Naprawa, modernizacja, generatory tranzystorowe, generatory lampowe, trioda, lampy generacyjne

Naprawa i modernizacja indukcyjnych generatorów lampowych HF

Generatory lampowe

Generatory lampowe (lampą jest trioda) to urządzenia służące do obróbki cieplnej powierzchniowej o częstotliwości pracy od 100 kHz do 4 MHz. Jednak najczęściej spotykane w przemyśle urządzenia pracują z częstotliwością ok. 400 kHz. Przez modernizację generatorów lampowych należy rozumieć dokonanie wymiany istotnych podzespołów urządzenia. Wymiana tych podzespołów ma na celu naprawę lub poprawę funkcjonowania urządzenia w sensie technicznym, jak i osiągania przez te urządzenia lepszych efektów technologicznych. Generatory podlegające modernizacji to najczęściej urządzenia zaprojektowane i skonstruowane zarówno przez producentów krajowych jak i zagranicznych w latach 50-tych, 60-tych, 70-tych i 80-tych ubiegłego stulecia. Generatory lampowe są obecnie często (ze względu na to, że pojawiły się na rynku szybkie łączniki półprzewodnikowe) zastępowane generatorami tranzystorowymi (z tranzystorami typu IGBT lub typu MOSFET).

Zalety generatorów tranzystorowych

Generatory tranzystorowe posiadają następujące zalety:

• Większa sprawność o ok. 20% (przekształtnik tranzystorowy: 90%-95%, trioda: 70%-75%).
• Niższe i bardziej bezpieczne prace (generator tranzystorowy: ok. 0,5kV, generator lampowy: ok. 10kV).
• Tańsze mostki tranzystorowe przy stosunkowo dużym koszcie lampy generacyjnej. Ograniczony czas żywotności triody, chociaż przy prawidłowej eksploatacji tj. sprawnych zabezpieczeniach i sprawnych układach chłodzenia wodnego i powietrznego gwarantowana jest praca, w trybie dwuzmianowym, nawet powyżej 5 lat.
• Bardzo korzystna pod względem eksploatacji praca w przypadku jednorodnego grzania w liniach technologicznych i w procesach mocno zautomatyzowanych.

Zalety generatorów lampowych

Generatory lampowe posiadają następujące zalety:

• Lampa generacyjna (trioda) jest odporna na wszelkiego rodzaju zakłócenia i przeciążenia (w generatorach półprzewodnikowych najczęściej awarii ulegają mostki tranzystorowe. Ich cena jest wprawdzie zdecydowanie niższa od ceny triody, jednak nie jest to bez znaczenia dla kosztów eksploatacji).
• Generator lampowy jest urządzeniem samowzbudnym i dzięki temu bardzo uniwersalnym tzn. łatwo startuje i pracuje bardzo dobrze zarówno przy przeciążeniu jak i niedociążeniu.
• Urządzenie nie wymaga specjalntych zabiegów nastawczych przy zmianach wzbudników jak i zmianach obrabianych detali.
• Można bardzo łatwo nagrzewać przy jego pomocy detale zarówno od zewnątrz jak i od wewnątrz, powierzchnie płaskie, jak zęby kół zębatych.

Budowa generatora lampowego

Generator lampowy składa się zasadniczo z dwóch bloków:

• Zasilacza wysokiego napięcia o regulacji napięcia wyjściowego od 0,5kV do 10kV.
• Układu właściwego generatora pracującego najczęściej w układzie samowzbudnym typu Meissnera, Hartley’a lub Colpitts’a.

Proces modernizacji generatorów

Modernizację generatora należy rozpatrywać w kilku aspektach:

1. W zasilaczu wysokiego napięcia.
   • Zastąpienie regulatora tyratronowego regulatorem tyrystorowym.
     
     • Zwiększa się bezpieczeństwo obsługi urządzenia, gdyż sterowanie obywa się na poziomie napięcia sieciowego, a nie napięcia podwyższonego.
     • Poprawia się znacznie dokładność regulacji mocy wyjściowej oraz uzyskuje się możliwość podłączenia do nowoczesnych paneli sterujących.
     • Po zainstalowaniu układów o zwiększonej czułości na przeciążenia i na inne niekorzystne warunki pracy, poprawia się trwałość i żywotność podzespołów.
   • Zainstalowanie nowoczesnego regulatora tyrystorowego.
     
     
     • Poprawia się znacznie dokładność regulacji mocy wyjściowej oraz uzyskuje się możliwość podłączenia do nowoczesnych paneli sterujących i sprzężenia z całą linią procesu obróbki cieplnej.
2. W układzie samego generatora.
   • Wymianę lampy generacyjnej już nie produkowanej na lampę łatwo dostępną na rynku krajowym.
     
     
     • Stosowane dotychczas triody - przeważnie były to triody produkcji krajowej, umieszczane w specjalnym płaszczu (lub garnku) chłodzącym. Obecnie produkowane lampy posiadają zintegrowany układ chłodzenia. Wiąże się to z przeróbką mechaniczną, hydrauliczną i elektryczną. Korzyścią zaś jest dostępność na rynku krajowym szerokiej gamy triod ze zintegrowanym chłodzeniem.
   • Modernizację obwodu rezonansowego
     
     
     • Modernizacja obwodu rezonansowego prowadzi do zwiększenia sprawności elektrycznej, zmniejszenia strat cieplnych (mocy) w obwodzie rezonansowym oraz zwiększenia mocy wyjściowej urządzenia od kilku do kilkunastu procent.

Przeprowadzenie wyżej opisanych czynności modernizacyjnych powoduje, że produkowane kilkadziesiąt lat temu generatory lampowe mogą być w dalszym ciągu bardzo przydatne do zastosowań nawet przy wymagających technologicznie procesach obróbki cieplnej i przy znacznie mniejszych nakładach finansowych, niż wymagałyby to inwestycje w nowoczesne generatory tranzystorowe.

Firma DACPOL oferuje kompleksowy dobór zamienników do nieprodukowanych już lamp firmy 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 Dobieramy zamiennik oraz kompleksową usługę wymianu lampy wraz z uruchomieniem generatora na wymienionej lampie.

Na załączonym rysunku przedstawiony został podstawowy schemat ideowy zmodernizowanego generatora typu GIS-10; po modernizacji generator został nazwany GIS-10RT (RT – regulator tyrystorowy). Cyframi (w kółku) 1, 3 oznaczony jest silnoprądowy tor zasilacza wysokiego napięcia. Cyfra 4 oznacza właściwy blok generatora indukcyjnego. Cyframi 2, 5 oznaczone są bloki sterownicze, pomiarowe, zabezpieczające i zasilające katodę triody. Generatory typu GIS produkowane były w latach 60-tych i na początku lat 70-tych w zakładach WAREL i po modernizacji do dnia dzisiejszego pracują z powodzeniem w niewielkich zakładach pracy. Przed modernizacją do regulacji mocy służył prostownik tyratronowy po stronie transformatora wysokiego napięcia 3TM1 (na jego miejscu jest obecnie prostownik diodowy 3V1). Modernizacja polegała na usunięciu regulatora tyratronowego i zainstalowaniu regulatora tyrystorowego 2U1 z panelem sterowania 2U2 oraz po stronie wysokiego napięcia prostownika diodowego (stosy diodowe) 3V1. W razie potrzeby modernizowany jest układ rezonansowy 4V1, 4T3, 4T4, 4T2.

Przykładowy opis dokonanej modernizacji

Modernizację generatora typu HFG/J40 przeprowadzono w roku 2017 w FAMUR S.A. - Zakładach produkujących sprzęt dla górnictwa. Generator HFG/J40 wyprodukowany był w roku 1962 w Austriackiej firmie ELIN. Jego częstotliwość pracy: 400kHz, a moc wyjściowa (gwarantowana przez producenta) na zaciskach wzbudnika 40kW. Na początku lat 90-tych ubiegłego stulecia, firma ELCAL dokonała modernizacji generatora, która polegała na wymianie triody produkcji BBC, na triodę produkcji krajowej typu T26W oraz oraz na wymianie regulatora tyratronowego na regulator tyrystorowy typu PRW 210/440 i na prostownicze stosy diodowe. W roku 2017, po około 25-cio letniej eksploatacji, firma Dacpol Service podjęła się kolejnej modernizacji urządzenia. Poniżej pokazane są wybrane zdjęcia obrazujące urządzenie przed modernizacją.

Modernizacja polegała na:

• Zastąpieniu lampy typu T26W, na dostępną na rynku krajowym, lampę większej mocy typu RD35ZM.
  - Wymianie układu zasilania żarzenia lampy.
• Zastąpieniu transformatora wyjściowego w. cz., transformatorem powietrznym o większej mocy pozornej.
• Wymianie filtra w. cz. (wymiana dławika w. cz. i dodanie nisko indukcyjnych kondensatorów w. cz.).
• Wymianie prostownika diodowego na prostownik o większym obciążeniu prądowym i z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym.
• Wymianie regulatora typu PRW 210/440 na nowoczesny regulator typu RP3.
• Wymianie zabezpieczeń nadmiarowych.
• Zastosowanie prądowęży w. cz. chłodzonych wodą.

Po modernizacji, moc wyjściowa generatora zwiększyła się o ok. 20%.

Poniżej pokazane są wybrane zdjęcia obrazujące urządzenie po modernizacji.