摘要：在工業(yè)電爐溫度控制系統(tǒng)中，如何有效監(jiān)測爐內(nèi)的溫度，保證爐體溫度均衡性，一直是工控領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分配工業(yè)電爐多區(qū)功率自動(dòng)分配，進(jìn)行電爐加熱控制，更好地保證整個(gè)爐體溫度的均衡性。

0 引言

工業(yè)電爐是工業(yè)上很常見的工業(yè)設(shè)備，目前市場上有各種不同類型的電爐，各自作用雖不盡相同，其加熱原理相似，在工業(yè)電爐加熱過程中都需解決如何準(zhǔn)確采集爐內(nèi)溫度，以及保證爐體加熱均衡的問題。傳統(tǒng)的工業(yè)電爐控制系統(tǒng)中，采用單區(qū)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，只能檢測并采集到電爐局部區(qū)域的溫度，不能準(zhǔn)確反映整個(gè)電爐的溫度值，對(duì)電爐的加熱控制構(gòu)成嚴(yán)重影響。

1 工業(yè)電爐加熱原理分析

當(dāng)電流在導(dǎo)體中流過時(shí)，因?yàn)槿魏螌?dǎo)體均存在電阻，電能即在導(dǎo)體中形成損耗，轉(zhuǎn)換為熱能，按焦耳楞次定律:Q=0.2412Rt
按上式推算，當(dāng)1千瓦小時(shí)的電能，全部轉(zhuǎn)換為熱能時(shí):
Q=(0.24x1000x36000)/1000=864千卡

在電熱技術(shù)上按1千瓦小時(shí)=860千卡計(jì)算。電阻爐在結(jié)構(gòu)上是使電能轉(zhuǎn)換為熱能的設(shè)備，它能有效地用來加熱的工件，并保持高的效率。

2 工業(yè)電爐特性分析

工業(yè)電爐消耗電能轉(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(duì)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(tái)*的工業(yè)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。空爐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(duì)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(duì)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(duì)連續(xù)作業(yè)爐其影響就不明顯。

加熱能力是一臺(tái)工業(yè)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)能把的材料加熱到額定溫度的zui大重量數(shù)，以公斤／小時(shí)計(jì)算。

3 工業(yè)電爐多區(qū)加熱控制系統(tǒng)

鑒于工業(yè)電爐的特性，實(shí)際加熱過程中，由于電爐構(gòu)筑材料及傳熱因素的影響，電爐爐體內(nèi)各個(gè)空間區(qū)域的溫度值尤其是在爐體初步升溫（烘爐）的過程不盡相同，使得單區(qū)電爐溫度控制系統(tǒng)難以準(zhǔn)確檢測到爐體內(nèi)的溫度值，進(jìn)而嚴(yán)重影響加熱系統(tǒng)控制的性，致使溫區(qū)內(nèi)溫度不均勻，影響加熱產(chǎn)品的質(zhì)量。HUIDA多區(qū)加熱控制系統(tǒng)帶有多組控制電路和一個(gè)通訊管理模塊?？刂齐娐方M成部分包括：溫度控制器、可控硅組件和相應(yīng)的加熱負(fù)載。溫度控制器包含通訊單元、PID控制單元、功率檢測單元、信號(hào)采集單元、可控硅觸發(fā)單元。根據(jù)工業(yè)電爐的特性，將電爐分為多個(gè)加熱溫區(qū)，并在各個(gè)溫區(qū)內(nèi)放置傳感器檢測相應(yīng)溫區(qū)的溫度，這些傳感器分別與多區(qū)加熱控制系統(tǒng)的各組控制電路的溫度控制器相連，經(jīng)溫度控制器采集單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)加熱溫區(qū)的溫度值，經(jīng)PID控制單元發(fā)送控制信號(hào)至可控硅觸發(fā)單元，輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)到可控硅組件，控制可控硅導(dǎo)通大小，進(jìn)而控制與可控硅組件相連的加熱負(fù)載工作。同時(shí)溫度控制器的功率檢測單元也與加熱負(fù)載相連，檢測加熱負(fù)載功率。通訊管理模塊通過通訊單元與溫度控制器相連，并獲取溫度控制器內(nèi)存儲(chǔ)的各溫區(qū)溫度及負(fù)載加熱功率等參數(shù)。通訊管理模塊支持功率自動(dòng)分配技術(shù)，將分配的功率分布發(fā)送給各個(gè)溫度控制器，控制各個(gè)溫區(qū)內(nèi)加熱負(fù)載工作，以保障各個(gè)溫區(qū)的溫度均衡。

4 多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)

常規(guī)儀表控制只對(duì)單區(qū)的溫度分別獨(dú)立控制，但區(qū)與區(qū)之間的溫度會(huì)因?yàn)楦鞣N因素造成不平衡狀態(tài)。HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)平衡溫控技術(shù)是在常規(guī)儀表控制技術(shù)基礎(chǔ)上增加了通訊管理模塊，由通訊管理模塊實(shí)現(xiàn)多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)。綜合各區(qū)的升溫情況，根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)判斷并自動(dòng)調(diào)節(jié)每一區(qū)加熱功率，實(shí)現(xiàn)功率自動(dòng)分配，真正程度上保證每區(qū)溫度均勻，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)化控制，免去不斷調(diào)試的麻煩。同時(shí)設(shè)置單區(qū)zui大電流限定值，防止因某些原因或故障而使一個(gè)區(qū)功率分配過大，導(dǎo)致過流產(chǎn)生。

5 結(jié)論

經(jīng)測試及項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)電爐多區(qū)溫度控制系統(tǒng)中，使得整個(gè)熱處理工藝中，電爐溫度控制操作更簡單、更方便，控制效果也更好。用戶只需設(shè)置給定溫度值，系統(tǒng)可自動(dòng)掌握電爐加熱特性，并自動(dòng)分配多區(qū)的加熱功率，對(duì)于保持爐體溫度的均衡有很好的控制效果。

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