對全自動控制中頻加熱爐的調試運轉與維護分析

王元忠

摘 要：本發明涉及一種加熱爐，具體設計一種用于金屬加熱的智能中頻加熱爐，主要從安裝、調試運轉和維護方面剖析其必須注意的主要事項，有利于現場作業人員的安全和設備的安裝質量。

關鍵詞：全自動控制、中頻加熱、變頻、調試運轉、維護、剖析、質量

1、背景技術

中頻加熱爐利用中頻的感應器電源建立中頻磁場，使鐵磁材料內部產生感應渦流并發熱，達到加熱材料的目的。中頻加熱爐的感應器電源是一種將工頻50HZ交流電轉變為中頻（300HZ以上至20K HZ）的電源裝置，把三相工頻交流電，整流后變成直流電，再把直流電變為可調節的中頻電流，供給由電容和感應線圈里流過的中頻交變電流，在感應圈中產生高密度的磁力線，并切割感應圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產生很大的渦流。這種渦流同樣具有中頻電流的一些性質，即，金屬自身的自由電子在有電阻的金屬體里流動要產生熱量。中頻加熱爐主要用于熔煉碳鋼，合金鋼，特種鋼，也可用于銅，鋁等有色金屬的熔煉和提溫.設備體積小，重量輕， 效率高，耗電少，熔化升溫快，爐溫易控制，生產效率高，因此應用廣泛。

但是現有的中頻加熱爐自動化水平低，靠人工操作推進金屬坯料進行加熱，無法與其它自動化設備進行智能聯網配合工作，生產效率較低；同時現有中頻加熱爐采用的是等匝距感應器，整個加熱區間保持同一加熱溫度，無法根據產品的加熱特性來設置不同的溫區，加熱效率低且能源浪費。

2、發明內容

本發明的目的在于針對上述問題不足之處，提供一種自動化程度高、能與外部設備實現智能聯網配合工作的中頻加熱爐。

中頻加熱爐，包括機架、推料油缸、推料油缸電機、推料架、加熱感應器及感應器電源，還包括加熱爐控制系統，該加熱爐控制系統包括：加熱爐通訊單元，其設有用于與外部設備聯網的通訊接口；加熱爐CPU控制單元，其與加熱爐通訊單元電連接；加熱爐數據輸入控制單元，其與加熱爐通訊單元電連接；加熱爐數據輸出控制單元，其與加熱爐通訊單元、推料油缸電機及感應器電源電連接；推料油缸位置傳感器，其與加熱爐數據輸入控制單元電連接；推料架位置傳感器，其加熱爐數據輸入控制單元電連接；加熱感應器進出料位置傳感器，其設于加熱感應器的進出口處，且與加熱爐數據輸入控制單元電連接；及出料測溫傳感器，其設于加熱感應器的出口處，且與加熱爐數據輸入控制單元電連接。

所述加熱爐通訊單元為PROFIBUS DP通信單元，加熱爐數據輸入控制單元內置A/D模數轉換器，加熱爐數據輸出控制單元內置D/A數模轉換器。

所述加熱感應器為變匝距感應器；變匝距感應器設有入料端高溫窄匝距區間及出料端保溫窄匝距區間，其中入料端高溫窄匝距區間的縱向長度為變匝距感應器縱向長度的三分之二，出料端保溫窄匝距區間的縱向長度為變匝距感應器縱向長度的三分之一，感應器電源內設有多匝比中頻變壓器。

本發明對現有中頻加熱爐增加加熱爐控制系統，進行自動化改造，且其內置有加熱爐通訊單元，通過通訊接口與外部設備聯網，如與擠壓機及機器人等聯網，實現高效自動化協調生產，提高生產效率。

圖3為本發明所述中頻加熱爐控制原理簡圖。

3、具體實施方式

如圖3所示，本發明所述的中頻加熱爐，包括機架、推料油缸、推料油缸電機、推料架、加熱感應器、感應器電源及加熱爐控制系統。具體如下：

加熱爐通訊單元71，用于實現加熱爐CPU控制單元72連接擴展設備（如相關傳感器和執行裝置），同時加熱爐通訊單元71設有用于與外部設備（如擠壓機及用于搬運的機器人）聯網的通訊接口，可以實現聯網智能協調工作。進一步，該加熱爐通訊單元71為PROFIBUS DP通信單元。

加熱爐數據輸入控制單元73，其與加熱爐通訊單元71電連接。進一步，所述加熱爐數據輸入控制單元73內置A/D模數轉換器，用于把擴展設備（如相關傳感器）的模擬數據轉換為數字數據發送至加熱爐通訊單元71。

加熱爐數據輸出控制單元74，其與加熱爐通訊單元71、推料油缸電機及感應器電源連接。所述加熱爐數據輸出控制單元74內置D/A數模轉換器，用于把加熱爐通訊單元71傳送的數字數據轉換為模擬數據發送至推料油缸電機及感應器電源。

推料架位置傳感器76，其加熱爐數據輸入控制單元73電連接，其用于檢測推料架的位置信息。

出料測溫傳感器78，其設于加熱感應器的出口處，且與加熱爐數據輸入控制單元73電連接，用于檢測加熱后的坯料是否符合溫度要求。

所述加熱爐CPU控制單元72通過加熱爐通訊單元71接收推料油缸位置傳感器75、推料架位置傳感器76、加熱感應器進出料位置傳感器77、出料測溫傳感器反饋的信息78，處理后通過加熱爐通訊單元71發出控制信息至推料油缸電機及感應器電源進行工作執行，進而實現自動化智能控制。

具體所述加熱感應器為變匝距感應器；該變匝距感應器設有入料端高溫窄匝距區間及出料端保溫窄匝距區間，其中入料端高溫窄匝距區間的縱向長度為變匝距感應器縱向長度的三分之二，出料端保溫窄匝距區間的縱向長度為變匝距感應器縱向長度的三分之一。變匝距感應器在相同的功率下比現有的等匝距感應器加熱時間要短，加熱效率高，且能因實際情況設置對應的溫區，節能減排。所述變匝距的方式是指繞制感應器線圈的銅管（一般為矩形截面銅管）的軸向寬度（匝距）進料端較窄，出料端較寬，一般分為兩級或三級，這種設計是因為所有線圈內通過相同的電流，磁場強度和單位功率在感應器進料端最大，會使溫度很快升高。

本發明對現有中頻加熱爐增加加熱爐控制系統，進行自動化改造，且其內置有加熱爐通訊單元，通過通訊接口與外部設備聯網，如與擠壓機及機器人等聯網，實現高效自動化協調生產，提高生產效率。同時，采用變匝距感應器，提供加熱的效率，且節能減排。

參考文獻：

[1] 趙明生主編.電氣工程師手冊/機械工業出版社.2000.3

[2] 吳宗澤主編.機械設計實用手冊/化學工業出版社.2003.6

[3] 陳 琳 主編.可編程控制器應用技術/化學工業出版社.2004.4

[4] 楊思俊 朱伯看.晶閘管中頻電源基本知識/浙江科學技術出版社出版.1999.1