CALCULATION OF THE EQUIVALENT ELECTRICAL PARAMETERS OF THE INDUCTOR OF INDUCTION CHANNEL FURNACE WITH DEFECTS IN ITS LINING

A. D. Podoltsev, V. M. Zolotaryov, M. A. Shcherba, R. V. Belyanin

Анотація


Цель. Целью статьи является установление количественной связи между измеряемым импедансом индуктора и электрическими характеристиками отдельных участков контура расплава для установления места протекания жидкого металла и усовершенствования таким образом системы диагностики состояния футеровки индукционных канальных печей. Методика. Для проведения исследований использовались положения теоретической электротехники, математической физики, математического моделирования. Результаты. C использованием двух электрических схем замещения индуктора получены аналитические выражения и графические зависимости, устанавливающие количественную связь между параметрами отдельных участков жидкометаллического контура и измеряемым на практике импедансом всего индуктора при наличии различных дефектов в его футеровке. Предложена методика расчета приращений эквивалентных электрических параметров индуктора в зависимости от приращений параметров вторичного жидкометаллического контура. Научная новизна. Доказано, что при малых изменениях (менее 10%) параметров жидкометаллического контура целесообразно использовать линейную связь между их приращениями с построением матрицы чувствительности, которая наглядно показывает наличие сильной или слабой связи между возмущенными значениями параметров вторичного контура и индуктора. Практическое значение. Использование данной методики позволяет разработать базу данных для различных типов дефектов футеровки для индукционной канальной печи и на ее основе, путем периодического измерения параметров индуктора, прогнозировать места протеканий расплава и состояние футеровки.

Ключові слова


эквивалентные электрические параметры; математическое моделирование; индукционная канальная печь; дефекты футеровки; диагностика состояния футеровки

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


1. Rudnev V., Loveless D., Cook R. Handbook of induction heating. CRC press, 2017. 736 р.

2. Vivek R. Gandhewar, Satish V. Bansod, Atul B. Borade. Induction Furnace – A Review. International Journal of Engineering and Technology, 2011, vol.3, no.4, pp. 277-284.

3. Lucia O., Maussion P., Dede E.J., Burdio J.M. Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol.61, no.5, pp. 2509-2520. doi: 10.1109/TIE.2013.2281162.

4. Jin S., Harmuth H., Gruber D. Thermal and thermomechanical evaluations of channel induction furnace applying strong insulation containing lightweight aggregates. Ironmaking & Steelmaking, 2017, pp. 1-5. doi: 10.1080/03019233.2017.1291153.

5. Zolotarev V.M., Shcherba M.A., Zolotarev V.V., Belyanin R.V. Three-dimensional modeling of electromagnetic and thermal processes of induction melting of copper template with accounting of installation elements design. Technical Electrodynamics, 2017, no.3, pp. 13-21. doi: 10.15407/techned2017.03.013.

6. Asad A., Bauer K., Chattopadhyay K., Schwarze R. Numerical and Experimental Modeling of the Recirculating Melt Flow Inside an Induction Crucible Furnace. Metallurgical and Materials Transactions B, 2018, vol.49, no.3, pp. 1378-1387. doi: 10.1007/s11663-018-1200-4.

7. Lope I., Acero J., Carretero C. Analysis and Optimization of the Efficiency of Induction Heating Applications With Litz-Wire Planar and Solenoidal Coils. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, vol.31, no.7, pp. 5089-5101. doi: 10.1109/TPEL.2015.2478075.

8. Pham H.N., Fujita H., Ozaki K., Uchida N. Dynamic Analysis and Control for Resonant Currents in a Zone-Control Induction Heating System. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, vol.28, no.3, pp. 1297-1307. doi: 10.1109/TPEL.2012.2210286.

9. Zolotaryov V.M., Shcherba M.A., Belyanin R.V., Mygushchenko R.P., Kropachek O.Yu. Comparative analysis of electrical and thermal control of the lining state of induction apparatus of copper wire manufacture. Electrical engineering & electromechanics, 2018, no.1, pp. 35-40. doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.05.

10. UPCAST®, Finland. UPCAST technical documentation Available at: http://www.upcast.com (accessed 12 May 2017).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Rudnev V., Loveless D., Cook R. Handbook of induction heating. CRC press, 2017. 736 р.
2.     Vivek R. Gandhewar, Satish V. Bansod, Atul B. Borade. Induction Furnace – A Review. International Journal of Engineering and Technology, 2011, vol.3, no.4, pp. 277-284.
3.     Lucia O., Maussion P., Dede E.J., Burdio J.M. Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol.61, no.5, pp. 2509-2520. doi: 10.1109/TIE.2013.2281162.
4.     Jin S., Harmuth H., Gruber D. Thermal and thermomechanical evaluations of channel induction furnace applying strong insulation containing lightweight aggregates. Ironmaking & Steelmaking, 2017, pp. 1-5. doi: 10.1080/03019233.2017.1291153.
5.     Zolotarev V.M., Shcherba M.A., Zolotarev V.V., Belyanin R.V. Three-dimensional modeling of electromagnetic and thermal processes of induction melting of copper template with accounting of installation elements design. Technical Electrodynamics, 2017, no.3, pp. 13-21. doi: 10.15407/techned2017.03.013.
6.     Asad A., Bauer K., Chattopadhyay K., Schwarze R. Numerical and Experimental Modeling of the Recirculating Melt Flow Inside an Induction Crucible Furnace. Metallurgical and Materials Transactions B, 2018, vol.49, no.3, pp. 1378-1387. doi: 10.1007/s11663-018-1200-4.
7.     Lope I., Acero J., Carretero C. Analysis and Optimization of the Efficiency of Induction Heating Applications With Litz-Wire Planar and Solenoidal Coils. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, vol.31, no.7, pp. 5089-5101. doi: 10.1109/TPEL.2015.2478075.
8.     Pham H.N., Fujita H., Ozaki K., Uchida N. Dynamic Analysis and Control for Resonant Currents in a Zone-Control Induction Heating System. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013, vol.28, no.3, pp. 1297-1307. doi: 10.1109/TPEL.2012.2210286.
9.     Zolotaryov V.M., Shcherba M.A., Belyanin R.V., Mygushchenko R.P., Kropachek O.Yu. Comparative analysis of electrical and thermal control of the lining state of induction apparatus of copper wire manufacture. Electrical engineering & electromechanics, 2018, no.1, pp. 35-40. doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.05.
10.  UPCAST®, Finland. UPCAST technical documentation Available at: http://www.upcast.com (accessed 12 May 2017).




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.4.05

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2018 A. D. Podoltsev, V. M. Zolotaryov, M. A. Shcherba, R. V. Belyanin


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)