Di bidang pemrosesan termal industri modern, tungku induksi memainkan peran yang sangat diperlukan karena efisiensinya yang tinggi, kebersihan, dan presisi. Namun, ketika peralatan rumit ini gagal, pekerjaan pemeliharaan lebih dari sekedar “mengencangkan beberapa sekrup.” Teknisi tungku induksi modern yang luar biasa harus memiliki pengetahuan mendalam yang mencakup domain kelistrikan dan hidrolik untuk mendiagnosis dan memecahkan masalah dengan cepat dan akurat., menjamin kelangsungan produksi.
Bagian 1: Diagnostik dan Pemeliharaan Catu Daya IGBT
Inti dari tungku induksi adalah catu daya frekuensi menengahnya, dan IGBT (Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi) adalah inti dari catu daya frekuensi menengah modern. Stabilitas IGBT secara langsung menentukan apakah tungku induksi dapat beroperasi secara normal. Karena itu, menguasai diagnostik catu daya IGBT adalah keterampilan utama seorang teknisi pemeliharaan.
1. Memahami Prinsip Kerja IGBT dan Mode Kegagalan Umum
IGBT adalah gabungan, sepenuhnya terkendali, perangkat semikonduktor daya yang digerakkan oleh tegangan yang menggabungkan impedansi input tinggi dari MOSFET dengan penurunan tegangan GTR yang rendah. Dalam catu daya tungku induksi, IGBT mengubah daya DC yang diperbaiki menjadi daya AC frekuensi menengah pada frekuensi tertentu melalui peralihan frekuensi tinggi, sehingga menghasilkan medan magnet bolak-balik yang kuat di kumparan induksi.
Mode kegagalan yang umum meliputi:
- Kerusakan Arus Berlebih: Ini adalah penyebab kegagalan yang paling umum. Baik itu lonjakan arus saat startup atau arus pendek beban atau ketidaksesuaian selama pengoperasian, arus yang mengalir melalui IGBT dapat melebihi nilai pengenalnya, membakar chip dalam waktu yang sangat singkat.
- Kerusakan Tegangan Lebih: Jaringan listrik melonjak, sambaran petir, atau perubahan beban yang drastis dapat menghasilkan lonjakan tegangan pada terminal kolektor-emitor IGBT yang melebihi tegangan tahannya, menyebabkan kerusakan.
- Kerusakan Termal: IGBT menghasilkan kehilangan daya dalam bentuk panas selama proses switching. Jika sistem pendingin tidak berfungsi atau jika unit beroperasi dalam kondisi kelebihan beban untuk waktu yang lama, Suhu Persimpangan akan terus meningkat, akhirnya menyebabkan kerusakan termal.
- Kegagalan Pengemudi Gerbang: Sirkuit driver bertanggung jawab untuk memberikan sinyal peralihan yang tepat ke gerbang IGBT. Tegangan driver yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, atau sinyal berkendara yang tidak stabil atau berisik, dapat mencegah IGBT beralih dengan benar dan bahkan dapat menyebabkan tembakan tembus (kedua IGBT dalam satu kaki berjalan secara bersamaan), mengakibatkan korsleting dan kelelahan.
2. Teknik Diagnostik Tingkat Lanjut
Saat dihadapkan pada kegagalan IGBT, seorang teknisi tidak boleh puas hanya dengan mengganti komponen tetapi harus memiliki kemampuan untuk menganalisis akar penyebab kesalahan.
- Menggabungkan Pengujian Statis dengan Analisis Dinamis: Pengaturan dioda multimeter dapat digunakan untuk pemeriksaan statis awal modul IGBT untuk menentukan apakah ada hubungan pendek atau terbuka antara C-E dan GE. Namun, pengujian statis normal tidak menjamin keadaan bebas masalah selama operasi dinamis. Tim dengan peralatan yang tepat harus menggunakan osiloskop—sambil memastikan keselamatan (menggunakan probe diferensial tegangan tinggi)—Untuk mengamati bentuk gelombang tegangan gerbang-emitor IGBT (VGE) dan bentuk gelombang tegangan kolektor-emitor (VCE).
- VGE Bentuk gelombang Diagnostik: Bentuk gelombang penggerak yang normal seharusnya curam, gelombang persegi stabil. Jika bentuk gelombang menunjukkan osilasi, melampaui, atau tepi naik/turun yang lambat, ini menunjukkan adanya masalah pada rangkaian driver, memerlukan pemeriksaan komponen seperti IC driver, Sumber Daya listrik, pengkopling-optik, dan resistor gerbang.
- VCE Bentuk gelombang Diagnostik: Amati lonjakan tegangan pada saat IGBT mati untuk melihat apakah berada dalam area pengoperasian yang aman. Lonjakan tegangan yang terlalu tinggi sering kali dikaitkan dengan desain atau kegagalan komponen rangkaian snubber.
- Interpretasi Mendalam tentang Kode Kesalahan: Catu daya tungku induksi modern biasanya dilengkapi dengan fungsi perlindungan komprehensif dan menampilkan kode yang sesuai ketika terjadi kesalahan. Teknisi perlu melakukan lebih dari sekedar mencari arti dangkal dari kode tersebut (MISALNYA., “Arus lebih”) dalam manual. Mereka harus menganalisis konteks terjadinya kesalahan—apakah itu terjadi saat startup, peningkatan kekuatan, atau pengoperasian listrik yang stabil—untuk mempersempit ruang lingkup penyelidikan.
Bagian 2: Memahami dan Menerapkan PLC dalam Kontrol Tungku
Jika IGBT adalah jantungnya, lalu PLC (Pengontrol logika yang dapat diprogram) adalah otak dari tungku induksi. Ini bertanggung jawab atas operasi otomatis seluruh sistem, pemantauan status, kesalahan mengkhawatirkan, dan keselamatan saling terkait. Memahami logika PLC sangat penting untuk diagnosis “kesalahan lunak” yang tidak disebabkan oleh kerusakan perangkat keras langsung.
1. Menguasai Alur Kerja Dasar PLC
PLC beroperasi dalam proses pemindaian siklis: Masukan Pindai -> Eksekusi Program -> Keluaran Memperbarui. Artinya PLC membaca semua sinyal masukan (MISALNYA., tombol, status sensor), melakukan perhitungan berdasarkan logika program yang telah ditentukan sebelumnya, dan akhirnya memperbarui semua sinyal keluaran (MISALNYA., kontaktor penggerak, katup solenoid, Lampu indikator).
2. Memahami Logika Kontrol Inti
Sedangkan teknisi mungkin tidak perlu menulis program PLC yang rumit dari awal, mereka harus dapat membaca dan memahami diagram tangga atau diagram blok fungsi yang berkaitan dengan fungsi inti tungku induksi.
- Logika Mulai dan Hentikan: Pahami kondisi yang diperlukan agar kontaktor sirkuit utama dapat aktif, yang mencakup serangkaian interlock pengaman seperti tombol berhenti darurat, relay tekanan air, dan relay suhu, semuanya harus dipenuhi.
- Logika Pengaturan Daya: Ketahui bagaimana PLC mengontrol pengaturan daya catu daya IGBT melalui output analog (MISALNYA., 0-10Sinyal V atau 4-20mA). Ini penting untuk mendiagnosis masalah seperti “kekuatan tidak akan meningkat” atau “kekuasaan tidak dapat dikendalikan.”
- Logika Alarm dan Interlock: Ini adalah kunci pemecahan masalah. Ketika PLC mendeteksi sinyal abnormal (MISALNYA., aliran air pendingin berada di bawah setpoint, suhu tubuh tungku terlalu tinggi), itu akan menjalankan logika alarm yang sesuai dan dapat memicu interlock untuk secara paksa mengurangi daya atau mematikan sistem.
3. Menggunakan PLC untuk Diagnosis Kesalahan yang Efisien
- Pemantauan Daring: Hubungkan ke PLC dengan perangkat lunak pemrograman untuk memantau status titik I/O dan variabel data internal secara real-time. Misalnya, ketika sebuah “Tekanan Air Rendah” alarm terjadi, Anda dapat langsung melihat di perangkat lunak saklar tekanan mana (titik masukan) sinyal tidak diaktifkan, memungkinkan lokalisasi cepat dari sensor atau kabel yang rusak.
- Menafsirkan Informasi Alarm: HMI (Antarmuka Manusia-Mesin) tungku induksi modern biasanya memberikan riwayat alarm yang terperinci. Teknisi perlu menganalisis jenis alarm dengan cermat, waktu terjadinya, dan apakah itu disertai dengan alarm lainnya. Hal ini sering kali memberikan petunjuk untuk solusinya. Contohnya, sebuah “Kesalahan Inverter” alarm yang terjadi segera setelah a “Suhu Air Pendingin Tinggi” alarm sangat menunjukkan bahwa penyebab utama terletak pada sistem pendingin.
Bagian 3: Desain dan Pemeliharaan Sirkuit Air Pendingin
Untuk tungku induksi yang mampu mengonsumsi daya ratusan kilowatt bahkan megawatt, sistem pendingin yang efisien dan andal adalah sumber hidupnya. Kelalaian dalam bagian mana pun dari proses pendinginan dapat menyebabkan kegagalan besar pada catu daya IGBT atau koil induksi..
1. Memahami Prinsip Desain Sirkuit Pendingin
Sistem pendingin tungku induksi biasanya dibagi menjadi dua bagian utama:
- Pendinginan Catu Daya: Sirkuit ini terutama mendinginkan komponen elektronik berdaya tinggi seperti modul IGBT, jembatan penyearah, dan kapasitor resonansi. Bagian ini memiliki persyaratan kualitas air yang sangat tinggi dan biasanya mempekerjakan a sistem sirkulasi air deionisasi loop tertutup untuk mencegah penumpukan kerak dan kebocoran listrik karena konduktivitas yang tinggi.
- Badan Tungku (Gulungan) Pendinginan: Sirkuit ini terutama mendinginkan koil induksi dan bagian struktural tungku. Karena beban panas yang sangat besar, bagian ini sering menggunakan an membuka- atau sistem sirkulasi loop tertutup dengan laju aliran yang lebih besar.
Parameter Desain Utama:
- Laju Aliran: Aliran yang cukup harus dijamin dapat menghilangkan panas yang dihasilkan. Setiap cabang pendingin harus memiliki monitor aliran yang saling bertautan dengan PLC.
- Tekanan: Tekanan air yang memadai diperlukan untuk mengatasi hambatan pipa dan memastikan air mencapai semua titik pendinginan yang diperlukan.
- Suhu: Suhu air masuk tidak boleh terlalu tinggi, karena mengurangi efisiensi pendinginan. Pada saat yang sama, suhu yang terlalu rendah harus dihindari untuk mencegah kondensasi selama musim panas, yang dapat menyebabkan masalah isolasi listrik.
- Kualitas Air: Konduktivitas listrik, nilai pH, dan kesadahan air diatur secara ketat, terutama untuk rangkaian pendingin catu daya. Air dengan konduktivitas tinggi meningkatkan risiko kebocoran arus, sementara air sadah dengan mudah membentuk kerak yang dapat menghalangi saluran pendingin yang rumit.
2. Diagnosis dan Pemeliharaan Kesalahan Sistem Pendingin
- Kesalahan Umum:
- Aliran Tidak Memadai: Bisa disebabkan oleh pompa yang rusak, penyaring tersumbat, pipa berskala, atau kebocoran.
- Suhu Air Tinggi: Dapat disebabkan oleh berkurangnya efisiensi menara pendingin/chiller, sirip pendingin yang kotor, kipas yang tidak berfungsi, atau suhu lingkungan yang tinggi.
- Tekanan Air Tidak Normal: Mungkin disebabkan oleh kebocoran, masalah pompa, atau udara yang terperangkap di dalam sistem.
- Metode Diagnostik:
- Inspeksi Sistematis: Ikuti a “sumber-ke-akhir” prinsip, memeriksa tangki air, pompa, menyaring, penukar panas, dan katup serta pengukur aliran setiap cabang secara berurutan.
- Pantau Perbedaan Tekanan dan Suhu: Mengukur penurunan tekanan dan perbedaan suhu di saluran masuk dan keluar filter dan penukar panas adalah cara yang efektif untuk menentukan apakah filter tersumbat atau efisiensinya berkurang..
- Pengujian Kualitas Air Secara Reguler: Menguji konduktivitas dan pH air pendingin secara berkala dan mengganti resin penukar ion atau mengisi ulang cairan pendingin sesuai kebutuhan adalah inti dari pemeliharaan preventif..
Kesimpulan: Transformasi dari Pelaksana menjadi Pemecah Masalah
Pemeliharaan tungku induksi modern telah lama berkembang melampaui lingkup mekanika dan listrik tradisional. Hal ini membutuhkan teknisi untuk menjadi talenta komprehensif yang dapat mengintegrasikan pengetahuan tentang otomasi kelistrikan dan dinamika fluida. Ketika setiap anggota tim pemeliharaan bisa:
- Menafsirkan bentuk gelombang penggerak IGBT, tidak sekedar mengganti modul;
- Memahami logika interlock pada PLC, tidak hanya mengatur ulang alarm;
- Menganalisa laju aliran dan perbedaan suhu sistem pendingin, tidak hanya membersihkan layar filter;
Kemudian, kemampuan tim untuk memecahkan masalah yang kompleks akan mencapai lompatan kualitatif. Transformasi ini dari pasif “pengencangan sekrup” pelaksana menjadi proaktif “pemecah masalah” justru merupakan permintaan baru yang diberikan industri modern terhadap teknisi pemeliharaan dan juga merupakan kunci untuk meningkatkan nilai profesional mereka sendiri.
