Indukční ohřev v průmyslu

Indukční ohřev trubek nebo tepelné zpracování svarů trubek je důležitým výrobním procesem. Tepelné zpracování se provádí ke zmírnění napětí generovaného v kovu během procesu pájení a také ke zvýšení odolnosti proti korozi kovu. Výrobky po tepelném zpracování mají delší životnost a stávají se odolnějšími vůči vnějším vlivům.

Pro tepelné zpracování se používá indukční ohřev trubek.

Jak ohřívat potrubí – instalace indukčního ohřevu. Indukční ohřívací zařízení pracuje na bázi generování tepelné energie v produktu vysokofrekvenčními proudy.

Trubky jsou dokonale vystaveny indukčnímu ohřevu. Při ohřevu trubek z uhlíkové oceli bude účinnost ohřevu vysokofrekvenčními proudy (HFC) maximální, čehož lze dosáhnout pouze pomocí indukčního zařízení.

• před lakováním potrubí,
• při smaltování a odstraňování nátěrů,
• pro odmašťovací účely,
• při vytlačování polyethylenem,
• pro tepelné zpracování svarů,
• pro ohýbání trubek,
• pro účely výroby potrubí atd.

Existují další typy ohřevu potrubí: sálání, plynový plamen a elektrický, ale indukční metoda dokázala prokázat svou převahu nad svými konkurenty.

Výhody indukčních topných trubek

1. Vysoká rychlost ohřevu trubky na danou teplotu a rychlý ohřev dílů.
2. Minimální spotřeba elektřiny na výrobu tepla, minimalizace nákladů na elektřinu a v důsledku toho snížení ceny produktu.
3. Indukční ohřev pomocí vysokofrekvenčních proudů je rovnoměrný a díky tomu se výrazně zlepšuje kvalita výrobku.
4. Při tepelném zpracování trubek pomocí indukčního ohřevu vzniká málo strusky.
5. Indukční instalace má malé celkové rozměry a může být instalována na libovolném vhodném místě v dílně.
6. Indukční zařízení v případě potřeby může zajistit nepřetržitý provoz po dobu několika dnů, což bylo prokázáno mnoha testy.
7. Po připojení instalace okamžitě začne ohřívat potrubí a přizpůsobí se zadanému programu.

Jak funguje indukční jednotka?

Důležitou roli v provozu instalace hraje induktor, který přijímá elektřinu a generuje silné elektrické pole, které při interakci s produktem generuje teplo.

Kde se neobejdete bez instalace indukčního ohřevu HDTV

• Pro pájení a svařování kovů. Výsledkem je pájení nejvyšší kvality, protože ohřev pomocí vysokofrekvenčního proudu přímo proniká oblastí, která potřebuje ohřev, aniž by byla narušena integrita produktu.
• Pro tavení kovů a různých slitin. Pro tavení se používají speciální indukční zařízení – tavicí pece. Jsou vynikající pro tavení neželezných, železných a drahých kovů.
• Pro kalení hotového kovového výrobku, který bude neustále vystaven vnějším vlivům.
• Pro tepelné zpracování produktu. Nejčastější aplikací je tepelné zpracování svarů. Postup snižuje úroveň napětí kovu, které vzniká při svařování.
• Pro ohřev kovu a přípravu pro další zpracovatelské procesy.

Proč progresivní firmy volí indukční ohřev

Nejprve, abyste pochopili, zda potřebujete indukční instalaci pro ohřev kovů, měli byste se rozhodnout o rozsahu práce. Indukční instalace jsou vhodné pro velké podniky s velkou produkcí kovových výrobků, kde budou optimálně využity všechny výhody indukčního ohřevu: úspora elektrické energie a spotřebního materiálu, snadné nastavení zařízení, kvalitní a rychlý ohřev produktu, přesnost práce, schopnost minimalizovat účast člověka na řízení pracovního procesu, bezpečnost pro člověka, vysoká požární bezpečnost, vysoká úroveň práce, možnost nepřetržitého provozu atd.

Jak objednat indukční instalaci

V našem katalogu zařízení nabízíme několik standardních řešení pro indukční instalace pro tepelné zpracování turbínových trubek a svorníků. V případě potřeby můžeme navrhnout vlastní instalaci indukčního ohřevu nebo tavicí pece. Pro objednání vybavení kontaktujte našeho manažera jedním z následujících způsobů:

Článek 1 Publikováno v časopise „Industry“ č. 3 (85) / 2014

Použití indukčního ohřevu
záleží jen na vaší fantazii. Často tváří v tvář skutečnosti, že moderní podniky řídí ekonomové a manažeři podle vzdělání, jsem si stanovil za cíl jednoduchými slovy vyprávět o využití indukčního ohřevu v průmyslu. Za sedm let práce s indukčním průmyslovým zařízením jsem nashromáždil velké množství informací o indukčním ohřevu. Doufám, že to bude užitečné jak pro manažery, tak pro technické specialisty.

Fyzika indukčního ohřevu

Abyste pochopili, co je indukční ohřev, budete muset trochu mluvit o fyzice tohoto procesu. Jakákoli indukční instalace je převodníkem průmyslového elektrického proudu na proud o vyšší frekvenci, přičemž hlavním rysem této konverze je, že indukční ohřev kovů se provádí pouze rezonanční frekvencí. Rezonanční parametry jsou dány především indukčností a kapacitou samotné instalace. K indukčním instalacím se však připojují indukční cívky, tzv. induktory různých konstrukcí, které mají různé indukčnosti. Navíc kovy během zahřívání mění své vlastnosti. Indukční instalace tedy musí neustále upravovat vlastní rezonanční frekvenci, aby pracovala s maximální účinností. Dříve se v průmyslu používaly elektronkové a strojní frekvenční měniče, které neuměly automaticky upravovat rezonanční generační frekvenci. Změnilo se to přepínáním kondenzátorových bank, což bylo krajně nepohodlné. Moderní indukční generátory jsou vybaveny klíčovými prvky na bázi tyristorů a tranzistorů. Tranzistorové generátory mohou měnit rezonanční frekvenci v poměrně širokém rozsahu, někdy i několikrát. To vám umožní připojit k nim induktory s různým počtem závitů. Tyristorové generátory dokážou upravit i rezonanční frekvenci v řádu desítek procent. Hlavním úkolem indukčního ohřívače je vytvářet vysokofrekvenční a vysoce výkonné elektrické proudy v induktoru. V závislosti na přidělených úkolech a počtu závitů induktoru může napětí na induktoru dosáhnout 1500 voltů a proudů několik stovek ampér při sériové rezonanci. Nebo 20-100 voltů při proudech do 12.000 XNUMX ampér při použití snižovacího transformátoru. Je zřejmé, že takové proudy způsobují silné zahřívání elektrických vodičů, tlumivek, polovodičových tranzistorů a diod, transformátorů a kondenzátorů samotné instalace. Proto je většina moderních indukčních jednotek chlazená vodou. V podstatě se jedná o dva systémy, které se vzájemně ovlivňují, elektrický na jedné straně a vodovodní potrubí na druhé straně. A porucha v provozu kteréhokoli z těchto systémů vede k selhání indukčního zařízení jako celku. Oprava indukčních jednotek není levná. Sestavy tranzistorů, takzvané moduly IGBT, stojí až 10 tisíc rublů a někdy několik z nich vyhoří. Vyhoření vinutí vysokofrekvenčních transformátorů vyžaduje opravy, které stojí desítky tisíc rublů. Mohu vám poradit: kupte si výkonné čerpadlo a dobrý chladicí systém pro vaši indukční instalaci a budete v budoucnu ušetřeni mnoha problémů. Poté, co generátor vybudí elektrický proud v induktoru, který v něm zase vytvoří magnetické pole vysoké intenzity, vyvstává úkol tuto energii maximálně převést na ohřívanou kovovou část. Je jasné, že čím blíže je část umístěna k závitům induktoru, tím větší množství energie do ní vstoupí. Kromě toho jsou nejlepší podmínky pro ohřev umístění součásti uvnitř induktoru. Magnetické pole induktoru budí sekundární vířivé proudy v jakémkoli kovu, nazývají se také Foucaultovy proudy, které zase intenzivně ohřívají povrch vodivé části. Hloubka tohoto ohřevu závisí na frekvenci generování a pohybuje se zpravidla od 0,1 mm do 10 mm. Kovy s feromagnetickými vlastnostmi, včetně železa a niklu, se ohřívají nejen díky Foucaultovým proudům, ale také díky magnetizačnímu převrácení feromagnetických domén. Jakmile je však dosaženo Curieho bodu, přibližně 760 stupňů Celsia, feromagnetická složka indukčního ohřevu zmizí a zůstane pouze ohřev způsobený Foucaultovými proudy. Navíc intenzita tohoto ohřevu roste s rostoucí teplotou, protože zvyšuje se ohmický odpor kovu. Při požadavku na indukční ohřev do hloubek větších než 10 mm, například objemový ohřev pro lisování za tepla, dochází k dalšímu ohřevu do kovu pouze v důsledku přenosu tepla. A tento proces je poměrně pomalý, například ohřát ocelový předvalek o průměru 40 mm při frekvenci 6 kHz s teplotním rozdílem 100 stupňů Celsia v celém objemu kovu bude trvat 58 sekund. Je-li potřeba ohřát větší počet obrobků, musí se současně ohřát odpovídající větší počet. Takové indukční zařízení se nazývá Induction Forge Heater, zkráceně IKH. Indukční ohřev je vždy mnohem účinnější a rychlejší než jiné druhy ohřevu díky tomu, že maximální teplota nevzniká na povrchu dílce, ale v hloubce průniku elektrického pole, v místě přechodu indukčního ohřevu. do vytápění pomocí přenosu tepla. A hloubka průniku elektrického pole závisí na generační frekvenci indukční instalace. A čím je nižší, tím hlouběji se tato hranice nachází a tím intenzivnější je zahřívání hlouběji do kovu. Na moderních středofrekvenčních tranzistorových indukčních instalacích s generační frekvencí 3-5 kHz (po průchodu Curieovým bodem) dosahuje hloubka pronikání horkého indukčního pole do kovu 10 mm. Návod k obsluze indukčního zařízení obvykle obsahuje asi tucet stran, ale abyste se naučili vyrábět dobré induktory, musíte prostudovat více než jednu knihu a získat praktické dovednosti. Obvykle několik let poté, co podnik zakoupí indukční instalaci, jeho specialisté vyrobí několik desítek induktorů různých konstrukcí, aby vyřešili různé problémy s indukčním ohřevem. Společnost Mosinductor, kterou vedu, nejen velkoryse sdílí literaturu o indukčních tématech se svými zákazníky, ale také vede jediné „Pokročilé kurzy pro vysokofrekvenční tepelné operátory“ v Ruské federaci. Jedním z hlavních témat těchto kurzů je výroba induktorů pro řešení specifických technologických problémů a koordinace jejich parametrů s různými indukčními instalacemi. Jak již bylo zmíněno, induktor dobře zahřívá součást, když je umístěn uvnitř induktoru. To se děje proto, že distribuce elektrického proudu po průřezu induktoru je nerovnoměrná. Vysokofrekvenční proudy v induktoru jsou vytlačovány magnetickým polem na povrch vodiče, proto jsou induktory vyrobeny z měděných trubek o tloušťce stěny 1-3 mm. V tomto případě musí být induktor chlazen vodou, protože proudy tisíců ampérů, které jí protékají, způsobují intenzivní ohřev. Rozložení proudu v induktoru je také ovlivněno proximity efektem a z něj odvozeným prstencovým efektem. Právě ony vedou ke koncentraci elektrického proudu na površích induktoru obrácených k sobě a uvnitř kruhového induktoru. Proto může být poměrně obtížné účinně ohřívat vnitřní otvory a roviny. Moderní magnetodielektrika, takzvaná „magnetická zrcadla“, však odvádějí vynikající práci při přemístění elektrického proudu v induktoru na požadovanou stranu. A umožňují řešit nejsložitější problémy indukčního ohřevu vysoce efektivně a při nízkých výkonech indukčních generátorů.

Moderní indukční instalace

V roce 2007 jsme navrhli vlastní klasifikaci moderních indukčních tranzistorových ohřívačů, která nahradila zastaralou sovětskou. Naše klasifikace nyní zapustila kořeny, používají ji desítky dodavatelů indukčních zařízení. Je to docela jednoduché: první 2-3 písmena označují frekvenční rozsah indukční instalace a následující čísla označují její výkon. Středofrekvenční – střední s frekvenčním rozsahem 5-20 kHz, Vysokofrekvenční – HF, s frekvencemi 30-100 kHz, Ultravysoké frekvence – mikrovlnné s frekvenčním rozsahem 100-450 kHz. Pokud je však obvykle vše v pořádku s frekvenčním rozsahem, měli byste při nákupu zkontrolovat spotřebu energie instalace. Jednou jsme zadali znalecký posudek k arbitráži na indukční instalaci, jejíž výkon a tím i náklady dodavatel při prodeji nafoukl 2,5krát. Je docela jednoduché zkontrolovat skutečnou spotřebu energie indukčního zařízení. Pomocí proudové kleště změřte vstupní proud jedné ze tří fází indukční instalace a vydělte tuto hodnotu jednou a půl. Získáte přibližnou spotřebu indukční jednotky. Účinnost tranzistorových jednotek je více než 95% a tyristorových jednotek je asi 92%; podle toho můžete vypočítat výstupní výkon převodníku. Neměli bychom však zapomínat, že v místě přechodu mezi induktorem a součástí se ztrácí minimálně 30 % výstupního výkonu. Většina je využita ve formě tepla vodou z induktoru a menší část je rozptýlena v prostoru ve formě elektromagnetického záření. Moderní tranzistorové HDTV instalace mají mnoho výhod. Malé rozměry a hmotnost umožňují jejich umístění vedle zařízení následného technologického cyklu. Šetří energii, jsou moderním energeticky úsporným zařízením. Mají zanedbatelný klidový výkon a nevyžadují zahřívání, mohou pracovat nepřetržitě a dokonce nepřetržitě. Obrobky se rychle ohřívají zevnitř. Umožňují automatizaci a robotizaci operací kalení a popouštění složitých dílů pro automobilový a obráběcí průmysl. Při pájení vytvářejí nejpevnější ze všech typů pájených spojů, díky vibracím při frekvenci tavidla a vytváření pájky. Nahrazují elektrické a plynové pece a poskytují vysokou ergonomii pracoviště a pohodlné pracovní podmínky. Při dodržení minimálních požadavků na ochranu práce jsou pro personál bezpečné. Nízká cena vám umožní zaplatit za vaše indukční zařízení za pouhých šest měsíců. Při včasné údržbě mají životnost více než 10 let. Lze je snadno naučit ovládat, dovednosti lze získat za pouhých 10 minut.

Obecná bezpečnostní opatření

Opravy indukčních jednotek mohou provádět pouze specializovaná servisní střediska a jejich specialisté v místech instalace zařízení. Proto se při nákupu zařízení zeptejte, zda má dodavatel takové servisní středisko. Připojení indukčních instalací k průmyslové proudové síti provádějí elektrikáři s příslušnou toleranční skupinou. Lidé s implantovaným kardiostimulátorem nesmí pracovat na indukčních jednotkách. Nepřibližujte se k indukčním cívkám vysoce výkonných kovářských ohřívačů s kovovými předměty v kapsách, mohou se zahřát a způsobit popáleniny. Elektromagnetická pole vyzařovaná výkonnými induktory mohou být zdrojem elektrického rušení v sousedních kovových konstrukcích. Aby se zabránilo úrazu elektrickým proudem, musí být všechny rámy, dopravníky a stojany řádně uzemněny. Silné elektromagnetické pole je jedním z faktorů, které předurčují člověka k rakovině. Pokud je to možné, zkraťte čas, který strávíte v těsné blízkosti zdroje elektromagnetického pole. Takovým zdrojem jsou především indukční cívky výkonných tavicích pecí a indukčních ohřívačů kováren. Síla elektromagnetického pole přímo souvisí s frekvencí záření a jeho výkonem. Čím vyšší je výkon a frekvence, tím je záření nebezpečnější. Termistům a tavičům pracujícím na vysokofrekvenčních instalacích radím, aby občas změnili profesi.

Včasné čištění dílenského prachu

Moderní indukční jednotky jsou chlazeny nejen vodou. Některé elektronické součástky jsou chlazeny pomocí proudění vzduchu vytvářeného ventilátorem – chladičem. Vzduch v dílně obvykle obsahuje hodně prachu. Právě ten je nasáván ventilátorem do zařízení a usazuje se na stěnách, na silnoproudé a slaboproudé elektronice. Průmyslový prach je elektricky vodivý, zejména při vysokých frekvencích. Pokud nebudete indukční jednotku a vysokofrekvenční transformátor pravidelně čistit od prachu každé 3-4 měsíce, můžete po 2-3 letech provozu zaručit elektrický výpadek způsobený prachem. Elektrický průraz začíná prachem na vysokonapěťové části zařízení, okamžitě dochází k ionizaci vzduchu a stává se elektricky vodivým. Zařízení produkuje kouli vysokoteplotního plazmatu, spalující nejen elektroniku, ale také měděné přípojnice o tloušťce prstu. Pouzdro je spálené, kondenzátory explodují. Po takové poruše jsou nutné opravy za cenu odpovídající polovině nákladů samotného zařízení. Pravidelné čištění prachu je jediný způsob, jak udržet dlouhodobý výkon indukčního zařízení. Odstranění prachu není vůbec náročná operace. Prach je třeba odstranit měkkým kartáčem vysavače a na těžko dostupných místech, například z vinutí vf transformátoru, ofouknutím suchým stlačeným vzduchem. Nejlepší je zcela zbavit se prachu hromadícího se uvnitř indukční jednotky pomocí speciální konstrukce chladicího systému. Výkonné jednotky vyrobené podle evropských norem mají prachotěsné skříně a vestavěné systémy vodního chlazení vnitřního vzduchu. Skládají se z chladiče, který cirkuluje vodu ze systému vodního chlazení jednotky, a ventilátoru, který cirkuluje ochlazený vzduch přes chladič a prostor skříně elektroniky. Naproti velmi horkým kondenzátorům jsou instalovány další ventilátory – chladiče. Závěr si samozřejmě každý udělá sám. Někteří budou preferovat levné indukční zařízení a budou je pravidelně udržovat. A někdo si koupí spolehlivé a drahé vybavení. Dodatečné náklady budou bohatě splaceny mnohaletým provozem bez zbytečných oprav a dalších nákladů na údržbu. Kontaktujte společnost Mosinductor, máme vybavení pro každý vkus a rozpočet. V dalším článku vám řeknu o vlastnostech použití indukčních jednotek různých frekvenčních rozsahů a chladicích systémů pro indukční zařízení.

Autor článku je ředitelem společnosti Mosinductor
(C) 2014 Kučerov Vjačeslav Vasilievič
Autorská práva vyhrazena.
Trestní stíhání zaručeno
za zveřejnění článku na jakékoli webové stránce
kromě www.mosinductor.ru

Oznámení o sérii článků „Indukční ohřev v průmyslu“

Budou probírána tato témata: fyzikální podstata indukčního ohřevu kovů, bezpečnostní opatření a údržba indukčních zařízení, typy indukčních instalací a vlastnosti jejich použití, indukční cívky – induktory, magnetodielektrika – koncentrátory magnetického pole, chladicí systémy pro indukční instalace . Kalící stroje a automatické kalící linky pro hromadné tepelné zpracování dílů v automobilovém průmyslu. Povíme si o způsobech, jak využít indukční ohřev k řešení mnoha technologických problémů moderní výroby. V oboru tepelného zpracování, normalizace svarů, pájení, objemový ohřev pro ražení za tepla, tavení, tažení taveniny, tepelné tuhnutí, válcování za tepla, ohýbání, svařování kovů a plastů, výroba podélně svařovaných trubek a ohybů, růst krystalů, ohřev směsí plynů, tavení vzorků pro rentgenovou analýzu, nahřívání trubek a kabelů před aplikací izolace, pálení getrů ve vakuových lampách, pálení kovových tavidel, zapalování samospékavých směsí, oddělování kovu od pryže a mnoho dalšího.