陳長青，張繪杰，姜榮凱，劉聰，劉永紅，邵艷慶

（中石油渤海石油裝備公司渤海能克鉆桿公司，河北 青縣 062658）

渤海石油裝備公司第一機(jī)械廠是專業(yè)生產(chǎn)鉆桿的工廠，其中有對鉆桿管體管端加熱的工序，采用了兩臺可控硅中頻爐設(shè)備，對管端進(jìn)行加熱，使鉆桿管體管端溫度達(dá)到約1200℃，中頻爐的原理如圖1，技術(shù)參數(shù)如表1。

圖1 中頻爐加熱系統(tǒng)原理圖

表1 中頻爐的技術(shù)參數(shù)

1 節(jié)能改造內(nèi)容

現(xiàn)在以中頻爐加熱φ127×9.19mm管體為例。

中頻爐的工作過程為節(jié)拍式生產(chǎn)，在加熱管端約25s后，中頻爐退出，然后上料，中頻前進(jìn)加熱25s，依次循環(huán)；改造前，中頻電壓的調(diào)整，是依靠一可變電阻，調(diào)整電阻阻值方法，進(jìn)行電壓調(diào)整。工作時只需調(diào)整R1，使輸出電壓達(dá)到工藝電壓值350V，上料時和加熱管體時，工藝電壓350V保持不變（圖2）。

通過現(xiàn)場實驗發(fā)現(xiàn)，中頻系統(tǒng)開機(jī)后，空載時分別調(diào)整一、二工位中頻的輸出電壓值，依次遞增電壓100V，直到額定輸出電壓500V，然后記錄每增加100V產(chǎn)生的電流數(shù)值。同時，進(jìn)行依次降低輸出電壓值的實驗，依次降低電壓100V，直到電壓降到0V，然后記錄每降低100V時的電流數(shù)值，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

圖2 改造前中頻爐電壓值

表2 中頻空載時調(diào)整輸出電壓、電流數(shù)據(jù)

圖3 中頻空載時調(diào)整輸出電壓、電流折線圖

由表2和圖3可知，中頻系統(tǒng)開機(jī)后，空載時，輸出電壓越高，輸出電流也越高，中頻系統(tǒng)能耗越大，輸出電壓越低，輸出電流也越低，中頻系統(tǒng)能耗越小。中頻爐加熱管端時，一、二工位的平均輸出電壓約350V，空載上料時一、二工位輸出電壓仍然為350V，此時空載產(chǎn)生了電能損耗，若可以降低空載時的電壓，就可以減少中頻系統(tǒng)的能耗。

為此，要對中頻爐加熱系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。通過對中頻加熱系統(tǒng)的研究，確定了中頻輸出電壓調(diào)整節(jié)能改造方案，具體改造方法為：將中頻爐的輸出電壓調(diào)整裝置進(jìn)行改造，在原輸出電壓調(diào)整裝置的基礎(chǔ)上加裝可變電阻R2、開關(guān)K1、電容F1。相應(yīng)改造PLC控制程序，即可實現(xiàn)中頻爐上料時降低輸出電壓的目的（圖4）。

圖4 中頻輸出電壓調(diào)整裝置改造前后對比

改造后調(diào)整輸出電壓過程為：先將R2阻值調(diào)整為0，然后調(diào)整R1的阻值，使輸出電壓達(dá)到工藝電壓值350V，然后調(diào)整R2使工藝電壓值降低到空載時要達(dá)到的電壓值150V。然后根據(jù)編寫的PLC控制程序，中頻爐加熱管體時K1打開，使用工藝電壓35V加熱管體，中頻爐退出不加熱上料時K1閉合，使輸出電壓值降低到150V，以此達(dá)到節(jié)約電能的目的（圖5）。

圖5 改造后的控制程序

2 改造效果

改造后中頻爐加熱管體過程中的電壓值變化情況如表3所示。

表3 改造后加熱過程中的電壓值

0秒為系統(tǒng)輸出電壓已經(jīng)調(diào)整完畢，按下中頻加熱系統(tǒng)自動運行按鈕開始，0～11秒為上料時間，改造后輸出電壓降低為150V，12～36秒管端加熱時間，輸出電壓350V，37～48秒為上料時間，改造后輸出電壓降低為150V，49～73秒為管端加熱時間，輸出電壓350V，以此為周期進(jìn)行上料、加熱循環(huán)（圖6）。

圖6 加熱時改造后電壓折線圖

經(jīng)過統(tǒng)計，中頻爐改造以前2012年4月至2014年3月，加熱鉆管管體3萬噸，中頻爐總計消耗電能為586.8kW·h。中頻爐改造使用以來自2014年4月，截至2016年8月，累計加熱鉆桿管體3萬噸，中頻爐總計消耗電能472.2萬kW·h。

所以節(jié)約電能為改造前的耗電量-改造后的耗電量=114.6萬kW·h，取得了較好的節(jié)能效果。

3 結(jié)語

通過此節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)節(jié)拍間隙中頻爐的輸出電壓由原來的350V降低到了150V，節(jié)約了電能，可達(dá)到降低中頻爐的能耗約10%。該技術(shù)可應(yīng)用在相同的產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，以及節(jié)拍式的中頻爐加熱應(yīng)用企業(yè)。

[1]輝志昌.中頻爐的應(yīng)用與維護(hù)[J].鑄造技術(shù)，2011，4.

[2]陳慧穎.淺談中頻爐諧波治理及其電能計算裝置的選擇[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014，9.

[3]楊成林.中頻爐的維修[J].礦業(yè)裝備，2013，12.

[4]許必文.中頻爐常見故障淺析[J].中國設(shè)備工程，2013，11.

[5]何慶亞.無源濾波裝置在中頻爐上的應(yīng)用及常見故障分析[J].電氣技術(shù)，2012，2.