【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電磁加熱和表面處理，更具體地說，本專利技術涉及一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統。
技術介紹
1、在現有的厚型涂層去除領域，涂層的高硬度和厚度通常使得去除過程耗時且低效，尤其是在甲板等大面積結構的涂層去除中，傳統的機械或化學去除方法難以滿足高效、環保和經濟的要求，同時，傳統的加熱去除技術受限于熱傳導速度和均勻性，在實際應用中常會出現加熱不均勻、能量損耗大的問題，這些技術瓶頸限制了其在工業應用中的廣泛推廣；
2、傳統的電磁加熱技術在實際應用中存在局限，尤其是無法實現涂層去除過程中對溫度場和電磁場的精確控制，這種控制不足會導致在實際使用中局部區域過熱或加熱不足，影響去除效果，且易損傷基材表面。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的上述缺陷，本專利技術的實施例提供一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，通過高頻電磁感應加熱和熱場控制，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，包括：高頻諧振電容、高頻變壓器、感應線圈、前端感應器、功率輸出裝置、復合線纜、水冷系統以及有限元分析輔助設計模塊；
3、所述高頻變壓器用于調節電壓并提供低壓大電流輸出，所述感應線圈通過高頻電磁場實現涂料的加熱去除，所述功率輸出裝置用于將電能傳遞至前端感應器；
4、還包括負載電感、逆變單元，所述高頻諧振電容與通過等效變換映射到高頻變壓器原邊的負載
5、所述感應線圈和電磁加熱平面感應器系統采用紫銅材料制造，所述感應線圈、高頻變壓器和前端感應器配備有水冷系統，通過冷卻水的循環控制感應線圈的溫度，確保設備在高頻電流條件下的穩定性。
6、在一個優選的實施方式中，所述復合線纜集成有溫度傳感器、速度傳感器、主輸出電纜和冷卻水路，通過復合線纜實現溫度監測、速度控制、主輸出電纜和冷卻水路的集成。
7、在一個優選的實施方式中，所述功率輸出裝置連接于高頻變壓器和前端感應器之間，用于調節并穩定傳遞至前端感應器的電能，確保加熱過程中的電磁場強度達到系統預設要求。
8、在一個優選的實施方式中，所述前端感應器包含異形感應頭，所述異形感應頭包括直角頭和弧度頭，用于適應不同形狀的艦船鋼結構表面。
9、在一個優選的實施方式中，通過高頻變壓器的物理結構和電磁感應特性來實現電氣隔離設計，所述高頻變壓器包括初級線圈和次級線圈，初級和次級線圈之間無直接電氣連接，通過電磁感應傳遞能量，以確保輸入電路與輸出電路的完全隔離；
10、所述高頻變壓器的次級線圈配置為低壓大電流輸出，結合水冷系統對次級線圈的溫度進行控制，以在高頻高電流條件下實現電力傳遞，并在發生電氣故障時隔離輸入電路與輸出電路。
11、在一個優選的實施方式中，包括運動和位置調整機制，運動和位置調整機制的構成包括水平導軌和垂直導軌、驅動電機和定位傳感器構成，運動和位置調整機制用于控制感應頭在左右和上下方向的移動；
12、所述水平導軌和垂直導軌用于提供前端感應頭的二維移動路徑，驅動電機與導軌連接，通過控制感應頭在水平與垂直方向的移動位置，使其能夠精確定位到指定位置，實現對不同區域涂層的加熱和去除；
13、所述定位傳感器實時監測感應頭的具體位置，反饋位置信息至控制系統，使得電磁加熱平面感應器系統在精度調節下，自動對感應頭的位置進行調整，以確保對不同厚度或形狀涂層的均勻加熱。
14、在一個優選的實施方式中，所述有限元分析輔助設計模塊通過對電磁場和溫度場進行模擬優化，以提升電磁加熱效果的精確性和一致性，優化感應器的設計與工作參數；
15、根據優化參數設定高頻諧振電容和高頻變壓器的操作頻率，以使感應器實現涂料的加熱與快速去除。
16、在一個優選的實施方式中，所述有限元分析輔助設計模塊包括：
17、諧振頻率與最大功率因數控制；
18、通過高頻變壓器、高頻諧振電容和負載電感，以形成電磁加熱的諧振電路；通過調節諧振頻率fr，用于達到最大功率因數，即優化電力傳遞的效率；
19、對諧振頻率匹配與控制，擬定諧振頻率為fr；
20、
21、上式用于計算系統的諧振頻率fr，即當系統以該頻率運行時，負載電感lload和高頻諧振電容cres的電抗相互抵消；
22、通過改變高頻諧振電容的值，系統來適應不同的負載條件；在實際運行時，通過對cres的動態調節，保持系統的諧振狀態，使得加熱裝置能夠在不同負載條件下保持最大功率傳遞；
23、擬定功率因數調節公式為pfactor，功率因數pfactor表示有功功率與視在功率的比率，在諧振狀態下，功率因數接近1；
24、
25、其中pfactor為功率因數，表示有功功率與視在功率的比例；θ為相位角，表示電壓與電流的相位差；rload為負載電阻，反映了負載消耗的有功功率；ztotal為總阻抗，表示電路中所有電抗和電阻的合成效應；
26、在去除厚涂層的過程中，感應頭的溫度分布直接影響去除效率，通過有限元分析模擬電磁場和溫度場分布，并結合溫度反饋控制，實現加熱的均勻性；
27、對電磁加熱功率計算，擬定電磁場強度為h，h用于計算前端感應頭周圍的磁場強度，即感應線圈在運行中產生的磁場強度；
28、
29、其中h表示磁場強度，表示電流在感應頭周圍產生的磁場強度，決定了加熱效果的強弱；icoil表示線圈電流，是感應線圈中的電流；n表示線圈匝數，表示線圈繞組的圈數；lcoil為線圈的長度，即線圈的有效長度；根據加熱需求調整icoil和n的值，以確保h值符合目標涂層的加熱要求；
30、計算加熱功率密度分布，擬定功率密度parea表示單位體積內的加熱功率分布，用于衡量感應頭對目標區域的加熱強度；
31、parea＝σh2
32、其中parea為功率密度，表示感應頭區域的加熱強度；σ為電導率，表示材料的導電能力；h為磁場強度，決定了電流在材料中的感應加熱效應；通過設定h的值，來控制parea的大小，從而實現加熱的均勻性；
33、對溫度反饋調節與熱場優化；熱場隨時間變化的動態過程，用于監測和控制加熱區域的溫度分布；擬定溫度場控制方程為：
34、
35、其中ρ為材料密度，表示材料的質量密度；c為比熱容，描述材料吸收熱量的能力；t為溫度，表示加熱區域的溫度；t為時間，表示加熱過程的時間維度；k為熱導率，表示材料的導熱性能；為溫度的拉普拉斯算子，用于描述溫度在空間中的分布；parea為功率密度，表示單位體積的加熱功率；通過控制parea和監測t的分布，調節感應頭區域的加熱均勻性；
36、擬定溫度偏差控制公式為：
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【技術保護點】
1.一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于，包括：高頻諧振電容、高頻變壓器、感應線圈、前端感應器、功率輸出裝置、復合線纜、水冷系統以及有限元分析輔助設計模塊；
2.根據權利要求1所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述復合線纜集成有溫度傳感器、速度傳感器、主輸出電纜和冷卻水路，通過復合線纜實現溫度監測、速度控制、主輸出電纜和冷卻水路的集成。
3.根據權利要求2所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述功率輸出裝置連接于高頻變壓器和前端感應器之間，用于調節并穩定傳遞至前端感應器的電能，確保加熱過程中的電磁場強度達到系統預設要求。
4.根據權利要求3所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述前端感應器包含異形感應頭，所述異形感應頭包括直角頭和弧度頭，用于適應不同形狀的艦船鋼結構表面。
5.根據權利要求4所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：通過高頻變壓器的物理結構和電磁感應特性來實現電氣隔離設計
6.根據權利要求5所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：包括運動和位置調整機制，運動和位置調整機制的構成包括水平導軌和垂直導軌、驅動電機和定位傳感器構成，運動和位置調整機制用于控制感應頭在左右和上下方向的移動；
7.根據權利要求6所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述有限元分析輔助設計模塊通過對電磁場和溫度場進行模擬優化，以提升電磁加熱效果的精確性和一致性，優化感應器的設計與工作參數；
8.根據權利要求7所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述有限元分析輔助設計模塊包括：
...【技術特征摘要】
1.一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于，包括：高頻諧振電容、高頻變壓器、感應線圈、前端感應器、功率輸出裝置、復合線纜、水冷系統以及有限元分析輔助設計模塊；
2.根據權利要求1所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述復合線纜集成有溫度傳感器、速度傳感器、主輸出電纜和冷卻水路，通過復合線纜實現溫度監測、速度控制、主輸出電纜和冷卻水路的集成。
3.根據權利要求2所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述功率輸出裝置連接于高頻變壓器和前端感應器之間，用于調節并穩定傳遞至前端感應器的電能，確保加熱過程中的電磁場強度達到系統預設要求。
4.根據權利要求3所述的一種用于去除甲板厚型涂料的電磁加熱平面感應器系統，其特征在于：所述前端感應器包含異形感應頭，所述異形感應頭包括直角頭和弧度頭，用于適應不同形狀的艦船鋼結構表面。
5.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顧子文，王曉暉，奚剛，
申請(專利權)人：無錫優磁環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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