并聯諧振中頻焊接熱處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接熱處理裝置，具體說是一種并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，屬于管道焊接輔助設備技術領域。
【背景技術】
[0002]目前我國電站、化工建設中合金管道焊接熱處理主要采用陶瓷電阻加熱器外加保溫棉進行。缺點是管道焊縫內外壁溫差過大，焊縫硬度高，韌性差，熱處理質量低，焊縫的殘余應力大，許多電站因為這種原因使用不到十年焊縫就產生了裂紋，只能割斷重新焊接甚至更換整條管道(設計壽命應為30年)ο并且該材料完全依賴從日本、美國等地進口，浪費巨大；開采陶瓷礦和瓷件在窯爐燒制過程中排碳和產生的霧霾對環境破壞嚴重，且不可恢復。易碎和報廢的陶瓷無法再回收利用，幾乎不會被分解，繼而造成二次污染。
[0003]少量進口的串聯諧振熱處理中頻電源頻率較高，一般在5000Hz以上，且工作過程中頻率變化較大，最高達20000多Hz。負載電感量較小，一款35KW中頻電源的負載電感量要求在5 μ Η-50 μ H之間，我國100萬千瓦火電的主蒸汽管的外徑560mm，管壁厚度達115mm，規程要求感應加熱寬度為壁厚的6倍以上，感應線圈最小寬度為690mm，如果滿足寬度必加大感應圈的匝間距，會造成工件溫度不均勻，且功率小無法滿足工藝要求。負載線分布電感不得超過10 μΗ，過大的電感量會降低工件加熱功率。并且作業半徑小，較遠的特殊位置工件無法進行熱處理，且進口產品造價較高。而且串聯諧振的槽路電感加熱器與諧振電容為串聯連接，一旦由于干擾丟失一個觸發脈沖信號，槽路立即停止震蕩，熱處理會被迫中斷。
[0004]通常電站化工用Ρ91、Ρ92類耐熱鋼焊后熱處理溫度為760°C左右，居里點740°C，當760°C恒溫時的透熱深度為500+ (頻率)1/2 (mm);可見頻率越高，透熱越淺，管道的內外壁溫差越大，熱處理效果越差。但是頻率越高負載線的集膚效應越大，線會過熱，載流量下降。35KW以上的都采用水電纜供電，由于施工先場環境惡劣，常因人為損壞故障停機。水冷的感應加熱器也因為突發停電故障得不到循環水冷卻，漏液至熱處理工件使其淬火損壞。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，針對以上現有技術存在的缺點，提出一種并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，只需改變負載電感量和諧振電容大小，就能獲得較低的諧振頻率，使透熱較深，內外壁溫差及工藝滿足規程要求，保證管道焊接工程質量。
[0006]本發明解決以上技術問題的技術方案是:提供并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，包括并聯諧振中頻電源控制單元、過流保護采樣單元、溫度控制單元、三相全控整流橋、直流濾波電抗器、單相橋式逆變單元、測溫單元與中頻感應加熱器，
所述過流保護采樣單元設置在所述三相整流橋的進線端的三相交流電上，過流保護采樣單元的信號輸出端與所述并聯諧振中頻電源控制單元相連，所述過流保護采集單元由一次互感器采集的電流經二次升壓再經負載電阻衰減后獲得的交流信號與電壓互感器上獲得的電壓信號經中頻電源控制單元整流對比后適時關斷整流電路與逆變電路，以防止負載過流、過壓。頻率表、中頻電壓表指示實時工作參數；
所述并聯中頻電源控制單元的信號采集端接受由溫度控制單元發出輸出信號，所述溫度控制單元包括信號濾波和器溫度控制儀，所述信號濾波器的信號輸入端通過補償導線與測溫單位相連，所述信號濾波器的信號輸出端與所述溫度控制儀信號輸入端相連，在所述溫度控制儀的輸出端并聯一個電阻，并將獲得低壓信號連接至并聯中頻電源控制單元的功率調節信號輸入端；
所述并聯中頻電源控制單元根據溫度控制單元采集的信號發出整流脈沖觸發所述三相全控整流橋，所述三相全控整流橋由三個可控硅模塊和阻容過壓保護電路組成，三相交流電的三相分別與三個可控硅模塊相連，每個可控硅模塊內的可控硅上均并聯有阻容過壓保護電路，將三相交流電經所述三相全控整流橋轉換成直流電；
從所述三相全控整流橋輸出的直流電經過直流濾波電抗器至所述單相橋式逆變單元，所述單相橋式逆變單元主要由四個快速可控硅和與四個分別與所述快速可控硅并聯阻容過壓保護電路組成，所述四個快速可控硅兩兩一組并聯連接，由并聯中頻電源控制單元發出的逆變觸發脈沖觸發單相逆變橋中的快速可控硅，兩組快速可控硅引出線路與諧振電容并聯后連接所述中頻感應加熱器，所述快速可控硅、諧振電容與中頻感應加熱器作用產生的700Hz-2500Hz中頻加熱電源，通過所述中頻感應加熱器中對管道工件加熱，待加熱管道工件的溫度由所述測溫單元經補償導線反饋至所述溫度控制單元。
[0007]本發明的中頻感應加熱器與被加熱的金屬管道并不直接接觸，固定在金屬管道保溫棉外側，把頻率為700Hz-2500Hz的中頻交流電經過中頻感應加熱器產生的電磁傳遞給要加熱的金屬管道工件，電磁經管道工件感應產生電能，隨之電能在金屬管道內部轉變為熱能進行熱處理。
[0008]本發明進一步限定的技術方案是:前述的并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，所述測溫單元為K分度，絲徑大于等于Φ 0.5mm，長度大于等于600mm，所述熱電偶由KC系列或KX系列補償導線與溫度控制單元相連；熱電偶的熱端直接點焊在合金管道的控溫點上，熱處理完成后焊點須打磨干凈，熱電偶的布置走向與中頻感應加熱器線圈垂直，冷端正負極與補償導線正負極相連，導線的另一端正負極連接至測溫單元熱電偶輸入接線柱上，管道焊縫的溫度就以毫伏信號的形式傳送至溫度控制單元。
[0009]前述的并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，所述可控硅模塊采用MTC可控硅模塊，所述快速可控硅采用KK快速可控硅，并在所述MTC可控硅模塊和KK快速可控硅上設有散熱器，強迫風冷。
[0010]前述的并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，所述單相橋式逆變單元與所述諧振電容之間設有中頻功率采樣單元與所述并聯諧振中頻電源控制單元相連，中頻功率采樣單元中的頻率電流電壓功率表等指示熱處理裝置實時工作參數；所述單相橋式逆變單元內設有至少四個快速可控硅，每個快速可控硅分別與一個逆變橋的支路相連。
[0011]前述的并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，所述并聯諧振中頻電源控制單元的供電由單相交流變壓器連接供電。
[0012]進一步的，前述的并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，所述三相全控整流橋與直流濾波電抗器之間還設有分流器，在所述分流器上分別連接由直流電流表和直流電壓表；所述并聯中頻電源控制單元為MPU-6、PMU-7、1016或PBX6M-1型并聯諧振中頻電源控制板，或者能滿足有6路整流觸發脈沖，2路逆變觸發脈沖具有過流、過壓保護的中頻電源控制板；由溫度控制儀發出的調功信號至中頻控制單元，經演算后，發出6個相應的整流觸發脈沖至三相全控整流橋中的3個可控硅模塊。
[0013]本發明的有益效果是:
本發明的核心大功率半導體件造價低，抗干擾強、性能穩定、免維護；只需改變負載電感量和諧振電容大小，就能獲得較低的諧振頻率，范圍在700Hz-2500Hz之間，透熱較深，內外壁溫差及工藝滿足了規程要求，保證了工程質量，能100%消除焊縫的殘余應力，對于P92材質合金管壁厚140mm焊縫硬度能降至BHW200 (或更低)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明熱處理裝置的電路示意圖。
[0015]圖2為實施例1的熱處理裝置的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
本實施例提供一種并聯諧振中頻焊接熱處理裝置，如圖1和圖2所示，包括并聯諧振中頻電源控制單元、過流保護采樣單元、溫度控制單元、三相全控整流橋、直流濾波電抗器、單相橋式逆變單元、測溫單元與中頻感應加熱器，并聯諧振中頻電源控制單元的供電由單相變壓器連接供電；
過流保護采樣單元設置在三相整流橋的進線端的三相交流電上，過流保護采樣單元的信號輸出端與并聯諧振中頻電源控制單元相連，過流保護采集單元由一次互感器采集的0-5A電流經二次50倍升壓再經負載電阻衰減后獲得0-5V的交流信號與電壓互感器上獲得的電壓信號經中頻電源控制單元整流對比后適時關斷整流電路與逆變電路，以防止負載過流、過壓。頻率表、中頻電壓表指示實時工作參數；
并聯中頻電源控制單元的信號采集端接受由溫度控制單元發出輸出信號，溫度控制單元包括信號濾波和器溫度控制儀，溫度控制儀采用廈門宇電A1-516系列，或另選其他型號能滿足K分度熱電偶信號輸入、溫度控制范圍0-800°C以上、反作用輸出4-20mA的可編程溫控儀表；信號濾波器采用LC電感電容型的交流AC2A1、AC2A3…或直流DC2A1、DC2A3…要求為電流彡0.5A，電壓彡100V，電感量彡1uh,電容彡680P濾波器模塊，主要消除由中頻感應加熱器、負載連接線發出的強磁干擾失真信號，使接入溫度毫伏信號變得平滑，準確地送至溫度控制儀熱電偶輸入端。信號濾波器的信號輸入端通過補償導線與測溫單位相連，信號濾波器的信號輸出端與溫度控制儀信號輸入端相連，在溫度控制儀的輸出端并接IKΩ負載電阻，調整控溫儀輸出上下限幅，使其轉變為0-13V的信號連接至并聯中頻電源控制單元的功率調節信號輸入端；
并聯中頻電源控制單元根據溫度控制單元采集的信號發出整流脈沖觸發三相