XIX ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА» ПРИМЕНЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО. - презентация

1 XIX ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА» ПРИМЕНЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА А.М. Гусев, студент СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Руководитель В.Б. Демидович, д.т.н. проф. СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Москва 2013

2 ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ Разработка рекомендаций для проектирования индукционной нагревательной установки для термообработки труб большого диаметра. Исследовался нагрев труб: с наружным диаметром 40 (1016 мм) – 62 (1574,8 мм); с толщиной стенки от 6 мм до 25 мм; максимальная длина трубы 13,2 м; производительность 5000 кг/ч Материал труб: Нержавеющие и дуплекс марки стали Температурный режим: Максимальная температура нагрева 1200 °С; Обеспечение максимальной равномерности распределения температуры по длине заготовки и толщине стенки Исследования проводились путем постановки численных экспериментов в программе конечно-элементного анализа индукционных систем Universal 2D © РТИН Ltd

3 Установка с плоскими индукторами Прототип конструкции индукционного нагревателя с плоскими индукторами Конструктивные схемы соответствующего индуктора:

4 ТРЕХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ УСТАНОВКИ С ОХВАТЫВАЮЩИМИ ИНДУКТОРАМИ

5 ВЫБОР ЧАСТОТЫ ТОКА

6 ВЫБОР ЧАСТОТЫ ТОКА Оптимальная частота для всего диапазона труб 150 Гц

7 ЗНАЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ЧАСТОТ, ПОЛУЧЕННЫХ АНАЛИТИЧЕСКИ Для трубы диаметром 1575 мм со стенкой 25 мм, D 2ср = 1550 мм, при оптимальном воздушном зазоре в 160 мм - k 2 0,48; f опт = 55Гц; Для трубы 1250 мм со стенкой 15 мм, D 2ср = 1235 мм, при том же зазоре – k 2 0,52; f опт = 106Гц ; Для трубы 1060 мм со стенкой 6 мм, D 2ср = 1010 мм, при том же зазоре – k 2 0,57; f опт = 294Гц

8 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФУТЕРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ШАМОТ Средняя теплопроводность 1,2 Вт/(м·ºС) МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА НА ОСНОВЕ МУЛЛИТОКРЕМНИЗЕМИСТОГО ВОЛОКНА (МКРВ- 128) Средняя теплопроводность 0,15 Вт/(м·ºС)

9 МАТЕРИАЛ ФУТЕРОВКИ – ШАМОТ

10 МАТЕРИАЛ ФУТЕРОВКИ – МКРВ Минимальная мощность, подаваемая на индуктор и обеспечивающая заданную температуру в пределах допустимого времени нагрева, составляет 200 кВт

11 Зависимость электрического, термического и полного КПД от толщины слоя футеровки (материал МКРВ)

12 РАВНОМЕРНОСТЬ НАГРЕВА ПО ДЛИНЕ ТРУБЫ Скорость покачивания 1 мм/с Перепад температуры 100 ºС

13 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПОКАЧИВАНИЯ Выбранная скорость покачивания 5 мм/с

14 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СМЕННЫХ ИНДУКТОРОВ

15 КРАЕВОЙ ЭФФЕКТ Без отключения 2 % 5 % 10 %

16 ЗАВИСИМОСТЬ ПЕРЕГРЕВА ТОРЦОВ ТРУБЫ ОТНОСИТЕЛЬНО РЕГУЛЯРНОЙ ЧАСТИ ОТ ВРЕМЕНИ ОТКЛЮЧЕНИЯ КРАЙНИХ ИНДУКТОРОВ

17 ОБЩАЯ КАРТИНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

18 Демонстрация технологического процесса

19