Актуальность проблемы
Мы приносим свои извинения за возникшие неудобства и очень надеемся, что предложенные альтернативы туристам подойдут. Просим Вас до 19.06.14 сообщить о решении Вашего туриста и прислать перебронирование! Спасибо за сотрудничество с нами.
Ответственный за перебронировку менеджер Галина Крив’як е-mail: oksana@akkord-tour.com.ua телефон (+38 032) 232 83 83*6333 С уважением к Вам
Компания „Аккорд-тур” Руководитель направления Андрющенко Оксана СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………..............………………….4 1. Проблема создания энергоэффективных конструкций трехфазных индукционных нагревателей.................................................15 1.1 Обзор методов идентификации процессов индукционного нагрева..................................................15 1.2. Задача совершенствования конструкции индукционных нагревателей промышленной частоты..................24 2. Математическое моделирование процесса индукционного нагрева цилиндрических заготовок в поперечном магнитном поле....................34 2.1. Постановка задачи моделирования.................................................34 2.2. Математическая модель электромагнитных процессов................40 2.3. Математическая модель тепловых процессов................................49 3. Разработка алгоритма и методики расчета параметров трехфазного индуктора с замкнутым магнитопроводом.........................64 3.1. Алгоритм расчета электромагнитных и тепловых полей..............64 3.2. Экспериментальные исследования электромагнитных и тепловых полей..............................................................................72 3.2.1. Исследование электромагнитных полей в системе «индуктор – заготовка»...................................................73 3.2.2. Исследование температурных полей в системе «индуктор – заготовка»...................................................82 4. Параметрический анализ и оптимальное проектирование индукционной системы по критерию максимального полного КПД.....................................................................95 4.1. Обзор методов оптимального проектирования установок индукционного нагрева..................................................95 4.2 Анализ зависимости электрических характеристик объекта от конструктивных параметров индуктора.....................................98
4.3. Оптимальное проектирование индукционной системы по критерию максимального полного КПД....................101 4.4. Экспериментальные исследования установившихся режимов нагрева заготовок в индукционном нагревателе..........................111 Заключение...........................................................................................................128 Библиографический список................................................................................129 Приложение 1.......................................................................................................141
Введение Диссертация посвящена разработке и исследованию энергоэффективной индукционной установки для нагрева цилиндрических заготовок в линиях горячей обработки металла на деформирующем оборудовании. Актуальность проблемы Практически во всех отраслях промышленности находят широкое применение индукционные системы для преобразования электромагнитной энергии в тепловую. Опыт применения индукционных установок для технологического нагрева заготовок в линиях горячей обработки металла показывает, что они являются перспективными по ряду важнейших признаков. Они надежны и безопасны и позволяют легко осуществить автоматическое управление процессом нагрева. Компактность индукционных нагревателей позволяет размещать их непосредственно там, где требуется нагрев, тем самым исключая потери тепла при его транспортировке. В то же время разнообразие форм индукционных нагревателей, которые могут быть использованы для технической реализации одной и той же задачи, приводит к необходимости решения ряда специфических проблем. Выбор конструктивного исполнения диктуется требованиями, предъявляемыми к нагревателю конкретным технологическим процессом, условиями работы, уровнем рабочих температур, производительностью, энергоэффективностью и т.д. Известные конструктивные решения для мощных индукционных нагревательных установок, работающих на промышленной частоте, представляют собой многосекционную систему индукторов и не обеспечивают симметричную нагрузку фаз даже при полном равенстве собственных сопротивлений отдельных секций трехфазного нагревателя. Так, например, часто индукторы располагают друг за другом с минимальным осевым зазором для снижения провала удельной мощности в зоне стыков, а также сгущают витки обмотки в этой области. Это приводит к увеличению взаимной индуктивности обмоток, а значит и к неравномерной загрузке фаз питающей сети (эффект переноса мощности из одной фазы в другую), особенно заметной для крупных установок большой мощности. Это приводит к ухудшению качества электроэнергии в системе электроснабжения даже при симметричной питающей трехфазной системе. Устранить или уменьшить несимметрию токов можно при помощи специальных симметрирующих устройств. Однако, по технико-экономическим параметрам применение их может оказаться нецелесообразным, так как мощность индукционных нагревателей в процессе нагрева может существенно изменяться вследствие изменения внутреннего сопротивления колебательного контура системы «индуктор – металл». В этом случае необходимо применять регулируемые симметрирующие устройства, что значительно удорожает стоимость нагревательной установки. Поэтому в настоящее время возникает необходимость поиска возможных путей совершенствования имеющихся конструкций и принципов работы установок индукционного нагрева с целью снижения энергозатрат и стоимости установленного оборудования. Одним из вариантов такого подхода может быть предлагаемая в работе конструкция индукционного нагревателя, особенностью которой является выполнение индуктора с замкнутым цилиндрическим магнитопроводом в форме статора трехфазного асинхронного двигателя. В трехфазной обмотке индуктора сопротивления фаз в цепи статора симметричны, так как все фазы имеют одинаковое число витков. Сопротивления нагрузки, т.е. заготовки, также можно считать симметричными. источник питания, в качестве которого может рассматриваться трехфазный трансформатор, предполагается симметричным, с соответствующим сдвигом по фазам. Поэтому можно утверждать, что в нормальном режиме несимметрия отсутствует полностью, что исключает необходимость установки симметрирующего устройства. Однако, реализация предлагаемой конструкции нагревателя требует решения ряда новых задач, связанных с исследованием электромагнитных и тепловых полей сложной системы, включающей замкнутый магнитопровод, катушки индуктора, футеровку и нагреваемый металл. Для решения поставленных задач требуется привлечение теоретических знаний в области электромагнетизма, теории теплопроводности, вычислительной математики, а так же выполнение большого объема численных экспериментов. Кроме того, при проектировании новой конструкции индукционного нагревателя необходимо учитывать большое количество факторов, от которых зависят его эксплуатационные качества. Применение известных инженерных методик расчета индукционных нагревателей цилиндрических заготовок в продольном магнитном поле для решения поставленной задачи не представляется возможным. В связи с этим разработка математических моделей, максимально учитывающих особенности предлагаемой конструкции индукционного нагревателя, учет нелинейностей при моделировании взаимосвязанных электромагнитных и тепловых процессов и выработка рекомендаций по улучшению технико-экономических и эксплуатационных показателей нагревательных комплексов в целом имеет важное значение и является актуальной. Автор является исполнителем фундаментальной госбюджетной НИР «Исследование закономерностей энергоэффективных процессов теплообмена с внутренними источниками энергии», гос. регистрация №01201152842 (2011г.), в рамках которой проводились исследования по теме диссертации. Полученные в работе теоретические закономерности и практические результаты использованы: — при выполнении фундаментальных НИР «Разработка теории векторной оптимизации процессов, описываемых уравнениями Максвелла и Фурье для определенного класса задач математической физики» (№ г.р. 01200802926), «Создание математических моделей взаимодействия электромагнитных и тепловых полей в пространственно распределенных объектах» (№ г.р. 01200951711); «Разработка теоретических основ системного анализа и методов нетрадиционной реализации взаимосвязанных процессов энергообмена в электромагнитных и температурных полях» (№ г.р. №01200602849), «Разработка научных основ и методологии проектирования нетрадиционных технологий индукционного нагрева» (№ г.р. №01200208264) и гранта РФФИ «Разработка методологии оптимального проектирования физически неоднородных объектов электротермических производств по системным критериям качества» (№ г.р. 01200602849). Объект исследования – трехфазный индукционный нагреватель для сквозного нагрева цилиндрических заготовок в поперечном магнитном поле.
|
