王永峰　馬季

摘 要：文章介紹了推制彎頭中頻感應加熱裝置的工作原理和結構及影響中頻加熱裝置冷卻系統(tǒng)的因素，控制冷卻水的質量，有效的維護和保養(yǎng)，可以提高感應加熱設備的可靠性、安全性、耐久性。

關鍵詞：中頻感應加熱原理；結構；冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的正常工作是中頻加熱裝置穩(wěn)定工作的前提和保障，了解中頻加熱原理、結構及影響中頻加熱裝置冷卻系統(tǒng)的主要因素，對中頻加熱裝置的安全運行至關重要。

一、中頻加熱裝置的工作原理

電磁感應定律：當穿過任何閉合回路的磁通量隨時間改變時，回路上會產(chǎn)生感應電動勢e，其表達式為：e=-dφ/dt，式中的dφ/dt為閉合回路的磁通變化率，負號表示新的感應電動勢的作用是阻止該磁通量發(fā)生變化。焦耳楞次定律表達式為：Q=I2RT，式中Q表示當電流流過具有電阻R的回路時，由零到t時間內，電阻所消耗的功率轉變成的熱量；I表示流過電阻R的電流；R表示回路電阻；t表示電流過導體的時間；

當把一塊導電金屬放在通入交變電流的線圈內，根據(jù)電磁感應定律，金屬內會有電流產(chǎn)生，這種電流叫做感應電流或渦流，線圈叫做感應線圈或感應器。渦流產(chǎn)生的磁通量，總是力圖阻止線圈內的磁通量發(fā)生變化，施于線圈的交變電流不停止，金屬內的渦流也不會停止，根據(jù)焦耳楞次定律，渦流在具有一定電阻的金屬內流動就會產(chǎn)生熱量，從而使金屬被加熱甚至融化。

二、推制彎頭中頻感應加熱裝置結構

中頻感應加熱裝置主要由中頻感應線圈、中頻電源、中頻變壓器、冷卻系統(tǒng)組成。

感應線圈由空心銅管繞成，銅管內循環(huán)冷卻水，感應線圈中通入一定頻率的交流電以產(chǎn)生交變磁場，料坯內產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應電流。

中頻電源采用三相橋式全控整流電路，先由可控硅將三相工頻交流電整流為直流電，經(jīng)電抗器平波，成為恒定直流電，再經(jīng)晶閘管組成的單向逆變橋，把直流電逆變成一定頻率的單相中頻交流電。負載由感應線圈和補償電容器組成，連接成并聯(lián)諧振電路。

彎頭推至過程中通過電位器調節(jié)輸出功率進而控制料坯溫度，避免過低或者過高。

冷卻系統(tǒng)采用組合式散熱，水在系統(tǒng)內循環(huán)并冷卻，以降低電器元件及負載工作時產(chǎn)生的熱量。

三、影響中頻加熱裝置冷卻系統(tǒng)的主要因素

1.水質對冷卻系統(tǒng)的影響

冷卻系統(tǒng)用水應進行軟化處理，硬度應小于10度（每度為1L水中含10mg氯化鈣），電阻在20kΩ以上，酸堿度PH值在6～9范圍內，固體含量不超過250mg/L。實際使用中感應裝置冷卻系統(tǒng)使用的冷卻水大都是地表水如井水或自來水，不通過任何處理，其PH值、硬度、導電率、懸浮物及雜志等指標嚴重超標，很容易產(chǎn)生絮狀物和水垢，絮狀物阻礙冷卻水循環(huán)，水垢粘附在空心銅管內表面，降低散熱效果，影響設備的正常使用導致元器件損壞，導致設備的使用效率降低、非計劃性停產(chǎn)和縮短設備的使用壽命等問題。可以采用化學法、物理法對冷卻水進行處理和提高冷卻水質量，避免問題發(fā)生。

2.水壓對冷卻系統(tǒng)的影響

感應加熱設備冷卻系統(tǒng)水壓規(guī)定為0.2-0.3MPa，但在實際使用過程中加載的水壓可能過高或者過低。水壓過高時容易造成爆管或滴漏，對設備的電路威脅最大，水壓過低時散熱效果差，容易造成元件的損壞。采用PLC和變頻器相結合的恒壓控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)冷卻水恒壓變頻循環(huán)，由于變頻器具有軟啟動功能，消除了啟動大電流對電網(wǎng)的沖擊。該系統(tǒng)不僅能保證水壓，而且節(jié)能效果顯著。

3.水溫對冷卻系統(tǒng)的影響

冷卻水的水溫要求在保持在+5℃～+35℃，水溫過低會出現(xiàn)結露現(xiàn)象，水溫超過55℃則失去冷卻能力?？梢酝ㄟ^PLC控制的冷卻塔裝置將冷卻水控制在適宜溫度范圍，PLC控制的冷卻塔風機變頻控制系統(tǒng)，主要用到了PLC、觸摸屏和變頻器。冷卻塔風機變頻控制系統(tǒng)配備的變頻器，對一個風機進行變頻控制，其余兩個風機工頻運行；根據(jù)出水溫度的變化來控制工頻運行風機的起動和停止，實現(xiàn)對水溫的初步調節(jié)，并對一個風機進行變頻控制，對水溫進行微調，從而使冷卻塔內的水溫控制在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。PLC控制的冷卻塔裝置，一方面可以節(jié)約用水，另一方面可以降低突然停水對設備運行的影響。

4.其它因素對冷卻系統(tǒng)的影響

由于設備所處的環(huán)境比較惡劣，感應加熱設備主機內安有排風扇，其工作時電源內部會形成負壓，外面的粉塵、油煙、水蒸氣就會從縫隙中鉆入。這些物質附著在電器元件、印制板、以及安裝導線表面上，一方面使元件散熱性差，另一方面器件的絕緣性會收到破壞，遇到高電壓會引發(fā)打火或拉弧，嚴重者甚至會引起燃燒。定期進行對設備進行保養(yǎng)，可以有效的預防該問題發(fā)生。

四、結語

中頻加熱裝置冷卻系統(tǒng)由四部分組成：電纜冷卻、負載冷卻、電容冷卻、可控硅冷卻。冷卻系統(tǒng)的安全運行是延長中頻加熱裝置使用壽命的前提和保障，合理的使用和定期對冷卻系統(tǒng)進行保養(yǎng)，可以降低中頻加熱裝置的維修率，提高設備完好率，為企業(yè)減輕設備維修負擔。

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作者簡介：王永峰（1986-），男，現(xiàn)工作于阜新華通管道有限公司，于2009年畢業(yè)于沈陽化工學院，熱能與動力工程專業(yè)，助理工程師。

馬季（1987-），男，現(xiàn)工作于阜新華通管道有限公司，于2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學，焊接技術及自動化專業(yè)，助理工程師。