Ремонт, модернизация, транзисторные генераторы, ламповые генераторы, триод, генерационные лампы.

Ремонт и модернизация ламповых индукционных генераторов ВЧ

Ламповые генераторы

Ламповые генераторы (лампой является триода) — это устройства, предназначенные для поверхностной тепловой обработки с рабочей частотой от 100 кГц до 4 МГц. Однако наиболее часто используемые в промышленности устройства работают с частотой около 400 кГц. Под модернизацией ламповых генераторов понимается замена основных компонентов устройства. Замена этих компонентов направлена на ремонт или улучшение технической работоспособности устройства, а также на достижение лучшего технологического эффекта. Генераторы, подлежащие модернизации, чаще всего — это устройства, разработанные и сконструированные как отечественными, так и зарубежными производителями в 50-х, 60-х, 70-х и 80-х годах прошлого века. Ламповые генераторы в настоящее время часто (из-за появления на рынке быстрых полупроводниковых ключей) заменяются транзисторными генераторами (с транзисторами типа IGBT или MOSFET).

Преимущества транзисторных генераторов

Транзисторные генераторы обладают следующими преимуществами:

• Более высокий КПД примерно на 20% (транзисторный преобразователь: 90%-95%, триода: 70%-75%).
• Низкое и более безопасное рабочее напряжение (транзисторный генератор: около 0,5 кВ, ламповый генератор: около 10 кВ).
• Дешёвые транзисторные мосты при относительно высокой стоимости генераторной лампы. Ограниченный срок службы триоды, хотя при правильной эксплуатации, т.е. при исправных защитах и исправных системах водяного и воздушного охлаждения, гарантируется работа в двухсменном режиме более 5 лет.
• Очень выгодная эксплуатация при однородном нагреве в технологических линиях и в сильно автоматизированных процессах.

Преимущества ламповых генераторов

Ламповые генераторы обладают следующими преимуществами:

• Генераторная лампа (триода) устойчива ко всем видам помех и перегрузок (в полупроводниковых генераторах чаще всего выходят из строя транзисторные мосты. Их цена, хотя и значительно ниже цены триоды, всё же влияет на эксплуатационные расходы).
• Ламповой генератор является самовозбуждающимся устройством и благодаря этому очень универсален, т.е. легко запускается и хорошо работает как при перегрузках, так и при недогрузках.
• Устройство не требует специальных регулировок при смене возбудителей и смене обрабатываемых деталей.
• С его помощью очень легко нагревать детали как снаружи, так и изнутри, плоские поверхности, а также зубья зубчатых колёс.

Конструкция лампового генератора

Ламповой генератор состоит в основном из двух блоков:

• Источник высокого напряжения с регулировкой выходного напряжения от 0,5 кВ до 10 кВ.
• Собственно генератор, работающий чаще всего в самовозбуждающейся схеме типа Meissner, Hartley или Colpitts.

Процесс модернизации генераторов

Модернизацию генератора следует рассматривать с нескольких аспектов:

1. В источнике высокого напряжения.
   • Замена тирратронного регулятора тиристорным регулятором.
     
     • Повышается безопасность обслуживания устройства, так как управление происходит на уровне сетевого напряжения, а не повышенного напряжения.
     • Значительно улучшается точность регулировки выходной мощности и появляется возможность подключения к современным пультам управления.
     • После установки систем с повышенной чувствительностью к перегрузкам и другим неблагоприятным условиям работы повышается надёжность и долговечность компонентов.
   • Установка современного тиристорного регулятора.
     
     
     • Значительно повышается точность регулировки выходной мощности и появляется возможность подключения к современным пультам управления и интеграции с всей линией процесса тепловой обработки.
2. В самом генераторе.
   • Замена генераторной лампы, которая уже не производится, на лампу, легко доступную на внутреннем рынке.
     
     
     • Ранее использовавшиеся триоды, как правило, были отечественного производства и размещались в специальном охлаждающем кожухе (или «горшке»). Современные лампы имеют интегрированную систему охлаждения, что требует механической, гидравлической и электрической доработки. При этом преимуществом является широкий ассортимент триод с интегрированным охлаждением, доступных на внутреннем рынке.
   • Модернизация резонансного контура
     
     
     • Модернизация резонансного контура приводит к повышению электрической эффективности, снижению тепловых потерь (мощности) в резонансном контуре, а также увеличению выходной мощности устройства на несколько — до десятков процентов.

Выполнение описанных выше модернизаций позволяет генераторам, произведённым десятки лет назад, оставаться весьма полезными для применения даже в технологически сложных процессах тепловой обработки и при значительно меньших финансовых затратах, чем требовали бы инвестиции в современные транзисторные генераторы.

Компания DACPOL предлагает комплексный подбор заменителей для вышедших из производства ламп фирмы 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. Мы подбираем заменитель и предоставляем комплексную услугу по замене лампы с запуском генератора на новой лампе.

На приложенной схеме показана основная принципиальная схема модернизированного генератора типа GIS-10; после модернизации генератор был назван GIS-10RT (RT — тиристорный регулятор). Цифрами в кружках 1, 3 обозначен силовой ток высокого напряжения. Цифра 4 обозначает собственно блок индукционного генератора. Цифрами 2, 5 обозначены блоки управления, измерения, защиты и питания катода триоды. Генераторы типа GIS производились в 60-х и начале 70-х годов на заводах WAREL и после модернизации до сегодняшнего дня успешно работают на небольших предприятиях. До модернизации для регулировки мощности использовался тирратронный выпрямитель на стороне трансформатора высокого напряжения 3TM1 (на его месте сейчас стоит диодный выпрямитель 3V1). Модернизация заключалась в удалении тирратронного регулятора и установке тиристорного регулятора 2U1 с панелью управления 2U2, а также на стороне высокого напряжения диодного выпрямителя (диодные мосты) 3V1. При необходимости модернизируется резонансный контур 4V1, 4T3, 4T4, 4T2.

Пример описания проведённой модернизации

Модернизация генератора типа HFG/J40 была проведена в 2017 году на предприятии FAMUR S.A. — заводах, производящих оборудование для горнодобывающей промышленности. Генератор HFG/J40 был произведён в 1962 году австрийской фирмой ELIN. Его рабочая частота: 400 кГц, а выходная мощность (гарантируемая производителем) на зажимах возбудителя — 40 кВт. В начале 90-х годов прошлого века компания ELCAL провела модернизацию генератора, которая заключалась в замене триоды производства BBC на триоду отечественного производства типа T26W, а также замене тирратронного регулятора на тиристорный регулятор типа PRW 210/440 и установке диодных выпрямителей. В 2017 году, после примерно 25 лет эксплуатации, компания Dacpol Service осуществила очередную модернизацию устройства. Ниже показаны отдельные фотографии, иллюстрирующие устройство до модернизации.

Модернизация заключалась в:

• Замене лампы типа T26W на доступную на внутреннем рынке лампу большей мощности типа RD35ZM.
  - Замене схемы питания накала лампы.
• Замене выходного ВЧ трансформатора на воздушный трансформатор большей полной мощности.
• Замене ВЧ фильтра (замена ВЧ дросселя и добавление низкоиндуктивных ВЧ конденсаторов).
• Замене диодного выпрямителя на выпрямитель с большим токовым резервом и защитой от перенапряжений.
• Замене регулятора типа PRW 210/440 на современный регулятор типа RP3.
• Замене предохранителей защиты от перегрузок.
• Использовании водяного охлаждения для ВЧ тоководов.

После модернизации выходная мощность генератора увеличилась примерно на 20%.

Ниже показаны отдельные фотографии, иллюстрирующие устройство после модернизации.