一种变频超大型合金感应熔炼炉装置的制作方法

1.本发明属于大型冶金熔炼设备技术领域，具体为一种变频超大型合金感应熔炼炉装置。


背景技术：

2.随着我国国民经济的快速发展，大功率熔炼炉等冲击性负载在工业领域中被大量使用。目前，随着感应熔炼炉的大型化发展，吨位容量越来越大，但是吨位容量越大，导致熔炼炉的电耗成本较高，冶炼生产效率不高，设备的运行和维护都存在一定的问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，包括变频感应熔炼炉单元、电容补偿单元、真空断路单元、plc控制单元，所述变频感应熔炼炉单元包括两个变频感应熔炼炉，两个变频感应熔炼炉为变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二，所述电容补偿单元包括多组补偿电容器，按照补偿电容器一、补偿电容器二的方式依次标识排序，所述真空断路单元包括多组真空短路器，按照真空短路器一、真空短路器二的方式依次标识排序，所述plc控制单元用于控制多组真空断路器实现多组补偿电容器进行补偿的自动适时适量切换，使得负载的实时变化始终满功率运行；
5.所述变频感应熔炼炉单元的电源接口电连接有变频电源模块的输入端，所述变频电源模块的输入端电连接有整流电压模块的输出端，所述整流电压模块的输入端电连接在外部电网上；
6.所述plc控制单元的输出端信号连接有真空断路单元的信号输入端，所述真空断路单元的输出端信号连接有电容补偿单元的信号输入端，所述电容补偿单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容补偿单元中多组补偿电容器的电压和电流参数；
7.所述变频感应熔炼炉单元的内部配置有感应线圈单元，所述感应线圈单元应用在变频感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述感应线圈单元的设备上方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的上水冷线圈模块，所述感应线圈单元的设备下方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的下水冷线圈模块，所述变频感应熔炼炉单元的永久层中还设置有温度传感模块，所述温度传感模块用于对感应线圈单元附近提供全区的温度检测。
8.进一步优化本技术方案，所述整流电压模块为24脉大型整流变压器，外部电网的电流是非正弦的含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，为了提高功率因数，整流设备的脉波数选用24脉，用于对来自外部电网的电压电流进行整流稳压稳流处理。
9.进一步优化本技术方案，所述变频超大型合金感应熔炼炉装置的主要技术参数如下所示：
10.进线电压：1900v
11.进线电流：3343a
12.输出电压：6600v
13.输出功率：40000kw
14.运行频率：150hz
15.炉体容量：90～100t。
16.进一步优化本技术方案，所述真空断路单元中的多组真空短路器和电容补偿单元中的多组补偿电容器进行一对一的对应控制，所述电容补偿单元中的多组补偿电容器按照投切量进行三挡投切，所述三档投切补偿电容分为高、中、低三个挡位。
17.进一步优化本技术方案，所述感应线圈单元包括感应线圈模块一以及感应线圈模块二，所述感应线圈模块一以及感应线圈模块二分别缠绕在变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上。
18.进一步优化本技术方案，所述感应线圈模块一以及感应线圈模块二在进行线圈绕制时，在感应线圈模块一以及感应线圈模块二上设置有电感消除模块，所述电感消除模块用于消除了感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，避免感应线圈与水冷线圈之间的放电打火问题。
19.进一步优化本技术方案，所述变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上均配置有水冷装置单元以及液压装置单元，所述水冷装置单元用于提供水冷功能，所述液压装置单元用于监测设备的运行状态。
20.进一步优化本技术方案，所述温度传感模块为拉曼分布式光纤传感器，拉曼分布式光纤传感器嵌入在接近感应线圈单元的永久层中，利用光波在光纤中的传输特性，实时测量感应线圈单元附近的温度场分布的传感。
21.与现有技术相比，本发明提供了一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，具备以下有益效果：
22.1、该变频超大型合金感应熔炼炉装置，通过设置电感消除模块，最大程度的减少了漏磁通，有效地解决了弱磁合金(镍、铬等)感应炉熔化电耗高的弱点，消除感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，从而避免了感应线圈与上下水冷线圈之间的放电打火难题，特别是大功率高电压感应炉，为设备维护与高效运行提供了更加有效的保障。
23.2、该变频超大型合金感应熔炼炉装置，通过设置plc控制单元，plc控制多组真空断路器实现多组电容器补偿的自动适时适量切换，保证了负载的实时变化始终满功率运行，从而提高了电效率，缩短了熔化时间，为后道工序的准备工作赢得充裕的时间，从而提升了整个冶炼工序的生产效率。
附图说明
24.图1为本发明提出的一种变频超大型合金感应熔炼炉装置中的变频感应熔炼炉单元的连接结构示意图；
25.图2为本发明提出的一种变频超大型合金感应熔炼炉装置的工作流程示意图；
26.图3为本发明提出的一种变频超大型合金感应熔炼炉装置中的真空断路单元和电容补偿单元的连接结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一：
29.如图2和图3所示，一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，包括变频感应熔炼炉单元、电容补偿单元、真空断路单元、plc控制单元，所述变频感应熔炼炉单元包括两个变频感应熔炼炉，两个变频感应熔炼炉为变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二，所述电容补偿单元包括多组补偿电容器，按照补偿电容器一、补偿电容器二的方式依次标识排序，所述真空断路单元包括多组真空短路器，按照真空短路器一、真空短路器二的方式依次标识排序，所述plc控制单元用于控制多组真空断路器实现多组补偿电容器进行补偿的自动适时适量切换，使得负载的实时变化始终满功率运行；
30.所述变频感应熔炼炉单元的电源接口电连接有变频电源模块的输入端，所述变频电源模块的输入端电连接有整流电压模块的输出端，所述整流电压模块的输入端电连接在外部电网上；
31.所述plc控制单元的输出端信号连接有真空断路单元的信号输入端，所述真空断路单元的输出端信号连接有电容补偿单元的信号输入端，所述电容补偿单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容补偿单元中多组补偿电容器的电压和电流参数；
32.如图1所示，所述变频感应熔炼炉单元的内部配置有感应线圈单元，所述感应线圈单元应用在变频感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述感应线圈单元的设备上方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的上水冷线圈模块，所述感应线圈单元的设备下方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的下水冷线圈模块，所述变频感应熔炼炉单元的永久层中还设置有温度传感模块，所述温度传感模块用于对感应线圈单元附近提供全区的温度检测。
33.具体的，所述整流电压模块为24脉大型整流变压器，外部电网的电流是非正弦的含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，为了提高功率因数，整流设备的脉波数选用24脉，用于对来自外部电网的电压电流进行整流稳压稳流处理。
34.具体的，所述变频超大型合金感应熔炼炉装置的主要技术参数如下所示：
35.进线电压：1900v
36.进线电流：3343a
37.输出电压：6600v
38.输出功率：40000kw
39.运行频率：150hz
40.炉体容量：90～100t。
41.具体的，所述真空断路单元中的多组真空短路器和电容补偿单元中的多组补偿电容器进行一对一的对应控制，所述电容补偿单元中的多组补偿电容器按照投切量进行三挡投切，所述三档投切补偿电容分为高、中、低三个挡位。
42.具体的，所述感应线圈单元包括感应线圈模块一以及感应线圈模块二，所述感应
线圈模块一以及感应线圈模块二分别缠绕在变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上。
43.具体的，所述感应线圈模块一以及感应线圈模块二在进行线圈绕制时，在感应线圈模块一以及感应线圈模块二上设置有电感消除模块，所述电感消除模块用于消除了感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，避免感应线圈与水冷线圈之间的放电打火问题。
44.具体的，所述变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上均配置有水冷装置单元以及液压装置单元，所述水冷装置单元用于提供水冷功能，所述液压装置单元用于监测设备的运行状态。
45.具体的，所述温度传感模块为拉曼分布式光纤传感器，拉曼分布式光纤传感器嵌入在接近感应线圈单元的永久层中，利用光波在光纤中的传输特性，实时测量感应线圈单元附近的温度场分布的传感。
46.实施例二：
47.一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，包括变频感应熔炼炉单元、电容补偿单元、真空断路单元、plc控制单元，所述变频感应熔炼炉单元包括两个变频感应熔炼炉，两个变频感应熔炼炉为变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二，所述电容补偿单元包括多组补偿电容器，按照补偿电容器一、补偿电容器二的方式依次标识排序，具体设置有五组补偿电容器，所述真空断路单元包括多组真空短路器，按照真空短路器一、真空短路器二的方式依次标识排序，具体设置有五组真空短路器，所述plc控制单元用于控制多组真空断路器实现多组补偿电容器进行补偿的自动适时适量切换，使得负载的实时变化始终满功率运行；
48.所述变频感应熔炼炉单元的电源接口电连接有变频电源模块的输入端，所述变频电源模块的输入端电连接有整流电压模块的输出端，所述整流电压模块的输入端电连接在外部电网上；
49.所述plc控制单元的输出端信号连接有真空断路单元的信号输入端，所述真空断路单元的输出端信号连接有电容补偿单元的信号输入端，所述电容补偿单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容补偿单元中多组补偿电容器的电压和电流参数；
50.plc控制单元也可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件插件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
51.所述变频感应熔炼炉单元的内部配置有感应线圈单元，所述感应线圈单元应用在变频感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述感应线圈单元的设备上方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的上水冷线圈模块，所述感应线圈单元的设备下方设置有缠绕在变频感应熔炼炉单元上的下水冷线圈模块，所述变频感应熔炼炉单元的永久层中还设置有温度传感模块，所述温度传感模块用于对感应线圈单元附近提供全区的温度检测。
52.具体的，所述整流电压模块为24脉大型整流变压器，外部电网的电流是非正弦的含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，为了提高功率因数，整流设备的脉波数选
用24脉，用于对来自外部电网的电压电流进行整流稳压稳流处理。
53.具体的，所述变频超大型合金感应熔炼炉装置的主要技术参数如下所示：
54.进线电压：1900v
55.进线电流：3343a
56.输出电压：6600v
57.输出功率：40000kw
58.运行频率：150hz
59.炉体容量：90t。
60.具体的，所述真空断路单元中的多组真空短路器和电容补偿单元中的多组补偿电容器进行一对一的对应控制，所述电容补偿单元中的多组补偿电容器按照投切量进行三挡投切，所述三档投切补偿电容分为高、中、低三个挡位。
61.具体的，所述感应线圈单元包括感应线圈模块一以及感应线圈模块二，所述感应线圈模块一以及感应线圈模块二分别缠绕在变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上。
62.具体的，所述感应线圈模块一以及感应线圈模块二在进行线圈绕制时，在感应线圈模块一以及感应线圈模块二上设置有电感消除模块，所述电感消除模块用于消除了感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，避免感应线圈与水冷线圈之间的放电打火问题。
63.具体的，所述变频感应熔炼炉一和变频感应熔炼炉二的设备上均配置有水冷装置单元以及液压装置单元，所述水冷装置单元用于提供水冷功能，所述液压装置单元用于监测设备的运行状态。
64.具体的，所述温度传感模块为拉曼分布式光纤传感器，拉曼分布式光纤传感器嵌入在接近感应线圈单元的永久层中，利用光波在光纤中的传输特性，实时测量感应线圈单元附近的温度场分布的传感。
65.实施例三：
66.采用实施例一或实施例二中所述的一种变频超大型合金感应熔炼炉装置，经实际使用测得，变频超大型合金感应熔炼炉装置的单位电耗482kw.h/t(炉料终温1600℃)，优于一等(535≤n≤580kw.h/t)。变频超大型合金感应熔炼炉装置的额定有效炉料(t)[技术要求≥70]检测结果＝70，变频超大型合金感应熔炼炉装置的功率因数[技术要求≥0.86]检测结果＝0.94。并解决了弱磁合金(镍、铬等)感应炉熔化电耗高的弱点，消除感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，从而避免了感应线圈与上下水冷线圈之间的放电打火难题，特别是大功率高电压感应炉，为设备维护与高效运行提供了更加有效的保障。
[0067]
本发明的有益效果是：
[0068]
1、该变频超大型合金感应熔炼炉装置，通过设置电感消除模块，最大程度的减少了漏磁通，有效地解决了弱磁合金(镍、铬等)感应炉熔化电耗高的弱点，消除感应线圈与上下水冷线圈的叠加虚拟电压，从而避免了感应线圈与上下水冷线圈之间的放电打火难题，特别是大功率高电压感应炉，为设备维护与高效运行提供了更加有效的保障。
[0069]
2、该变频超大型合金感应熔炼炉装置，通过设置plc控制单元，plc控制多组真空断路器实现多组电容器补偿的自动适时适量切换，保证了负载的实时变化始终满功率运行，从而提高了电效率，缩短了熔化时间，为后道工序的准备工作赢得充裕的时间，从而提
升了整个冶炼工序的生产效率。
[0070]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0071]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。