影响推制弯头中频加热装置冷却系统的因素

王永峰　马季

摘 要：文章介绍了推制弯头中频感应加热装置的工作原理和结构及影响中频加热装置冷却系统的因素，控制冷却水的质量，有效的维护和保养，可以提高感应加热设备的可靠性、安全性、耐久性。

关键词：中频感应加热原理；结构；冷却系统

冷却系统的正常工作是中频加热装置稳定工作的前提和保障，了解中频加热原理、结构及影响中频加热装置冷却系统的主要因素，对中频加热装置的安全运行至关重要。

一、中频加热装置的工作原理

电磁感应定律：当穿过任何闭合回路的磁通量随时间改变时，回路上会产生感应电动势e，其表达式为：e=-dφ/dt，式中的dφ/dt为闭合回路的磁通变化率，负号表示新的感应电动势的作用是阻止该磁通量发生变化。焦耳楞次定律表达式为：Q=I2RT，式中Q表示当电流流过具有电阻R的回路时，由零到t时间内，电阻所消耗的功率转变成的热量；I表示流过电阻R的电流；R表示回路电阻；t表示电流过导体的时间；

当把一块导电金属放在通入交变电流的线圈内，根据电磁感应定律，金属内会有电流产生，这种电流叫做感应电流或涡流，线圈叫做感应线圈或感应器。涡流产生的磁通量，总是力图阻止线圈内的磁通量发生变化，施于线圈的交变电流不停止，金属内的涡流也不会停止，根据焦耳楞次定律，涡流在具有一定电阻的金属内流动就会产生热量，从而使金属被加热甚至融化。

二、推制弯头中频感应加热装置结构

中频感应加热装置主要由中频感应线圈、中频电源、中频变压器、冷却系统组成。

感应线圈由空心铜管绕成，铜管内循环冷却水，感应线圈中通入一定频率的交流电以产生交变磁场，料坯内产生频率相同、方向相反的感应电流。

中频电源采用三相桥式全控整流电路，先由可控硅将三相工频交流电整流为直流电，经电抗器平波，成为恒定直流电，再经晶闸管组成的单向逆变桥，把直流电逆变成一定频率的单相中频交流电。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。

弯头推至过程中通过电位器调节输出功率进而控制料坯温度，避免过低或者过高。

冷却系统采用组合式散热，水在系统内循环并冷却，以降低电器元件及负载工作时产生的热量。

三、影响中频加热装置冷却系统的主要因素

1.水质对冷却系统的影响

冷却系统用水应进行软化处理，硬度应小于10度（每度为1L水中含10mg氯化钙），电阻在20kΩ以上，酸碱度PH值在6～9范围内，固体含量不超过250mg/L。实际使用中感应装置冷却系统使用的冷却水大都是地表水如井水或自来水，不通过任何处理，其PH值、硬度、导电率、悬浮物及杂志等指标严重超标，很容易产生絮状物和水垢，絮状物阻碍冷却水循环，水垢粘附在空心铜管内表面，降低散热效果，影响设备的正常使用导致元器件损坏，导致设备的使用效率降低、非计划性停产和缩短设备的使用寿命等问题。可以采用化学法、物理法对冷却水进行处理和提高冷却水质量，避免问题发生。

2.水压对冷却系统的影响

感应加热设备冷却系统水压规定为0.2-0.3MPa，但在实际使用过程中加载的水压可能过高或者过低。水压过高时容易造成爆管或滴漏，对设备的电路威胁最大，水压过低时散热效果差，容易造成元件的损坏。采用PLC和变频器相结合的恒压控制系统，能够实现冷却水恒压变频循环，由于变频器具有软启动功能，消除了启动大电流对电网的冲击。该系统不仅能保证水压，而且节能效果显著。

3.水温对冷却系统的影响

冷却水的水温要求在保持在+5℃～+35℃，水温过低会出现结露现象，水温超过55℃则失去冷却能力。可以通过PLC控制的冷却塔装置将冷却水控制在适宜温度范围，PLC控制的冷却塔风机变频控制系统，主要用到了PLC、触摸屏和变频器。冷却塔风机变频控制系统配备的变频器，对一个风机进行变频控制，其余两个风机工频运行；根据出水温度的变化来控制工频运行风机的起动和停止，实现对水温的初步调节，并对一个风机进行变频控制，对水温进行微调，从而使冷却塔内的水温控制在一个稳定的状态。PLC控制的冷却塔装置，一方面可以节约用水，另一方面可以降低突然停水对设备运行的影响。

4.其它因素对冷却系统的影响

由于设备所处的环境比较恶劣，感应加热设备主机内安有排风扇，其工作时电源内部会形成负压，外面的粉尘、油烟、水蒸气就会从缝隙中钻入。这些物质附着在电器元件、印制板、以及安装导线表面上，一方面使元件散热性差，另一方面器件的绝缘性会收到破坏，遇到高电压会引发打火或拉弧，严重者甚至会引起燃烧。定期进行对设备进行保养，可以有效的预防该问题发生。

四、结语

中频加热装置冷却系统由四部分组成：电缆冷却、负载冷却、电容冷却、可控硅冷却。冷却系统的安全运行是延长中频加热装置使用寿命的前提和保障，合理的使用和定期对冷却系统进行保养，可以降低中频加热装置的维修率，提高设备完好率，为企业减轻设备维修负担。

参考文献：

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[2] 张玉英，王永宏，赵国相.中频感应加热装置的结构及工作原理[J].石油矿场机械，2004（4）：81-82.

[3] 戴剑飞.变频微控调速装置在恒压供水系统中的应用[J].中国设备工程，2010，（12）.

作者简介：王永峰（1986-），男，现工作于阜新华通管道有限公司，于2009年毕业于沈阳化工学院，热能与动力工程专业，助理工程师。

马季（1987-），男，现工作于阜新华通管道有限公司，于2009年毕业于辽宁石油化工大学，焊接技术及自动化专业，助理工程师。