Сравнение основных систем охлаждения индукционных печей

1. Значение системы охлаждения в технологических процессах

Небольшие индукционные нагреватели мощностью до 200кВт охлаждаются чиллерами с воздушными конденсаторами или системой оборотного водоснабжения через пластинчатые теплообменники типа вода-вода. В системах охлаждения средних и более мощных индукционных установок могут быть использованы мокрые градирни, драйкулеры (сухие охладители) или гибридные системы охлаждения. Гибридные системы охлаждения включают в себя несколько типов охлаждающих устройств, обычно комбинацию открытой или закрытой градирни и чиллера, для оптимизации энергопотребления и снижения потребления воды:

2. Сравнение стоимости основных решений по охлаждению индукционных плавильных печей

Для охлаждения блока питания в закрытом (чистом) контуре используется вода с низким солесодержанием. Внешний контур оборотного водоснабжения с градирней, как правило, отделяют промежуточным теплообменником от индукционного нагревателя. Однако, холодоноситель (вода или раствор гликоля) от закрытой градирни может быть использован для непосредственного охлаждения модуля электропитания (генератора ТВЧ), если качество холодоносителя соответствует допустимым пределам и все элементы контура охлаждения выполнены из антикоррозионных материалов.

Вода в контуре охлаждения индукционной системы подвергается воздействию электромагнитных полей и высоких температур, в результате чего образуются области эрозии и коррозии. Низкое качество воды может быстро привести к засорению охлаждающих каналов, что повлечёт перегрев оборудования и значительные затраты на его ремонт. По этим причинам необходимо использовать чистую воду с низким солесодержанием и постоянно контролировать её качество. Компании-производители печей как правило предъявляют высокие требования к охлаждающей воде. Несмотря на то, что для разных индукционных печей требования к воде немного отличаются, но можно обнаружить общие для всех основные параметры охлаждающей воды.

Пример требований по качеству охлаждающей воды для охлаждения модуля электропитания (генератора ТВЧ).

• Общая жесткость (CaCO3) 15 ppm

• Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) 25 ppm

• Проводимость 20 - 50 мкcм /см

• Макс взвешенных твердых частиц 10 ppm

• pH 7,0- 7,5

Пример требований по качеству охлаждающей воды для охлаждения индуктора.

• Общая жесткость (CaCO3) 100 ppm

• Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) 200 ppm

• Проводимость 50 - 300 мкcм /см

• Макс взвешенных твердых частиц 10 ppm

• pH 7,0- 7,5

Этим критериям качества воды в большей степени соответствует дистиллированная, деионизированная, обессоленная вода и вода обратного осмоса. В закрытом чистом контуре чаще всего применяют деионизированную воду или воду обратного осмоса. Мембрана в системе обратного осмоса отделяет сульфаты, соли жёсткости, ионы натрия. Однако в обессоленной воде после мембраны остаются молекулы кислорода, хлора, углекислого газа и пр. Именно из-за наличия этих газов у обессоленной воды наблюдается слабокислая реакция, вплоть до рН5. Учитывая повышенное коррозионное воздействие «кислой» воды (с пониженным pH) и кислорода, после системы обратного осмоса желательно корректировать pH. При любом варианте подготовке воды в системе охлаждения, для контура модуля электропитания необходимо применять материалы не подверженные коррозии - цветные металлы, трубы ПП или ПВХ, нержавеющую сталь. Нельзя использовать углеродистую сталь или оцинкованное железо в контуре охлаждения блока питания (генератора ТВЧ), т.к. спустя короткое время возникнет интенсивная коррозия и охлаждающие каналы засорятся продуктами коррозии.

3. Системы охлаждения с драйкулерами

Сухие градирни способны обеспечивать температуру холодоносителя выше на 2,5-3°С от температуры окружающего воздуха. Можно рассчитывать на температуру воды +35 °С при температуре окружающего воздуха +32 °С. Основные преимущества сухой градирни: низкие эксплуатационные расходы и низкая электрическая мощность. Драйкулеры могут полностью решать задачу охлаждения индукционных плавильных печей в любое время года, кроме самых жарких дней. Недостаток системы охлаждения с драйкулерами – снижение охлаждающей способности в жаркие дни – когда требуется дополнительный источник холода - корректирующий охладитель. Корректирующий охладитель обычно представляет из себя пластинчатый теплообменник с подачей холодной воды из городской сети холодного водоснабжения (ХВС) или воды из подземной скважины (рис.1). Клапан защиты от перегрева открывается только в те промежутки времени, когда драйкулер не может снизить температуру воды до требуемого уровня. При отсутствии подходящих источников холодной воды, в качестве корректирующего охладителя используют чиллер.

Эффективность сухой градирни очень зависит от наружной температуры, поэтому необходимо учитывать место размещения драйкулера. Идеальным местом для сухой градирни является теневая (северная) сторона здания. Нежелательно размещать градирни на юге или западной стороне под прямыми солнечными лучами, а также устанавливать сухие охладители на крыше. Температура окружающего воздуха из-за прямого солнечного нагрева может увеличиться 3-6°С, что ухудшит теплоотвод и приведёт к увеличению размера драйкулера.

4. Системы охлаждения с мокрыми градирнями

Испарительные (мокрые) градирни позволяют эффективно охлаждать оборудование даже в самые жаркие дни при относительно низких капитальных и эксплутационных затратах. Такие градирни могут охлаждать воду ниже +30°C при любых параметрах наружного воздуха. Однако такие системы охлаждения требуют более частого технического обслуживания, потребляют воду круглый год и требует качественной водоподготовки. Любая мокрая градирня нуждается в ежегодной «весенней профилактике» с удалением грязи и накипи для восстановления 100% охлаждающей способности в жаркие месяцы.

Закрытые испарительные градирни широко используются для охлаждения плавильных и нагревательных печей прежде всего из-за того, что по сравнению с градирней открытого типа можно практически полностью устранить накипь и коррозию в теплообменниках индуктивных нагревателей. В змеевиковом теплообменнике закрытой градирни желательно использовать раствор гликоля для предотвращения повреждения при замерзании холодоносителя.

Открытые градирни обычно применяют для охлаждения индукционных нагревателей 500-1000 кВт (или выше). Открытая испарительная башня требует около 1 квадратного метра площади для теплоотвода 100-150 кВт. Это наиболее компактные охладители по сравнению с драйкулером или чиллером с воздушным конденсатором.

Система охлаждения с чиллером

Чиллер имеет замкнутую систему водооборота на дистиллированной или фильтрованной воде, что предотвращает возникновение накипи. Регулировка подачи хладагента в испаритель происходит за счет терморегулируемого вентиля. Использование чиллера для охлаждения индукционной печи позволяет существенно поднять производительность линии цеха за счет исключения перегрева индукционных установок.

• Поддержание стабильной температуры охлаждающей жидкости, независимо от температуры цеха

• Автоматизированный процесс охлаждения

• Компактный размер чиллера и возможность его размещения в небольшом помещении

• Простота в эксплуатации и обслуживании чиллера для печи

5. Что влияет на системы охлаждения индукционных печей ?

На производительность систем охлаждения индукционных печей могут влиять многие факторы, при этом на первое место можно поставить качество охлаждающей воды. Обслуживающий персонал обычно уделяют недостаточно внимания на обслуживание контуров охлаждения индукционных устройств, что может повлечь постепенное «зарастание» охлаждающих каналов и выход из строя дорогостоящих элементов нагревателей. Ремонт трансформаторов, тиристорных выпрямителей и других электронных устройств могут стоить тысячи долларов. Выбор оптимального решения по контуру охлаждения не только поможет снизить риски перегрева главных элементов индукционных устройств, но и позволит оптимизировать эксплуатационные расходы.

На нашем сайте представлены драйкулеры и мокрые градирни для охлаждения оборудования. Предлагаем комплексное решение задач по проектированию, поставке, пуско-наладке и сервисному обслуживанию сухих и мокрых градирен.

Мы предоставим комплексное решение и решим вашу задачу!

Проектирование систем холодоснабжения

Поставка водоохлаждающего оборудования

Монтаж
и пусконаладка

Гарантийное
обслуживание

Заполни опросный лист и получи скидку от 2% на стоимость оборудования!

Наши специалисты помогут в подборе и выборе системы охлаждения индукционных печей. Все работы проводятся нами на профессиональном уровне, с соблюдением всех технических норм и правил.