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行業(yè)資訊
電阻爐和電爐溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理簡介
一、電阻加熱爐基本結(jié)構(gòu)及型式
電阻爐是隨著機(jī)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上的需要，電阻爐是一個(gè)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(gè)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(jì)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(yùn)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，以保證良好的密封性，爐門關(guān)閉時(shí)，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(hù)頂上也布置電加熱元件，因?yàn)闋t內(nèi)工件一般堆放高度不會超過寬度，所以以上下兩個(gè)方面加熱比左右兩個(gè)方面加更為有效。大型及中型電爐可以在護(hù)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(gè)控制區(qū)。
通保護(hù)氣體的爐子應(yīng)設(shè)有保證安全運(yùn)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，內(nèi)徑一般最小為600毫米，大小了，安裝維修時(shí)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(jī)構(gòu)開閉，大型及中型的可用電動或液壓等機(jī)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(shí)。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1—1．5倍為一個(gè)。在溫度控制要求不高時(shí)．有時(shí)一個(gè)控制區(qū)長度達(dá)到直徑的2倍。
電阻爐是隨著機(jī)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上的需要，電阻爐是一個(gè)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(gè)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(jì)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(yùn)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，以保證良好的密封性，爐門關(guān)閉時(shí)，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(hù)頂上也布置電加熱元件，因?yàn)闋t內(nèi)工件一般堆放高度不會超過寬度，所以以上下兩個(gè)方面加熱比左右兩個(gè)方面加更為有效。大型及中型電爐可以在護(hù)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(gè)控制區(qū)。
通保護(hù)氣體的爐子應(yīng)設(shè)有保證安全運(yùn)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，內(nèi)徑一般最小為600毫米，大小了，安裝維修時(shí)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(jī)構(gòu)開閉，大型及中型的可用電動或液壓等機(jī)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(shí)。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1—1．5倍為一個(gè)。在溫度控制要求不高時(shí)．有時(shí)一個(gè)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，由頂上的氣缸來操作(可電氣動或液動)下降時(shí)工件進(jìn)入冷卻槽，進(jìn)行快速冷卻或等溫淬火、上升時(shí)工件在上邊氣氛中緩冷。
爐膛在前室后邊，中間 有一個(gè)爐門隔開，進(jìn)料出料時(shí)。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(qiáng)通的風(fēng)扇，爐子前面為一個(gè)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(hù)內(nèi)滴注有機(jī)液及碳勢控制設(shè)備。
二、電爐的溫度控制系統(tǒng)
溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個(gè)部分組成，被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器。
調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個(gè)周波，然后斷開幾個(gè)周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時(shí)間的比例，來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流平均電壓即負(fù)載功率，這就是通常所說的調(diào)功器.
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(gè)反饋調(diào)節(jié)過程，比較實(shí)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(shí)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。
調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個(gè)周波，然后斷開幾個(gè)周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時(shí)間的比例，來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流平均電壓即負(fù)載功率，這就是通常所說的調(diào)功器.
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(gè)反饋調(diào)節(jié)過程，比較實(shí)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(shí)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。
整個(gè)溫度控制系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，主電路由空開、接觸器、快速熔斷器、可控硅模塊（帶散熱器），冷卻風(fēng)扇及相關(guān)監(jiān)測和保護(hù)電路組成，監(jiān)測及控制電路包括熱電偶、智能PID溫度控制模塊、可控硅觸發(fā)模塊、電流互感器、電流變送器、電壓變送器、智能多回路數(shù)據(jù)采集器等組成。其他輔助電路包括指示燈、按鈕、開關(guān)、報(bào)警器等。
爐溫控制系統(tǒng)主控模塊采用武漢輝達(dá)工控技術(shù)有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)的HD-M-ZA5000系列一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊進(jìn)行爐溫的控制。該智能PID溫控觸發(fā)模塊集PID調(diào)節(jié)與可控硅觸發(fā)輸出功能于一體，既可實(shí)現(xiàn)常規(guī)PID儀表的溫度自動PID調(diào)節(jié)控制功能，還可根據(jù)輸入信號、實(shí)際反饋信號與PID運(yùn)算調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通角的大小，實(shí)時(shí)監(jiān)測并自動調(diào)節(jié)控制可控硅起到控制爐溫的功能。
三、電爐加熱方式的分類
電阻爐按熱量產(chǎn)生的方法不同，可分為間接加熱式和直接加熱式二大類。間接加熱式電阻爐、就是在爐子內(nèi)部有專用的電阻材料做的發(fā)熱元件。電流通過加熱元件時(shí)產(chǎn)生熱量，再通過熱的傳導(dǎo)、對流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，電源直接接在所需加熱的材料上，使強(qiáng) 大的電流直接流過所需加熱的材料而使材料自己發(fā)熱達(dá)到加熱效果。工業(yè)電阻爐，大部分是采用間接加熱式的，只有一部分因加熱工藝人的特殊需要而采用直接加熱式。
電阻爐按熱量產(chǎn)生的方法不同，可分為間接加熱式和直接加熱式二大類。間接加熱式電阻爐、就是在爐子內(nèi)部有專用的電阻材料做的發(fā)熱元件。電流通過加熱元件時(shí)產(chǎn)生熱量，再通過熱的傳導(dǎo)、對流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，電源直接接在所需加熱的材料上，使強(qiáng) 大的電流直接流過所需加熱的材料而使材料自己發(fā)熱達(dá)到加熱效果。工業(yè)電阻爐，大部分是采用間接加熱式的，只有一部分因加熱工藝人的特殊需要而采用直接加熱式。
四、主要的技術(shù)特性：
電阻爐消耗電能轉(zhuǎn)換來的熱能．一部分由電爐構(gòu)筑材料及傳熱的各種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(shí)，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(shí)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10—100千瓦的箱式電爐效率約為65-85%，空爐損失約占總功率的35--15％。
電阻爐消耗電能轉(zhuǎn)換來的熱能．一部分由電爐構(gòu)筑材料及傳熱的各種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(shí)，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(shí)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10—100千瓦的箱式電爐效率約為65-85%，空爐損失約占總功率的35--15％。
電爐從室溫升到工作溫度的時(shí)間對電爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是有明顯影響的，升溫時(shí)間短則爐子投入正常使用的時(shí)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(jì)算上在一個(gè)小時(shí)內(nèi)能把指定的材料加熱到額定溫度的******重量數(shù)，以公斤／小時(shí)計(jì)算。
五、用途
工業(yè)電阻爐的主要用途是供機(jī)械工業(yè)對原材料、毛坯、機(jī)械另件加熱用。如板材軋制前的坯料加熱，鍛件的加熱。機(jī)械另件及半成品的熱處理以改善其機(jī)械性能，如進(jìn)桿淬火、回火、退火、正火、氣體滲碳、氮化等。亦有用于燒結(jié)、釬焊，部份電阻爐用于低熔點(diǎn)金屬的熔煉及陶瓷玻璃工業(yè)的加熱。
工業(yè)電阻爐的主要用途是供機(jī)械工業(yè)對原材料、毛坯、機(jī)械另件加熱用。如板材軋制前的坯料加熱，鍛件的加熱。機(jī)械另件及半成品的熱處理以改善其機(jī)械性能，如進(jìn)桿淬火、回火、退火、正火、氣體滲碳、氮化等。亦有用于燒結(jié)、釬焊，部份電阻爐用于低熔點(diǎn)金屬的熔煉及陶瓷玻璃工業(yè)的加熱。
- 上一條產(chǎn)品：電爐溫度控制系統(tǒng)硬件及軟件組成
- 下一條產(chǎn)品：基于NZK三相SCR觸發(fā)器的觸發(fā)控制淺析
