中频感应加热装置的结构及工作原理

中频感应加热装置的结构及工作原理

2020-07-23 06:39

  中频感应加热装置的结构及工作原理。维普资讯 20 0 4年 第 3 3卷 第 4期 第 8 l页 石 油 矿 场 机 械 OI F E D E L I L QUI MEN

  维普资讯 20 0 4年 第 3 3卷 第 4期 第 8 l页 石 油 矿 场 机 械 OI F E D E L I L QUI MEN P T 文 章 编 号 :1 0 - 4 2 2 0 ) 4 0 810 0 13 8 ( 0 4 0 — 0 - 2 中频 感 应 加 热 装 置 的 结 构 及 工 作 原 理 张 玉 英, 永 宏, 国 相 王 赵 (. 1 胜利 石 油管 理局 渤 海钻 井 管具 公 司 , 山东 东营 2 7 0 ; . 5 2 0 2 兰州 石 油机 械 研究所 , 田设 备部 , 肃 兰州 7 0 5 ) 油 甘 3 0 0 摘 要 :文章介绍了中频感应加热装置的结构、 原理 , 论述 了涡流效应与交流 电频率之 间的关系, 给出了中频加热的 理论依 据 。该装 置 可对钻 杆局 部 进行 热 处理 . 热 时间短 、 温快 、 效 高, 得 推 广应 用 。 加 升 时 值 关键 词 :中频感应加 热装置; 结构; 原理 , 中图 分 类 号 : E 2 .0 T 979 7 文 献 标 识 码 :B Th t uc u d wo ki r nc p e of i e m e at r qu nc ndu to e tng de i e e s r t r an r ng p i i l nt r di e f e e y i ci n h a i vc ZH AN G — i g , A N G n — o g ZH A O o xa g Yu yn W Yo g h n , Gu — in ( . h iDr l i g To l m p n , e gl t o e m 1 Bo a il n o sCo a y Sh n i Pe r l u Admi i t a i n, n yi g 2 7 0 Ch n n s r to Do g n 5 2 0, i a; 2 De a t n f Oi e d Eq i me t L n h u P toe m c i e y Ree r h I si t , a z o 3 0 0 C i a . p rme t l l u p n , a z o er l u Ma h n r s a c n tt e L n h u 7 0 5 , h n ) o fi u Ab ta t n t i a e , h u h r p e e t u d m e t ls r c u e a d wo k n rn i l fi t r e it sr c :I h s p p r t e a t o r s n s f n a n a t u t r n r i g p i cp e on e m d a e f e u n y i u to e tn e i e a d d m o s r t s t e r l to a x r s i n b t e d y e f c n l r q e c nd c i n h a i g d v c n e n t a e h e a i n le p e s o e we n e d f e t a d a — t r a i g c r e t f e u nc .Th h o e ia q a i n o n e me i t r q e c n u t o e tn s a s e n tn u r n r q e y e t e r tc l e u t o f i t r d a e f e u n y i d c i n h a i g i l o . g v n i h s p p r Th e t t e t e t c n b o e o s t o h o a rli g p p . i e n t i a e . e h a r a m n a e d n n ie f r t e l c ld il i e Th e tn i e i n e h a i g tm s s o t t m p r t r i i u c e n h i e e fc e c s h g , t i r h t e u e i e y h r ,e e a u e r sng q ik r a d t e tm fi i n y i i h i s wo t o h s d w d l . Ke r s n e m e i t r q e c n u t n h a i g d v c ; t u t r p i c p e y wo d :i t r d a e f e u n y i d c i e tn e ie s r c u ; rn i l o 为 了 消 除 钻 杆 对 焊 时 产 生 的 残 余 应 力 , 高 其 提 综 合 力 学 性 能 , 要 对 钻 杆 焊 缝 及 热 影 响 区进 行 退 需 火 、 质 处 理 。 一 般 的 加 热 方 法 是 在 加 热 炉 中 依 靠 调 加 热介 质 的 热 量 使 钻 杆 逐 渐 升 高 温 度 , 加 热 速 度 故 b 控制 电路 ) 除逆 变末级 触发 电路板 外 , 做 成 一 块 印刷 电路 板 结 构 , 功能 上 分 为 整 流 触 发 、 从 调 节 器 、 变 、 动 演 算 4部 分 。 逆 启 I 较 慢 。采 用 中频 感 应 加 热 装 置 , 量 是 由 钻 杆 管 体 热 上 感应 电 流 的热 效 应 所 产 生 , 加 热 速度 较 快 , 故 只需 感 应线圈 几 十秒 就 使 其 达 到 热 处 理 温 度 , 一 种 理 想 的 加 热 是 方 法。 1 结 构 中频 感 应 加 热 装 置 主 要 由 可 控 硅 中 频 电 源 、 中 l I 截 面 放 大 —I 频淬 火 变 压器 、 感应 线 圈 、 却 系统 等 组 成 ( 图 1 。 冷 如 ) 1 1 中频 电 源 . 图 l 中频 感应 加热 装置示 意 a 主 电 路 ) 采 用 三 相 桥 式 全 控 整 流 电路 , 将 1 2 中频 淬 火变 压 器 . 三 相 工 频 交 流 电整 流 为 直 流 电 , 电 抗 器 平 波 , 为 经 成 恒 定 的 直 流 电源 , 经 晶 闸 管 组 成 的 单 相 逆 变 桥 , 再 把 淬 火 变 压 器 匝 数 比为 2 4:1 根 据 变 压 器 的 电 , 流 变 换 原 理 J/ N2N。 1:2 , 压 器 副 绕 组 。I≈ / : 4变 得 到较 大 的输 出 电流 , 强 涡 流效 应 , 利 于 对 钻 杆 增 有 快速加 热 。 直 流 电 逆 变 成 一 定 频 率 的 单 相 中频 交 流 电 。 负 载 由 感 应 线 圈 和 补 偿 电容 器 组 成 , 接 成 并 联 谐 振 电路 。 连 收稿 日期 :0 40 —2 2 0 —3 1 作者 简 介 : 玉英 ( 9 1) 男 , 张 1 6 一 , 山东鱼 台人 , 高级 工程 师 , 读硕 士 , 从 事石 油矿 场机 械制 造 、 理 、 在 现 修 设计 及管 理工 作 。 维普资讯 8 ? 2 OI L F EL I D EQUI PMENT 2 0 13 o 0 4 Vo . 3 N 4 1 3 感 应 线 圈 . 。 £。 C 由空 心 铜 管 绕 成 , 管 内 循 环 冷 却 水 , 应 线 圈 铜 感 中通 人一 定 频 率 的 交 流 电 以产 生 交 变 磁 场 , 体 内 管 产 生频 率 相 同 、 向 相 反 的 感 应 电 流 。 方 1 4 冷 却 系 统 . 那 么 , 流 电 流 与 交 变 电流 频 率 成 正 比 , iO f。 涡 即 wC 根 据 焦 耳 定 律 的热 量 公 式 Q一0 2 i2 , Q . 4wRt则 。 。 由 此 得 出 , 电 流 产 生 的 热 量 与 交 变 量 流 频 C 涡 率 的平 方 成 正 比 。 为 了满 足 对 钻 杆 焊 缝 及 热 影 响 区 快 速 、 匀 加 均 采用 组 合 式 散 热 器 , 在 系 统 内 循 环 并 冷 却 , 水 以 降低晶闸管 、 压器 、 应线 圈工作时产 生的热量 。 变 感 热 的工 艺 要 求 , 然 不 能 采 用 工 频 ( 0Hz , 频 率 显 5 ) 但 太 高会 产 生 肌 肤 效 应 , 体 心 部 在 短 时 间 内 达 不 到 管 所 需温度 , 此 , 用中频加热 。 因 采 2 原 理 如 图 2 3 0 V,0 Hz 相 交 流 电 整 流 滤 波 , , 8 5 三 成 为 恒 定 的直 流 电 源 , 逆 变 成 为 7 0V, 0 经 5 l0 0Hz的 单 相 中频 交 流 电 , 经 淬 火 变 压 器 输 送 到 感应 线 圈 , 再 根 据 电磁 感 应 原 理 , 钻 杆 焊缝 处 感 应 出 频率 相 同 、 在 方 向相 反 的 涡 流 , 生 涡 流 热 效 应 , 钻 杆 焊 缝 及 热 产 对 影 响 区加 热 。 4 结 论 1 若 提 高 涡 流 效 应 , 管 体 内 产 生 的 感 应 电 ) 则 动 势 £尽 可 能 大 , 通 过 增 大 磁 通 ( 增 大 感 应 线 可 即 圈 中 的 电 流 i或 提 高 感 应 线 圈 中 的 电 流 频 率 ,来 ) 实现 。 f 鍪 I 热影响区 广— ] 直 流 鹄h 。 l 2 感 应 加 热 速 度 极 快 , 变 过 程 中 的铁 、 原 ) 相 磁 厂 秆 疆 涡 效应 史 变 翱 弭 了 流 嚣 流 换 即 图 2 中 频 感 应 加 热 原 理 框 图 子 来 不 及 扩 散 , 而 珠 光 体 转 变 为 奥 氏 体 的 相 变 温 因 度 升 高 , 变 温 度 范 围 扩 大 , 感 应 加 热 的 热 处 理 温 相 故 度 比普 通 加 热 高 几 十度 。 线圈 广 _ 变压器 l —_ 1 3 涡流 效 应 与 交流 电频 率 之 间的关 系 如 图 1 将 钻 杆 输 送 到 感 应 线 圈 中 , 应 线 感 应 加 热 时 间 很 短 , 氏 体 晶 粒 细 小 而 均 ) 奥 匀 , 火 后 可 获 得 极 细 的 马 氏体 或 隐 晶 马 氏 体 , 体 淬 管 硬 度 较 普 通 淬 火 时硬 度 高 2 3 C, 具 有较 低 的 ~ HR 且 脆 性 和较 高 的疲 劳极 限 。 4 中 频 感 应 加 热 采 用 非 接 触 的 加 热 方 式 , ) 解 决 了钻 杆 局 部 热 处 理 的技 术 问题 , 得 推 广应 用 。 值 人一定频率 的交 流 电 i随着 电流 的变化 , 体 内的 , 管 磁 通 量 也 不 断 改 变 。把 管体 看 作 由一 层 一 层 的 圆 筒 状 薄 壳 所 组 成 , 层 薄 壳 都 相 当 于 一 个 回路 ( , 每 如 虚 线 所 示 ) 由于 穿 过 薄 壳 截 面 的 磁 通 量 都 在 不 断 变 。 化 , 此 , 相 当 于 每 层薄 壳 的 回路 中 都将 激 起 感应 因 在 电动 势 , 成 环 形 感 应 电 流 , 涡 流 i 由 于 金 属 形 即 。 导 体 电 阻很 小 , 流 很 大 , 以热 效 应 极 为 显 著 。 涡 所 设 感 应 线 圈 中 通 有 交 变 电 流 i Is w ) — 。i t 一 n( Is (  ̄ t( 中 ,。为 电 流 振 幅 , 、 。i 2 f) 其 n j 0 f分 别 为 交 变 3 石油 公 司 装 备可 视 化设 备 的 5个 阶段 2 0 —5出版 的 美 国 J T 杂志 , 0 40 P 刊登 著 名 石 油软 件 企 业 L DMAR公 司署名 文 章 , 到 石 油公 司装 备 可 视 化 设 备 AN 提 的 5个阶段 。作 者提 出, 几年 来 国际 大石 油公 司相 继 装备 近 各 种 用 于技 术 研 究 与作业 组 织的 可视 化设备 , 高层 管 理 者 供 及 工 程 师使 用 , 于提 高勘探 与 开发 效 率 , 省 油 田 开 采 成 对 节 本发挥 积 极 作用 。 电 流 的 角频 率 和 频 率 ) 。根 据 毕 奥一 伐 尔 定 律 萨 d B一 / /i ( ir / 4 ) 。d sn d , ) ( 丌 , 式 中 , 为 真 空 的 磁 导 率 ,d 为 电流 元 , 电 流 元 。 il r为 到 给定 点 的距 离 ,d , ) 电 流 元 的 方 向 和 由 电 流 ( ir 为 元 到 给 定 点 的位 矢 之 间 的夹 角 。 即磁 感 强 度 Bo i则 其 变 化 率 为 c, d d o d/ t ( 7 。 f o ( n t 。 B/ tc i d = 2c ) c s 2 f ) I 1 可视 化设 备 安 装在石 油公 司办公 室 , ) 仅提 供 各 种 物 理 对 象 的 可视 化 , 地 质师 及钻 井工 程 师联 合 使 用 。 供 2 在 可视 基 础上 增加 了必要 的数 据 处理 与 分析 内容 。 ) 3 增加 特 殊 的 图形输 出功 能 。 ) 4 可 以 进 行 正 规 意 义 上 的 项 目管 理 。 ) 对 已知 的钻 杆 管 体 圆 环 横 截 面 积 S来 说 , 过 穿 的磁通量 为 乒 一BS, 据 法 拉 第 电磁 感 应 定 律 根 £= 一d M d = 一 ( B/ tS = ( 7 。 ) ? /t d d ) o 一 2c S f I cs 2 f ) c o (  ̄ t o f。 5 可 以进 行知 识 积 累与传 输 , 能进 行 现 场 实 际作 业 ) 并 的跟 踪 与指挥 。 在 任 一 时 刻 , 应 电 动 势 £ 与 频 率 ,成 正 比 , 感 即 £o f, 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律 i £ R, i c 由 一 / 即 ( 永峰 ) 郭

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