Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Tło projektu i specyfikacje sprzętu Niniejsze studium przypadku dotyczy w pełni automatycznego inteligentnego pieca do azotowania jonowego, model WDL-IV-75A, o pionowej, jednokomorowej, jedno-stacjonowej konstrukcji. Urządzenie jest zdolne do azotowania jonowego i miękkiego azotowania jonowego stali stopowych, stali narzędziowych i stali nierdzewnych. Efektywna strefa robocza korpusu pieca ma średnicę 600 mm i wysokość 800 mm, z maksymalną zdolnością załadunku 400 kg. Zakres temperatur pracy wynosi od 500 do 600°C, z maksymalną temperaturą pracy nieprzekraczającą 650°C. Ostateczny stopień próżni wynosi nie więcej niż 6,7 Pa, wskaźnik wzrostu ciśnienia nie więcej niż 5 Pa/h, a czas potrzebny na ewakuację od ciśnienia atmosferycznego do ostatecznej próżni nie przekracza 30 minut. Wzrost temperatury powierzchni obudowy pieca nie przekracza 55°C. W oznaczeniu modelu IV oznacza czwartą generację cyfrowego systemu sterowania, 75 oznacza maksymalny średni prąd impulsowego zasilacza o wartości 75 amperów, a A oznacza w pełni automatyczny typ inteligentny. II. Związek między komorą o dużej objętości a mocą zasilacza Od modelu 30A do modelu 75A maksymalny średni prąd impulsowego zasilacza wzrasta 1,5-krotnie, podczas gdy efektywna objętość komory zwiększa się z około 28 litrów do około 226 litrów, czyli około 8-krotnie. Ta nieproporcjonalna zmiana ujawnia zasadę projektowania urządzeń do azotowania jonowego: rozszerzenie objętości komory nie wymaga proporcjonalnego wzrostu prądu zasilacza wraz z objętością, ponieważ moc grzewcza do azotowania jonowego zależy głównie od powierzchni roboczej detalu i wymaganej gęstości prądu, a nie od objętości przestrzennej komory. Zakres gęstości prądu wyładowania jarzeniowego podany w propozycji wynosi od 0,1 do 5 mA/cm². W oparciu o ten zakres, dla kombinacji detali o zdolności załadunku 400 kg i stosunkowo dużej powierzchni, maksymalny średni prąd 75 A zapewnia wyraźny margines projektowy dla górnej granicy obsługiwanej powierzchni detali. Tymczasem napięcie wyjściowe impulsowego zasilacza jest płynnie regulowane od 0 do 800 V bez nagłych skoków powyżej 200 V, a współczynnik wypełnienia jest płynnie regulowany w zakresie od 10% do 85%. III. Logika regulacji współczynnika wypełnienia impulsowego zasilacza Wyładowanie gazowe, jako źródło zasilania, stanowi obciążenie o charakterystyce ujemnej rezystancji. Detal, działając jako katoda, ma kształt powierzchni i sposób ułożenia, które wpływają na gęstość prądu powierzchniowego. Azotowanie jonowe ma minimalny warunek progowy: aby zapewnić gęstość prądu wymaganą do równomiernego pokrycia wyładowaniem, moc grzewcza może przekroczyć moc wymaganą do utrzymania temperatury detalu. Ten konflikt jest szczególnie widoczny w przypadku detali cienkościennych i lekkich. Po wprowadzeniu przez impulsowy zasilacz regulowanego współczynnika wypełnienia, średnia moc grzewcza jest równa napięciu szczytowemu pomnożonemu przez prąd, a następnie pomnożonemu przez współczynnik wypełnienia. Poprzez zmniejszenie współczynnika wypełnienia, średnią moc grzewczą można obniżyć, jednocześnie utrzymując wystarczające napięcie szczytowe do podtrzymania pokrycia wyładowaniem, tym samym rozwiązując wspomniany konflikt. Ten mechanizm jest kluczowym powodem, dla którego ta seria urządzeń może jednocześnie przetwarzać ciężkie detale oraz cienkie, lekkie detale. Ścieżka implementacji szybkiego gaszenia łuku jest następująca: wykorzystanie zasady indukcji elektromagnetycznej w obwodzie wyładowania do szybkiego wykrywania sygnału łuku, a następnie natychmiastowe sterowanie szybkim przełącznikiem elektronicznym głównego obwodu prądowego za pomocą szybkich cyfrowych urządzeń logicznych, gasząc łuk w ciągu 2 μs. IV. Konstrukcja izolacji termicznej i jednorodności temperatury korpusu pieca o dużej objętości Cylinder dzwonowy przyjmuje konstrukcję dwuścienną chłodzoną wodą i wielokanałowy system chłodzenia wodą, aby zapewnić jednorodność temperatury pieca. Wewnętrzna wykładzina izolacyjna cylindra wykonana jest ze stali nierdzewnej, podczas gdy wewnętrzne i zewnętrzne ściany cylindra wykonane są z wysokiej jakości blachy stalowej węglowej. Korpus pieca jest wyposażony w dwie warstwy osłon termicznych ze stali nierdzewnej 304, każda o grubości 2 mm, a dwie warstwy osłon termicznych ze stali nierdzewnej 304 są również zainstalowane w górnej części płyty dna pieca. W porównaniu z sześciowarstwową konfiguracją osłon termicznych z poprzedniego przypadku, ten model ma mniej warstw osłon termicznych. Ta różnica wynika ze zmiany stosunku objętości komory do powierzchni – komora o dużej objętości ma stosunkowo mniejszą powierzchnię rozpraszania ciepła, a proporcja strat ciepła odpowiednio maleje, więc liczbę warstw izolacyjnych można odpowiednio zmniejszyć, zapewniając długoterminowe działanie w wysokiej temperaturze. Płyta katodowa jest podparta na podstawie pieca przez trzy zestawy wysokiej jakości łupka mikowego odlewanego, z regulowaną wysokością. Płyta katodowa wykonana jest z blachy stalowej węglowej o grubości nie mniejszej niż 30 mm; rama mocująca tacę materiałową w kontakcie z detalami jest również wykonana z wysokiej jakości stali węglowej. Urządzenie przyłączeniowe katody jest zaprojektowane jako połączenie sztywne, aby uniknąć problemów z przegrzewaniem spowodowanych luźnymi szybkozłączkami. Konstrukcja katody obejmuje izolację PTFE katody, mikę izolacyjną katody, gniazdo przyłączeniowe przewodu katody, złącze przyłączeniowe katody i końcówkę kablową mocowaną śrubą M10. Dwa czujniki temperatury są wprowadzone od płyty dna pieca i umieszczone w środku płyty katodowej, aby symulować głowicę pomiarową temperatury. Jeden służy do kontroli temperatury przez impulsowy zasilacz grzewczy jonowy, a drugi jest podłączony do przyrządu alarmowego do wielokierunkowego monitorowania temperatury. Trzy okna obserwacyjne są rozmieszczone na zewnętrznym obwodzie obudowy pieca do wielokierunkowej obserwacji warunków wewnątrz pieca. V. System próżniowy i zamknięta pętla regulacji ciśnienia System próżniowy służy do wstępnego odsysania korpusu pieca oraz do wymiany atmosfery i rozładowania gazów spalinowych podczas procesu azotowania. Zespół pomp składa się z jednej pompy łopatkowej obrotowej 2X-15, jednej pompy próżniowej elektromagnetycznej z zaworem napełniania i jednej wysokopróżniowej przepustnicy. Pompa łopatkowa obrotowa jest jednostką serii 2X firmy Guangdong Xunda, odporną na korozję gazami procesowymi, sterowaną przez przetwornicę częstotliwości i wyposażoną w wysokopróżniową przepustnicę GI-50 jako główny zawór sterujący. Zasada zamkniętej pętli regulacji ciśnienia jest następująca: przetwornik ciśnienia mierzy ciśnienie w piecu i wysyła standardowy sygnał prądowy do cyfrowego kontrolera. Kontroler wykonuje obliczenia PID na podstawie nastawionej wartości ciśnienia i wartości próbkowanych w czasie rzeczywistym, a następnie wysyła standardowy sygnał prądowy do przetwornicy częstotliwości. Poprzez regulację prędkości silnika pompy próżniowej, prędkość pompowania jest regulowana, tym samym utrzymując stałe ciśnienie w piecu na nastawionej wartości procesowej. Ta metoda sterowania osiąga dokładność regulacji ciśnienia ±1 Pa. Połączone użycie pompy próżniowej i przetwornicy częstotliwości znacznie zmniejsza zużycie mechaniczne korpusu pompy podczas rozruchu, a długoterminowa praca przy niskiej prędkości może znacznie przedłużyć żywotność. Pomiar próżni wykorzystuje transmiter ciśnienia absolutnego z membraną pojemnościową typu ZJ-1C, o zakresie od 0 do 1000 Pa, wyjściu 4 do 20 mA i zasilaniu 15 do 30 VDC. Ten próżniomierz nie jest zależny od rodzaju i składu mierzonego medium, a zmierzona wartość jest wyświetlana przez cyfrowy wskaźnik i uczestniczy w regulacji ciśnienia w piecu. VI. System dystrybucji gazu i systemy chłodzenia wodą System dystrybucji gazu służy do sterowania wprowadzaniem gazu procesowego do pieca. Źródła gazu obejmują azot, wodór i inne gazy procesowe, dostarczane przez użytkownika. Gazy przechodzą przez przepływomierze masowe, a następnie są wprowadzane do korpusu pieca przez dedykowany zbiornik mieszający zgodnie z formułą procesu. Ten model jest wyposażony w dwa dedykowane przepływomierze masowe, sterujące oddzielnie przepływem azotu i wodoru – jest to główna różnica w porównaniu z konfiguracją z jednym przepływomierzem modelu 30A, odpowiadająca wyższym wymaganiom precyzji regulacji składu atmosfery w komorze o dużej objętości. Przepływomierze masowe to jednostki japońskiej serii HORIBA S500, z czasem reakcji mniejszym niż 0,3 ±2% sekundy od stanu całkowicie zamkniętego do osiągnięcia nastawy, gdy rozpoczyna się sterowanie i gdy nastawa jest zmieniana podczas sterowania. Zakres sterowania obejmuje od 1 do 100% pełnej skali, działając z pojedynczego uniwersalnego zasilacza DC24V, z wewnętrznym obwodem zasilania izolowanym od obwodów wejściowych i wyjściowych. Wymagania dotyczące wody chłodzącej: temperatura wody na wlocie nie przekraczająca 31°C, ciśnienie wody na wlocie od 0,15 do 0,25 MPa, i całkowity przepływ 20 m³/h. Każda gałąź wody chłodzącej jest wyposażona w oddzielne zawory wlotowe i wylotowe. Wszystkie rury wody chłodzącej, zawory i złączki przymocowane do sprzętu wykonane są ze stali nierdzewnej. Na głównym rurociągu wlotowym zainstalowany jest elektryczny manometr kontaktowy do alarmowania w przypadku nienormalnego ciśnienia na wlocie. Na głównym rurociągu wlotowym zainstalowany jest zapasowy zawór wlotowy wody, podłączony do rurociągu wody z kranu użytkownika, tak aby korpus pieca mógł być chłodzony wodą z kranu w przypadku nieoczekiwanej awarii zasilania lub braku wody. VII. Trójparametrowa architektura zamkniętej pętli systemu sterowania System sterowania wykorzystuje programowalny sterownik logiczny serii FX3G i ekran dotykowy Kunlun Tongtai TPC1231Ni jako główne centrum sterowania. PLC ma pojemność pamięci programu 32 tys. kroków, prędkość przetwarzania instrukcji podstawowych 0,21 μs i dwa szybkie interfejsy komunikacyjne (RS422 i USB). Ekran dotykowy to 12-calowy wyświetlacz TFT LCD o rozdzielczości 1920×1080, rezystancyjny dotyk czteroprzewodowy, częstotliwość główna 1 GHz i preinstalowane oprogramowanie konfiguracyjne McgsPro. System przyjmuje w pełni cyfrową architekturę wielozadaniowego scentralizowanego zarządzania i sterowania rozproszonego, zdolną do jednoczesnego osiągnięcia zamkniętej pętli sterowania trzema kluczowymi parametrami w azotowaniu jonowym: dokładność regulacji temperatury ±1°C, dokładność regulacji ciśnienia ±1 Pa i dokładność regulacji przepływu ±0,5%. Regulacja temperatury wykorzystuje japońskie cyfrowe kontrolery serii Shimaden SRS13 z regulacją PID, tworząc system regulacji temperatury w zamkniętej pętli z obwodem sterowania temperaturą i termoparą. Regulacja ciśnienia również wykorzystuje cyfrowe kontrolery Shimaden SRS13, tworząc system regulacji ciśnienia w zamkniętej pętli z przetwornicą częstotliwości i czujnikiem ciśnienia. W trybie pracy automatycznej system automatycznie uruchamia pompę podtrzymującą i pompę wstępnego odsysania, otwiera zawór przepustnicy i zawór elektromagnetyczny w celu wytworzenia próżni. Po osiągnięciu ciśnienia roboczego dla aktywacji wyładowania jarzeniowego, automatycznie aktywowane jest napięcie wyładowania jarzeniowego i ogrzewanie wspomagane rezystancją, aby przeprowadzić początkowe łukowanie i czyszczenie detalu. Po zakończeniu łukowania system automatycznie przechodzi w etap ogrzewania, automatycznie regulując przepływ, ciśnienie, napięcie, współczynnik wypełnienia i prąd zgodnie z krokami projektowania krzywej procesu. Po osiągnięciu temperatury procesu, system przechodzi w etap utrzymania temperatury, utrzymując zgodnie z nastawionym czasem trwania procesu. Po okresie utrzymania, system wyłącza pompę próżniową i wszystkie zawory na rurociągu ssącym. Po obniżeniu temperatury pieca do nastawionej temperatury, wszystkie przełączniki automatycznie się wyłączają, a system przechodzi w stan zatrzymania.

I. Tło projektu i pozycjonowanie zastosowania sprzętu Niniejsze studium przypadku dotyczy pieca do odtłuszczania i karbonizacji typu wózkowego, model RT3-360-5, pieca cyklicznego o wymiarach roboczych komory 6000 mm długości, 2000 mm szerokości i 2000 mm wysokości. Urządzenie służy dwóm celom: po pierwsze, odtłuszczaniu metalowych cylindrów i rur o różnych średnicach; po drugie, wypalaniu gumowej izolacji i wykładziny wewnątrz cylindrów i rur o różnych średnicach w procesach karbonizacji. Wspólną cechą tych dwóch procesów jest to, że obrabiane przedmioty zawierają wewnątrz materiały organiczne lub polimerowe, które należy usunąć, a produkty spalania muszą być szybko odprowadzane. Same obrabiane przedmioty są wydłużonymi strukturami cylindrycznymi, co nakłada stosunkowo wysokie wymagania na jednorodność temperatury w piecu. Moc znamionowa urządzenia wynosi 500°C, z regulowaną temperaturą pracy. II. Główne parametry techniczne i konfiguracja zasilania Moc znamionowa urządzenia wynosi 500 kW, regulowana w zakresie procentowym; napięcie znamionowe 380V, trójfazowe 50Hz. Szybkość nagrzewania przy pełnym obciążeniu jest regulowana od 20 do 80°C na godzinę, a czas nagrzewania pustego pieca nie przekracza 90 minut. Jednorodność temperatury pieca na etapie podtrzymania nie przekracza ±5°C. Instrument do kontroli temperatury to japoński Shimaden SRS13A o dokładności nie większej niż ±1°C. Metoda kontroli temperatury łączy interfejs człowiek-maszyna z ekranem dotykowym z inteligentnym instrumentem Shimaden i regulatorem mocy do sterowania regulacją napięcia PID. Elementy grzejne to taśmy oporowe ze stopu o wysokiej rezystywności 0Cr25Al5 produkcji Shougang Group, przetworzone na strukturę falistą za pomocą specjalnej formy i rozmieszczone na pięciu powierzchniach: po obu stronach pieca, drzwiach pieca, tylnej ścianie i dnie pieca. Liczba stref kontroli temperatury wynosi 4, a każda strefa jest niezależnie wyposażona w amperomierz, woltomierz i wskaźnik włączenia/wyłączenia w celu ułatwienia lokalizacji usterek. Materiał izolacyjny korpusu pieca to standardowa bawełna z włókien ogniotrwałych z krzemianu glinu o grubości 240 mm. Materiał mechanizmu prowadzenia powietrza w piecu to stal nierdzewna 304 o grubości 2 mm. Materiał płyty dna pieca to stal odlewana CrMnN o grubości 30 mm, w formie taśmy. III. Struktura wykładziny i logika oszczędzania energii Wykładzina wykorzystuje standardowe koce z włókien ogniotrwałych z krzemianu glinu, specjalnie przetworzone na duże struktury płytowe o gęstości 230 kg/m³, ostatecznie zmontowane w wykładzinę o grubości 240 mm. Moduły bawełny z włókien są zakotwiczone do stalowej konstrukcji korpusu pieca za pomocą kotew z okrągłego pręta ze stali nierdzewnej SUS304. Waga całkowicie włóknistej wykładziny stanowi około jednej trzydziestej wagi korpusu pieca z cegły ogniotrwałej. Bezpośrednią konsekwencją tej różnicy wag jest znaczne zmniejszenie obciążenia konstrukcji stalowej. Odniesienie porównawcze podane w propozycji jest takie, że przy tych samych specyfikacjach, konstrukcja całkowicie włóknista oszczędza około 30% więcej energii niż piec oporowy na bazie cegieł. Ta liczba jest inżynieryjną wartością empiryczną; rzeczywiste oszczędności energii zależą od warunków pracy, takich jak stan uszczelnienia pieca, krzywa grzania i szybkość ładowania. Całkowicie włókniste konstrukcje ogniotrwałe mają dobrą odporność na szok termiczny, mogą wytrzymać szybkie nagrzewanie i chłodzenie oraz mają dłuższą żywotność niż konstrukcje ceglane. IV. Urządzenie grzewcze i konstrukcja zawieszenia Elementy grzejne przyjmują zaawansowaną konstrukcję zawieszenia o wysokiej wydajności promieniowania, zwiększając wymianę ciepła w piecu, poprawiając sprawność cieplną pieca i przedłużając żywotność elementów grzejnych. Taśmy oporowe są przetwarzane z 0Cr25Al5 na strukturę falistą, wygodną w montażu i konserwacji. V. Konstrukcja drzwi pieca i mechanizm uszczelniający Drzwi pieca przyjmują konstrukcję stalowej ramy z materiałem izolacyjnym z włókien ogniotrwałych, zainstalowane w taki sam sposób jak korpus pieca. Drzwi pieca są wyposażone w elektryczny mechanizm podnoszenia o udźwigu 2 ton, z wciągnikiem elektrycznym zainstalowanym nad ramą bramową drzwi pieca. Prędkość podnoszenia drzwi wynosi 8 m/min. Uszczelnienie drzwi pieca wykorzystuje mechanizm krzywkowy do automatycznego zaciskania w połączeniu z urządzeniem uszczelniającym z miękką krawędzią, zapewniając automatyczne uszczelnienie drzwi do korpusu pieca. Funkcją tego mechanizmu uszczelniającego jest zapewnienie uszczelnienia pieca przez cały okres produkcji, zapobieganie ucieczce gorących gazów piecowych, poprawa środowiska pracy, a także zapewnienie jednorodności temperatury pieca i zwiększenie efektywności energetycznej. To urządzenie uszczelniające jest proste w konstrukcji, bezpieczne, niezawodne i łatwe w konserwacji, zostało zweryfikowane przez lata w produkcji pieców typu wózkowego z całkowicie włóknistą bawełną. W zakresie ochrony bezpieczeństwa, zarówno górne, jak i dolne położenie drzwi pieca są wyposażone w podwójne mechanizmy ograniczające bezpieczeństwa, wraz z urządzeniem blokującym z wózkiem pieca. Moc grzewcza jest automatycznie odcinana w momencie otwarcia drzwi pieca. Wyłączniki krańcowe są marki Omron. VI. Wózek i mechanizm trakcyjny Wózek składa się z ramy, wykładziny pieca wózka, płyty dna pieca i mechanizmu trakcyjnego wózka. Rama jest spawana z profili stalowych, z blachami bocznymi o grubości 10 mm i blachami dennymi o grubości 5 mm (Q235), mocno i niezawodnie skonstruowana, niełatwo odkształcalna lub wypaczająca się. Dolna warstwa izolacyjna podstawy pieca wózkowego składa się z dwóch warstw naprzemiennych cegieł ziemi okrzemkowej i lekkich cegieł prostych, podczas gdy warstwa ogniotrwała jest wykonana z ciężkich cegieł. Obwód wózka wykorzystuje cegły o nieregularnych kształtach, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi gazów piecowych z blachami bocznymi wózka. Warstwa ogniotrwała na wózku jest wykonana w kształcie rowka do umieszczania elementów grzejnych, który służy również jako podpora dla płyty dna pieca. Płyta dna pieca wykonana jest ze stali odlewanej CrMnN o całkowitej grubości 30 mm, umieszczona nad rowkiem, w którym umieszczone są elementy grzejne, aby zapobiec spadaniu tlenków na elementy grzejne po podgrzaniu przedmiotu obrabianego. Płyta dna pieca jest wyposażona w zatrzaskowe mocowanie zapobiegające przesuwaniu. Tylna część wózka jest wyposażona w ruchome i stacjonarne styki RT0 do podłączenia zasilania, uzupełniając zasilanie elementów grzejnych na wózku. Ta metoda styku ma dużą i wystarczającą powierzchnię styku, dobry kontakt i brak iskier elektrycznych lub przegrzewania po długotrwałym użytkowaniu. Urządzenie trakcyjne wykorzystuje konstrukcję ramową do przenoszenia obciążeń i ruchu. Rama jest głównie spawana z profili stalowych 16 i blachy stalowej. Koła są kute ze stali 45# o dużej odporności na ścieranie. Napęd to silnik plus reduktor, z prędkością wjazdu/wyjazdu od 6 do 8 m/min, napędzany jednym silnikiem. Zarówno wjazd, jak i wyjazd z pieca są wyposażone w podwójne mechanizmy ograniczające bezpieczeństwa i mechanizmy blokujące – jeśli wózek nie znajdzie się w prawidłowej pozycji, drzwi pieca nie mogą być otwierane ani zamykane, a cały korpus pieca nie może być zasilany. Silniki z przekładnią synchroniczną sprawiają, że wjazd i wyjazd wózka są elastyczne, stabilne i precyzyjnie pozycjonowane. VII. System cyrkulacji gorącego powietrza Aby uzyskać jednorodną temperaturę w piecu, na górze pieca wzdłuż jego długości zainstalowano 4 wirujące wentylatory odśrodkowe, każdy o mocy znamionowej 7,5 kW, silniki 4-biegunowe. Łopatki wentylatora i wał wykonane są ze stali nierdzewnej 304. Wentylator jest konstrukcją jednoczęściową, z wirnikiem silnika i wałem wentylatora jako jedną jednostką, zapewniając stabilną prędkość, niski poziom hałasu i silny przepływ powietrza. Mechanizm prowadzenia powietrza w piecu wykonany jest z żaroodpornej blachy stalowej SUS304, z kanałami konwekcyjnymi po obu stronach. Biorąc pod uwagę, że obrabiane przedmioty są płytowe lub cylindryczne, kierunek cyrkulacji gorącego powietrza jest zaprojektowany jako poziomy – powietrze przepływa poziomo z jednej strony kanału konwekcyjnego na drugą, to znaczy powietrze przechodzi przez środek każdej warstwy obrabianych przedmiotów. Ta ścieżka przepływu powietrza zapewnia równomierne nagrzewanie i jednorodną temperaturę obrabianych przedmiotów, co dodatkowo poprawia wydajność produktu.

I. Tło projektu i logika dopasowania wydajności Niniejsze studium przypadku dotyczy linii produkcyjnej do indukcyjnego nagrzewania stopów aluminium, przetwarzającej pręty ze stopów aluminium A6061 i 5083-H111 o średnicy Ø245 mm i długości 500 mm, każdy o wadze 68,406 kg. Ścieżka wyprowadzania projektu wydajności jest następująca: przy czasie cyklu 246 sekund na sztukę, podzielenie 3600 sekund przez 246 sekund daje 14,634 sztuk na godzinę; pomnożenie 14,634 sztuk przez wagę pojedynczej sztuki 68,406 kg daje wydajność wyjściową około 1000 kg na godzinę. Ten łańcuch obliczeniowy pokazuje, że czas cyklu jest podstawowym parametrem dla całej konfiguracji mocy linii produkcyjnej, prędkości mechanizmu przenośnika i logiki sortowania – nie wskaźnikiem, który można dowolnie regulować. Wymagana temperatura nagrzewania wynosi od 480 do 495°C, z dopuszczalnym odchyleniem ±15°C. Zakres temperatur pracy podany w propozycji sprzętu wynosi od 460 do 480°C, co pokazuje niewielkie przesunięcie od zakresu wymagań procesowych kupującego. Ta różnica zazwyczaj wymaga potwierdzenia kalibracji podczas etapu uruchomienia na podstawie rzeczywistego procesu kucia. II. Konfiguracja systemu zasilania Zasilanie grzewcze wykorzystuje w pełni cyfrowy zasilacz IGBT, model IGBT300/0.15, o mocy znamionowej 300 kW i częstotliwości nominalnej 0,15 kHz, tj. 150 Hz. Współczynnik mocy systemu przekracza 0,9. Falownik łączy szybkie tyrystory z modułami IGBT, z napięciem wejściowym 380V i napięciem wyjściowym 1000V. Program sterowania posiada automatyczną regulację napięcia. Urządzenia zabezpieczające obejmują zabezpieczenie nadprądowe, przepięciowe, uziemienia, szybki bezpiecznik, anomalię częstotliwości i anomalię wody chłodzącej. Cewka indukcyjna wykonana jest z rury miedzianej o czystości nie mniejszej niż 99,9% i grubości ścianki nie mniejszej niż 2,0 mm, z wykorzystaniem rury miedzianej Luoyang Copper T2 beztlenowej ciągnionej na zimno. Po nawinięciu cewka poddawana jest płukaniu kwasem, impregnacji lakierem izolacyjnym w wysokiej temperaturze i wypalaniu w piecu oporowym, aby zapewnić dobrą izolację, z napięciem przebicia (do masy) nie mniejszym niż 5000V. Projektowana żywotność cewki wynosi nie mniej niż 8000 godzin. Wykładzina pieca wykonana jest z rur ze stali nierdzewnej austenitycznej. III. Wybór częstotliwości i charakterystyka obciążenia Częstotliwość nominalna tego urządzenia wynosi 150 Hz, co mieści się w zakresie średniej częstotliwości ogrzewania indukcyjnego. W obciążeniu rezonansowym równoległym, po ustaleniu wartości indukcyjności L i kondensatora kompensacyjnego, określana jest również naturalna częstotliwość rezonansowa. W miarę zmiany impedancji obciążenia (induktora), naturalna częstotliwość również dryfuje – częstotliwość jest niższa, gdy piec jest pusty lub lekko obciążony, i wyższa, gdy piec jest w pełni obciążony zimnym materiałem. Ta charakterystyka obciążenia nakłada wymagania na fazę rozruchu: im bliższa częstotliwość rozruchu do rzeczywistej częstotliwości obciążenia, tym wyższy wskaźnik sukcesu rozruchu. Metoda rozruchu z przemiataniem częstotliwości przyjęta w propozycji wysyła zestaw częstotliwości obejmujących zakres zmienności częstotliwości obciążenia, aby uruchomić urządzenie, niezależnie od zmian obciążenia, tym samym poprawiając niezawodność rozruchu. Urządzenie wykorzystuje automatyczne sterowanie śledzeniem częstotliwości podczas pracy, nie wymagając ręcznej regulacji; przy pracy w różnych pasmach częstotliwości, wystarczy podłączyć odpowiedni bank kondensatorów kompensacyjnych, aby dostosować się do odpowiedniej wartości impedancji. IV. Parametry systemu wody chłodzącej Wymagana temperatura wody chłodzącej na wlocie wynosi od 5 do 35°C, temperatura na wylocie poniżej 55°C, a ciśnienie robocze od 0,2 do 0,3 MPa. Natężenie przepływu wody chłodzącej dla sekcji zasilania wynosi 7,5 m³/h, a dla sekcji korpusu pieca 37,5 m³/h, przy całkowitym zapotrzebowaniu na wodę 45 m³/h. Metoda chłodzenia wykorzystuje zamknięty obieg wieży chłodniczej. Logika układu obiegu wody wewnątrz szafy zasilającej zasługuje na oddzielne wyjaśnienie: wszystkie węże wykonane są z gumy bezwęglowej, a długość ścieżki wodnej między elementami jest utrzymywana na co najmniej 1,5 do 2 metrów, aby uniknąć niestabilności sprzętu spowodowanej wzajemnym zanieczyszczeniem między elementami przez ścieżkę wodną. Czerwone rury są używane do wody powrotnej (gorącej wody), a niebieskie rury do wody dopływającej (zimnej wody), dla szybkiego rozróżnienia kierunku przepływu. Wewnętrzny metalowy zbiornik na wodę wykonany jest ze stali nierdzewnej 304 do scentralizowanego doprowadzania wody. Czujniki temperatury są zainstalowane na wszystkich rurach rozgałęźnych i ponumerowane; gdy temperatura wody jest nienormalna, system sterowania alarmuje i wyświetla numer wadliwej linii wodnej na ekranie dotykowym. V. Mechanizm przenoszenia i sortowania mechanicznego Pręty są schludnie układane na platformie magazynowej ręcznie. Mechanizm obracający obraca pręty do koryta podajnika zgodnie z rytmem nagrzewania. Mechanizm podawania to system podawania cylindrycznego, który podaje ze stałą prędkością zgodnie z rytmem. Koniec rozładunku wyposażony jest w szybki urządzenie rozładunkowe składające się z chłodzonej wodą sześciokątnej rolki wału i łańcucha przenośnika, z wystarczającą siłą, aby zapobiec przewróceniu się materiału, a wytrzymałość konstrukcyjna i odporność na wysokie temperatury spełniają potrzeby różnych specyfikacji materiałowych w tym projekcie. Mechanizm sortujący ma trójczęściową konstrukcję, która może szybko, dokładnie i terminowo oddzielać materiały o niskiej i wysokiej temperaturze, przenosząc je do odpowiednich pojemników za pomocą zsuwni. Początkowa temperatura kucia odkuwek musi być kontrolowana w zakresie od 480 do 495°C (ustawienie można dostosować do procesu klienta). Odkuwki w tym zakresie temperatur przechodzą do następnego etapu przetwarzania; odkuwki poniżej lub powyżej temperatury kucia są sortowane do różnych pojemników, ze wskaźnikiem sortowania 100%. VI. Parametry pomiaru i kontroli temperatury Dedykowany przyrząd do pomiaru temperatury stopów aluminium jest zainstalowany przy wylocie pieca induktora. Otwór jest wykonany z boku pieca w pewnej odległości od wylotu, a dedykowany przyrząd do pomiaru temperatury stopów aluminium jest zainstalowany, aby spełnić wymagania pomiaru temperatury w różnych warunkach pracy. Gdy różnica temperatur przyrządu pomiarowego jest zbyt duża lub temperatura jest nienormalna, uruchamiany jest alarm dźwiękowy i wizualny. Początkowa temperatura kucia może być wyświetlana w czasie rzeczywistym na interfejsie człowiek-maszyna i dużym ekranie. Pomiar temperatury wykorzystuje termometr na podczerwień, wyposażony w funkcje wyświetlania i przechowywania temperatury (okres przechowywania 180 dni) oraz urządzenia alarmowe górnego i dolnego limitu. Urządzenie do pomiaru temperatury nie jest wrażliwe na zgorzeliny powierzchniowe, kurz, dym ani parę wodną. Dokładność i trwałość urządzenia do pomiaru temperatury są gwarantowane przez 12 miesięcy. VII. Sterowanie elektryczne i interfejs człowiek-maszyna Szafa sterownicza przyjmuje zintegrowaną skrzynkę sterowniczą elektromechaniczną, wykonaną z płyty o wysokiej wytrzymałości z powłoką proszkową zapobiegającą utlenianiu. Zewnętrzna szafa sterownicza jest wykonana zgodnie z poziomem ochrony nie mniejszym niż IP54. Główne niskonapięciowe komponenty elektryczne w szafie są marki Schneider Electric, wyłączniki są marki Chint, kable są wysokiej jakości kablami z rdzeniem miedzianym, a linie sygnałowe są kablami ekranowanymi. Sterownik PLC to jednostka serii Siemens S7 z modułem interfejsu komunikacyjnego Profinet, a projekt programu zawiera system informacji o błędach i autodiagnostyki. Interfejs człowiek-maszyna przyjmuje 15-calowy kolorowy ekran dotykowy (TPC1571) firmy Beijing Kunlun Tongtai. Ustawienia związane z programem można wprowadzać za pomocą klawiatury dotykowej, a zweryfikowane i zapisane parametry produktu (możliwość ładowania i odczytu ponad 50 rodzajów parametrów procesu) można w dowolnym momencie zapytać i wydrukować. Czas cyklu (bezpośrednio wprowadzany czas) i długość materiału można ustawić na tym ekranie, a ekran może automatycznie rejestrować ilość materiału o niskiej temperaturze, materiału kwalifikowanego i materiału o wysokiej temperaturze. Obsługa jest podzielona na dwa tryby: automatyczny i ręczny, przełączane za pomocą przełącznika selektorowego dwupozycyjnego. W trybie automatycznym całe urządzenie można uruchamiać i zatrzymywać za pomocą przycisków start i stop; w trybie ręcznym różne funkcje można uruchamiać indywidualnie za pomocą przycisków, a wszystkie operacje są wykonywane na ekranie dotykowym. Inteligentna funkcja identyfikacji błędów wyświetla treść błędu i podaje odpowiednie rozwiązania w przypadku błędnej obsługi lub alarmów specjalnych warunków pracy, umożliwiając operatorom szybkie rozwiązanie ponad 90% typowych błędów. Szafa zasilająca średniej częstotliwości jest wyposażona w panel diagnostyki błędów. W przypadku wystąpienia błędów systemowych, takich jak przepięcie, nadprąd, brak wody lub awaria bezpiecznika, maszyna jest natychmiast zatrzymywana, a główny wyłącznik zasilania jest automatycznie rozłączany. VIII. Specjalne tryby pracy dla przedsiębiorstw zajmujących się kłuciem Początkowy tryb pracy: Gdy rozpoczyna się każda zmiana, system ogrzewania indukcyjnego właśnie został uruchomiony, a temperatura w piecu induktora jest temperaturą początkową. Aby zmniejszyć powstawanie materiału o niskiej temperaturze, ten tryb zwiększa lub utrzymuje moc odpowiednio w rytmie lub prędkości, gdy podgrzewany materiał jest podawany w rytmie lub prędkości, zapewniając, że każdy pręt osiągnie temperaturę kucia. Tryb menu: Kiedy użytkownik ponownie podgrzewa kęs, wystarczy wprowadzić numer zamówienia w menu, a system ogrzewania indukcyjnego automatycznie działa zgodnie z danymi grzewczymi w menu bez ręcznej regulacji, zapewniając spójność jakości ogrzewania produktu. Tryb czyszczenia pieca: Kiedy wymagane jest czyszczenie pieca po zakończeniu pracy, wystarczy aktywować tryb czyszczenia pieca, a mechanizm podawania popchnie pusty materiał pozorny do komory pieca zgodnie z ustawionym rytmem, z mocą stopniowo malejącą, maksymalizując oszczędność energii podczas procesu czyszczenia pieca.