Повышение эффективности индукционного нагрева за счет модернизации системы электроснабжения индукционной установки и разработки системы управления.
Введение
Выпускная квалификационная работа посвящена расчёту и проектированию индукционной установки нагрева цилиндрических алюминиевых заготовок на участке прокатного цеха.
В металлургической промышленности для нагрева заготовок из сплавов цветных металлов перед обработкой на деформирующем оборудовании широко применяются высокопроизводительные индукционные нагревательные установки периодического и методического действия.
В процессе эксплуатации технологической линии «методический нагреватель – деформирующее оборудование» происходит изменение параметров системы «индуктор-металл». Это изменение влияет на величину коэффициента полезного действия и коэффициента мощности индукционного нагревателя. С целью достижения максимального коэффициента полезного действия и стабилизации коэффициента мощности в работе предполагается определить оптимальный алгоритм распределения мощности по секциям методического нагревателя и диапазон изменения коэффициента мощности в каждой секции нагревателя
Содержание
Введение5
1. Описание технологического процесса6
1.1 Особенности нагрева заготовок под пластическую деформацию6
2. Расчет и проектирование конструкции индукционной установки12
2.1 Расчет электрических параметров 1 индуктора 1 секции13
2.2. Расчет электрических параметров 2 индуктора 1 секции19
2.3. Расчет электрических параметров 1 индуктора 2 секции25
2.4. Расчет электрических параметров 2 индуктора 2 секции31
2.5. Расчет электрических параметров 1 индуктора 3 секции37
2.6. Расчет электрических параметров 2 индуктора 3 секции43
Водоохлаждение индуктора50
2.7. Расчет водоохлаждения 1 индуктора 1 секции51
2.8. Расчет водоохлаждения 2 индуктора 1 секции53
2.9. Расчет водоохлаждения 1 индуктора 2 секции54
2.10. Расчет водоохлаждения 2 индуктора 2 секции55
2.11. Расчет водоохлаждения 1 индуктора 3 секции56
2.11. Расчет водоохлаждения 2 индуктора 3 секции57
3. Проектирование индукционной нагревательной системы59
3.1 Модель электромагнитного поля60
3.1.1 Электромагнитная задача62
3.1.2 Создание геометрической модели64
3.1.3 Определение свойств блоков и граничных условий64
3.2. Модель теплового поля73
3.2.1. Решение тепловой задачи75
3.2.2. Решение тепловой задачи84
4. Разработка принципиальной электрической схемы электрооборудования установки90
4.1 Разработка принципиальной электрической схемы90
4.2 Описание установки91
4.2 Алгоритм работы печи92
4.3 Расчет параметров силовой цепи, выбор и расчет электрооборудования90
6. Охрана труда90
Заключение92
Список литературы94
Список литературы
Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной сталей. М., Энергоатомиздат. 1988г., 200с.
Базаров А.А., Данилушкин А.И., Данилушкин В.А. Расчет и проектирование индукционных нагревательных установок. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2017 г., 60 с.
Слухоцкий А.Е., Немков В.С., Павлов Н.А. и др. Установки индукционного нагрева. 1981., 328с.
Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. 1974., 264с.
Кручинин А.М., Махмудов Ю.М., Автоматическое управление электротермическими установками. Под ред. А.Д. Свенчанского. – Энергоатомиздат. 1990г., 416 с.
Рапопорт Э.Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. – М., Металлургия. 1993г, 279 с.
Лыков А.В. Тепломассообмен (Справочник). - М., Энергния. 1978 г, 480 с.
Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М., Высшая школа. 1967г, 599с.
Данилушкин А.И., Зимин Л.С. Идентификация процесса низкотемпературного индукционного нагрева при обработке полимерных материалов. // Журнал Вестник Самарского технического университета.» Серия «Технические науки.» №1, 1994г, 171-177 с.
Данилушкин А.И. Структурное моделирование процессов и систем управления одного класса объектов индукционного нагрева. // Журнал «Вестник Самарского государственного технического университета» Серия «Технические науки», Вып.5 1998г, 120-129с.
Безручко И.И. Индукционный нагрев для объемной штамповки. – Л., Машиностроение Ленинградское отделение. 1987г, 127с.
Сидоренко В.Д. Применение индукционного нагрева в машиностроении. – Л., Машиностроение. 1980г., 231с.
ELCUT: Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 5.8: Руководство пользователя. С-Пб.: Производственный кооператив ТОР, 2010 г.
Основные требования к воде в системе охлаждения. Температура воды на входе охлаждаемых элементов должна быть не выше . В отдельных случаях с разрешения изготовителя оборудования допускается температура до . Температура воды на выходе:
1)индукторов, направляющих, шин, кабелей, трансформаторов закалочных, разъединителей, контакторов, элементов ламповых генераторов до ;
2) конденсаторов, тиристоров до ;
Обычно перепад температур на входе и выходе не превышает 5÷10 Со;
Механические примеси. ГОСТ допускает наличие примесей до 20 мг/л. Для генераторов количество примесей оговаривается отдельно в их паспорте.
В задачу расчета системы охлаждения входят: определение потребного расхода воды, необходимого для отведения тепла, вызываемого электрическими потерями в индукторе, и тепловых потерь от загрузки к индуктору (через футеровку); определение потерь напора воды в индукторе, а также проверка допустимой температуры меди индуктора.
Исходные данные для расчета системы охлаждения: электрические потери в катушке индуктора; тепловые потери через футеровку, воспринимаемые индуктором ; число витков индуктора , площадь сечения и периметр канала охлаждения индуктирующего витка, допустимые потери напора воды в системе охлаждения при номинальной мощности на индукторе.