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電磁加熱技術(shù)在超高分子量聚乙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用
山東東方管業(yè)有限公司 趙海峰 2014/5/3 7:38:53
摘要：分析超高生產(chǎn)加熱技術(shù)，提出電磁加熱在超高生產(chǎn)中的應(yīng)用，給出改造過程和改造效果。
關(guān)鍵詞：電磁加熱 超高生產(chǎn) 降本增效
一、概況
目前超高生產(chǎn)過程中采用的電阻加熱圈加熱，是通過接觸傳導(dǎo)方式把熱量傳到料筒上，只有緊靠在料筒表面內(nèi)側(cè)的熱量才能傳到料筒上，這樣外側(cè)的熱量大部分散失到空氣中，存在著熱傳導(dǎo)損失，造成大量的電能浪費(fèi),并導(dǎo)致環(huán)境溫度上升。且傳統(tǒng)電阻加熱方式，存在以下嚴(yán)重缺點(diǎn)：
1、安全問題：電熱絲帶電，需要導(dǎo)熱性能差的云母或吸潮的氧化鎂進(jìn)行隔離，存在漏電安全隱患。
2、傳熱效率低：由于為了安全電隔離，采用云母、導(dǎo)熱絕緣片或?qū)崽沾善M(jìn)行隔離，而絕緣材料的導(dǎo)熱性能均不理想，因此熱效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。為了節(jié)能需要加大保溫層（材料）導(dǎo)致工藝復(fù)雜，成本上升。
3、電熱絲壽命短：由于導(dǎo)熱絕緣材料熱阻大，導(dǎo)致工作時(shí)，電熱絲長時(shí)間高溫?zé)t狀態(tài)，材料氧化嚴(yán)重，壽命短。
4、功率密度低：電熱絲等加熱方式，由于單位面積功率超過3.5W/平方厘米，將大大縮短電熱部件壽命，由于功率密度限制，往往導(dǎo)致產(chǎn)品體積較大，保溫更為困難，甚至不敢保溫。
特別是在擠出機(jī)加熱等情況下，如果增加保溫，電熱絲工作溫度更高，燒毀更嚴(yán)重，如果不保溫，則熱能浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)，造成車間工作環(huán)境的高溫惡化。為了改善工作環(huán)境開啟空調(diào)，將導(dǎo)致雙倍的能源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本增加。
由于存在上述這些問題，即電阻加熱的安全問題，絕緣材料的導(dǎo)熱效率低問題，和傳統(tǒng)電熱材料的壽命問題，在目前“節(jié)能減排，低碳經(jīng)濟(jì)”的形勢下，迫切需要一種現(xiàn)代的加熱方法，取代傳統(tǒng)的電阻加熱方式。
電磁加熱技術(shù)是一項(xiàng)已經(jīng)成熟并且廣泛運(yùn)用的加熱技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)的電阻式電熱圈從內(nèi)向外的擴(kuò)散式加熱，改用由外向內(nèi)包圍式滲透加熱，發(fā)熱原理是通過先進(jìn)的電路系統(tǒng)在被加熱的金屬內(nèi)部產(chǎn)生高頻磁場，高頻磁場根據(jù)高頻感應(yīng)原理在被加熱的金屬內(nèi)部產(chǎn)生高頻電子碰撞，從而產(chǎn)生熱量使金屬溫度迅速上升，達(dá)到加熱金屬材料體內(nèi)物件溫度。由于是高頻感應(yīng)原理，高頻線圈不和被加熱金屬直接接觸，散在空氣中的熱量得到控制，避免傳統(tǒng)方式加熱效率低下和熱能利用率低的問題，節(jié)電相對率達(dá)60%以上，熱有效能不到40%左右提升到95%左右，節(jié)能效果明顯。同時(shí)，還可以根據(jù)具體情況在料筒外部包裹一定厚度的隔熱保溫材料并通過以外向內(nèi)定向滲透技術(shù)，外部熱量相當(dāng)小，降低環(huán)境溫度，避免人工高溫下作業(yè)。由于采用絕緣材料和耐高溫電纜制造，且降低了使用環(huán)境的溫度，所以不存在著像原電熱圈的電阻絲在高溫狀態(tài)下氧化而縮短使用壽命的問題，具有熱效高、升溫速率快、省電節(jié)能、使用壽命長、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，降低了使用成本。
在生產(chǎn)超高分子量聚乙烯管材過程中，將加熱模式由過去傳統(tǒng)的電阻加熱圈加熱，改裝為高頻電磁加熱方式加熱，解決了單螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口加熱功率密度不夠的問題。因加熱板使料筒金屬直接發(fā)熱，可以快速地升溫，料筒就是發(fā)熱體，熱量不需要傳導(dǎo)，加熱效率大幅度提高，比原電阻式加熱圈節(jié)電60%以上。并且對原生產(chǎn)工藝、操作程序無任何影響和改變。從根本上解決了長期困擾單螺桿擠出機(jī)加熱領(lǐng)域的技術(shù)難題。
二、問題分析
目前電磁加熱系統(tǒng)在超高分子量聚乙烯管材生產(chǎn)方面的應(yīng)用處于空白階段，部分廠家簡單將傳統(tǒng)電阻加熱用多個(gè)電磁感應(yīng)加熱控制器取代，一個(gè)線圈由一個(gè)"控制器"獨(dú)立控制，由于相互干擾各自的單片機(jī)系統(tǒng)，導(dǎo)致感應(yīng)加熱控制器壽命短，燒毀嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)"炸機(jī)"等情況，故障率居高，安裝復(fù)雜，無法在正常生產(chǎn)情況下使用。
三、創(chuàng)新思路
針對多個(gè)獨(dú)立控制器相互干擾的情況，我公司采用一個(gè)加熱主機(jī)控制，將電網(wǎng)功率逆變成"高頻"，由擠出機(jī)原有溫控系統(tǒng)，進(jìn)行"透明控制"，實(shí)現(xiàn)"多段"溫度精密控制，多檔加熱，分段加熱，具有設(shè)備安裝簡單，現(xiàn)場美觀，系統(tǒng)工作電磁兼容，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
四、具體改造過程
電磁加熱圈的安裝及調(diào)試比較簡單：取下擠出機(jī)上原有的電阻式電熱圈，在擠出機(jī)的機(jī)筒上包上一層隔熱保溫材料，再把電磁感應(yīng)線纏繞在保溫材料的外層。把原來接在電阻式電熱圈上的導(dǎo)線改接到電磁加熱控制器上的輸入線上，將電阻式加熱片使用的220V電源改為380V電源，即安裝完成。
為保證原設(shè)備改用電磁加熱圈后原生產(chǎn)工藝不變，原操作程序不變，在設(shè)計(jì)時(shí)針對兩種加熱方式性能上的差別，電磁加熱圈已降低約 30%功率使用，并且在電磁加熱控制器上設(shè)計(jì)了功率調(diào)整及功率保護(hù)功能。
五、使用情況
1.熱能轉(zhuǎn)化
感應(yīng)加熱技術(shù)，可以將 95% 以上的電能轉(zhuǎn)換成熱能，同時(shí)不會將熱能散發(fā)到空氣中去，此外還將（未完，下一頁）
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