应用中频电磁加热方式提高电热转换效率

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1、应用中频电磁加热方式，提高电热转换效率天津盛象塑料管业有限公司岳连翔、李效民、张嘉全北京三博中自科技有限公司赵昼辰、林红权擅要：‘在塑料管材生产过程中，在塑料挤出机料筒及模具上，应用中频电磁加热替代传统电阻式加热方式，可缩短2／3加热时间，提高电能—热能转换率达90％以上，达到高效节能的效果。关键词。电磁加热、高效节能1．引言在塑料管材生产过程中，加热部分能量消耗占一定比例，可高达整机耗电的1／4。传统的方式是在螺杆料筒、机头模具等安装电阻片，通过热量传导方式由外及内加热机筒和机头模具内部物料，使之升温以达到工艺操作所需要温度。但是电阻片加热方式对外热耗

2、散严重，加热效率低，因此在塑料管材生产过程中，加热部分会造成大量的电能消耗。采用电磁加热方式取代电阻片加热，既可以有效降低加热部分电能消耗，又可以提高电能—热能转换率，达到节省生产成本，改善工作环境，提高产品质量。天津盛象塑料管业有限公司是生产塑料排水排污管道较大厂家之一，近几年发展速度较快。同时，盛象公司也是能源消耗大户，最高月份的耗电量高达1000万KWH，每年电费高达1000多万元。盛象公司不仅是耗能大户，生产环境也较恶劣，由于生产过程中，加热热量有约3096白白散热到空气中，生产车间环境温度较高，有时车间温度高达40多度，甚至容易造成操作员工烫伤

3、。安全、节能、环保是塑料制造材料技术发展的发展方向，注重节约资源、保护环境、减少排放、追求可持续发展是新型工业化道路的方针政策。2011年工业和信息化部印发《工业领域节能减排电子信息应用技术导向目录》中，将电磁加热节能系统列入国家节能减排推荐技术。盛象公司关注节能降耗，关注降低成本，近几年来与北京三博中自科技有限公司密切合作，在电磁加热方式上进行了一些探讨，取得了一定效果。2102．电磁加热节电器工作原理电磁加热控制器的工作原理是采用AC380V／50Hz工频电源经过逆变成为15’20kHz交变电源，加载到加热对象(如料筒)外部缠绕的电感线圈上，通过谐振

4、产生交变磁场；加热对象处于交变磁场中，在涡流与磁滞现象共同作用下(涡流作用占主要因素)使加热对象的外表面快速发热升温。工作原理如图l所示。图1电磁加热工作原理从能量平衡的角度来分析挤出机加热部分的能量输入和输出如下：输入能量=加热电能(需要降低)+轴功(机械能和剪切热)输出能量=物料所需能量(工艺需求)+环境耗散(需要降低)+物料温控内耗(需要降低)挤出机加热部分能量平衡如图2所示。图2挤出机加热部分能量平衡图211电磁加热方式之所以较电阻片加热方式节能，原因在于以下几个方面：第一，降低环境热耗散。电阻片加热采用传导方式，升温时电阻片温度要先高于加热对象

5、(如料筒)温度，电阻片与加热对象形成一定的温度梯度，才能将热量传导至加热对象，导致电阻片温度高，而且电阻片因其工艺特点无法密闭需要直接暴露在空气中，热损耗较大；而电磁加热采用非接触式电磁感应加热，无需电感线圈与被加热对象紧密接触，因此可以在被加热对象和电感线圈中间加绝缘隔热材料，最大程度降低被加热对象的热耗散，将热能封锁在料筒内部，提高加热效率，实现节能效果。第二，降低温控内耗。电阻片加热升温时温度要先高于料筒，降温时电阻圈温度要先低于料筒，电阻片自身的热惯性形成内耗；电磁加热导致料筒自身发热，升温快速，温度热惯性相对电热圈方式小，且不需要与加热对象形成

6、温度梯度，有利于准确控制温度降低内耗。第三，电磁加热均匀，可降低料筒避附近物料粘度，降低轴功，从而降低电机输出功率，节省电机电能。3．电磁加热节电装置技术特点电磁加热节电器采用北京三博中自科技有限公司电磁加热节能系统，该系统依托中国科学院自动化研究所综合自动化工程中心，白行研发、具有自主知识产权和专利技术的高科技节能系统及产品。北京三博中自科技有限公司能提供电磁加热节能改造的系统化解决方案，包含：电磁加热和冷却控制装置，确保加热及降温可靠执行：集成的温度控制设备和控制策略，能实现温度的精确控制：优化的节能算法充分避免系统加热、冷却之间的内耗，实现最优节能

7、效果。此外，针对不同的塑料挤出机生产线加热工艺要求不同，有针对性的对挤出机加热区进行技术改造，同时设备的温度控制维持原有塑料机械控制系统，原有控制系统的联锁关系和操作模式也保持不变，电磁加热节能系统主要组成包括：电磁加热控制系统包括、负载线圈、温度控制器、风冷或水冷降温装置、绝缘保温材料及外罩等，其中温度控制器为可选配根据塑料加工工艺要求去选择。电磁加热控制系统外观及内部结构如图212Sd铷mple三博电磁加热节戆系统0●9●I·一馈!幕曼籀格熏巷基．j囊、?黪≤≯1一i_j0。。?誓i絮麓熬警蒸图3电磁加热控制系统外观及内部结构电磁加热控制柜内部组件包

8、括：电磁加热控制器、报警指示灯、辅助电气元件如：继电器、接触器、断路器等，结构非