产品名称:淬火机床
本机床主要适用于各种轴类、盘类及异形零件的感应淬火。
机床采用数控系统实现淬火速度及位置的控制,能满足工件的淬火工艺要求。
机床的主要特性:
1.采用数控(PLC)系统操作方便,显示直观,可根据工件的不同工艺要求,编制及储存多种热处理工艺程序。
2.控制系统预留淬火加热及冷却水控制接口,可根据工艺要求对工件的加热及冷却过程进行全程控制。
3.工件旋转采用变频调速,机械主升降传动采用交流伺服驱动,进给速度均匀准确,淬火质量稳定。
4.床身采用钢板焊接结构,整体去应力处理。
5.机床关键部件均采用防腐防磁材料或防锈处理。
6.本机床的淬火方式:连续加热喷淋淬火、分段加热喷淋淬火及一次加热喷淋淬火等。
固态高频电源按连续工作制设计。整套设备由STC单片机系统实现设备综合连锁控制及故障诊断功能,通过数码显示监视设备运行状态。下面是各组成部分结构及性能的简单描述:
1、 高功率因数整流柜
①整流柜采用PWM开关电源提高设备功率因数,直流侧采用平波电抗作为滤波器以满足逆变器(电流型逆变器)的工作要求,以达到降低设备输出电压脉动,提高纹波系数指标的目的。
②整机输出纹波系数不大于1%,确保了熔化质量。因为有磁芯变压器作为二级电源隔离,同时整流采用PWM开关电源以及有平波电抗作为滤波器,避免了电网谐波成分对设备的干扰。
2、 逆变输出柜
① 提供高频淬火所需电源,主功率器件采用美国IR公司IRFP460和IXYS公司DSEI60-06A快恢复二极管构成电流型逆变器。
② 单层功率模块输出功率50KW,整机采用多层功率模块并联。额定工作频率为400KHZ。相同功率模块间具有互换性。该功率模块可以可靠地工作在600KHZ,因此工作在400KHZ时是非常容易的。
3、固态高频设备的工作原理
固态高频电源实际上是一台低电压、大电流、交-直-交变频电源,它将三相380V、50HZ交流经整流再逆变成为单相高频交流电源,电路结构简单,主电路整流部分是常用的可控硅三相全控桥式整流电路,采用PWM开关电源提高设备功率因数,逆变部分采用MOSFET场效应管,MA+、MA-与MB+、MB-及MB+、MB-的中点线恰似E字,因此我们称为E类桥。
触发控制只有二块印刷电路板,一块是可控硅三相全桥控制触发板,另一块是逆变控制板。
3.1可控硅电源与高功率因数电源的比较
比较参数 |
可控硅移相整流器 |
高功率因数电源 |
受控器件 |
可控SCR |
IGBT |
工作频率 |
50Hz |
6~12KHz |
控制方式 |
移相触发 |
PWM调制 |
输入滤波 |
无 |
L、C |
输出滤波 |
L、C |
L |
输出直流 |
半波 |
高密度直流方波 |
稳压精度 |
<5% |
<1% |
稳流精度 |
<5% |
<1% |
冷却方式 |
水冷 |
水冷 |
效率AC-DC |
功率因数低,无功功率大 |
93% |
功率因数 |
0~0.90可变 |
全范围可达0.93以上 |
控制电路 |
复杂,有同步要求,不易集成 |
简单,专用控制板,全封闭 |
体积 |
体积大,结构分散,重量重 |
体积小,结构紧凑,重量轻 |
对电网干扰 |
大,不易消除 |
小,易消除 |
调节器速度 |
较慢,毫秒级 |
极快,微秒级 |
节能效果 |
差 |
节能明显 |
3.2 高功率因数电源系统原理及构成
3.2.1、Buck降压斩波器工作原理
当开关S接通时,电流沿回路1流动使L中电流增大储能增加,为电容C和负载供电,当S断开期间由于电感L中电流不能中断,电感电流沿回路2继续释放电感储能,此时由二极管承担续流作用,电流随电感能量减少而减少直到下一次开关S接通,重复这种开关操作达到输出电压电流平衡。控制开关器件S的通断时间比例可以达到控制输出电压的作用,实际应用中,开关器件S采用大功率半导体器件IGBT或MOSFET来执行快速开关通断控制;Buck电路是一种降压电路,既输出电压总是小于输入电压,其优点是结构简单,可以使输出电压由0V起步平滑调节,输出电压满足:
Vo=(ton/T)×Vi=d×Vi
其中ton—斩波脉宽、T—斩波周期、d—占空比
3.2.2、PWM控制技术
PWM的含义是‘脉宽调制’的意思,也就是通过连续调整某一频率的信号脉冲宽度,驱动开关器件,改变输出电压或电流脉冲波的平均值。就前面的Buck斩波器来说,让开关器件S接受PWM信号控制,就能使输出电压按系统控制指令要求工作在要求的数量值上。
Buck斩波器开关频率
f=1/T f—频率、T周期
理论上f越高越好,采用较小的LC参数就可达到较好的滤波效果,小功率开关电源的工作频率往往做到数百千赫甚至更高,这样可以大大减小滤波器体积和造价。但是大功率器件的开关频率有限,过高的开关频率会增加开关损耗,导致开关器件的发热损坏,通常IGBT器件开关频率只能达到几kHz~几十kHz。
3.2.3、设备采用了降压斩波式工作原理,配置了过流、过载、过热、短路等多重保护,确保设备可靠运行。工艺结构采用机架式整体设计,选用英飞凌IGBT开关器件,Epcos电解电容,控制用高性能进口芯片,具有运算精确温漂小等特点,实现了高稳定性的直流电压输出控制。
3.3高功率因数电源技术参数:
输出纹波 ≤0.3%(有效值)
电源效率 ≥93% AC-DC
功率因数 ≥0.92(实际测试)
负载静态调整率 ≤0.1%V FSC(0-100%I FSC)
负载动态调整率 ≤0.5%V FSC
自动给定斜坡 4S(0.5~30S可调)
故障连锁保护时间 ≤10μS
4、第四代固态高频电源所具有的一些显著特点
4.1 线路简单,安装方便
取消降压变压器后,节省了整流与变压器之间的连接大线,整流柜与逆变柜之间的控制连线不足十根,方便配置。整流电源和操作台之间的连线也很少。
4.2 保护齐全,维护方便
整机设置二十余种保护措施,提高设备稳定性,防止设备损坏。有报警信息经控制板相应处理后送至STC单片机。通过数码显示,维护人员可方便了解设备故障原因及处理对策。
整流板数码管显示说明如表
显示 内容 |
状态含义 |
处理办法 |
“9” |
高过流 |
·检查控制线路板硬件跳闸电路是否有动作 ·按电气原理图检查主接触器线圈回路是否有断线 |
“8” |
低过流 |
·检查控制线路板电路是否有动作 ·按电气原理图检查主接触器线圈回路是否有断线 |
“4” |
外部故障 |
·预留未用 |
“3” |
电源故障 |
·检查控制电源是否缺相、相序错 ·检查电源检测板保险是否熔断 ·检查电网三相进线电压是否太低、太高 |
“2” |
冷却故障 |
·检查整流、逆变冷却水压力是否符合0.15~0.3MPa的要求 ·检查水压继电器常闭接点是否打开 |
“1” |
主电路断 |
·等待主接触器吸合 ·检查主通控制继电器常开点是否闭合 |
“0” |
加热早开 |
·加热控制提前操作 ·检查主通控制继电器常开点是否闭合 |
“y” |
逆变故障 |
·检查逆变控制板红色指示灯是否点亮,查看数码显示,按指示含义排除故障 ·检查各端子接线是否松脱 ·请与本公司技术人员联系 |
“U” |
调试状态 |
·初步调机时使用 |
“L” |
电流过大 |
·检查感应器是否合适,感应器是否与负载壁有接触 |
“d” |
低压运行 |
·设备正常,给加热后以小电压小电流运行 ·设备上电自检时显示“d”,检查电压反馈信号是否有问题 |
“C” |
逆变未起振 |
·检查逆变柜有无问题 |
“b” |
正在起振 |
·等待逆变正常工作 ·检查逆变柜有无问题 |
“A” |
等待工作 |
·设备上电自检无故障,等待加热开始(正常状态) |
“H” |
正常工作 |
·电压电流比例正常,电压大于50V时显示 |
锁相板数码管显示说明如表
显示 内容 |
状态含义 |
处理办法 |
“9” |
功率板故障 |
·检查IGBT驱动板和综合报警板是否有报警 |
“8” |
跟踪下限失锁 |
·检查槽路连接 ·检查感应器是否短路 |
“7” |
高频过压 |
·检查感应器和负载是否短路 ·主机柜输出有无短路、打火现象 |
“6” |
频率过高 |
·检查感应器有无短路、打火现象 ·检查感应器内是否积累氧化皮短路 |
“5” |
频率过低 |
·检查感应器有无短路、打火现象 ·检查感应器内是否积累氧化皮短路 |
“4” |
跟踪下限失锁 |
·检查感应器有无短路、打火现象 ·检查感应器内是否积累氧化皮短路 |
“3” |
电源故障 |
·检查锁相板电源是否正常 |
“2” |
冷却故障 |
·备用 |
“1” |
整流柜故障 |
·检查整流是否报警 |
“U” |
它激状态 |
·初步调机时使用 |
“A” |
正常等待 |
·设备上电自检无故障,等待加热开始(正常状态) |
“H” |
正常工作 |
·整流、逆变工作正常 |
4.3 谐波干扰小,不污染电网
设计了若干匹配良好的滤波网络,加之整流运行在全导通状态,使得固态电源在满功率运行时谐波成份很少,功率因数达到0.92以上。
4.4 效率达85%以上,节能明显、冷却水用量少
先进的零电压零电流开关技术(ZVZCS技术),消除了功率器件的开关损耗。
4.5 可靠性高,运行稳定
工艺布局合理,设计参数准确。
4.6 允许设备降额使用
在出现故障又想急于生产的情况下,设备可以降额使用,方便用户生产。
4.7 所有控制板模块具有通用性,免调整性