求30吨电炉？
提问者:吴臣阳
30吨中频钢壳感应熔化电炉技术方案、配置及价格
1、 技术方案和参数
本方案按照一套两台进行叙述，用户可根据实际要求予以调整。
1.1 30T技术方案
本方案的主要设备包括9000KVA整流变压器2台，4台低压开关柜，1套16000KW/200HZ中频电源柜（4台），2台30T中频感应电炉，1套液压系统，1套水冷装置和相关辅助设备。电气系统的简图见下图：
中频电源的输出通过人工换炉切换，能够使2台电炉中的任意1台工作，另1台炉体作为打结炉衬、维修保养之用。
1.2 30T技术参数
额定容量 Rated capacity
最大装载量 Max load capacity
额定功率 Rated power
最大进线电流 Max coil in electric current
工作频率 Working frequency
熔化率 Melting rate
电耗 Power consumption
感应炉感应器内径 Inductor inner diameter
感应炉感应器高度 Height of inductor
额定出钢水温度
Rated temperature of the melting steel
中频电源十二相进线电压
Incoming voltage of MF cabinet
电源整流模式
Electric rectificate mode
24脉(pulse)
感应器电压
Voltage of inductor
Double voltage
炉用冷却水
Cooling water of the furnace
Pressure of incoming water
Temperature of incoming water
Temperature of the outlet water
流量（炉体）
Flow rate (furnace body)
单台炉体（160）
Single furnace (160)
电源循环冷却水流量
Flow rate (power source)
电源循环冷却水温升
Water temperature rise of power source
电气冷却供水压力
Cooling water pressure for power source
Hydraulic system
Working pressure
Doublemotor, double pump
Hydraulic medium
抗磨液压油
Antiwear hydraulic oil
夏季：N68 冬季：N46
Summer:N68 Winter:N46
液压油缸缸径
Diameter of the hydraulic cylinder
变压器容量 Capacity of the transformer
变压器一次电压 Incoming voltage
变压器二次电压 Secondary voltage
2、产品执行标准和设备运行条件
2.1产品执行的标准：
GB 《电热设备基本技术条件 感应电热设备》
GB 《电热设备基本技术条件 通用部分》
GB 《电热设备的试验方法 无芯感应炉》
GB 《电热设备的安全 通用要求部分》
GB 《电热设备的安全 对感应和导电加热设备以及感应熔炼设备的特殊要求》
GB／T4280-93 《中频无芯感应炉》
GB／T 《中频感应加热用半导体变频装置》
2.2 设备的运行条件
2.2.1 冷却水条件
酸碱度PH值：7－8.5
硬度：＜10度（每度为1L水中含氧化钙小于10mg）
总固体含量：＜250mg／L
水电阻：（电源）＞100K&O－cm
（炉体）＞2K&O－cm
2.2.2 供电条件
电网三相电压不平衡度 ＜5％
电网电压波动 ＜&5％
电网电压波形畸变率 ＜10％
2.2.3 地理环境
a. 海拔高度 ＜1000m
b. 环境温度 5~40℃
c. 相对湿度 ＜90％（平均温度不低于20℃）
周围无导电尘埃、爆炸性气体及严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体。
无明显的震动和颠簸。
3、电气部分技术说明
设备的电气部分包括整流变压器、低压开关柜、中频电源柜、平波电抗器、补偿电容器组及水箱。
3.1 整流变压器
本设备采用专用的整流变压器，用于将电网的35KV或10KV高压变压为适合于固体电源所使用的950V电压。
变压器的高压侧装有无载手动调压开关，可以在－5％，0，＋5％三档调节输出电压，用来适合用户电网的偏差。为了保证整流可控硅的安全，避免对电网产生冲击，该变压器要求具有较大的短路阻抗值10％，同时在原副线圈之间加屏蔽层。电源变压器上装有瓦斯继电器和油温表，其输出与高压开关柜连锁，当变压器出现瓦斯报警或油温超高时，自动切断高压。
变压器的冷却采用油浸自冷。
3.2 低压开关柜
低压开关－自动空气断路器(DW15-耐压1000V)安装在变压器的输出与中频电源的输入之间，用于中频电源的通断及隔离检修。
空气断路器有速断过负荷保护和无压释放保护。
3.3 中频电源
可控制中频电源是一种交流－直流－交流装置，利用可控硅元件将工频三相交流电源变换成单相交流电源。本装置对各种负载适应性强，使用范围广，主要应用于各种金属熔炼、热处理、弯管以及晶体的生长等。中频电源内晶闸管整流KP及逆变KK可控硅采用串并联连接。本厂生产的变频电源具有以下特点：
1、柜体采用GGD型柜体结构，元器件布局方式采用双面安装，便于安装维修调试；冷却方式采用部分水冷和风冷。
2、整流桥（KP管）、逆变桥（KK管）可控硅均采用国内名牌厂生产的元件，控制电路的器件选用进口优质元件，保证设备的可靠性和稳定性。
3、本设备的启动方式采用它激转自激的扫频式零压软启动方式，在整个启动过程中，频率调节系统和电流电压调节闭环系统时刻跟踪负载的变化，实现了较为理想的软启动。这种启动方式对可控硅冲击小，有利于延长可控硅的有效寿命。同时还具有轻、重负载均容易启动的优点。
4、本设备的电路采用了我厂专利的恒功率控制电路，在运行过程中会自动监视电压、电流的变化情况，并由此判断出负载的变化，自动调节输出功率，使设备始终处于最大输出功率的工作状态。特别是对于熔炼场合，这种恒功率控制方式对大、小炉均可实现尽可能的最大功率输出，有效的提高了熔炼速度。
5、无须专门的值班人员，本设备操作极为简单，只有一个电源开关和一个功率调节旋钮，启动后，只要将功率旋至最大后，其它均由设备自动进行，炉内突加大料时，设备会自动调节功率，不会出现过流、过压停机和顶开关的不良现象。
6、由于熔炼速度较快，热效率高，提高了单产，且一般不出现截流现象，均在最高直流输出电压下工作（整流的＝0&），平均输出功率可以提高10－20％，熔炼周期减少到原来的2/3，节电约10％以上。
7、本设备保护电路完善，使可控硅元件始终工作在安全范围内，寿命明显延长，损坏率大量减少。
8、本设备的控制电路采用了数字电路，可靠性高，使用过程中，三相电流平衡。
由于先进的设计，本设备的三相电源的相序可任意接，与电容柜、炉体的连线亦不分相位，全部由设备自动判断并自适应，使得安装、维护非常简便。
线路采用交一直一交并联模式，其系统框图如下：
3.3.1主电路工作原理
（一）常规电路
本设备的主电路将三相50HZ交流电源经过熔断器送至整流桥，整流成可调的脉动直流，通过平波电抗器滤波后，成为平稳的直流电送到单相逆变桥形成中频电源，送给负载。负载部分采用并联谐振电路，这种电路对负载适应性强，运行稳定可靠。
（二）双桥十二脉波及以上的电路
随着中频炉吨位的进一步增大，如10吨中频炉，其功率已达6000KW－8000KW，如果仍然采用常规的单桥三相六脉波整流电路，对电网的干扰会非常严重，特别是其产生的高次谐波，会严重影响电网上其它设备的正常工作，甚至造成供电设备的故障。
另外，由于可控硅参数如开关损耗，电流上升率等及价格和设备技术难度的限制，也不允许大功率的中频电源采用单桥电路，否则会产生制造成本、使用成本大幅增高，制造难度加大，可靠性下降等问题。
为此，大功率的中频电源我们采用了双桥十二脉波以上整流电路及相应的逆变电路。（见主电路图）。
以双桥十二脉波为例：
两路整流桥的整流变压器的接法分别为Y/&D和Y/Y，其相位相差30&。由各自的整流桥整流后，分别由逆变桥逆变为中频电源，两路合并后，送到负载谐振回路。
十二相整流电路的特点是当两桥电流较为平衡时，其产生的谐波干扰相对六相（单桥三相整流电路）要小的多。
由于采用两路整流逆变电路给负载提供电源，每套电路工作时都较为轻松，可控硅工作在理想状态下，使得设备的成本和制造难度都得到了改善，同时可靠性也大为提高。
（三）主电路的保护系统：
设备除了在控制系统设有完善的保护系统外，还在主电路部分设置了很多保护元件，每个可控硅元件上均有RC吸收电路用以吸收元件换相时产生的过电压；在整流桥的输入侧串入快速熔断器，防止短路和过载时损坏元件。等等。
十、控制电路
本装置使用了最新的控制电路。
前三代控制电路板已经运行多年了，在这几年中，我们一直在观察其实际使用的情况并进一步研制更加先进可靠的电路。根据实际使用中出现的问题，结合用户和维修人员提供的建议加以总结，设计了新一代控制电路，这个控制电路增加了许多重要功能：
★单桥、多桥综合设计：
新型控制板在6脉波、12脉波及以上均使用相同的电路板，这样设计的优点在12脉波以上设备中非常明显。当一个桥出现故障或由于出现过压、过流、缺相等原因而保护时，这个桥保护退出运行，而另一个桥继续工作，提供单桥可以输出的最大功率，当熔炼炉快要出炉或此时停机会造成损失时这个功能特别适用。如果此时属于非元件损坏造成的保护，将故障桥复位后，其可以自动启动并投入运行，实现不停机。在配合连铸机使用时，这个功能可以防止连铸机断流事故。
每个桥均为独立单元，配有其自已单独使用的控制电路板，既可以独立使用（6脉波），又可以组合使用。两个独立单元组合，即为12脉波，四个组合即为24脉波&&。因此，用户使用现场如需扩大功率非常简单。
每个独立单元均可启动整个设备，先启动者优先，不分主副柜。
★在大功率设备中，由于高压、大电流，磁场电场的干扰非常严重。因此，设备功率的增大不是简单的扩大主电路功率，相应的控制电路必须考虑抗干扰电路。此次设计在这方面做了重新设计：
多桥电路中各电源柜间互相的控制连接线降低到了3根，既减少了现场安装工作量，更重要的是降低了干扰。
★ 进一步改进了多桥电路的均流效果，使各桥的电流更加平衡。
（一）简介：
本装置的控制电路采用了我公司研制的全数字式恒功率可控硅中频电源控制板。主要由电源、调节器、移相控制、电流平衡电路（12脉波及以上电路使用）、保护电路、相序自适应电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、大规模专用ASIC－2微处理器电路，使控制电路实现了数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且具有可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点。由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需要整流可控硅的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能正常投入运行。
逆变电路采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压启动电路。并设有自动重复启动电路，可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100％。频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，提高了逆变的抗干扰能力，而且仅需取样中频电压信号，而无需槽路电容器的电流信号，免去了外接中频电流互感器，确定取样电流相位的烦恼。因此，在调试和使用现场中，也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反，而影响中频电源启动。
逆变电路中还加有逆变角调节电路，可以自动调节负载阻抗的匹配，达到恒功率输出，是&快速熔炼&的中频电源（原理参见我公司论文《高整流功率因数的恒功率并联谐振中频电源》一《电力电子技术》杂志1998年第2期43页）。达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的（此功能也可被关掉）。逆变部分的主要电路均在ASIC－2微处理器内部，亦是数字电路。
本装置整个控制电路的集成化程度很高，故障率极低。
本电路在设计中征求了多方面的意见，采用了有效措施，使得调试极为方便，大多数参数的设定都由电路内部自动设定，需要用户调整的只有7只电位器的参数设定，所以具有极强的通用性和互换性。
整个控制电路功能上包括电源、整流触发、调节器、电源平衡电路、逆变触发、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。详细电路见控制电路原理图。
组成该控制板核心集成电路为IC7，型号为ASIC－12，它是一块专用大规模数字集成电路，相当于一台微型计算机。它有3路时钟输入口，31路输入／输出口：将运行程序写入ASIC－12内部的存储器中，形成了整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、控制板欠压保护等功能，另外还有三个0.2秒钟的定时器。将该电路板组成的中频电源装置每两套并联运行，即形成了双桥12脉波电路。将两台电源的三根连锁线接好后，电流平衡电路等就将提供两台电源装置的协同工作，一台启动时，另一台就会同步运行。当由于负载不平衡或进线电压不同造成两桥电流不平衡时，它可以自动调节两桥的电流，使之趋向一致。
1）BSC8M-2控制板全板仅有12只集成电路、12只晶体管、7只微调电位器、47个引出端子，安装十分方便。
2）型号说明
B SC 8 M－2
带脉冲变压器
8路脉冲输出
数字式触发脉冲形成电路
3.3.2主控板主要技术参数
1） 主电路进线额定电压：V（50HZ）（注意R3、R7、R11DE 匹配）。
2） 控制供电电源：单相17V/2A。
3） 变频电压反馈信号：AC 12V/15mA
4） 电流反馈信号：AC 12V/5mA 三相输入
5） 整流触发脉冲移相范围：＝0~1300
6） 整流触发脉冲对称度：小于10
7） 整流触发脉冲信号宽度：&600&S、双窄、间隔600
8） 整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：&15V
触发脉冲峰值电流：&1A
触发脉冲前沿陡度：&0.5A/&S
9） 逆变频率：100HZ－10KHZ（大致分为100HZ、200HZ 500HZ、1KC、2.5KC、4KC、8KC几种规格）。
10） 逆变触发脉冲信号宽度：1 &（16&逆变频率）
11） 逆变触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：&22V
触发脉冲峰值电流：&3A
触发脉冲前沿陡度：&2A/&S
(逆变的触发脉冲变压器是外接的)
12） 最大外型尺寸：200&150&30mm
13） 故障信号输出：
控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V；DC：10A/28V。
3.3.3电路原理
整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余均为数字电路。
组成该控制板的核心集成电路为IC6，型号为ASIC－2，它是一块专用大规模数字集成电路，有3路时钟输入口，31路输入/输出口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、控制板欠压保护，另外还有三个0.2秒钟的定时器。
1） 整流触发工作原理
这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4，K6，K2从主回路的三相进线上取得，由R3，C2，R7，C2，R11，C3进行滤波，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相位互差60度的矩形波同步信号（低电平有效），输入到IC6的5P~10P。
在IC6的内部有相序自适应电路，确保了变频电源的三相交流输入可以不分相序。
IC1C及其周围电路构成压控时钟，其输出信号的周期随调节器的输出电压VK而线性变化。压控时钟信号输入到IC6的11P，作为数字触发的时钟CLOKO。
数字触发的特征是用计（时钟脉冲）数的办法来实现移相，6路整流移相触发脉冲均由IC6产生。IC2C、IC2D及其周围电路组成定输出脉宽电路。6路整流移相触发脉冲经IC5晶体管阵列放大后，驱动整流脉冲变压器输出。这里，脉冲变压器采用的是反激工作方式。
2）调节器工作原理
共设有2个调节器：变频电压/电流调节器，逆变角调节器。
其中电压/电流调节器（IC3C），是常规的PI调节器，在启动和运行的整个阶段，该环始终参与工作；逆变角调节器（IC3B）用于使逆变桥能在某一&T角下稳定的工作。
调节器电路的工作过程可以分为两种情况：一种是在直流电压没有达到最大值的时候，即IC3D没有限幅，而IC3A工作于限幅状态，对应的为最小逆变&T角，此时系统完全是一个标准的电压/电流闭环系统；另一种情况是直流电压已经达到最大值，即IC3D开始限幅，整流桥的调节不再起作用，而IC3A退出限幅状态开始工作，调节逆变角调节器的&T角给定值，使输出的变频电压增加，达到新的平衡。此时，就有电压/电流调节器与逆变角调节器双环工作。
变频电压互感器过来的变频电压信号由CON2－1和CON2－2输入后，分为两路，一路由IC1A进行电平转换后送到IC6的30P，另一路经D7－D10整流后，又分为两路，一路送到电压/电流调节器；另一路送到过电压保护。
由主回路交流互感器取得的电流信号，先在外部转换成电压信号，从CON2－3、CON2－4、CON2－5输入，经二极管D11-D16整流后，再分为两路。一路作为过流保护信号，另一路作为电压/电流调节器的反馈信号。
3）逆变部分工作原理
本电路逆变触发部分，采用的是扫频式零压软起动，只需取一路变频电压反馈信号，无需槽路变频电容器上的电流信号，其本质上相当于它激转自激电路，属于平均值反馈电路。由于主回路上无需附加任何起动电路,不需要预充磁或预充电的起动过程，因此，主回路得以简化，调试过程简单。
起动过程大致是这样的，在逆变电路起动前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路开始有直流电流时，便控制它激信号的频率从高向低扫描，同时继续加大主回路的直流电流，当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时，变频电压便建立起来，并反馈到自动调频电路。自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的频率往低扫描动作，转由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行。
若一次起动不成功，即自动调频电路没有抓住变频电压反馈信号，此时，它激信号便会一直扫描到最低频率，重复起动电路一旦检测到它激信号进入到最低频段，便进行一次再起动，把它激信号再推到最高频率，重新扫描一次，直到起动成功。重复起动的周期约为0.5秒钟。
由CON2－1和CON2－2输入的变频电压信号，经IC1A转换成方波信号，输入到IC6的30脚。由IC6的15P、16P输出的逆变触发信号，经IC7A隔离放大后，驱动逆变触发MOS晶体管Q5、Q6。IC4B和IC4C构成逆变压控时钟，输入到IC6的33脚CLOK2；同时又由IC7B进行频压转换后用于驱动频率表。W6微调电位器用于设定压控时钟的最高频率（即逆变它激信号的最高频率），W5微调电位器用于整定外接频率表的读数。
另外，当发生过电压保护时，IC6内部的过电压保护振荡器起振，输出2倍于最高逆变频率的触发脉冲，使逆变桥的4只晶闸管均导通。
IC4A为起动失败检测器，其输出控制IC6内部重复起动电路。
4） 启动演算工作原理
过电流保护信号经Q3倒相后，送到IC6的20P，封锁整流触发脉冲；驱动&O.C&LED指示灯亮和驱动报警继电器。过电流触发器动作后，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行&上电复位&，方可再次运行。通过W1微调电位器可整定过流电平。
当三相交流输入缺相时，本控制板均能对电源实现保护和指示。其原理是：由4＃、6＃、2＃晶闸管的阴极（K）分别取A、B、C三相电压信号（通过门极引线），经过光电耦合器的隔离送到IC6进行检测和判别，一旦出现&缺相&故障时，除了封锁整流触发脉冲外，还驱动&O.P&LED指示灯以及报警继电器。
为了使控制电路能够更可靠准确的运行，控制电路上还设置了启动定时器和控制电源欠压检测保护。在开机的瞬间，控制电路的工作是不稳定的，设置一个3秒钟左右的定时器，待定时过后，才容许输出触发脉冲。这部分电路由IC2B等元件构成。若由于某种原因造成控制板上直流供电电压过低，稳压器不能稳压，亦会使控制出错。设置一个欠压检测电路（由IC2A等组成），当VCC电压低于12.5V时便封锁整流触发脉冲，防止不正确的触发，同时点亮&L.V&LED指示灯和驱动报警继电器。
自动重复起动电路在IC8内部。微动开关DIP－1用于关闭自动重复起动电路。
Q2组成逆频过电压检测，输入到IC6的29P，封锁整流触发脉冲；驱动&O.V&LED指示灯亮和驱动报警继电器；同时使过压保护振荡器起振。过电压保护动作后，也象过流保护一样，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行&上电复位&，方可再次运行。调节W2微调电位器可整定过压电平。
IC4D及周围电路组成水压过低延时保护电路，延时时间约3秒。输入到IC6的27P，封锁整流触发脉冲；驱动&W.P.L&LED指示灯亮和驱动报警继电器。当水压正常后，电路会自动恢复正常工作。
复位开关信号由CON2－6、CON2－7输入，闭合状态为复位/暂停。
输入到IC6 35P的时钟信号CLOK1，其周期为20mS。
5） 保护系统
保护系统是电源安全运行和小故障扩大化的保证，因此，保护系统必须具有极高的保护灵敏度和可靠性。本保护系统具有过流保护、过压保护、截流和截压保护以及电流负反馈和电压负反馈的功能。当出现电流大于额定值1．25倍，中频电压大于额定值1．1倍时，均能快速保护使整流桥停止工作，迅速释放过电流和过电压的能量，从而保护整个系统的安全。另外，在过压保护动作时，逆变触发器同时向四个逆变可控硅发触发脉冲，使中频电压迅速释放，最大限度地保护逆变可控硅，不致于过压击穿，当电流和中频电压在额定值以上，保护值以下时，截流和截压环节起控， 自动限制电流和中频电压值，因此，截流和截压环节第一保护环节，只有当这一环节失效或超出其控制能力时，过流与过压保护环节才起控，起到第二闸门的作用。
6）控制系统
A、中频电源控制系统全部采用数字控制技术，全部控制功能都集中在一块印制板上，主板其核心部分是大规模控制数字电路模块。运用智能化和自适应控制技术，使整流触发和逆变触发不需任何调整，而且可靠性高，脉冲对称度高，抗干扰能力强，反应速度快等优点。
B、数字式整流控制部分采用单相同步信号，用数字滤波器对同步信号进行滤 波，即使电网电压存在较严重的干扰，数字滤波器依然能够准确定位同步点，同 步信号在微控制器内部进行数字分相，分解为三相，分相误差不超过0.1度，数字分相具有电网频率跟踪锁定功能，即使电网频率在45HZ~55HZ范围内变化时，
数字分相器，依然可以准确跟踪，使整流脉冲的角度保持不变，数字式整流控制可以确保最终分送到整流可控硅的6路触发脉冲相互间相位误差不大于0.15度，从而使中频电源的输入电流不平衡度小于5%。
4、炉体部分
采用钢壳磁轭液压传动结构，由外壳、感应器、磁轭、耐火材料、倾炉机构、水冷电缆组成。
4.1、外壳：采用厚钢板圈制成框架式园筒，足以保证感应器及炉衬的刚性，炉底部支承筋板采用放射状排列，便于散热。
4.2、感应器：采用厚壁5.5mm矩形铜管，上下二层并联绕制，两端设置通水圈短路环，最大限度避免炉壳发热。
4.3、磁轭：制造成仿形截面，即与感应器压贴部分按一定弧度造出，便于与感应器紧密压贴，减少气隙，对提高磁场屏蔽有更大好处，使感应器装置更加牢固，不易振动，大大提高炉衬使用寿命。磁轭上端与线圈持平，下端至炉壳底部。磁轭用厚0.3mm优质矽钢片层叠而成，与感应器外表面覆盖率＞60％。
4.4、倾炉传动方式：液压传动，油缸缸径&P280。炉体前倾角度最大值92&。
感应器是整个炉体的心脏，它不仅直接影响到炉体功率的吸收，其设计的合理性及制造质量也直接影响到炉衬使用寿命。感应器由焊接在其外圆周数列螺栓和绝缘撑条固定。在线圈的上部和下部都设有不锈钢制水冷圈，其目的是使炉衬材料在轴向受热均匀，延长炉衬的使用寿命。
我公司生产的感应器具有以下特点：
a) 感应器参数的确定由计算机完成，根据用户要求的生产率及炉膛容量大小，设计人员从优选出功率、功率因数、线圈匝数、线圈高度、电效率、热效率等最佳组合参数。
b) 在结构设计上采用了处于国内领先地位的短路环设计，彻底消除了中频炉构件发热的现象。
c) 传统的感应器－炉料系统设计所产生的电磁搅拌力弱且对炉衬底部冲刷严重，现采用了加长线圈结构，不仅增加了电磁搅拌力而且减少了钢液对炉衬底部的冲刷。极大的提高了炉衬的使用寿命。其电磁原理见图。
我公司生产的感应器均采用厚壁优质T2紫铜管在专用绕制设备上绕制成型，在工艺及设备上保证了制造质量及线圈内壁的平整性，进一步提高了炉衬的使用寿命。所选用的厚壁紫铜管提高了电效率。
采用优质冷轧硅钢片，最大限度地减少磁损，提高电磁耦合效率。硅钢片的厚度为0.3mm。磁轭采用仿形结构，其内弧面的弧度与感应线圈的外圆弧度相同，使磁轭可以紧贴感应线圈外侧，最大限度约束线圈向外发散的磁场，减少外磁路磁阻。
磁轭由二侧的不锈钢板和不锈钢夹件夹持，焊接固定。在二侧的不锈钢板上焊有冷却水管，用于冷却磁轭。冷却水管可以承受0.45Mpa水压无泄漏。
3）水温水压报警装置：
水温水压报警器，使用前先设定水温和水压压力，当超过设定温度和低于设定水压自动报警。
由型钢焊接而成，其上平面经大型刨床一次加工而成，确保了回转轴承座的同心度及装配精度。
5）水电引入系统
两个炉体水系统互相并联，采用一般的软化水，利用水池自然冷却或冷却塔冷却，电源冷却最好采用冷却塔闭式冷却，带有制水软水器。
水电引入系统的特点为：
a. 炉体冷却水采用独特单进单出，进出水钢管采用&P159法兰连接口，方便用户安装，解决使用多根橡胶管连接而产生水流不通畅、堵塞及破裂，提高炉子使用率。
b. 水电引入均采用侧出线形式，减少了线路损耗、提高了水冷电缆的使用寿命。
水系统内在每一出水支路上各设一温度传感器，温度高于设定值时报警。在进水管支路上设有水压调节器，当水压低于设定值时报警。
水冷电缆：采用冷压成型工艺与铜绞线压接。这种方式连接紧固、接触电阻小、不损伤铜绞线并可快速更换，能承受0.5Mpa的水压而不泄露或破裂。
6）液压装置
包括液压站和倾炉操纵台。其原理图见液压原理图。
液压泵站用于炉体倾炉及其它运动提供动力。泵站的额定工作压力为12Mpa，工作介质为耐磨液压油。
传统的倾炉操纵台采用手动阀倾炉，其缺点为：电器元件的使用寿命没有保障，特别是系统的卸载必须是人工专门操作，在实际使用时极易造成系统油温过高的恶果。
我公司在国内独家采用多路换向阀后彻底消除了以上缺点。取消了电磁阀、转换开关、加载按钮等电器元件，倾炉操作通过操纵多路阀上的手柄来实现。
倾炉油缸采用缸体外加保护罩。降低了飞溅的铁水等异物落在柱塞表面的可能性，提高了油缸的使用寿命。
5、技术资料和图纸
设备出厂时提供下列技术资料。
1、机械部分
包括基础图，平面布置图，土建要求，平台和冷却系统资料，电源使用说明书，电炉的使用维护说明书及中频电源操作程序须知。
液压原理图，液压站和倾炉操作台总图和液压件清单。液压系统使用说明书。
2、电气部分
包括主电路电气原理图，外部接线图，中频电源使用维护说明书，控制系统故障检查排除指导说明书。
所有图纸和技术资料一式二份。在合同生效后预付款到后二周内交付，其他图纸和技术资料随设备交付。
6、设备的预验收和培训
在全部设备制造完毕后，邀请买方有关技术人员到设备的制造工厂，参加对设备的预验收和培训工作。
6.1 预验收内容
1）一般检查
2）安全检查
3）炉体装配尺寸检测
4）感应圈制造质量检查及绝缘耐压试验
5）感应线圈与炉壳的电气间隙测量
6）感应线圈与炉壳的绝缘电阻测量
7）感应线圈与炉磁轭间绝缘电阻测量
8）中频炉绝缘耐压测验
9）感应线圈的水压试验
10）配套件检查，包括型号、规格、出厂合格证检查
11）供货范围、出厂技术文件完整性的检查
卖方对买方做以下内容的技术培训工作：
1）设备的安装培训
2）电气控制设计原理的培训（包括：电气设计中的保护、监测、故障显示等）
3）设备的维修及日常保养工作的培训
4）设备常见故障及特殊故障的排除的培训
以上内容培训在需方所在地进行。
6.3 所有预验收的项目及测试数据，均应有双方人员在场参加并签字，同时供给买方存档。
6.4只有预验收工作全部完成并且双方同意签字后，卖方才能将设备包装发货。
7、安装调试及最终验收
7.1设备安装完毕后，对设备安装情况及精度进行检查，然后进行设备冷、热调试。每套正常熔炼10炉次，（辅助材料包括水路系统连接设备水管至设备的进出水连接口、石英沙、感应器胶泥、液压油等由用户自负）；
7.2卖方专家在现场，对买方设备操作维修人员进行设备的操作和维修的培训。
7.3设备的验收工作应在最终买方用户现场，验收的项目包括：
1）电气柜对地的绝缘测试；
2）炉体感应器对地的检查；
3）电气柜相对相及对地的检查；
4）冷却水路检查，电器部分水压&0.1Mpa，炉体部分水压&0.25Mpa，水温大于5℃低于35℃；
5）液压系统检查，液压压力为12~15MPa；
6）感应炉功率的测量（废钢收益率&98%，轻薄料必须打包成压块）；
7）感应炉电耗和熔化率的测量（废钢收益率&98%，轻薄料必须打包成压块，除去保温及去渣）；
8）报警系统的可靠性及灵敏度的检查；
9）设备运行前必须按中频电源操作程序须知执行；
所有项目检查测试完成以后，写出最终验收报告书，双方认可签字生效。
8、产品质量控制措施
产品的质量控制包括原材料和外配件的检验，生产过程控制和产品出厂检验。
原材料和外配件在选型时，我公司坚持选用国内名牌企业和中外合资企业的产品，优先选择通过ISO9001标准认证的企业。原材料和外配件进厂后有专门的检查员对其进行检查，包括材质证书，合格证和内在品质的检查。
在生产过程中，每个零部件都有质量责任跟踪卡，载明每个加工步骤的责任人和最后的检查人员。对于关键的零部件如感应器，磁轭等都有专门的工艺守则。
产品出厂前要进行出厂检验。内容包括外观检查，机械尺寸检查，感应线圈的绝缘检查，耐压试验和水压试验。所有检查合格后由检查员填写产品合格证书。
9、质量保证
本电炉设备是用全新的，与设备技术规格说明书宣称相应适应的优质材料制造的，所有实质性方面与设备技术规格说明书规定的相符。
设备的主要外配件都有原生产厂出具的产品合格证书。
9.1本电炉设备自最终验收合格之日起6个月为保修期。在保修期内，设备因制造不良或外配件质量不好而引起故障时，免费为买方修复或更换相应的零部件。
9.2设备达到额定吨位及功率，调试期间对元件总负责。
9.3对下列元件包修包换半年（穿炉、断电及断水，易损件除外，如快熔、可控硅等）：1）空开；2）电热电容；3）液压装置；4）电抗器线包；5）炉体；6）主控制板。
10、技术服务
10.1 根据买方生产车间现状，提供全套电炉设备的平面布置和基础设计。并向买方和相关设计院进行技术交底。
10.2 向买方提供与设备有关的所有外部参数，包括水、电、气等的要求。协助买方对外围设备或材料进行选型。
10.3 对买方的操作和维修人员进行免费技术培训。确保操作人员能够熟练操作设备，维修人员能够对设备进行例行检查，判断设备故障点和更换损坏的元器件。
10.4 在保质期内对设备进行免费维护（国内）。
10.5 在接到买方维修要求后4小时内做出响应，保质期内维修人员48小时内到达买方现场，国外按用户按需方要求协商解决。确保零部件生产的稳定性，长期以优惠价（低于同期市场价）向买方提供备品备件。
10.6 免费技术指导及调试（国内段）。国外路费住、吃由用户负责。
10.7 派技术员驻厂服务调试结束后10天内。
11、中频感应炉可控硅设备产生的谐波与电网短路容量的关系：
为了保障电力系统中各电器设备的良好运行，必须限制可控硅设备对电网的干扰程度，表一列出了电力部门规定的可控硅设备注入电网谐波电流允许值。
相应电网短路容量SkMKVA
谐波次数及谐波电流IK允许值(方均根值)A
相应电网短路容量SkMKVA
谐波次数及谐波电流IK允许值(方均根值)A
在未采取谐波抑制的措施以前，为了保证电网波形畸变率在允许的范围内，必须限制可控硅装置的功率，如图1&1为电力部门推荐的可控硅和电网短路容量及整流相数的关系。
从图1&1可看出电网短路容量越大，允许使用可控硅设备(感应炉)的功率也越大，可控硅设备的整流相数越多，允许使用的可控硅设备(感应炉)的功率也越大。因此对于短路容量越大的电网大容量感应炉产生的谐波对电网的影响也越小。
三、 对大容量感应炉产生的谐波电流的抑制措施：
为了防止谐波的危害，必须采取措施来抑制谐波，其方法大致有两种：
1、 在大容量感应炉可控硅设备的电路结构上采取措施，来降低谐波电流。
2、 采用谐波滤波器，将大容量感应炉产生的谐波电流抑制到允许的范围内。
1)感应炉可控硅设备的整流电路的脉波数一般采用的是6的整数 倍，它所产生的特征谐波次数为：h=Kp4-_1次(h一产生的谐波次数，K一正整数，P一可控硅设备的整流脉波数)，从上面公式可看出，可控硅设备采用6脉波整流电路时，产生的谐波电流次数为；5次，7次，11次，13次，17次，19次&&可控硅设备整流电路采用12脉波时，产生的谐波电流次数为：11次，13次，17次，19次，23次，25次。而可控硅设备产生的谐波电流的幅值为Ih=I~／h(1，一基波电流幅值即50Hz的正弦波电流幅值，h一谐波的次数，从上面的公式可看出，感应炉可控硅设备产生的谐波电流，次数越高，其幅值就越低。从上面的说明可看出2个问题：
1、 可控硅设备的整流电路脉波数越多，产生的最低次谐波的次数越高，如6脉波整流电路的最低次谐波为5次，而12脉波整流电路的最低次谐波为11次。
2、 谐波次数越高的谐波电流幅值越小，6脉波整流电路的最大幅值的谐波电流为5次，是基波电流的1／5。而12脉波整流电路的最大幅值的谐波电流为11次，是基波电流的1／11。
根据以上原理，我公司生产的大容量感应炉8T--12T容量的可控硅设备整流电路采用12脉波整流（双桥整流），它的最低次谐波为11次，15T以上感应炉整流电路采用24脉波，他的最低谐波为23次。整流电路采用全数字触发电路，保证每3相桥整流电路严格对称，以防止整流电路产生非特征谐波。大大降低了感应炉的可控硅设备在电网上产生的谐波电流。如果供电网络良好，在全功率输出时，系统高次谐波分量值很小，可达到国家标准GB/T14549-93供电要求。
2)、安装谐波滤波器
常用的排除大容量感应炉可控硅设备产生的谐波电流的有效方法是在感应炉可控硅设备的输入端对这些谐波分量进行滤波，如 图： 11&2
有关感应炉可控硅设备产生的谐波电流的计算，在知道了电网的短路容量及感应炉的变压器参数和感应炉的额定功率后，可按(半导体电力变流器与电网互相干扰及其防护方法导则)(GB/T14549&93) 来计算。
感应炉的功率因数在可控硅设备满电压运行时一般为0.93，目前加装的滤波器还兼顾无功补偿功能。大容量感应炉可控硅设备产生 的谐波电流精确值，现在一般采用理论计算及测量来最后确定。
回答者:宋家安
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