超音頻淬火機床

一.  IGBT高頻電源柜的技術特點：

1.1 高頻電源柜殼體:

a.獨特的雙重門結(jié)構(gòu)將弱電控制與強電（高壓）分開，避免強電干擾從而進一步提高了整個系統(tǒng)運行的可靠性

b.高頻電源全數(shù)字恒功率控制板放置在操作面板無機玻璃箱里，工作狀態(tài)直觀顯示并在操作面板上綜合顯示，玻璃箱里配置的資料盒更為設備維護提供了方便。

c、“完全封閉”的箱體設計，在確保內(nèi)部空氣充分流通的情況下（散熱通風窗均設置過濾）提高了內(nèi)部環(huán)境的清潔。有利地克服了導電性塵埃引起的絕緣失效。對潮濕的環(huán)境下使用的電源，其內(nèi)部配置了電加熱器，防止流通空氣的濕度大而對端子或接線柱形成腐蝕。

d、集中的供水管路，在保障各部分充分冷卻的情況下，布置及走向合理而美觀。

e. 整體電源符合ISO國際標準和IEC電工標準。

F．電源運行噪音小于75Db(在1m外)。

1.2 高頻電源技術特點及性能:

♠ 電源為全數(shù)字化控制電路，采用大規(guī)模集成芯片控制，電路連接簡單，電源運行穩(wěn)定、可靠、故障率低。

♠ 電源具有恒功率輸出，負載發(fā)生變化時不會影響輸出功率，可比普通電子管高頻設備節(jié)電10%以上。

♠ 電源保護功能完善，具有電流、電壓雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有過電壓、過電  流、限流、限壓、設備斷電與欠壓及直通保護、水壓不足、缺相等保護。

♠ 具有故障自診斷功能，設備維修方便、簡單。

♠ 電源為軟啟動，諧振頻率自定跟蹤。

♠ 極強的啟動性能和負載適應性，可在輕重載下頻繁啟動、啟動成功率100%,同時電源輸出功率可以在10%-100%連續(xù)可調(diào)。

♠ 阻抗調(diào)節(jié)器自動適應負載變化，使設備參數(shù)始終運行在狀態(tài)。

♠ 設備在一般情況下發(fā)生故障時不會損壞元器件

 

二.  高頻電源的主要技術參數(shù):

電源型號:

  IGBT-160kW/4-30kHz

數(shù)    量:  1套

額定功率:  160kw

額定頻率:  4-30kHz

輸出電壓: 700V

輸出電流:  320A

冷卻水循環(huán)量:  8t/h

輸入電壓: 3N-380V  50Hz

電源外形尺寸:

1400mm×900mm×2000mm

冷卻循環(huán)水水壓:

0.25—0.3Mpa

配套淬火變壓器容量:

   800kVA

電源功率因數(shù): ≥0.92

啟動成功率: 100%                  應用于一汽現(xiàn)場的高頻淬火

    

三.  高頻電源的主要原理及控制技術:

     1、概述說明：

寬頻帶是指頻率在4kHz—30kHz之間,其廣泛應用于機械、建材、冶金汽車等行業(yè)，成為表面淬火、金屬熔煉、真空熔煉、熱裝配、釬焊等各種感應加熱工藝及PC鋼棒、電線電纜鍍鋅鋼帶等生產(chǎn)線的主要設備。.逆變器件選用進口的IGBT(絕緣柵雙極晶體管).其特點如下:

1.1利用電磁感應作用直接將被加熱工件進行熱處理,熱效率良好,比電子管電源節(jié)電10%以上.

1.2燥聲低,污染小,改進了工作環(huán)境,并且操作簡單.

2、產(chǎn)品主要技術性能：

2.1控制電路采用集成化控制,使得結(jié)構(gòu)簡單化,維修方便,抗振性好,抗干擾性能強,故障率低.

2.2具有高可靠性,設備有過壓,過流,截流,截壓等自動保護功能.負載短路不損壞任何非保護元件,排除故障后,可以立即重新起動.

2.3由于采用自關斷器件,因此啟動性能好,可以頻繁起停.此裝置負載適應性好,空載,半載,滿載啟動,成功率100%.

2.4采用特殊線路設計,輸入電壓無相序要求,啟動時電壓,電流從零開始增加,實現(xiàn)零電位啟動.

2.5該裝置對非磁性材料加熱效果也很理想.

2.6方便的外部控制接口,很容易與自動生產(chǎn)線主機聯(lián)機,實現(xiàn)無人操作,自動化.

2.7         IGBT-160kw/4-30k超音頻電源主要技術參數(shù):

額定功率: 160kw

額度頻率: 4-30kHz

輸入電壓: 3N-380V  50Hz

輸出電壓: 700V

整流電壓: 500V

輸出電流: 320A

電源外形尺寸: 長1400mm×寬900mm×高2000mm

3、線路原理簡介：

IGBT超音頻電源主要由大功率IGBT模塊組成靜止式變頻電源,采用具有高效率,高穩(wěn)定性能的交-直-交變頻方式,將工頻電能轉(zhuǎn)換為頻率為4-50kHz超音頻電能.

3.1主電路工作原理：

由晶閘管T1-T6組成的全控整流器,濾波電抗器Ld,逆變器

T7-T10,LC諧波電路裝置組成的主電路.將輸入的三相380V工頻電源經(jīng)接電觸器1JC,至三相全控整流橋整定成直流電,再經(jīng)電抗器LD濾波和隔離后,將直電壓加至逆變器.逆變器由T7-T10,高頻變壓器,高頻電容器組成.高頻變壓器,感應器與高頻電容器組成諧振回路,送到感應器(負載). 本裝置的輸出頻率取決于LC并聯(lián)振蕩器的諧振頻率由于采用了并聯(lián)逆變. 電路,因此對負載的適應性很強.本裝置逆變觸發(fā)脈沖信號取自負載回路.當負載發(fā)生變化時,逆變觸發(fā)脈沖的頻率能自動跟蹤變化著的負載維持了電路的正常工作.本裝置輸出功率的調(diào)節(jié)是通過改變整流觸發(fā)角α來實現(xiàn)的,α值變化范圍為0-120º,當α值發(fā)生變化時,整流輸出電壓也隨著變化,從而導致輸出功率的變化.

  (1)全控整流器：

由入由T1-T6組組成的整流器將三相工頻交流電能整流成

直流電,晶閘管的導通順序為T1T2→T2T3→T3T4→T4T5→T5T6→T6T1,每一瞬間均有二管導通,每過60º電角度,其中一管換相,周而復始,由此要求整流觸發(fā)器提供相應的觸發(fā)脈沖,晶閘管才能正常的導通,關斷,全控整流器按下式工作:Ud=1.35UαCosα,Ud:整流器輸出直流電壓,Uα:整流器輸入交流線電壓,α:整流器的導通角.移相范圍0º≤α≤120º,α應能均勻連續(xù)調(diào)節(jié).當發(fā)生過流過壓時,無論整流脈沖處在什么位置,均能即時移至120º實現(xiàn)保護.

(2).濾波器Ld：

 a.對整流出來的直流電流進行濾波,減小直流電流紋波,利于逆變器穩(wěn)定工作.

b.在整流器與逆變器之間起隔離作用.

c.不論任何原因,在濾波電抗器后發(fā)生短路故障時,配合裝置的過流保護電路來限制短路電流的上升率和峰值.

(3).逆變器：

本裝置采用單相橋式并聯(lián)逆變器是由于它對負載的適用能力強,由T-T四橋臂組成的單相逆變器,當兩組對角橋臂輪流導通時輸出電流ia就不斷反相..由于LC  并聯(lián)諧振電路對基波近于諧振,故負載LC兩端的電壓很近于基波Ua即正弦波.

逆變管IGBT每秒交替觸發(fā)導通的次數(shù)即為逆變器輸出電流的頻率,它與負載的LC的固有頻率密切相關,在感應加熱過程中,負載的頻率特性在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化,觸發(fā)脈沖應具有良好的跟隨特性,這是IGBT并聯(lián)逆變器得以正常工作的必要條件.

(4).負載電路LC：

LC電路構(gòu)成逆變器T-T的并聯(lián)負載,電感L對裝置而言為一電路元件,對加熱工件則為一能量傳遞的裝置.L與工件一起如同一次級為一匝的變壓器,它的成功設計依賴于豐富的電磁場理論知識及工程經(jīng)驗.只有設計合理的感應器L與本裝置匹配才會獲的理想的運行參數(shù)及工藝參數(shù),提高電源運行可靠行,從而產(chǎn)生滿意的經(jīng)濟效益.

電容器C向L提供無功功率補償,它的增減改變逆變器的工作頻率,同時也改變裝置的輸出功率. 

3.2控制電路的工作原理

(1).整流觸發(fā)脈沖發(fā)生電路的工作原理

脈沖形成微分 →單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) →雙脈沖形成 →同步變壓器→   RC移相 →方波信號發(fā)生 →脈沖功放 →輸出來自三相同步變壓器的同步信號經(jīng)電阻,電容組成的移相電路后,大約滯后30º.該信號輸入集成電路UBA,UJC后得到的方波信號整形后送至由計數(shù)器組成的脈沖形成電路,在UA1,UB1,UC1的13腳,7腳輸出六路矩形脈沖,微分后送入單穩(wěn)觸發(fā)電路UA3,UB3,UC3,于是便得到六路調(diào)制脈沖.這些單脈沖相位之間互差60º,它們經(jīng)雙脈沖形成電路后便產(chǎn)生六組雙調(diào)制脈沖.后經(jīng)六路脈沖功放輸出六路脈沖,分別去觸發(fā)相應的晶閘管.移相控制電路用來控制上述六路脈沖的相位。

(2).單相橋式逆變器工作原理：

      本裝置的逆變器采用并聯(lián)諧振負載結(jié)構(gòu),其由T-T組成全橋逆變電路,由于IGBT無反向阻斷能力,所以每臂都串聯(lián)一只二極管.IGBT為自關斷器件,它的開通和關斷完全取決于柵極控制電壓的幅值,不需要換流電路,使其控制方便,啟動性能好。

(3).IGBT逆變控制線路

 重疊區(qū)產(chǎn)生 ←脈沖分配 →重疊區(qū)產(chǎn)生

           脈沖整形   脈沖形成  脈沖整形

    變頻頻率→  它激頻率↑↑  自激信號 ← 負載電路

逆變采用橋式并聯(lián)逆變器,這種逆變器的負載適應性強,可以更換不同的感應器,控制采用鎖相技術,因為在角度超前時會引起電流毛刺,而電流滯后時會引起電壓毛刺,因此電源應穩(wěn)定運行在諧振點上,但檢測及驅(qū)動總會有一定延遲,因此設計有超前補償線路,使觸發(fā)脈沖超前檢測信號,使裝置始終工作在諧振狀態(tài).為此將他激的固定頻率發(fā)生器改進為變頻的頻率發(fā)生器,即從100kHz逐步變?yōu)?span lang="EN-US">4kHz,同時檢測諧振電壓,在諧振點變自激并且過零觸發(fā),保證電源工作在零度.IGBT逆變器件,要求認真布局設計,它可穩(wěn)定工作在4kHz—30kHz。

(4).保護電路的工作原理：

         為保證電源安全工作,在電源中設置了過流,過壓等可靠的保護線路。

A過流保護: 過流動作的產(chǎn)生一種是由于負載短路而造成的;另一種是由于器件IGBT的損壞而引起的.針對上述情況,采取了如下保護措施:(1).輸入端接快速熔斷器.(2).通過電流互感器的取樣信號來封鎖整流脈沖,同時也封鎖逆變脈,通過這種設計成功的通過了負載短路實驗的考驗。

B過壓保護:(1).隨著負載電流和電壓角度的增加,負載電壓會越來越高,這對元件不利,采取的辦法是逆變控制鎖零度,和在負載加電壓傳感器,當電壓過大時得以控制.(2).換流過程中的電壓毛刺,這靠加阻容吸收保護。

四. 淬火機床技術說明:

1.      機床型號：GC(L)-100通用立式淬火機床

2. 淬火機床主要技術參數(shù):

回轉(zhuǎn)直徑: Ф500mm

裝夾長度范圍: 1000mm

連續(xù)淬火長度: 1000mm

主軸轉(zhuǎn)速: 20-100r/min

機床回轉(zhuǎn)精度: ≤0.1mm

工件拖架高度調(diào)整范圍: 100mm

淬火變壓器容量: 800kVA

淬火變壓器前后調(diào)整范圍:  50mm

淬火變壓器左右調(diào)整范圍:  20mm

機床總驅(qū)動電機功率: 2.2kw

機床外形尺寸: 長1540mm×寬1525×高2650

機床總重量:  約1.86t

機床傳動方式: 變頻調(diào)速電機

變壓器快速: 120mm/s

淬火進給速度: 1-30mm/s

冷卻方式: 噴液冷卻

驅(qū)動電機功率:

   工件旋轉(zhuǎn)電機----0.75kw(變頻調(diào)速)

   變壓器上下移動----1.1kw(變頻調(diào)速)

淬火層深范圍：0.1-1.5mm

  

3.工藝過程:

工件采用手動上料后，利用錐形多棱定位自動找正，在電機驅(qū)動下進行旋轉(zhuǎn)加熱，同時按自動程序進行步進式.連續(xù)式或周期式淬火。

4.在上裝工件時，先將工件對準下,而后采用手動方式用上將工件夾緊。

5.采用可編程控制器PLC來實現(xiàn)多種淬火工藝程序控制. PLC控制器應根據(jù)用戶要求選型,且配編程器.梯形圖(PLC為歐姆龍產(chǎn)品)。

6.淬火變壓器除在上下.前后方向上自動調(diào)節(jié)外,在水平位置還可實現(xiàn)手動微量調(diào)整。

7.淬火變壓器采用高導磁性的鐵氧體制造,型號:PR-800系列淬火變壓器,數(shù)量:1臺。

8.感應器的水路采用板拔式快速接頭，可以很快地對感應器的水路進行連接與斷開。

19.補償電容器將安裝在淬火變壓器的旁邊,使的線路損耗降到低。從而減少了壓降,節(jié)約了電能。

10.淬火介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括有:

      循環(huán)噴淋泵組   一套

      流量控制器     一套

      壓力控制器     一套

      電磁直動閥     一套

      介質(zhì)過濾裝置   一套

      介質(zhì)接收槽     兩臺

GC(L)立式通用淬火機床其機體采用焊接結(jié)構(gòu)的床身。滑軌采用導柱結(jié)構(gòu)，拖板（淬火變壓器）移動由T型絲杠+國產(chǎn)的變頻調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動，主軸旋轉(zhuǎn)采用了交流變頻電機，可實現(xiàn)變頻無級調(diào)速。漢化人機介面+手動操作，方便可靠，對感應加熱工件的工藝技術參數(shù)可進行修改.儲存。定位準確，同時感應器的安裝采用定位銷+緊定螺栓快裝結(jié)構(gòu),可以方便地拆裝感應器。感應器與工件間的間隙亦可以通過手動進行微量調(diào)整。

11.感應器:

       淬火用感應器采用T2銅經(jīng)過機械加工而成,在結(jié)構(gòu)形式上采用完全的仿形半圓結(jié)構(gòu),同時由于采用機械加工而成所以除可以保證精度外還有一定的熱容量。整個淬火可以采用連續(xù)淬火方式亦可以采用周期淬火方式，所以感應器上設置有用于噴液冷卻的水孔，直徑1.2-1.5mm。

 

 

   

  

          

 

 

 

 

 

 

 

 

           

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

為河南英威機械廠設計制造的IGBT-160kw/4-25k淬火設備

 

五.主要配套廠家:

序號	貨 物 名 稱	生  產(chǎn)  地	備 注
1	電源主開關	德力西電器集團
2	IGBT模塊	康派克或三菱
3	補償電容器	新安江電力電容器廠
4	按鈕及端子、元件	德力西電氣
5	集成塊	美國摩托羅拉
6	銅排	洛陽銅加工廠
7	PLC系統(tǒng)	歐母龍產(chǎn)品
8	變頻調(diào)速裝置	南京中科電機有限公司

六、隨機文件提供如下:

    1/高頻電源維護.使用說明書                    1份

2/主回路原理圖                                1份

3/控制回路原理圖                              1份

4/電源內(nèi)部接線圖                              1份

5/電源總裝配圖                                1份

6/產(chǎn)品合格證                                  1份

7/產(chǎn)品供貨裝箱清單                            1份

8/元器件材料清單                              1份

9/淬火機床使用.維護說明書                     1份

10/淬火液循環(huán)系統(tǒng)原理圖                       1份

11/設備安裝基礎.平面布置工藝圖                1份

12/外部接線圖及點控原理圖                     1份

13/PLC梯形圖及程序單                          1份

七.設備驗收：

1、設備驗收標準：

①設備設計技術要求按設備通用技術要求執(zhí)行；

②設備按標書設備工藝要求檢驗驗收；

③產(chǎn)品零件加工按產(chǎn)品圖紙技術質(zhì)量要求驗收；

2、驗收程序：

①預驗收:

a．預驗收在出賣方進行；

b．出賣方負責按甲方要求制造設備，制造完畢通知需方進行預驗收；

c．買賣雙方共同檢查,設備是否已按甲方要求制造。達到要求后，即為預驗收合格，雙方共同簽署驗收合格報告，作為出賣方發(fā)貨的根據(jù)。

②終驗收:

a．終驗收在需方進行；

b．終驗收將根據(jù)雙方所簽訂的合同及技術協(xié)議進行。

八. 技術培訓:

1、培訓時間及人員:

培訓在設備安裝完成后，需方現(xiàn)場集中培訓，參加人員為操作、維修人員。時間到掌握為止。

2、培訓內(nèi)容:

       講解相關設備的結(jié)構(gòu)、電氣控制原理、設備的操作、調(diào)整、保養(yǎng)、維修及預防性維護措施，并示范操作方法和監(jiān)護需方人員實際操作以及設備的安全注意事項。

3、培訓效果:

     達到需方人員能具有獨立操作、維修設備的能力以及簡易設備調(diào)整方法。

九、品質(zhì)保證及技術服務:

1、設備機械部分質(zhì)保期為2年，電控及電氣質(zhì)保期為1年，從驗收之日起開始計算。

2、質(zhì)保期內(nèi)所發(fā)生的質(zhì)量問題，接需方電話通知后2天內(nèi)必須到達需方現(xiàn)場，并且2個工作日內(nèi)必須排除故障，其質(zhì)保期也順延。

3、質(zhì)保期后，供方提供終身優(yōu)惠服務和技術支持，設備出現(xiàn)故障需要修理時，所換零件按成本價收取。

4、供方保證以成本價常年提供易損件及備件。

 十. 設備組成及報價:

序 號	名    稱	規(guī)          格	單 位	數(shù) 量	價格 萬元
1	超音頻電源	IGBT-160kw/4-30k	臺	1	8.00
2	補償電容器		套	1
3	淬火變壓器	PR-800kVA	臺	1	3.6
4	連接電纜	90平方	套	1	0.4
5	淬火感應器	軸類 齒輪類	件	1 1	0.8 0.85
6	噴淋淬火系統(tǒng)	不銹鋼水箱	套	1	2.1
7	驅(qū)動及淬火機床	含傳動裝置	套	1	6.3

 

 

西安藍輝機電設備有限公司