yapılandırma – gücün ocağın nominal talebini biraz aşmasıyla – daha yüksek eritme oranları için bir marj sağlar.

II. KGPS Orta Frekans Güç Kaynağı Sistemi

Güç kaynağı sistemi, 600 kW nominal güce, 1500 volt orta frekans çıkış voltajına ve 1000 Hz çıkış frekansına sahip KGPS tristör tabanlı orta frekans güç kaynağını benimser. Güç faktörü 0,9'un üzerindedir ve başlatma başarı oranı %100'dür. Doğrultucu bölümü üç fazlı tam kontrollü köprüdür; kontrol devresi sekizinci nesil dijital devre kartı mimarisini kullanır.

Temel kontrol fonksiyonları arasında sabit güç kontrolü, süpürme frekanslı sıfır basınçlı yumuşak başlatma ve çift kapalı döngü voltaj-akım geri beslemesi yer alır. Süpürme frekanslı sıfır basınçlı başlatma, sistemin başlatma sırasında yüksek frekanstan aşağı doğru otomatik olarak tarama yapması, yük rezonans noktasını bulduğunda orta frekans salınımını oluşturması anlamına gelir – bu yaklaşım, geleneksel ayrı uyarma başlatma yöntemlerinde bulunan yük parametresi varyasyonlarına 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, tam voltaj, akım ve güç okumalarının yanı sıra durum göstergelerini içerir.

Kondansatör kabini, orta frekans paralel kompanzasyon sağlar, dağıtım hatlarındaki reaktif güç iletim kayıplarını azaltır ve sistem güç faktörünü iyileştirir. Kondansatör bankası kapasitesi, indüksiyon bobininin rezonans frekansına göre ayarlanır, bu da nominal koşullar altında rezonans noktasına yakın çalışmayı sağlar.

III. İndüksiyon Bobini Tasarımı ve Manyetik Boyunduruk Kalkanı

İndüksiyon bobini, 5 mm et kalınlığına sahip T2 bakırdan yapılmış temel enerji dönüşüm bileşenidir. Enerji verildiğinde, bobin, ocak içindeki metal yükünde girdap akımları indükleyerek ısı üreten 1000 Hz alternatif manyetik alan oluşturur. Bobin tasarımı, elektromanyetik alan prensiplerine dayanır ve özel bilgisayar yazılımları aracılığıyla doğrulanır; gerçek çalışma gücü ile tasarım gücü arasındaki sapma %5 içinde kontrol edilir.

Bobinler arası yalıtım, gelişmiş yalıtım teknikleri kullanılarak işlenir; özel sıkıştırma teknolojisi bobinin eksenel titreşimini azaltır. Bobinin iç duvarı ithal yüksek sıcaklığa dayanıklı yalıtım malzemeleri ile püskürtülür ve bir ocak astarlığı sızıntı alarm sistemi kurulur – erimiş alüminyum bobin katmanına sızdığında, alarm sistemi bunu erken tespit eder ve durumu bildirerek ocak kırılma olaylarını önler.

Bobinin iç yüzeyine 10 ila 15 mm kalınlığında refrakter bir kaplama uygulanır. Bu kaplama iki işlev görür: ocak astarlığı yapımını kolaylaştırmak ve servis ömrünü etkileyecek astarlığın termal deformasyonunu önlemek.

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

IV. Hidrolik Eğim Sistemi

Ocak eğimi, kaldırma için ocak gövdesinin her iki tarafına yerleştirilmiş iki silindirli bir hidrolik sistem tarafından tahrik edilir; ocağın geri dönüşü yerçekimi ile sağlanır. Hidrolik istasyon, biri hizmette, biri beklemede olan ve otomatik anahtarlama özelliğine sahip çift motor ve çift pompa ile donatılmıştır. Yakıt deposu, hidrolik yağ sızıntısını önlemek için tamamen kapalı ve kaynaklıdır.

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

V. Ocak Gövdesi Yapısı

Ocak kabuğu, sabit bir montaj tabanı ve eğilebilir bir ocak gövdesinden oluşan bir çelik çerçeve yapısını benimser; genel çerçeve yapılandırması rijitliği sağlar. Ocak çapı-yükseklik oranı bilgisayar analizi ile optimize edilmiştir – artırılmış bir oran doğal güç faktörünü iyileştirir ve elektriksel verimliliği artırır.

Ocak gövdesi, 1000 kg alüminyum eritmek için 3000 kg astarlığı kapasitesi ile tasarlanmıştır, bu da ocak hacminin nominal kapasiteye göre önemli bir marja sahip olduğu anlamına gelir, bu da şarj işlemlerini kolaylaştırır ve dökülme riskini azaltır.

VI. Grafit Kroze ve Su Soğutma Sistemi

Kroze grafit yapısındadır; önerilen servis ömrü, şarj yöntemi, erime sıcaklığı bakım aralığı ve cüruf giderme sıklığı dahil olmak üzere çalışma koşullarına bağlı olarak 4 ila 6 aydır.

Su soğutmalı kablolar, TU1 çok telli oksijensiz bakır telden yapılmış, yüksek mukavemetli yangın geciktirici kauçuk boru ile kaplanmış ve soğuk şekillendirilmiş konektörlere sahiptir. Güç kaynağı tarafı en az 12 m³/saat soğutma suyu akış hızı gerektirirken, ocak gövdesi tarafı en az 22 m³/saat gerektirir. Güç kaynağı tarafındaki çıkış suyu sıcaklığı 35°C'yi, ocak gövdesi tarafındaki ise 45°C'yi geçmemelidir; giriş suyu basıncı 0,15 ila 0,35 MPa arasında tutulmalıdır. Su soğutma sistemi, bağımsız bir dolaşımlı soğutma döngüsü oluşturan kapalı bir soğutma kulesi, su depoları ve bir kontrol kabini ile donatılmıştır.