Ремонт, модернізація, транзисторні генератори, лампові генератори, триод, генераційні лампи

Ремонт і модернізація індукційних лампових генераторів ВЧ

Лампові генератори

Лампові генератори (лампа — це тріод) — це пристрої, що використовуються для поверхневої термічної обробки на робочій частоті від 100 кГц до 4 МГц. Проте найчастіше в промисловості використовуються пристрої з частотою близько 400 кГц. Під модернізацією лампових генераторів розуміють заміну ключових вузлів пристрою. Заміна цих вузлів має на меті ремонт або покращення технічного функціонування пристрою, а також досягнення кращих технологічних результатів. Генератори, що підлягають модернізації, зазвичай були розроблені та виготовлені як вітчизняними, так і закордонними виробниками у 50-х, 60-х, 70-х і 80-х роках минулого століття. Лампові генератори зараз часто (через появу швидких напівпровідникових ключів) замінюються транзисторними генераторами (з транзисторами типу IGBT або MOSFET).

Переваги транзисторних генераторів

Транзисторні генератори мають такі переваги:

• Вища ефективність приблизно на 20% (транзисторний перетворювач: 90%-95%, тріод: 70%-75%).
• Нижчі і більш безпечні робочі напруги (транзисторний генератор: близько 0,5 кВ, ламповий генератор: близько 10 кВ).
• Дешевші транзисторні мости при відносно високій вартості лампи генератора. Обмежений термін служби тріода, хоча при правильній експлуатації, тобто справних захисних пристроях і системах охолодження водою та повітрям, гарантується робота у двозмінному режимі навіть понад 5 років.
• Дуже вигідна в експлуатації робота при рівномірному нагріванні у технологічних лініях і в сильно автоматизованих процесах.

Переваги лампових генераторів

Лампові генератори мають такі переваги:

• Генераторна лампа (тріод) стійка до будь-яких перешкод і перевантажень (у напівпровідникових генераторах найчастіше виходять з ладу транзисторні мости. Хоча їхня вартість значно нижча за тріод, це впливає на експлуатаційні витрати).
• Ламповий генератор — самозбуджувальний пристрій і завдяки цьому дуже універсальний, тобто легко запускається і добре працює як при перевантаженні, так і при недовантаженні.
• Пристрою не потрібні спеціальні налаштування при зміні збудників або оброблюваних деталей.
• Дуже легко нагрівати за його допомогою деталі як ззовні, так і зсередини, плоскі поверхні, а також зуби зубчастих коліс.

Будова лампового генератора

Лампний генератор складається переважно з двох блоків:

• Високовольтного живлення з регулюванням вихідної напруги від 0,5 кВ до 10 кВ.
• Безпосередньо генераторного блоку, що працює найчастіше у самозбуджувальній схемі типу Meissner, Hartley або Colpitts.

Процес модернізації генераторів

Модернізацію генератора слід розглядати з кількох аспектів:

1. У високовольтному живленні.
   • Замінити тиротроновий регулятор на тиристорний.
     
     • Підвищується безпека експлуатації пристрою, бо керування відбувається на рівні мережевої напруги, а не підвищеної напруги.
     • Значно покращується точність регулювання вихідної потужності і з'являється можливість підключення до сучасних панелей керування.
     • Після встановлення схем із підвищеною чутливістю до перевантажень та інших несприятливих умов роботи підвищується довговічність і ресурс вузлів.
   • Встановлення сучасного тиристорного регулятора.
     
     
     • Значно покращує точність регулювання вихідної потужності і дає можливість підключення до сучасних панелей керування та зв’язку з усією технологічною лінією термічної обробки.
2. У схемі самого генератора.
   • Заміна генераторної лампи, що вже не виробляється, на лампу, доступну на внутрішньому ринку.
     
     
     • Раніше застосовувалися тріоди переважно вітчизняного виробництва, розміщені у спеціальному охолоджувальному кожусі (або «горщику»). Сучасні лампи мають інтегровану систему охолодження. Це пов’язано з механічною, гідравлічною та електричною доопрацюваннями. Перевагою є доступність на ринку широкого асортименту тріодів з інтегрованим охолодженням.
   • Модернізація резонансного контуру
     
     
     • Модернізація резонансного контуру призводить до підвищення електричної ефективності, зменшення теплових втрат (потужності) у резонансному контурі, а також збільшення вихідної потужності пристрою на кілька відсотків.

Проведення описаних модернізаційних заходів дозволяє експлуатувати генератори, виготовлені десятки років тому, і надалі успішно застосовувати їх у технологічно вимогливих процесах термічної обробки з значно меншими фінансовими затратами, ніж при інвестиціях у сучасні транзисторні генератори.

Компанія DACPOL пропонує комплексний підбір замінників для нерозмножуваних ламп фірми LAMINA: T-25W, T-25P, T26W/22, T26W/23, T-26P/22, T-26P/23, T-10P/22, T-12W/21, T-60W/12, T-60W/22, T-60V/12. Підбираємо замінник та комплексне обслуговування заміни лампи разом із запуском генератора на встановленій лампі.

На доданій схемі зображено базову ідейну схему модернізованого генератора типу GIS-10; після модернізації генератор назвали GIS-10RT (RT – тиристорний регулятор). Цифрами (у колі) 1, 3 позначено силовий ланцюг високовольтного живлення. Цифра 4 – власне блок індукційного генератора. Цифрами 2, 5 позначено блоки керування, вимірювання, захисту та живлення катода тріода. Генератори типу GIS вироблялися у 60-х і початку 70-х років на заводах WAREL і після модернізації працюють успішно у невеликих підприємствах до сьогодні. До модернізації для регулювання потужності використовувався тиротроновий випрямляч на стороні трансформатора високої напруги 3TM1 (замість нього тепер діодний випрямляч 3V1). Модернізація полягала у видаленні тиротронного регулятора та встановленні тиристорного регулятора 2U1 з панеллю керування 2U2 і діодного випрямляча (діодні стоси) 3V1 з боку високої напруги. За потреби модернізується резонансний контур 4V1, 4T3, 4T4, 4T2.

Приклад опису виконаної модернізації

Модернізацію генератора типу HFG/J40 проведено у 2017 році на підприємстві FAMUR S.A. – заводах з виробництва обладнання для гірництва. Генератор HFG/J40 був виготовлений у 1962 році австрійською компанією ELIN. Частота роботи: 400 кГц, вихідна потужність (гарантована виробником) на клемах збудника – 40 кВт. На початку 90-х років минулого століття компанія ELCAL провела модернізацію генератора, що полягала у заміні тріода виробництва BBC на вітчизняний тріод типу T26W, а також заміні тиротронного регулятора на тиристорний регулятор типу PRW 210/440 та діодні стоси. У 2017 році, після приблизно 25 років експлуатації, компанія Dacpol Service здійснила наступну модернізацію пристрою. Нижче наведені вибрані фото пристрою до модернізації.

Модернізація полягала у:

• Заміні лампи типу T26W на доступну на внутрішньому ринку лампу більшої потужності типу RD35ZM.
  - Заміна живлення розігріву лампи.
• Заміні вихідного трансформатора ВЧ на повітряний трансформатор більшої потужності.
• Заміна фільтра ВЧ (заміна дроселя ВЧ і додавання низькоіндуктивних конденсаторів ВЧ).
• Заміна діодного випрямляча на випрямляч з більшим струмовим навантаженням та захистом від перенапруги.
• Заміна регулятора типу PRW 210/440 на сучасний регулятор типу RP3.
• Заміна захистів від перевантаження.
• Використання водоохолоджуваних ВЧ струмоведучих шин.

Після модернізації вихідна потужність генератора збільшилась приблизно на 20%.

Нижче наведені вибрані фото пристрою після модернізації.