1．现状
目前在心脏瓣膜硫化工艺中使用较多是电子管高频（250KHz）感应加热电源，很少用户使用晶闸管（可控硅）中频（2500Hz）感应加热电源。
据我们进一步了解，这种硫化工艺早期来源于外国，国外使用的高频电子管感应加热电源，故一直沿袭下来；我国的一些厂家已使用十多年了。
从上世纪90年代初，晶闸管中频感应加热电源开始大规模发展，逐渐完善，从分立元件到模拟集成电路到今天的数字化，已经非常成熟了。
2．以下就250KHz/100KW高频感应加热电源与2500Hz/100KW中频感应加热电源的加热性能与效果进行对比。
高频感应加热与中频感应加热有什么不同，对炉内产品有什么影响？这是用户的疑问所在。现就将两者在加热过程中的一些数据对比做以说明。
2．1加热方式：基本原理相同，都是感应加热；不同的是高频感应加热的功率比较集中，能产生剧烈、快速和局部性的热源；就相当于小而集中的高温气体火焰的作用。反之，中频感应加热比较分散和缓慢，热量穿透较深，与比较大的和开阔的气体火焰相似。硫化炉属于缓慢型透热负载。
2．2发热体能量储备层厚度、重量及功率密度：
高频感应加热与中频感应加热负载对照表：（理论值）
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高频感应加热
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中频感应加热
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发热区厚度mm
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3．18
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31．8
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发热区质量Kg
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0．35595
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3．81515
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发热区内功率密度KW
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280．94
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26．21
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配置功率KW
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100
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100
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发热体厚度mm
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10
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30
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由以上数据可以看出，高频感应加热发热区的功率密度较大，但由于发热体相对较厚，产生了热传导层，造成内、外表面温差较大，当发热体内部温度变化较大时容易出现短时间能量不足或能量过盈的现象，温度波动也较大。中频感应加热的发热区功率密度相对高频感应加热较小，发热区厚度基本与发热体厚度一致，整个发热体温度均匀稳定；受炉内温度变化的影响小。
2．3从电气原理上说明两种加热装置的电效率
2．3．1高频感应加热装置的逆变及谐振槽路的形式为：大功率电子管变流输出到高频空心变压器，再输出到感应器，其中感应器与被加热负载相当于一个次级（被加热负载）为单匝线圈的变压器，也存在效率问题，但由于有谐振电容器的补偿，又直接参与加热，在此可忽略。
大功率电子管为丙类工作状态，效率约为0．7。由于大功率电子管的带负载能力差，必须要用高频变压器进行匹配，高频变压器的效率约为0．8；考虑到阳极效率和传输效率等，高频感应加热装置的综合电效率约为0．4；即实际利用功率为40KW。
2．3．2中频感应加热装置的逆变及谐振槽路形式为：晶闸管变流输出到感应器，中间不需要变压器环节，逆变晶闸管的工作状态为开关式被动换流状态，是以负载谐振周期为基准并随之变化的被动工作形式，其效率约为0．9；即实际利用功率为90KW。
从以上结果可以看出，高频感应加热方式的发热体功率储备远远小于中频感应加热方式的。
3．最佳频率的选择
坯料透热时频率的选择由两个主要因素来确定：（以金属为例）
3．1加热时间。在保证一定温差条件下，加热时间越短越好。由于缩短了加热时间，不但氧化皮（针对金属加热）的生长急剧降低，而且生产率也相应提高。
3．2感应器的电效率不应与其极限值相差太远。
从第一个条件出发，希望采用较低的频率，即加深有效加热层，以保证在最短的时间内达到透热的目的。但是，随着频率的降低，有效层的增长趣于一极限值，过分的降低频率不但不能加深有效加热层、减少毛坯的径向温差，反而会引起电效率的显著下降。所以实际上存在一个频率的上限值。
反之，从电效率考虑，则频率愈高愈好，若所取频率高达一定值后，电效率趣于一极限值。继续提高频率，电效率的改善有限，反而使径向温差难以保证。
所以推荐合理的频率范围如下：
单位：cm
ρ2——坯料的电阻率
由上式可以看出，最佳频率取决于被加热坯料（在此为发热体）的电阻率和直径。
因此流化涂层炉的最佳频率为：1530Hz≤f≤3060Hz
标称频率选2500Hz
由此可见，频率过高不但不能提高综合性能，反而还会降低。
4．控制方式
高频感应加热装置基本为模拟控制方式，其控制能力较差，调整范围较窄，抗干扰能力较低，一些感应加热所必须的控制调节功能难以实现。
我公司的中频感应加热装置已实现了全数字化模块控制，可以达到高精度、高速度的高可靠性的稳定控制。并且实现了电流、电压的相对独立控制。
5．对负载变化的调节
高频感应加热装置由于是模拟控制，当发热体随温度的变化其物理特性变化时，就会出现阻抗不匹配的情况。
中频感应加热装置在加热过程中，当发热体随温度的变化其物理特性变化时，能够自动跟踪负载的变化，自动调节匹配阻抗，保证稳定连续的工作。
6．电磁场的危害性的比较
频率在100KHz~300KHz范围内的电磁场属于高频电磁场。是由高频感应加热装置产生的。高频电磁场有他有利的一面就是可以用于感应加热。但它不利的也是危害比较严重的一面，频率越高其穿透能力越强，就是对设备的操作者会产生生理上的危害。虽然装置部分做了屏蔽处理，但高频变压器和感应器都是暴露在空间的。
高频感应加热装置的工作频率由于超出的人的听觉范围，故使人感到其在工作时比较安静。
一般中频的频率范围在200Hz~8000Hz。在这个频率范围内的电磁场的辐射能力比较弱，只是其噪声较强。
中频感应加热装置的工作频率在人的听觉范围内，因此能感到其噪声比较大，据我们实地现场检测一般不大于90db。
7．对炉子工作状态的比较，也是最主要的性能比较。
我公司曾经派员到用户使用现成与工程技术人员进行的技术交流和探讨。最后提出做一项简单的实验，就是用有一定强度的软线，悬吊一个小体积钢质物件（垫片），在炉子冷态下启动高频感应加热装置，观察钢质垫片是否有运动现象；结果是未见其运动。本实验证明了高频电磁场对炉内工件不直接产生作用。加热过程为热辐射传导方式，因此，在加热原理方面，不论是高频加热方式，还是中频加热方式，只要能将发热体加热，即能满足加热的要求。
硫化工艺要求在一定温度范围内的稳定工作，依靠人工手动操作控制是不现实的；目前高频感应加热装置虽然采用了温度检测闭环控制系统，但也只是模拟人工手动的位式控制系统。
由于前面所述高频感应加热发热区功率密度较大，弥补了一些由于频繁启动、停止造成温差的不足，但是控温精度低。
我公司的中频感应加热装置可以做到连续不间断的恒温控制，配合高精度温控仪表能够达到±1℃的显示控温水平。
10．使用操作维修（在此只介绍中频感应加热装置）
中频感应加热装置的操作非常简单，基本不需要培训。
使用也没有特殊的要求。
在维修方面也是比较简单方便的，控制系统有故障指示，显示故障原因，维修人员可以直观的判断故障；更换器件比较快捷、容易；且配件价格便宜。
由于我公司中频感应加热装置技术先进且成熟，元器件的选取比较严格，所以其性能稳定可靠，用户日常的维修、维护费用也相对较低。 |
