中頻工頻諧波

1、中頻電爐在現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)中的地位及其發(fā)展方向現(xiàn)代機械制造技術(shù)和冶金技術(shù)的飛速發(fā)展對鑄件提出了優(yōu)質(zhì)、精化和節(jié)能等要求，高性能的球鐵鑄件、蠕狀石墨鑄鐵及鋁合金鑄件等優(yōu)質(zhì)鑄件的大量應用，使得感應電爐在現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)中的地位日益重要。鑄造車間改造和新建鑄造車間中，感應電路的改造和添置往往放在首先考慮的位置。 高效、可靠和作業(yè)靈活的感應電爐的制造技術(shù)的發(fā)展，確立感應電爐在鑄造生產(chǎn)中的重要地位。從表1.看出，與工頻感應電爐相比，無論從技術(shù)性能還是從投資方面來說，中頻感應電爐具有無可爭議的優(yōu)勢地位。這使得它自20世紀80年代后期在歐、美等發(fā)達國家得到廣泛應用，基本上替代了工頻感應電爐。自20世紀90年代起，

2、隨著中國電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率的國產(chǎn)固態(tài)中頻電源已得到成功的開發(fā)、生產(chǎn)和應用。因此，工頻感應電爐在中國也已逐漸在市場上消失，鑄造車間內(nèi)現(xiàn)存的工頻感應電爐也在技術(shù)改造中逐步被中頻感應電爐替代。表1.中頻與工頻感應電爐的性能比較（以鑄鐵件為例）序號比較指標中頻感應電爐工頻感應電爐評論1功率密度6001400kw/t300kw/t每噸爐容的配置功率密度允許值隨頻率變化，見表22熔化作業(yè)方法批料熔化法殘液熔化法見注13對加入爐料要求要求小要求高指料塊大小，爐料干燥程度等加料要求4熔化單耗500540kw/t500600kwh/t由于中頻爐的功率密度大，熱損失小，熔化時間短，其總效率高5功率調(diào)節(jié)范圍

3、0100%無級調(diào)節(jié)有級調(diào)節(jié)工頻爐的功率調(diào)節(jié)還涉及三香平衡的調(diào)節(jié)，較復雜6功率自動調(diào)節(jié)可以困難功率自動調(diào)節(jié)功能是實現(xiàn)節(jié)能模式作業(yè)和恒率輸出的前提7溶液的攪拌效應可調(diào)大且固定中頻爐的攪拌效應大小隨頻率變成而逆向變化，因此對于鋁合金熔化可以提高工作頻率來減小的攪拌，降低鋁液在熔化過程中的氧化燒損8實現(xiàn)節(jié)能模式作業(yè)的可能性能不能以節(jié)能模式運行的電爐除了節(jié)能外，尚可以避免溶液的熱處理9實現(xiàn)恒力功率輸出的可能性能困難實現(xiàn)熔化周期內(nèi)恒功率輸出可以提高電爐的生產(chǎn)，降低熔化單耗10冶金作業(yè)特性溶液無多次過熱現(xiàn)象溶液存在多次過熱現(xiàn)象這是由于工頻爐須實行殘液熔化作業(yè),每次澆注后嵌鍋內(nèi)須留存1/3左右的殘留溶液11故

4、障診斷及保護功能完全,強部分中頻電爐可實現(xiàn)自我故障診斷和保護,減少維修時間和工作量12與計算機可網(wǎng)可能性可以困難中頻電爐可以與計算機熔化過程自動控制管理系統(tǒng)連接13對于電網(wǎng)的高次諧波污染有無中頻電源對網(wǎng)的高次諧波污染可以采取措減小或消除14電源占用空間比率3040%100%15總投資比率8590%注:1.以批料熔化方法作業(yè)的中頻爐可以每次將溶液倒空，冷爐起爐時不需起熔塊，對塊料尺寸和狀態(tài)限制小，爐料過熱時間短。這些都是以殘液熔化法作業(yè)的工頻爐所缺乏的優(yōu)勢。、配置高功率密度的電爐的開發(fā)和應用電爐功率愈高，其功率密度值愈高。由于同樣容量的電爐配置高功率后，其單位時間內(nèi)輸入到爐料中有效能量增加，熔化

5、時間降低，使得電爐的總效率得以提高，熔化單耗也降低。此外，具有同樣生產(chǎn)能力的此類電爐的容量小，占有空間也小，總投資也有所減少。這就是為什么近年來國外大力發(fā)展中頻感應爐的原因。目前，國外制造的中頻感應熔化爐的功率密度通常配置到600 kw800kw/t,小容量熔化爐的功率密度配置可高達1000 kw/t以上，國內(nèi)制造中頻感應熔化爐的功率密度通常配置到600 kw/t左右，從制造技術(shù)來說，配置更高的功率密度并沒有什么大的困難。目前這樣受到爐襯的使用壽命和生產(chǎn)管理配套設備2個因素的限制。因為在高功率密度情況下工作的爐襯受到強烈的溶液攪拌效應的沖刷，對爐襯的要求相應提高，目前國內(nèi)的爐襯質(zhì)量尚未能與之相

6、適應。此外，由于配置高功率密度的的感應熔化電爐的生產(chǎn)能力大，需要配置相應的自動化加料裝置；否則電路的功率利用系數(shù)將大大降低，失去高功率密度的意義。減小中頻電源對于電網(wǎng)的高次和諧波的污染措施固態(tài)中頻電源由整流器和逆變器二部分組成，由于整流器的存在，輸入電流（變壓器二次電流）不在是正弦波。因此，固體中頻電源在工作時產(chǎn)生的諧波電流不可避免的注入電網(wǎng)，造成電壓正弦波形畸變，使電能質(zhì)量下降，影響其他設備的正常工作?，F(xiàn)代化的鑄造車間大都具有較大的生產(chǎn)能力，因此電爐的功率也較大（目前國內(nèi)生產(chǎn)的感應電爐用中頻電源已達到6000kw以上），其他工作時產(chǎn)生的諧波電流對于電網(wǎng)的影響已經(jīng)成為受嚴重關(guān)注的問題。中頻固態(tài)

7、電源對于電網(wǎng)的諧波與干擾程度重要取決于它向電網(wǎng)的公共連接點處的諧波是否超出國家頒布的標準（見GB/T14549-93）。減少抑制電源向電網(wǎng)公共連接點注入諧波電流的主要措施有：l 增加電流的整流相數(shù)。該措施可以消除5、7、17、19次諧波（常用方式）；l 裝設諧振濾波器，將主要諧波電流濾除，如裝設5、7、11次濾波器（需定制，設備成本高，增加了故障點）；l 改變供電點，將中頻電源接到短路容量較大的公用電網(wǎng)上（國內(nèi)電器元件部分不能滿足設計要求）；我公司在中頻電源對于電網(wǎng)的高次諧波的污染主要在電源變壓器和整流器部分采取了有效措施，消除5次和7諧波電流并低了11次及余下個次諧波電流的數(shù)值，從而滿足了國

8、家標準中對于電能質(zhì)量的要求。目前國內(nèi)中頻感應電爐的能耗指標分析中頻電爐在鑄鐵、鑄鋼及有色金屬熔化等方面的國內(nèi)外熔化單耗指標（kwh/t）比較，見表3. 鑄鐵、鑄鋼及有色金屬中頻電爐熔化國內(nèi)外熔化單耗指標（kwh/t）序號熔化金屬種類國外先進指標國內(nèi)先進指標國家或行政指標備注1鑄鐵（1450）490500510550545750110t爐容2鑄鋼（1600）52554056056078915t3鋁及鋁合金（700）5005105505456750.45t爐容4銅（1250）*400440510570110t 如前分析，影響熔化單耗指標的因素主要有：l 感應電爐功率密度配置的高低；l 熔化周期內(nèi)恒功率輸出時間的比例大小；l 感應電爐的效率及感應線圈的電效率高低。