I. Antecedentes del proyecto y lógica de coincidencia de la capacidad

Este estudio de caso se refiere a una línea de producción de calefacción por inducción de aleación de aluminio, que procesa barras de aleación de aluminio A6061 y 5083-H111 con un diámetro de Ø245 mm y una longitud de 500 mm, cada una con un peso de 68.406 kg.

La trayectoria de derivación del diseño de la capacidad es la siguiente: con un tiempo de ciclo de 246 segundos por pieza, dividir 3600 segundos por 246 segundos da 14.634 piezas por hora; multiplicando 14.634 piezas por el peso de 68 piezas.406 kg da una capacidad de salida de aproximadamente 1.000 kg por hora. Esta cadena de cálculo demuestra que el tiempo de ciclo es el parámetro de referencia para la configuración de potencia de toda la línea de producción,velocidad del mecanismo transportador, y la lógica de clasificación no es un indicador que pueda ajustarse arbitrariamente.

El requisito de temperatura de calentamiento es de 480 a 495°C, con una desviación admisible de ±15°C. El rango de temperatura de funcionamiento indicado en la propuesta de equipo es de 460 a 480°C,que muestran un ligero desplazamiento respecto al rango de requerimientos de proceso del compradorEsta diferencia suele requerir una confirmación de calibración durante la fase de puesta en marcha basada en el proceso de forja real.

II. Configuración del sistema de alimentación

La fuente de alimentación de calefacción emplea una fuente de alimentación IGBT totalmente digital, modelo IGBT300/0.15, con una potencia nominal de 300 kW y una frecuencia nominal de 0,15 kHz, es decir, 150 Hz. El factor de potencia del sistema supera 0.9.

El inversor combina tiristores rápidos con módulos IGBT, con un voltaje de entrada de 380V y un voltaje de salida de 1000V. El programa de control cuenta con regulación automática del voltaje.Los dispositivos de protección cubren la sobrecorriente, sobrevoltura, conexión a tierra, fusible rápido, anomalía de frecuencia y condiciones anormales de agua de enfriamiento.

La bobina de inducción está hecha de tubo de cobre con una pureza de no menos del 99,9% y un grosor de pared de no menos de 2,0 mm, utilizando tubo de cobre sin oxígeno Luoyang Copper T2.La bobina se lava con ácido, impregnación de barniz aislante a alta temperatura y horno de resistencia para garantizar un buen aislamiento, con tensión de resistencia (a tierra) de no menos de 5000V.La vida útil de la bobina no es inferior a 8El revestimiento del horno utiliza tubos de acero inoxidable austenítico.

III. Selección de frecuencia y características de carga

La frecuencia nominal de este equipo es de 150 Hz, dentro del rango de calefacción por inducción de frecuencia media.una vez que se determinan los valores de la inductancia L y el condensador de compensación, también se determina la frecuencia de resonancia natural. A medida que cambia la impedancia de la carga (inductor), la frecuencia natural también se desplaza la frecuencia es más baja cuando el horno está vacío o ligeramente cargado,y más alto cuando el horno está completamente cargado con material frío.

Esta característica de carga impone requisitos a la fase de arranque: cuanto más cerca esté la frecuencia de arranque de la frecuencia de carga real, mayor será la tasa de éxito de arranque.El método de arranque de barrido de frecuencia adoptado en la propuesta envía un conjunto de frecuencias que cubren el rango de variación de la frecuencia de carga para arrancar el equipo.El equipo utiliza un control automático de seguimiento de frecuencia durante el funcionamiento, sin necesidad de ajuste manual.cuando se utiliza en diferentes bandas de frecuencia, simplemente conectando el banco de condensadores de compensación adecuado se ajusta al valor de impedancia adecuado.

IV. Parámetros del sistema de agua de refrigeración

La temperatura requerida para la entrada de agua de refrigeración es de 5 a 35 °C, la temperatura de salida inferior a 55 °C y la presión de trabajo de 0,2 a 0,3 MPa. El caudal de agua de refrigeración para la sección de alimentación es de 7.5 m3/h, y para la sección del cuerpo del horno es de 37,5 m3/h, con una necesidad total de agua de 45 m3/h. El método de enfriamiento utiliza una torre de enfriamiento de circuito cerrado.

La lógica de la distribución del circuito de agua interno del gabinete de energía merece una explicación separada: todas las mangueras están hechas de caucho sin carbono,y la longitud del camino de agua entre los componentes se mantiene como mínimo en 1.5 a 2 metros para evitar la inestabilidad del equipo causada por la contaminación cruzada entre los componentes a través del canal de agua.Las tuberías rojas se utilizan para el agua de retorno (agua caliente) y las tuberías azules para el agua de entrada (agua fría)El depósito de agua metálico interno utiliza acero inoxidable 304 para el suministro centralizado de agua. Los sensores de temperatura están instalados en todas las tuberías de rama y numerados;cuando la temperatura del agua es anormal, el sistema de control emite alarmas y muestra el número de la línea de agua defectuosa en la pantalla táctil.

V. Mecanismo mecánico de transporte y clasificación

Las barras se colocan cuidadosamente en la plataforma de almacenamiento a mano.El mecanismo de alimentación es un sistema de alimentación del cilindro que alimenta a una velocidad uniforme de acuerdo con el ritmo.

El extremo de descarga está equipado con un dispositivo de descarga rápida compuesto por un rodillo de eje hexagonal refrigerado con agua y una cadena transportadora, con una fuerza suficiente para evitar que el material se vuelque,y resistencia estructural y resistencia a altas temperaturas que satisfagan las necesidades de varias especificaciones de materiales en este proyecto.

El mecanismo de clasificación es un diseño de tres partes que puede separar rápidamente, con precisión y prontamente los materiales de baja temperatura y alta temperatura, transportándolos a sus respectivos contenedores a través de paracaídas.La temperatura de forja inicial de las piezas forjadas debe estar regulada entre 480 y 495°C (el ajuste puede ajustarse según el proceso del cliente)Las forjas dentro de este rango de temperatura pasan a la siguiente fase de procesamiento; las forjas por debajo o por encima de la temperatura de forja se clasifican en diferentes contenedores, con una tasa de clasificación del 100%.

VI. Medición y control de la temperatura

En la salida del horno del inductor se instala un instrumento de medición de la temperatura de aleación de aluminio dedicado. Se hace un orificio en el costado del horno a cierta distancia de la salida,y se instala un instrumento de medición de temperatura de aleación de aluminio dedicado para satisfacer las necesidades de medición de temperatura de diferentes condiciones de trabajoCuando la diferencia de temperatura del instrumento de medición es demasiado grande o la temperatura es anormal, se activa una alarma sonora y visual.

La temperatura de forja inicial se puede mostrar en tiempo real en la interfaz hombre-máquina y en la pantalla grande.con una capacidad de transmisión superior a 300 W,El dispositivo de medición de la temperatura no se ve afectado por la escala de óxidos superficiales, el polvo, el humo o el vapor de agua.La precisión y la durabilidad del dispositivo de medición de la temperatura están garantizadas durante 12 meses.

VII. Control eléctrico y interfaz hombre-máquina

El gabinete de control adopta una caja de control integrada electromecánica, hecha de tablero de alta resistencia con recubrimiento en polvo para evitar la oxidación.El gabinete de control externo está fabricado con un nivel de protección no inferior a IP54.Los principales componentes eléctricos de bajo voltaje en el gabinete son de la marca Schneider Electric, los interruptores son Chint, los cables son cables de núcleo de cobre de alta calidad y las líneas de señal son cables blindados.

El PLC es una unidad de la serie Siemens S7 con un módulo de interfaz de comunicación Profinet, y el diseño del programa incluye un sistema de retroalimentación de información de fallas y autodiagnóstico.

La interfaz hombre-máquina adopta una pantalla táctil a color de 15 pulgadas (TPC1571) de Beijing Kunlun Tongtai.y los parámetros de producto verificados y almacenados (capaces de cargar y leer más de 50 tipos de parámetros de proceso) pueden consultarse e imprimirse en cualquier momentoEl tiempo de ciclo (tiempo de entrada directa) y la longitud del material se pueden establecer en esta pantalla, y la pantalla puede registrar automáticamente la cantidad de material a baja temperatura, material calificado,y material de alta temperatura.

El funcionamiento se divide en dos modos: automático y manual, con interruptor de dos posiciones.todo el dispositivo se puede iniciar y detener utilizando sólo los botones de inicio y paradaEn el modo manual, se pueden iniciar varias funciones individualmente mediante botones, y todas las operaciones se realizan en la pantalla táctil.

La función inteligente de identificación de fallos muestra el contenido de los fallos y proporciona las soluciones correspondientes cuando se producen fallas de funcionamiento o alarmas de condiciones de trabajo especiales.permitir a los operadores manejar rápidamente más del 90% de los fallos comunesCuando el sistema experimenta fallas como sobrevoltura, sobrecorriente, corte de agua o fallo del fusible, el sistema puede ser instalado en un lugar donde no se puede generar electricidad.se detiene inmediatamente la máquina y desconecta automáticamente el interruptor de alimentación principal.

VIII. Modalidades especiales de trabajo de las empresas de forja

Modo de trabajo inicial: Cuando se inicia cada turno, el sistema de calefacción por inducción acaba de arrancar y la temperatura dentro del horno de inducción es la temperatura inicial.Para reducir la generación de material a baja temperatura, este modo aumenta o mantiene la potencia en consecuencia en ritmo o velocidad cuando el material calentado se alimenta en un ritmo o velocidad, asegurando que cada barra alcance la temperatura de forja.

Modo de menú: cuando el usuario vuelve a calentar el billet, sólo tiene que introducir el número de pedido en el menú,y el sistema de calefacción por inducción funciona automáticamente de acuerdo con los datos de calefacción en el menú sin ajuste manual, garantizando la coherencia de la calidad del calentamiento del producto.

Modo de limpieza del horno: cuando se requiera la limpieza del horno después del día de trabajo,La simple activación del modo de limpieza del horno hace que el mecanismo de alimentación empuje el material falso vacío a la cámara del horno de acuerdo con el ritmo establecido, con la potencia disminuyendo gradualmente, maximizando el ahorro de energía durante el proceso de limpieza del horno.