中頻感應(yīng)爐節(jié)能措施

中頻電爐的主電路工作原理是從電網(wǎng)輸入的三相50HZ交流電經(jīng)過三相全控整流橋整流成電壓可調(diào)的脈動直流電, 通過電抗器LD濾波成平滑直流電,送至單相逆變橋,逆變橋的輸出端接負(fù)載。該裝置的負(fù)載是由感應(yīng)線圈（包括加熱工件）及電熱電力電容器組成LC振蕩電路。該電路對負(fù)載的適應(yīng)性強,運行穩(wěn)定可靠,由于逆變橋的作用,將輸入的直流電逆變成所需要的中頻交流電輸出給負(fù)載。該裝置的輸出頻率取決于LC并聯(lián)振蕩器的諧振頻率 F0,由于逆變橋的觸發(fā)脈沖信號取自負(fù)載回路,所以當(dāng)負(fù)載回路LC參數(shù)發(fā)生變化時,逆變橋的輸出頻率也會發(fā)生變化,起到自動調(diào)頻作用。該裝置的輸出功率可以通過調(diào)節(jié)整流觸發(fā)角α來改變整流輸出電壓,以達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的。

1 存在的問題（電能損耗原因的分析）

因為能量是守恒的，不會自己產(chǎn)生，也不會突然消失，要把一定數(shù)量的鋼鐵熔化，需要的能量是一定的。但是，在熔煉鋼鐵過程中會有很多能量損耗。下面從三個方面探討電能的損耗。

（1） 電能轉(zhuǎn)換過程的損耗

從10KV（或35KV）高壓電經(jīng)過變壓器變?yōu)榈蛪弘?00V（或800V）；經(jīng)過低壓柜進(jìn)入中頻柜，變成1000HZ的中頻電流；再送到電容柜及爐體上，給原材料加熱。在這個復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過程中電能有很大的消耗，損耗為 I2×R 。

這類問題具體表現(xiàn)為很多工廠布局設(shè)計上的缺陷。

1）變壓器離電爐非常遠(yuǎn)，三十米，五十米的很多，還有一百米以上的。

2）電容補償柜距離爐體很遠(yuǎn)，水冷電纜或槽路銅排會有十米以上的。

3）低價購買質(zhì)量差的電爐設(shè)備，銅排銅管配置截面積太小。

（2）電-磁及磁-熱轉(zhuǎn)換過程的損耗

中頻電流通過感應(yīng)器產(chǎn)生磁場，由于工件與感應(yīng)器之間有一定的空氣隙及感應(yīng)器本身存在一定的漏磁，磁場在傳遞過程中會消耗一部分能量。

這類問題具體表現(xiàn)為一些工廠使用不當(dāng)。

1）購買質(zhì)量很差的鋁殼爐體，鋁殼材質(zhì)很差或者感應(yīng)器離鋁殼太近。還有的工廠用普通鋼板補破損的鋁殼。

2）每兩爐之間沒有留底水。

（3）熱能與環(huán)境之間的損耗。

鋼水從一開始加熱就有很高的溫度，爐內(nèi)的鋼水（或鐵水）基本上在1500℃以上，這時熱量會向空氣中擴(kuò)散，還有一部分被冷卻水帶走。單爐熔煉時間長短，決定了熱能與環(huán)境之間損耗的大小。

這類問題具體表現(xiàn)為一些工廠設(shè)計配置不當(dāng)。

1）功率密度太小。

2）電源與負(fù)載匹配不當(dāng)。

3）電爐設(shè)備的可靠性差，經(jīng)常出故障，經(jīng)常需要重復(fù)的加熱過程。

2節(jié)能的措施

（1）從電能損耗的公式I2×R可以看出，電阻越小越省電，電流越小越省電。針對第一條電能轉(zhuǎn)換過程的損耗。筆者采取了以下措施：

1）“金火炬”電爐在設(shè)計平面布置圖紙時，盡量與用戶溝通，講透節(jié)能的原理，讓用戶在不影響生產(chǎn)布局的前提下，從電力變壓器開始一直到爐體的位置越近越好，所有連接銅排或電纜截面積足夠大。

2）使用高壓機(jī)，進(jìn)線電壓800V或660V。在額定功率一定的條件下，電壓越高，電流就越小。比如：1250KVA的高壓機(jī)，800V進(jìn)線電壓，實際進(jìn)線電流為909A。與630KVA采用400V進(jìn)線電壓的低壓機(jī)相比，實際進(jìn)線電流同樣是909A。它們的電能損耗絕對值基本上是一樣的。相對而言，噸鋼水耗電量就不一樣了，根據(jù)實測數(shù)據(jù)，800V進(jìn)線電壓的電爐與400V進(jìn)線電壓相比，噸鋼水耗電量節(jié)省100KWH以上。

（2）針對電-磁及磁-熱轉(zhuǎn)換過程的損耗。筆者采取了以下措施：

1）線圈是整個感應(yīng)器的心臟，感應(yīng)線圈由中頻電源供電，在中頻電壓、電流的作用下產(chǎn)生強大的磁場，此磁場使?fàn)t膛內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，線圈是電能轉(zhuǎn)換熱能的關(guān)鍵。所以線圈設(shè)計就顯得優(yōu)為重要，本爐的線圈是結(jié)合國內(nèi)外中頻爐實際使用狀況，根據(jù)電磁場原理，通過計算機(jī)分析計算而確定的較佳方案。

2）使用帶磁扼的鋼殼爐體。

3）建議用戶使用整體爐襯或質(zhì)量好的爐襯材料,使鋼水距離感應(yīng)器盡量近。

（3）使用快速中頻熔煉爐，使單爐熔煉時間縮短，流失的能量就可以減少。針對熱能與環(huán)境之間的損耗。筆者采取了以下措施：

1）增加功率密度。例如：按以前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1T電爐只配500KW電源，兩個多小時一爐，現(xiàn)在“恒通力特機(jī)電”1T電爐的電源一般配800KW或1000KW，單爐熔煉時間控制在60分鐘左右。

2）延長滿功率運行時間。

3）適當(dāng)提高電爐運行頻率。

4）提高電爐設(shè)備的可靠性。