电磁加热辊在纤维后处理中的应用

为满足纤维在高温条件下的牵伸定型要求，联净研发了纤维定型用电磁感应加热辊。联净电磁感应加热辊实现了高温加热，且升温快、加热均

为满足纤维在高温条件下的牵伸定型要求，联净研发了纤维定型用电磁感应加热辊。联净电磁感应加热辊实现了高温加热，且升温快、加热均匀、温度控制简单、节省能源、保护环境。

热辊是纤维后处理的重要设备，在热定型和紧张热定型设备中得到广泛应用。通用的热辊加热方式一般为蒸汽加热和导热油加热。随着中国化纤行业的不断发 展，对热辊的加热温度及其加热均匀性都有较高的要求，根据市场需要，上海联净研发的电磁感应加热辊，相较传统的加热方式，电磁感应加热辊有着无可比 拟的优势。

背景

热牵伸定型是纤维后处理的必备工序，因加热温度、加热均匀性，以及环境保护和减轻操作工的劳动强度要求的提高，传统的蒸汽和导热油加热棍已不能满足要求。 蒸汽加热和导热油加热都存在加热辊辊面温度不均匀、温度达不到工艺要求、蒸汽和导热油的泄露严重影响环境等问题，而电磁感应加热辊杜绝了漏蒸汽和漏注的隐患，能保证加热辊温度均匀，温度控制准确，很好地保护了环境，减轻了工人维修的 劳动强度。

电磁感应加热的基本原理

电磁感应加热的基本原理图如下：

由上图可见，感应加热是靠感应线圈把电能转化为金属内部的热能。感应线圈与被加热金属并不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。另外需要指出的是，感应加热的原理与与一般电气设备中产生涡流以及涡流引起发热的原理是相同的，不同的是在一般电气设备中涡流是有害的，而感应加热却正是利用涡流的热效应进行加热的。

这样，感应电动势在工件中产生感应电流(涡流)，使金属加热。其热量与电流电阻的关系为:

Q＝∑I2Rt

式中，Q为电流通过电阻产生的热量(J)；I为电流有效值(A)；R为工件的等效电阻()；t为工件通电的时间(s)。

由上面两式可以看出，感应电动势和发热功率与频率高低和磁场强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大；同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使金属升温更快。另外，涡流的大小还与金属的截面大小、截面形状、导电率、导磁率以及透入深度有关。

感应加热的整个过程归纳描述成这样：首先通过感应线圈把电能转化成磁能，交变的磁场产生同频率交变的电动势交变电动势 作用于金属物体后，形成闭合回路，在金属表面产生电流---涡流，实现了从磁能到电能的转换。当磁场内的磁力线通过导磁性金属材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而达到直接加热金属物体的目的。

电磁感应加热辊技术简介

电磁感应加热技术具有能耗低、热效率高、温度提升快、温度控制精度高等诸多优点，因此在许多行业被广泛应用。在欧、美、日等发达国家“电磁感应加热技术”被称为绿色能源，由政府大力推广而得到了长足的发展。上海市政府也曾将大功率电磁加热技术在工业领域的应用作为政府鼓励的节能项目加以推广。现在，电磁加热技术在注塑机、挤出机、吹膜机、造粒机等领域的应用比较成熟，并已经得到了较为广泛的认可，但电磁感应加热辊的制造技术由于涉及多个学科，存在诸多的技术难关，到目前为止，全世界只有为数不多的几家公司掌握了该项技术。

电磁感应加热辊主要应用于医药、包装、印刷、纺织、非织造等领域。这种技术彻底颠覆了传统导热油加热方式，取消了导热油加热系统所需的油温机、油泵、循环管路、旋转接头等部件，只需要一个设计合理的电路将工频交流电转换成高频交流电，并传输到辊体内部预先铺设好的高频感应线圈上，在线圈附近产生高频交变磁场，将辊体内表面感应发热，从而达到加热辊体的目的。大量实践证明，以无纺布加工所用的直径Ф400*1800热压辊为例，每小时实际用电量大约只有8kW.h左右，远低于导热油系统每小时20kW.h以上的用电量，节能效果明显。综合来看，和导热油加热辊相比，电磁感应加热辊有着无可比拟的优势，主要体现在以下几个方面：

1) 辊面温度均匀：由于采用即时加热方式以及高端的温控手段，电磁感应加热辊整个辊体表面温度能控制在±1.0~2.0℃之内，在要求高的场所能控制在±0.5℃之内，可以从根本上改变因导热油氧化结焦造成的辊面温差大、温度滞后的问题，确保产品质量的稳定。

2) 清洁环保：电磁感应加热辊不再使用导热油作为导热介质，从根本上杜绝了导热油挥发和泄漏造成的环境污染与安全隐患，生产环境更清洁，也避免了产品表面被油蒸气污染的可能。

3) 高效节能：正常情况下，电磁感应加热辊的装配功率较传统导热油加热器相比要降低30%以上，同时，其热利用效率更高，可在最大程度上减少热量散失，能耗通常可降低30%-50%以上。而热油循环泵产生的所有能耗也将全部节省下来，综合节能率往往高达50%以上。

4) 操作和维护简单：电磁感应加热辊不再需要外置加热器、复杂的油路管路、接头、油泵等一系列配件，故障点大大减少。运行状况完全通过人机操作界面查看和调整，同时，可节省不菲的更换维护费用。多个行业的实践证明，电磁感应加热辊平均无故障时间大于10000小时。

控制系统与电磁辐射

电磁加热辊的加热控制中心包含感应加热控制系统和温度调节控制系统，感应加热控制柜靠近电磁加热辊放置，温度控制系统集成在感应加热控制柜内。电磁感应加热辊的辐射量非常小，距棍筒30 mm距离处，电磁强度为0.7 mV/m，磁场强度为 0.009 mA/m，远低于 GB 8702—2014《电磁环境控制限值》的控制限值。实际生产中，操作方便、安全 而且环保。

结语

随着中国化纤行业的不断发展，不同种类的纤 维越来越多，尤其 是近几年特种纤维的发展，对后处理的温度控制要求非常严格，而且需要很高的温度。

普通的蒸汽加热和导热油加热均不能完全满足工艺要求，联净电磁感应加热最高温度可达400℃，而且操作方便、安全，温度控制准确，加热均匀，环保。电磁感应加热辊将成为未来化纤牵伸定型处理的主流方式。

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