المعرفة الكهربائية والهيدروليكية ، يحتاج الفنيون الفرن التعريفي الحديث إلى إتقان

في مجال المعالجة الحرارية الصناعية الحديثة, يلعب الفرن التعريفي دورًا لا غنى عنه نظرًا لكفاءته العالية, نظافة, والدقة. لكن, عندما تفشل هذه المعدات المعقدة, أعمال الصيانة هي أكثر بكثير من مجرد “تشديد عدد قليل من البراغي.” يجب أن يمتلك فني أفران الحث الحديث المتميز معرفة متعمقة تشمل المجالين الكهربائي والهيدروليكي لتشخيص المشكلات وحلها بسرعة ودقة, ضمان استمرارية الإنتاج.

جزء 1: تشخيص وصيانة إمدادات الطاقة IGBT

قلب فرن الحث هو مصدر الطاقة ذو التردد المتوسط, و IGBT (بوابة معزولة الترانزستور ثنائي القطب) هو جوهر إمدادات الطاقة الحديثة متوسطة التردد. يحدد استقرار IGBT بشكل مباشر ما إذا كان فرن الحث يمكن أن يعمل بشكل طبيعي. لذلك, يعد إتقان تشخيص مصدر الطاقة IGBT هو المهارة الأساسية لفني الصيانة.

1. فهم مبادئ عمل IGBT وأنماط الفشل الشائعة

IGBT مركب, تسيطر عليها بالكامل, جهاز أشباه موصلات الطاقة يحركه الجهد الذي يجمع بين مقاومة الإدخال العالية لـ MOSFET مع انخفاض الجهد المنخفض في الحالة لـ GTR. في مصدر طاقة الفرن التعريفي, يقوم IGBT بتحويل طاقة التيار المستمر المصححة إلى طاقة تيار متردد متوسطة التردد بتردد محدد من خلال التبديل عالي التردد, وبالتالي توليد مجال مغناطيسي متناوب قوي في الملف التعريفي.

تتضمن أوضاع الفشل الشائعة:

• الضرر الزائد: هذا هو السبب الأكثر شيوعا للفشل. سواء كان ذلك تيارًا مفاجئًا عند بدء التشغيل أو قصورًا في الحمل أو عدم تطابق أثناء التشغيل, يمكن أن يتجاوز التيار المتدفق عبر IGBT قيمته المقدرة, حرق الشريحة في وقت قصير للغاية.
• أضرار الجهد الزائد: شبكة الكهرباء ترتفع, ضربات البرق, أو يمكن أن تؤدي التغييرات الجذرية في الحمل إلى توليد طفرات في الجهد عبر محطات باعث المجمع الخاصة بـ IGBT والتي تتجاوز جهد التحمل الخاص بها, مما يؤدي إلى الانهيار.
• الضرر الحراري: تولد IGBTs فقدانًا للطاقة على شكل حرارة أثناء عملية التبديل. إذا حدث خلل في نظام التبريد أو إذا كانت الوحدة تعمل تحت ظروف التحميل الزائد لفترة طويلة, سوف ترتفع درجة حرارة الوصلة بشكل مستمر, مما يؤدي في النهاية إلى الانهيار الحراري.
• فشل سائق البوابة: دائرة التشغيل مسؤولة عن توفير إشارات تحويل دقيقة لبوابة IGBT. جهد السائق مرتفع جدًا أو منخفض جدًا, أو إشارة محرك غير مستقرة أو صاخبة, يمكن أن يمنع IGBT من التبديل بشكل صحيح وقد يتسبب في إطلاق النار (كلا IGBTs في الساق تجري في وقت واحد), مما أدى إلى ماس كهربائي والإرهاق.

2. تقنيات التشخيص المتقدمة

عندما تواجه فشل IGBT, لا ينبغي أن يكون الفني راضيًا عن مجرد استبدال الجزء، بل يجب أن يمتلك القدرة على تحليل السبب الجذري للخلل.

• الجمع بين الاختبار الثابت والتحليل الديناميكي: يمكن استخدام إعداد الصمام الثنائي للمقياس المتعدد لإجراء فحص ثابت أولي لوحدة IGBT لتحديد ما إذا كانت هناك دائرة قصيرة أو مفتوحة بين C-E وG-E. لكن, لا يضمن الاختبار الثابت العادي حالة خالية من المشاكل أثناء التشغيل الديناميكي. يجب على الفرق التي تمتلك المعدات المناسبة استخدام راسم الذبذبات، مع ضمان السلامة (باستخدام مجسات تفاضلية عالية الجهد)- لمراقبة الشكل الموجي لجهد باعث بوابة IGBT (VGE) والشكل الموجي لجهد المجمع والباعث (VCE).
  • VGE الموجي التشخيص: يجب أن يكون شكل موجة محرك الأقراص العادي شديد الانحدار, موجة مربعة مستقرة. إذا كان الشكل الموجي يظهر تذبذبات, تجاوز, أو حافة صعود/هبوط بطيئة, يشير إلى وجود مشكلة في دائرة السائق, تتطلب فحص مكونات مثل برنامج التشغيل IC, مزود الطاقة, optocouplers, ومقاومات البوابة.
  • VCE الموجي التشخيص: راقب ارتفاع الجهد في لحظة إيقاف تشغيل IGBT لمعرفة ما إذا كان داخل منطقة التشغيل الآمنة. غالبًا ما يرتبط ارتفاع الجهد العالي بشكل مفرط بتصميم أو فشل مكونات دائرة الصنبور.
• تفسير متعمق لرموز الخطأ: عادةً ما تكون مصادر الطاقة الحديثة لفرن الحث مجهزة بوظائف الحماية الشاملة وتعرض الرموز المقابلة عند حدوث خطأ. يحتاج الفني إلى القيام بأكثر من مجرد البحث عن المعنى السطحي للكود (على سبيل المثال, “التيار الزائد”) في الدليل. ويجب عليهم تحليل السياق الذي حدث فيه الخطأ، سواء كان ذلك أثناء بدء التشغيل, زيادة الطاقة, أو التشغيل المستقر للطاقة – لتضييق نطاق التحقيق.

جزء 2: فهم وتطبيق PLC في التحكم في الفرن

إذا كان IGBT هو القلب, ثم PLC (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة) هو عقل الفرن التعريفي. وهي مسؤولة عن التشغيل الآلي للنظام بأكمله, مراقبة الحالة, خطأ ينذر بالخطر, وتشابك السلامة. يعد فهم منطق PLC أمرًا بالغ الأهمية للتشخيص “أخطاء ناعمة” التي لا تنتج عن تلف الأجهزة المباشر.

1. إتقان سير عمل PLC الأساسي

يعمل PLC في عملية المسح الدوري: مدخل مسح -> تنفيذ البرنامج -> الإخراج تحديث. وهذا يعني أن PLC يقرأ جميع إشارات الإدخال (على سبيل المثال, أزرار, حالات الاستشعار), ينفذ العمليات الحسابية بناءً على منطق البرنامج المحدد مسبقًا, وأخيرًا يقوم بتحديث جميع إشارات الإخراج (على سبيل المثال, المقاولين القيادة, صمامات الملف اللولبي, أضواء المؤشر).

2. فهم منطق التحكم الأساسي

بينما قد لا يحتاج الفنيون إلى كتابة برامج PLC معقدة من الصفر, يجب أن يكونوا قادرين على قراءة وفهم مخططات السلم أو المخططات الوظيفية المتعلقة بالوظائف الأساسية لفرن الحث.

• بدء وإيقاف المنطق: فهم الشروط المطلوبة لتعشيق موصل الدائرة الرئيسية, والذي يتضمن سلسلة من أقفال الأمان مثل زر التوقف في حالات الطوارئ, مرحلات ضغط الماء, ومرحلات درجة الحرارة, وكلها يجب أن تكون راضية.
• منطق تنظيم الطاقة: تعرف على كيفية تحكم PLC في إعداد الطاقة لمصدر طاقة IGBT عبر المخرجات التناظرية (على سبيل المثال, 0-10إشارات V أو 4-20mA). هذا ضروري لتشخيص مشاكل مثل “القوة لن تزيد” أو “القوة لا يمكن السيطرة عليها.”
• منطق الإنذار والتعشيق: هذا هو المفتاح لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. عندما يكتشف PLC إشارة غير طبيعية (على سبيل المثال, تدفق مياه التبريد أقل من النقطة المحددة, درجة حرارة جسم الفرن مرتفعة جدًا), سيقوم بتنفيذ منطق الإنذار المقابل وقد يؤدي إلى حدوث تعشيق لتقليل الطاقة بالقوة أو إيقاف تشغيل النظام.

3. استخدام PLC لتشخيص الأخطاء بكفاءة

• المراقبة عبر الإنترنت: اتصل بـ PLC باستخدام برنامج برمجة لمراقبة حالة نقاط الإدخال/الإخراج ومتغيرات البيانات الداخلية في الوقت الفعلي. على سبيل المثال, عندما أ “انخفاض ضغط المياه” يحدث إنذار, يمكنك أن ترى مباشرة في البرنامج الذي مفتاح الضغط (نقطة الإدخال) لم يتم تفعيل الإشارة, السماح بالتوطين السريع للمستشعر أو الأسلاك المعيبة.
• تفسير معلومات الإنذار: واجهة المستخدم البشرية (واجهة الإنسان والآلة) عادةً ما يوفر فرن الحث الحديث تاريخًا تفصيليًا للإنذار. يحتاج الفنيون إلى تحليل نوع الإنذار بعناية, الوقت الذي حدث فيه, وما إذا كانت مصحوبة بإنذارات أخرى. وهذا غالبا ما يوفر أدلة على الحل. على سبيل المثال, ان “خطأ العاكس” التنبيه الذي يحدث مباشرة بعد أ “ارتفاع درجة حرارة مياه التبريد” يشير الإنذار بقوة إلى أن السبب الجذري يكمن في نظام التبريد.

جزء 3: تصميم وصيانة دائرة مياه التبريد

لفرن الحث الذي يمكن أن يستهلك مئات الكيلووات أو حتى ميجاوات من الطاقة, نظام التبريد الفعال والموثوق هو شريان الحياة. يمكن أن يؤدي الإهمال في أي جزء من عملية التبريد إلى فشل ذريع في مصدر الطاقة IGBT أو ملف الحث.

1. فهم مبادئ تصميم دوائر التبريد

ينقسم نظام التبريد للفرن التعريفي عادة إلى قسمين رئيسيين:

• تبريد مزود الطاقة: تعمل هذه الدائرة بشكل أساسي على تبريد المكونات الإلكترونية عالية الطاقة مثل وحدات IGBT, الجسور المعدلة, والمكثفات الرنانة. يحتوي هذا القسم على متطلبات عالية جدًا لجودة المياه وعادةً ما يستخدم أ نظام تداول الماء منزوع الأيونات ذو الحلقة المغلقة لمنع تراكم الحجم والتسرب الكهربائي بسبب الموصلية العالية.
• جسم الفرن (لفه) تبريد: تعمل هذه الدائرة بشكل أساسي على تبريد ملف الحث والأجزاء الهيكلية للفرن. بسبب الحمل الحراري الهائل, غالبًا ما يستخدم هذا الجزء ملف يفتح- أو نظام تداول الحلقة المغلقة مع معدل تدفق أكبر.

معلمات التصميم الرئيسية:

• معدل التدفق: يجب ضمان التدفق الكافي لحمل الحرارة المتولدة. يجب أن يكون لكل فرع تبريد جهاز مراقبة تدفق متشابك مع PLC.
• ضغط: هناك حاجة إلى ضغط ماء مناسب للتغلب على مقاومة الأنابيب وضمان وصول المياه إلى جميع نقاط التبريد المطلوبة.
• درجة حرارة: لا ينبغي أن تكون درجة حرارة الماء الداخل مرتفعة للغاية, لأنه يقلل من كفاءة التبريد. في نفس الوقت, وينبغي تجنب درجات الحرارة المنخفضة للغاية لمنع التكثيف خلال أشهر الصيف, مما قد يسبب مشاكل في العزل الكهربائي.
• جودة المياه: الموصلية الكهربائية, قيمة الرقم الهيدروجيني, ويتم تنظيم صلابة المياه بشكل صارم, وخاصة بالنسبة لدائرة التبريد إمدادات الطاقة. الماء ذو ​​الموصلية العالية يزيد من خطر تسرب التيار, بينما يشكل الماء العسر بسهولة حجمًا يمكن أن يمنع قنوات التبريد الحساسة.

2. تشخيص وصيانة أعطال نظام التبريد

• الأخطاء الشائعة:
  • تدفق غير كاف: يمكن أن يكون سبب مضخة خاطئة, مرشح مسدود, أنابيب متدرجة, أو التسريبات.
  • ارتفاع درجة حرارة الماء: يمكن أن يكون سبب ذلك انخفاض كفاءة برج التبريد/المبرد, زعانف بالوعة الحرارة القذرة, مروحة معطلة, أو ارتفاع درجات الحرارة المحيطة.
  • ضغط الماء غير الطبيعي: قد يكون سبب التسريبات, مشاكل المضخة, أو الهواء المحبوس في النظام.
• طرق التشخيص:
  • التفتيش المنهجي: اتبع أ “المصدر إلى النهاية” مبدأ, فحص خزان المياه, مضخة, فلتر, مبادل حراري, والصمامات وعدادات التدفق لكل فرع بالتسلسل.
  • مراقبة فروق الضغط ودرجة الحرارة: يعد قياس انخفاض الضغط وفرق درجة الحرارة عبر مدخل ومخرج المرشحات والمبادلات الحرارية طريقة فعالة لتحديد ما إذا كانت مسدودة أو ذات كفاءة منخفضة.
  • اختبار جودة المياه بشكل منتظم: يعد الاختبار الدوري للتوصيل ودرجة الحموضة لمياه التبريد واستبدال راتنج التبادل الأيوني أو تجديد سائل التبريد حسب الحاجة هو جوهر الصيانة الوقائية.

خاتمة: التحول من المنفذ إلى حل المشكلات

لقد تطورت صيانة أفران الحث الحديثة منذ فترة طويلة إلى ما هو أبعد من نطاق الميكانيكيين والكهربائيين التقليديين. يتطلب الأمر من الفنيين أن يصبحوا مواهبًا شاملة يمكنها دمج المعرفة بالأتمتة الكهربائية وديناميكيات السوائل. عندما يستطيع كل عضو في فريق الصيانة:

• يفسر الشكل الموجي لمحرك IGBT, ليس فقط استبدال الوحدة;
• يفهم منطق التعشيق في PLC, ليس فقط إعادة ضبط المنبه;
• تحليل معدل التدفق وفرق درجة الحرارة لنظام التبريد, ليس فقط تنظيف شاشة التصفية;

ثم, إن قدرة الفريق على حل المشكلات المعقدة ستحقق نقلة نوعية. هذا التحول من السلبي “تشديد المسمار” المنفذ إلى استباقية “حل المشكلة” هو على وجه التحديد الطلب الجديد الذي تفرضه الصناعة الحديثة على فنيي الصيانة وهو أيضًا المفتاح لتعزيز قيمتهم المهنية.