电感应加热线圈优化设计及变频电源控制研究

发布时间：2017-10-26 13:25

  本文关键词：电感应加热线圈优化设计及变频电源控制研究

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【摘要】：感应加热技术近年来在国内外有很大的发展,国内产品替代进口的比例正日益提高,特别是在钢铁与其相关行业。感应加热系统的基本组成包括电感应加热线圈、交流电源和工件。根据加热对象的不同,可以把线圈制作成不同的形状。线圈和电源相连,电源为线圈提供交变电流,流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场,该磁场使工件产生涡流来加热。由此可见,电感应加热线圈是决定热处理质量与感应加热设备效率的关键因素之一。本文着重阐述了感应加热热处理用电感应加热线圈的设计原理、优化方式、涡流效应和电磁场屏蔽的磁通控制理论以及其在现场的实际应用。本文以宝钢集体特钢公司长材事业部线材分厂—中频电感应加热线圈结构优化设计方案项目为研究背景,针对电感应加热线圈在现场使用中出现的问题及设计上的缺陷,本文重点将对线圈的水路、磁场屏蔽、耐热性、绝缘性和对水路的流量、温度监测这些方面进行一些设计和改进,从而解决使用中频繁出现的电拉弧现象、漏水问题、过热问题,从而提高线圈工作的可靠性。本文主要完成了以下工作:1.论文针对电感应加热线圈在现场出现的电拉弧现象、漏水问题、过热问题,以中频感应加热技术理论为指导,参考电感应加热线圈的设计参数,主要对冷却系统进行了改进;增强了电感应加热线圈的绝缘性;采取热辐射防护技术并在电感应加热线圈外部添加隔热防护层,;增设线圈冷却水温度检测元件至接口;在线圈的回水处安装流量检测元件。从而彻底解决故障问题,保证了现场的实际使用。2.论文针对感应加热的原理进行了分析。并在此基础上,重点研究了感应加热系统的控制方式。以此作为理论基础,提高了电感应加热线圈的承载和加热能力,不但彻底解决了现场电感应加热线圈电拉弧现象、漏水问题、过热问题,而且提升了电感应加热线圈的工作效率。这恰好是我们这实际使用中所需要的。3.论文研究了感应加热技术的发展趋势。分析了涡流效应与交流电频率之间的关系,给出了感应加热方式与谐振的关系,研究了感应加热系统变频电源控制装置。事实上在功率器件的大容量化和高频化等性能上不断完善的情况下,电感应加热线圈的硬件水平也会得到极大的提高,其性能也会得到改善。而之将是今后的研究和发展方向。
【关键词】：感应加热技术 感应加热控制系统 涡流效应 电感应加热线圈 变频电源控制装置
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM924.01
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 感应加热技术的国内外研究现状12-15
• 1.2.1 感应加热技术的发展过程12-13
• 1.2.2 电磁感应式加热的分类与区别13-14
• 1.2.3 感应加热设备的选择14-15
• 1.3 感应加热技术的概述15-16
• 1.3.1 感应加热的原理15
• 1.3.2 感应加热的主要特征15-16
• 1.4 电感应加热线圈的工作原理16-19
• 1.4.1 电感应加热线圈的构成16
• 1.4.2 电感应加热线圈的加热原理16
• 1.4.3 电感应加热线圈在加热中利用的三个效应16-19
• 1.5 本文的主要工作及意义19-21
• 第2章 电感应加热线圈的缺陷分析21-35
• 2.1 中频电源装置控制结构21-22
• 2.2 电感应加热线圈的结构设计要求22-24
• 2.2.1 电感应加热线圈的现场配置要求22-23
• 2.2.2 电感应加热线圈的材料构成23-24
• 2.2.3 电感应加热线圈冷却水技术参数24
• 2.3 电感应加热线圈的应用故障分析24-27
• 2.4 电感应加热线圈存在的设计缺陷27-28
• 2.5 电感应加热线圈改进措施研究28-32
• 2.5.1 电感应加热线圈的冷却回路的研究29
• 2.5.2 电感应加热线圈连接方式的分析29-30
• 2.5.3 底部隔磁板作用的研究30
• 2.5.4 电感应加热线圈的隔热防护措施分析30
• 2.5.5 端口的隔热处理措施分析30-31
• 2.5.6 电感应加热线圈绝缘性能的研究31
• 2.5.7 电感应加热线圈温度检测与流量检测分析31-32
• 2.6 感应加热线圈优化措施的提出32-33
• 2.7 本章小结33-35
• 第3章 基于反向磁场电感应加热线圈的优化设计及缺陷改进方法研究35-55
• 3.1 冷却回路的分析和改进35-41
• 3.1.1 感应加热设备冷却参数的计算36-37
• 3.1.2 电感应加热线圈集水和回水结构的改进37-39
• 3.1.3 侧面铜板冷却结构的改进39-40
• 3.1.4 冷却结构改进后效果的研究40-41
• 3.2 增加隔热防护层的必要性41-42
• 3.2.1 隔热层厚度和导热系数对线圈工况温度的影响41
• 3.2.2 隔热层对线圈本身的防护41-42
• 3.3 基于反向磁场电感应加热线圈的结构设计42-44
• 3.3.1 电感应加热线圈本体的结构设计42-43
• 3.3.2 底座固定槽钢回路两段式隔离设计43-44
• 3.3.3 隔磁板分段冷却隔离涡流处理方法研究44
• 3.4 电感应加热线圈绝缘性能的分析和改进44-45
• 3.5 对电感应加热线圈构造的分析和改进45-47
• 3.5.1 热辐射对隔磁板影响的分析和改进46
• 3.5.2 新增吊环的安全性能分析46
• 3.5.3 增加电感应加热线圈固定拉杆支撑效果分析46-47
• 3.5.4 电感应加热线圈圈体构造的改进47
• 3.6 电感应加热线圈参数标准构建47-48
• 3.7 电感应加热线圈的点检和维护标准构建48-53
• 3.8 本章小结53-55
• 第4章 感应加热系统原理与装置的研究55-73
• 4.1 感应加热原理的研究和分析55-65
• 4.1.1 感应加热中交变磁场的实现55
• 4.1.2 涡流效应与交流电频率之间的关系55-56
• 4.1.3 感应加热原理与谐振的关系56-59
• 4.1.4 感应加热电源的分类59
• 4.1.5 感应加热对电源的要求和系统的维护59-65
• 4.2 感应加热系统变频电源控制装置的研究65-70
• 4.2.1 基于三相全控桥整流设计方法的研究65-67
• 4.2.2 基于LC谐振电路的隔离措施67-68
• 4.2.3 变频换流技术的研究68-70
• 4.2.4 负载特性分析70
• 4.3 本章小结70-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79

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