隧道式保温材料专用微波干燥设备(HJ-100A型)方案

一、 设备主体构简图

二、干燥原理与工艺

l 物料的含水量

保温材料的总水分、平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分之间的关系见图示，干燥的不同阶段去除保温材料的水分是不同的。

l 基本原理

由于物料中的水分介质损耗较大，能大量吸收微波能并转化为热能，因此物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的。在物料表面, 由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于内部的温度。如果物料的初始含水率很高，物料内部温度蒸汽压非常快地升高，则水分可能在压力梯度的作用下排除。初始含水率越高，压力梯度对水分的影响越大，即有一种“泵”效应，可加快干燥速度。由此可见,微波干燥过程含水率梯度、传热和蒸汽压力迁移动力的存在，使微波干燥呈现由内向外的特点，即对物料整体而言，使物料内部先干燥，克服了在常规干燥中因物料表面先干燥而形成硬结降低内部水分继续向外迁移的问题。

l 干燥特性曲线

将保温材料置于一定功率微波设备中，一定的温度、湿度和流速的空气场中，测定被干燥物料的重量和温度随时间的变化关系，则得所示的曲线，即物料含水量—时间曲线和物料温度—时间曲线。干燥过程分为三个阶段：Ⅰ物料预热阶段；Ⅱ恒速干燥阶段；Ⅲ降速阶段。图中AB段处于预热阶段，BC等速干燥阶段，CD降速干燥阶段。依据干燥原理和特性曲线图我们将微波设备设计成三段式干燥方式，最大程度的利用微波能，设备设计合理，增加了保温材料的产量，降低了能耗，节约经营成本。

三、设计制造条件

1、 干燥设备总输功出功率：约100KW，功率分级可调

2、 输入电源：三相五线，380V（-5～5%变化范围）,50Hz

3、 进料温度：厂房的室温，平均按照20℃设计 

4、 物料的材质：保温材料

5、 物料初始含水量：约10 %

6、 处理温度：约120℃

四、 微波加热设备的技术指标

1、 设备外尺寸：约18.4×1.0×1.7m （长*宽*高），其中高度不包括排气管道高度。

2、 设备区分：分为5个部分，分别是进料段1.0m，进料微波防泄漏抑制段1.2m，微波加热段约14米，出料微波防泄漏抑制段1.2m，出料段1.0m。

3、 设备隧道主体为304不锈钢，电源及其支架采用普通不锈钢板材质，整体不锈钢外观。

4、 设备的设计与安装总体考虑到安全、稳定、可靠、卫生，便于操作和维修保养要求

五、  微波系统

1、微波工作频率： 2450MHz

2、微波源：日本松下2M210-M1磁控管

3、电源：工业级自冷干式变压器，自重大，热损小，适合连续工作

4、采用当今最先进的多源多口宽带馈入，确保箱体内热量均衡

5、微波馈入方式：顶部微波辐射 

6、微波加热箱体：

● 微波箱体数量：12个加热箱体，每个箱体尺寸为1170*1000*400mm （长*宽*高），不锈钢304材质，厚度1.5mm。

● 箱体内置无动力金属托辊，方便输送带传动送料

● 设备内部托辊内置定位槽，全程防止输送带跑偏设计。

● 设备侧旁防漏透明观察窗，便于观察物料。

   

  

   7、微波抑制器：

● 进、出料口微波防漏开口，不锈钢材质，各长度1200mm，开口高度40mm

● 防漏观察窗体采用感抗式抑制结构加微波吸收的方式控制泄漏量

● 微波泄露量:<5mW/cm2 

8、物料输送系统：

● 调速电机： 3.0kW变频调速电机，输送速度0.5～3m/min可调（不于低于15Hz的工作条件）。

● 输送带：玻纤加聚四氟乙烯输送带，输送带宽度为820mm。

● 传动辊：设置主动和被动聚氨酯胶辊，用于传动输送带

● 防跑偏结构：输送带底部设置定位筋，设备两侧设置手动锁紧轮

● 底部托架：设备机架底部设置不锈钢托辊

9、温控系统：

● 红外测温：考虑到物料逐渐升温的情况，设计采用红外测温仪，对于内部物料进行即时测温，动态监控加热温度情况

● 微波源温度控制：单个微波源设置温度传感器，对于异常温度可以自动保护

10、排潮系统

● 4组0.75kW离心风机及离心风机挂架（需现场定挂架方式），通过三通管道、闸阀和风机的工作状态分别控制而实现排潮。

● 排潮口大小可控制；同时每个排潮管道上设置板式闸阀，用于控制合适的风量，维持内部湿度平衡。

● PVC管道，并联排潮装配，设备到排气墙壁控制在3米以内。

六、控制系统

l 系统概述

控制系统由我公司自主研发，系统采用模块化结构，由一个监控平台、一个主控模块、多个执行模块组成，彼此之间通过通信总线进行信息交换。通信总线具有很高的抗干扰能力，可以在恶劣的环境下可靠工作，而且通信总线可以并接上百个模块，方便系统扩展。整个系统完全实现弱电控制强电，杜绝触电的安全隐患。控制系统结构框图如下图所示：

l 监控平台

监控平台的主要作用是实现人机交互，监控平台与干燥设备主体是分离的，通过延长通信总线，可以在一公里外控制设备的运行，这样可以使工作人员远离生产条件极为恶劣的生产车间。监控平台的主要组成部分是液晶显示屏、薄膜键盘。

l 物料输送

物料输送部分采用变频调速电机，在物料干燥过程中，根据箱体内物料的实时温度，自动调整电机的速度，物料温度偏高时加快输送速度，温度偏低时降低输送速度，这样可以确保物料在箱体内得到有效干燥，避免过度干燥或干燥效果不理想，确保流出微波设备的物料干燥，同时避免过度干燥造成能源浪费。

l 自动温控

温度测量采用红外温度传感器。系统对箱体内的物料施行实时监控，根据物料的不同温度，调整物料输送电机的转速，在电机达到最高转速时，若温度仍然超出设定范围，系统会关断部分微波源，避免过度干燥，造成电能浪费。

l 微波控制

系统中所有的微波源都可以单独控制，干燥过程中可以禁止部分微波源参与干燥过程，选择合适的功率节省能源。对于每一个微波源都采用双电源：灯丝电源、阳极电源。每一个微波源都先进行灯丝预热，然后再接通阳极高压电源，这样可以有效延长磁控管的使用寿命。电源控制部分采用电子开关，远远大于机械开关的使用寿命。

l 自动控制

系统的启动过程、干燥过程、停止过程全部采用自动控制，无需工作人员进行手动控制。可以根据物料含水量的不同，禁止部分微波源参与干燥过程，这可以通过监控平台进行设置。启动过程中，可以根据物料进入箱体内的位置，依次开启微波源。停止过程中，也是根据物料的最后位置依次关闭微波源，并保证排风系统、散热系统运行一定的时间。自动控制部分的所有参数都可以通过监控平台进行修改。干燥过程中，若发现没有物料或水冷部分出现异常时，系统会自动进入停止过程，预防设备损坏，设备自保。

l 温度异常保护

对每个微波源都装有温度传感器，当检测到异常温度时，会关闭相应的微波源，并在监控平台上进行提示。当微波源温度正常后，会自动打开该微波源，减少磁控管损坏。

l 过压保护

磁控管的工作电压允许有5%的波动，当超过这个范围时，会缩短磁控管的使用寿命，甚至造成磁控管的损坏，当系统检测到电压超出该范围时，会启用降压电路，以保护磁控管不受损坏。

l 自检功能

系统在干燥过程中，实时监测每个磁控管的电气参数，当其中的任何一项出现异常时，将对该微波源进行关闭，并给出提示信息。这样可以更好的保护设备，也对设备检修提供了便利。

l 电器元件轮休

长时间运转微波设备过热，使用寿命降低，故障率较高。针对上述情况，我公司研制开发出控制系统。微波设备实际总输出功率为100KW，每十组电器元件为一个单元，采用单元轮休方式，电器元件可以长时间工作，工作效率大大提高，同时，减少设备使用费用。

          隧道式保温材料微波干燥专用设备(HJ-100A型)

部分(主要)材料说明

项目	材料说明	产地	备注
（1）微波加热箱体	￡1.5mm不锈钢拉丝板	南韩	自行加工制造
（2）微波抑制器系统	不锈钢	国产	自行加工制造
（3）传输系统	不锈钢	国产	自行加工制造
（4）排湿、散热系统	￡1.0mm不锈钢	国产	自行加工制造
（5）支架系统	￡1.0mm不锈钢	国产	自行加工制造
（6）控制台	￡1.5mm 冷轧板喷塑处理	国产	自行加工制造
（7）（微波）激励腔		国产	自行加工制造
（8）磁控管（特制）	2M-210	日本松下
（9）工业风冷却变压器	4300V   纯铜、8.1kg	本公司特制
（10）高压电容	2500V	国产特制
（11）高压硅碓	15KVA	国产特制
（12）断路器	D-20A	国产名牌	德力西
（13）交流接触器	CJX2-1810	国产名牌	德力西
（14）冷却风机	P/N2123XSA	台湾	外购（台湾）
（15）2.2kw电机		国产	外购（上海）
（16）红外温控系统		国产	外购（杭州）
（17）四氟传输带密实带	无毒食品级、符合GMP标准	国产	外购（江苏）
（18）各类专用电缆、电线	高温/高压	国产名牌	远东电缆
（19）微波炉门（观察窗）	￡1.5mm不锈钢拉丝板	南韩	自行加工制造
（20）微波元控制系统	电子元件		自研
（21）微波主板控制系统	电子元件		自研