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        感應式氣相沉積爐

        日期:2020年6月4日 10:13
        圖片

        感應式氣相沉積爐

         

        .化學氣相沉積爐主要用途:

        化學氣相沉積爐是利用感應加熱原理,額定溫度為1200℃。廣范應用于C/C復合材料沉積熱解碳處理。

         

        二.化學氣相沉積爐工作原理:

        1、主電路工作原理:

        使用串聯諧振方式,采用全波不控整流,IGBT逆變技術,安全可靠,功率因素高;

        具有恒電流、恒功率、恒頻率等多種控制方式,可始終保持控制器處于最有效功率輸出模式;具有頻率自動跟蹤能力,以保證工件頻率與諧振頻率的一致(工件在加熱過程中尤其是過了材料的居里點溫度后產生劇烈變化,因而諧振頻率亦發生改變,電源的頻率能及時的反應和調整,使輸入電源得以更充分利用);

        采用串聯諧振方式,起振方式簡單可靠,適用于需要頻繁起動或長時間運行的工作場合,可用于中小工件的斷續加熱或變化負載的連續加熱;

        具有完善的保護功能,防止負載短路、散熱不良或其他故障損壞電源;

        本裝置負載是由感應線圈(包括加熱工件石墨坩堝)及中頻電熱電容器組成的LC聯振蕩電路,該電路對負載的適用性較強,運行穩定可靠。

        化學氣相沉積爐是利用中頻感應加熱的高溫燒結設備,爐體內部設有一只螺旋型管式線圈,當線圈通過中頻電流時,則產生交變磁場,石墨材料在交變磁場作用下,感應出電勢,產生環形電流,這種電流在本身的磁場作用下集中在石墨料的表面(即所謂的趨膚效應),使外層石墨料具有很高的電流密度,從而產生集中而強大的熱效應,已輻射致把坩堝內物料加熱至1200高溫。

         

        三.化學氣相沉積爐組成結構

        化學氣相沉積爐真空感應加熱爐,它由爐體、爐蓋、真空系統、電氣系統、加氣系統、和水冷系統等部分組成。爐身采用水冷夾層結構。爐內裝有感應線圈,發熱體也是石墨材料制成石墨坩堝。發熱體外圍是由碳氈組成的保溫裝置和由剛玉組成的隔熱絕緣裝置。測溫元件采用熱電偶,自動/手動控制爐溫,采用智能型溫度表控溫。真空系統是由機械泵及真空閥等組成。真空的測量采用機械式真空表、薄膜式絕對壓力真空計。成套設備由電源(配電柜、控溫儀表、報警系統等)無功補償裝置(電器電容,變壓器爐體(爐殼、感應器、內部支撐、裝料坩堝、保溫層、絕緣層等)測溫控溫系統(日本島電FP93、熱電偶等)真空系統(管道,機械泵、破空閥、安全閥、真空表等)水冷系統(分水器,管道,閥門,壓力表等)氣體系統質量流量計,混合罐,管道,閥門)等組成。溫度測控系統可通過PLC與上位機實現無縫連接,實時監視、控制并顯示整套設備的運行情況。實現電源、爐體、冷卻水、保護氣體等裝置的順序控制和連鎖保護,同時具有預警、報警等功能。

        1.爐體:一般為碳鋼或不銹鋼雙層腔體,其中通冷卻水冷卻。由外而內依次為爐體,感應線圈,隔熱材料,保溫材料,坩堝和被加熱物??沙樨搲翰⒃诙栊詺怏w保護下工作。隔熱材料一般為氧化鋁材料,可耐溫度為1700度。感應爐體與爐蓋可設計一轉軸,方便開啟爐蓋。穿過雙層腔體之側蓋設有溫度檢測孔。

        1.1感應器:由優質矩型紫銅管60*30*4mm繞制經過3道工序繞制而成內通冷卻水,外設接管聯接裝置。

        1.2發熱體材質:高功率電極石墨材料(石墨坩堝)。

        石墨具有良好的熱傳導性能,同時石墨也基本接近理論的黑體材料,能有效吸收高溫下的紅外熱輻射,使整個爐膛高溫區橫截面形成很小溫度差,預計溫度均勻性≤±25度。

        1.3外保溫材料:柔性碳氈及硬質碳氈及剛玉絕緣層等。

        柔性碳氈與硬質碳氈按嚴格的條件購買與選配,能夠保證在重復修爐時保溫材料的一致性。

        保溫材料屬爐膛較貴重材料,具有多孔性,長期的連續使用會使碳氈有一定量的損失,主要以內層高溫部分損失較嚴重,達到預定使用壽命時,需要打開爐門,抽出發熱腔將做更換。保溫層各連接處以臺階形式連接,以防止爐內高溫區的熱量泄露。

              

        1.4水冷電極。

        由電源控制柜經補償電容柜后的交流能量信號能過水冷電纜進入經水冷卻電極到達交流感應線圈。

        水冷卻電極由不銹鋼法蘭與絕緣用環氧法蘭等基本組成。    

        2.真空系統:其作用是抽取爐內空氣。其組成是采用2X-100T機械泵真空壓差閥及高真空碟閥,真空管道等組成。

        真空測量采用上海振太電容薄膜式絕對壓力變送器(0-Kpa)測量真空,真空信號并輸入到PLC,觸摸屏可以實時顯示紀錄真空度。

         

        3. 電控系統主要由整流器,IGBT模塊,觸發模塊等組成。電控柜裝有觸摸屏、可編程序控制器、并精選新型按鈕旋鈕、自動開關、繼電器、因此電控系統性能可靠。逆變器與電容、爐內感應器共同諧振,從而達到加熱目的。化學氣相沉積爐電控系統能實現手動和自動操作,方便用戶。

         

        3.電源柜采用IGBT中頻電源,串聯聯諧振方式。全密封機柜,逆變系統電氣控制系統采用PLC可編程控制器。PLC可編程控制器可靠性高,故障率極低。電源柜采用全密封防塵結構,防止導電炭纖維和導電塵土,機柜自帶水冷散熱器,不與室內空氣發生熱交換,全部水冷卻管道、閥門等都采用不銹鋼件或銅鑄件。

        4.測溫控溫系統

        溫度測量及控制采用熱電偶做測溫傳感器,光電信號通過光纖電纜送入變送模塊轉換成4~20mA的線性電流信號,送到溫度控制器進行處理。以電流形式傳送信息的最大特點是:傳輸誤差小,抗干擾能力強,適用于遠距離,高精度測量。

        溫控器將測溫信號與給定信號進行比較,將差值放大處理后,轉換成對應的PID輸出信號送至IGBT主板,達到自動調節功率和溫度的目的。

        控溫儀表使用島電公司產智能程序調節儀,該儀表具有0.3級高精確度,可編程控制升溫速度和保溫時間,具備有通訊端口,可實現準確控溫。

        手動狀態下:功率調整由手動功率電位器調整,本儀表僅作溫度顯示之用.

        自動狀態下:功率調整分為儀表自動控制和儀表手動控制,及溫度顯示之用.

        5.無功補償裝置

        補償電容器:感應加熱爐負載功率低,需要電容諧振,提高功率因素。

        6.水冷系統

        一般采用閉式逆流冷卻塔。閉式冷卻塔(也叫蒸發式空冷器或密閉式冷卻塔)是將管式換熱器置于塔內,通過流通的空氣、噴淋水與循環水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環,其能夠保證水質不受污染,很好的保護了主設備的高效運行,提高了使用壽命。外界氣溫較低時,可以停掉噴淋水系統,起到節水效果。其作用是給爐體,爐蓋,感應線圈通水,保證其溫度不會太高而燒壞。

        7.氣體系統

        氣體系統由質量流量計,混合罐,管道,閥門等組成。質量流量計采用七星華創質量流量計,通過PLC與上位機實現無縫連接,實時監視、控制并顯示每一種氣體的流量,并且可在觸摸屏上設置。          

         

        五、主要技術參數及性能:

        1、爐體部分:

        (1)、最高使用溫度:1400℃,工作溫度:1200℃;

        (2)、工作氣氛:氬氣 氮氣

        (3)、冷卻水流量:約20m3/h。

        (4)、測溫方式:熱電偶+紅外光學測溫

        (5)、額定輸入電壓:單相375V/1.5kHz

        2、測溫、控溫及智能化部分:

        控制方式:①手動控制:電位器;②智能化PID程控:4-20mA。

        3、電源參數:

        進線電源:三相380V±10%,50Hz

        整流方式:采用全波不控整流

           率: 1500Hz。

        額定輸出: PFM 輸出 單相 375V

        額定總功率: 150kW。

        4、控制回路

                   4.1 IGBT逆變技術

        4.2 恒電流控制方式

        當次級阻抗變化±15%時,輸出電流變化≤2%

        4.3恒功率(超音頻或中頻感應加熱電源使用模式、AC=1)

        當控制器設置為恒功率模式時,規范中的目標值或主畫面上的設定值即為控制器輸入的總功率值.

        4.4、保護方式:

        1、電流異常;

        2、負載電流超過控制器最大允許值;

        3、過電流

        4.過電壓

        5.欠電壓

        6.負載電流太大

        7.電壓不足

        8.三相不平衡

        4.5、功率調節方式:電位器,4-20mA控制輸出

        5.其工作原理圖如下:

        6.溫度測量及控制

        測溫采用鎢錸熱電偶做測溫傳感器,信號通過光纖電纜送入變送模塊轉換成4~20mA的線性電流信號,送到溫度控制器進行處理。以電流形式傳送信息的最大特點是:傳輸誤差小,抗干擾能力強,適用于遠距離,高精度測量。

        溫控器將測溫信號與給定信號進行比較,將差值放大處理后,轉換成對應的PID輸出信號送至IGBT主控板,主控板調節輸出電壓,電流達到自動調節功率和溫度的目的。

        鎢錸熱電偶熱電偶測溫量程:0-1600℃  K型熱電偶測溫量程:0-1200℃。

         

         

         

         

        所屬類別: 行業動態

        該資訊的關鍵詞為:石墨化爐  氣氛沉積爐 

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