電阻爐溫自動控制原理與特性

1、1樓電爐爐溫自動控制原理與特性 根據(jù)爐溫對給定溫度的偏差，自動接通或斷開供給爐子的熱源能量， 或連續(xù)改變熱源能量的大小， 使?fàn)t溫穩(wěn)定有給定溫度范圍， 以滿足熱 處理工藝的需要。溫度自動控制常用調(diào)節(jié)規(guī)律有二位式、三位式、比 例、比例積分和比例積分微分等幾種。 電阻爐爐溫控制是這樣一個反 饋調(diào)節(jié)過程， 比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差， 通過對偏差的處理 獲得控制信號，去調(diào)節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。按 照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)生控制作用（ PID 控制），是過程控制 中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式。系統(tǒng)控制程序采用兩重中斷嵌套方式設(shè)計。首先使 T0 計數(shù)器產(chǎn)生定 時中斷，作為本系統(tǒng)的采樣

2、周期。在中斷服務(wù)程序中啟動 A/D ，讀 入采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波、上下限報警處理， PID 計算，然后輸出 控制脈沖信號。脈沖寬度由 T1 計數(shù)器溢出中斷決定。在等待 T1 中 斷時，將本次采樣值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度值放入顯示緩沖區(qū)， 然后調(diào)用 顯示子程序。從 T1 中斷返回后，再從 T0 中斷返回主程序并且、繼 續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次 T0 中斷。1）二位式調(diào)節(jié) -它只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，當(dāng)爐溫低于限給定值時執(zhí)行 器全開；當(dāng)爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。 （執(zhí)行器一般選用接觸器）2）三位式調(diào)節(jié) - 它有上下限兩個給定值，當(dāng)爐溫低于下限給定 值時招待器全開；當(dāng)爐溫在上、下限給定值之間時執(zhí)行器部

3、分開啟； 當(dāng)爐溫超過上限給定值時執(zhí)行器全閉。 （如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調(diào)節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同）3）比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）-調(diào)節(jié)器的輸出信號（M）和偏差輸入（e） 成比例。即： M=ke式中： K-比例系數(shù)比例調(diào)節(jié)器的輸入、輸出量之間任何時刻都存在 -對應(yīng)的比例關(guān)系， 因此爐溫變化經(jīng)比例調(diào)節(jié)達(dá)到平衡時， 爐溫不能加復(fù)到給定值時的偏 差-稱“靜差”4）比例積分（PI）調(diào)節(jié)-為了“靜差”，在比例調(diào)節(jié)中添加積 分（ I ）調(diào)節(jié)積分，調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號與偏差存在隨時間的 增長而增強， 直到偏差消除才無輸出信號， 故能消除“靜差”比例調(diào) 節(jié)和積分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分調(diào)節(jié) .5）比

4、例積分微分（PID）調(diào)節(jié)-比例積分調(diào)節(jié)會使調(diào)節(jié)過程增長， 溫度的波動幅值增大，為此再引入微分（D）調(diào)節(jié)。微分調(diào)節(jié)是指調(diào) 節(jié)器的輸出與偏差對時間的微分成比例，微分調(diào)節(jié)器在溫度有變化“苗頭”時就有調(diào)節(jié)信號輸出，變化速度越快、輸出信號越強，故能 加快調(diào)節(jié)速度，降低溫度波動幅度，比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié) 的組合稱為比例積分微分調(diào)節(jié)。 （一般采用晶閘管調(diào)節(jié)器為執(zhí)行器） 。 根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的運行情況，這種控溫方法，精度比較高，系統(tǒng)性能穩(wěn) 定，滿足生產(chǎn)的實際需要。主要設(shè)備 :熱電偶或熱電阻 ,智能 PID 溫控 儀,可控硅觸發(fā)調(diào)功器等。爐溫自動控制主要的技術(shù)特性： 電阻爐消耗電能轉(zhuǎn)換來的熱能 一部分由電爐

5、構(gòu)筑材料及傳熱的各種精品文檔 你我共享 因素而散失到空間去了， 另一部分則用于對爐內(nèi)工件的加熱， 前面的 一部分形成了電爐損失功率，后一部分形成了電爐有效功率。當(dāng)電爐開始升溫時，爐內(nèi)砌磚體大量地吸收熱量，以提高本身 溫度，在停爐冷下來時又把這一部分熱量散失到空間去； 這一部分形 成爐體蓄熱損失。 一臺先進(jìn)的電爐應(yīng)具有低的空爐損失及高的有效功 率。較少蓄熱相失?？諣t損失的大小是衡量電爐效率好壞的重要指標(biāo)， 空爐損失小的電爐，可以得到高的技術(shù)生產(chǎn)率及低的單位電能消耗 比。一般工業(yè)電阻爐的效率。 小型電爐較低一些 大型電爐較高一些， 從 10100 千瓦的箱式電爐效率約為 65-85%，空爐損失約占

6、總功率的 35-15。 電爐從室溫升到工作溫度的時間對電爐的經(jīng)濟指標(biāo)是有明 顯影響的，升溫時間短則爐子投入正常使用的時間就較長每天的生產(chǎn) 率就較高， 每公斤工件的電耗量就降低， 所以要盡量采用熱慣性小的 爐襯材料并降低爐體蓄熱量來加快電爐的升溫速度： 爐體的蓄熱量對 周期作業(yè)爐影響很大，尤其是每天一班或二班生產(chǎn)的電爐 對連續(xù)作業(yè)爐其影響就不明顯。加熱能力是一臺電爐的主要技術(shù)指 標(biāo)，加熱能力是指電爐的有效功率， 從理論計算上在一個小時內(nèi)能把 指定的材料加熱到額定溫度的最大重量數(shù)，以公斤小時計算。(5)電阻加熱爐基本結(jié)構(gòu)及型式 電阻爐是隨著機械工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的， 由于各種加熱工藝 及冶煉工藝

7、上的需要， 電阻爐是一個品種很多的產(chǎn)品。 電阻爐爐體結(jié) 構(gòu)，分周期式及連續(xù)式二個型式來分別介紹。周期式作業(yè)爐。如箱式 電爐，臺車式電爐、井式電爐等箱式電爐，外殼一般是用型鋼、鋼板焊接而成的， 小型電爐由于需保持工作面的一定高度， 一般均做成帶 支架的，在箱型殼體下邊， 有支持爐體的腿或支架。中型電爐因本身 重量大及加入爐內(nèi)的工件重量也大， 所以一般均直接在底盤上焊接爐 體及砌磚。大型電爐可以在特定的專用的地基上設(shè)計成無鋼性底盤的 結(jié)構(gòu)，而就地焊接砌磚，但這種電爐在安裝后不能吊運及移動。 中小型電爐的爐門可用配重及手動裝置來開閉，下部一般均有砂封 槽，有些爐門上邊也設(shè)有砂封槽， 以保證良好的密封

8、性， 爐門關(guān)閉時， 用壓緊裝置使?fàn)t門緊密的與門框接觸， 減少漏氣。 大型電爐可以用電 動或氣動、液壓開閉爐門， 電加熱元件一般可以在爐膛內(nèi)左右側(cè)墻上 及底面上布置， 為了得到良好的熱場， 最好在護頂上也布置電加熱元 件，因為爐內(nèi)工件一般堆放高度不會超過寬度， 所以以上下兩個方面 加熱比左右兩個方面加更為有效。 大型及中型電爐可以在護門上及后 墻上適當(dāng)?shù)牟贾靡恍╇娂訜嵩?以減少爐內(nèi)的溫差， 為了保證爐門 口的熱損失能得到更好的平衡， 可以在較大的箱型電爐上靠爐門口的 爐膛長度 1/3 處作為一個控制區(qū)。 通保護氣體的爐子應(yīng)設(shè)有保證安全運行的必要裝置及良好曲密封性。 井式電爐一般均為園筒形爐膛

9、，內(nèi)徑一般最小為 600 毫米，大小了， 安裝維修時不方便； 爐殼用型鋼作為骨架再焊上鋼板， 小型爐蓋可用 手動機構(gòu)開閉， 大型及中型的可用電動或液壓等機構(gòu)開閉， 高度與直 徑好比在 1 一 1.5的電爐工件一般放管在爐膛底部，高度與直徑比在 2以上時。工件大部用吊掛方式，吊于爐口內(nèi)或爐上外部的專用吊架 上，控制區(qū)的設(shè)置一般以直徑的 115 倍為一個。在溫度控制要求 不高時.有時一個控制區(qū)長度達(dá)到直徑的 2倍。可控氣氛箱形多用爐。一般在結(jié)構(gòu)上是分為前室及爐膛、冷卻槽，前 室由型鋼及鋼板焊成的密封空間下邊與冷知槽相連， 上邊為設(shè)有水冷 壁的空氣冷卻室。中間有通過工件的軌道及上下升降的料架，由頂上

10、 的氣缸來操作（可電氣動或液動）下降時工件進(jìn)入冷卻槽，進(jìn)行快速冷 卻或等溫淬火、上升時工件在上邊氣氛中緩冷。爐膛在前室后邊，中間 有一個爐門隔開，進(jìn)料出料時。爐門由上部氣缸打開。爐膛由抗?jié)B碳砌成。電加熱器兩種形式，一種是由高電阻合金板材制成；為了消除表面積炭形成短路，加熱器面涂上專用的高溫絕緣釉；另一種為輻射管式的，水平或垂直的插入爐賭中，管中用大切面園形電阻線組成金屬發(fā)熱器。 爐內(nèi)具有強通的風(fēng)扇，爐子前面為一個推料裝置，用以向爐內(nèi)進(jìn)出料，電爐附有氣體發(fā)生器或直接向護內(nèi)滴注有機液及碳勢控制設(shè)備。原創(chuàng)文章版權(quán)歸丹陽市恒力爐業(yè)有限公司所有性質(zhì)：采用電加熱元件（電阻體）將電能轉(zhuǎn)換為熱能的一種 加熱設(shè)備?？煞譃榕P式（箱式），立式（井式），管式等。發(fā)熱元件 電熱絲（棒）安置在爐膛內(nèi)，可將熱量直接輻射給坯體。發(fā)熱元件：溫 度較低的電阻爐（小于1000C）為高電阻合金絲；中溫電阻爐（小于 1450C）為硅碳棒；高溫電阻爐（小于1750C ）為二硅化鉬棒；超高溫電 阻爐（約200（H2200C）為氧化鋯棒（一般低于1000C時，采用預(yù)熱裝 置）。在真空、氫及 惰性氣體等保護氣氛條件下可用鉬絲、鎢絲及 石 墨等發(fā)熱元件，溫度可達(dá)170（H 2800C。電阻爐占地面積小，使用方 便