一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统，该加热控制方法具体为：检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁表面温度、与热媒介质接触的内壁表面温度；根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围；该控制方法可以调节外壁表面温度和内壁表面温度，使轴承外圈的膨胀量略高于内圈的膨胀量，避免外圈膨胀过慢影响内圈膨胀，进而挤压中间滚动体现象，并且可以控制轴承外圈过速膨胀，产生裂纹等现象。

A heating control method and a heating control system for ring parts

The invention discloses a control method for heating and heating control system of the heating ring, the specific control methods for detection of annular heating process temperature, contact with the outer surface of a heat medium and the heat medium contact temperature of inner surface; according to the stored control strategy to adjust the heat medium heating the first heating element on the inner wall of the auxiliary heating power, the second parts of the heating power, driving the heat medium circulating power unit power three at least one ring, in order to control the heating process of the outer surface temperature is always greater than the inner surface temperature, surface temperature and surface of the inner wall and outer wall temperature difference at a predetermined difference range; the control method can adjust the outer surface temperature and wall surface temperature, the expansion amount is slightly higher than the inner ring of the bearing outer ring, To avoid the expansion of outer ring, it will affect the expansion of inner ring, and then squeeze the middle roller. It can also control the phenomenon of overspeed expansion and crack.

【技术实现步骤摘要】
一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统
本专利技术涉及热处理
，特别涉及一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统。
技术介绍
目前，风力发电机大型轴承等环形件一般通过热套安装方法组装于电机轴等部件上。所谓热套安装方法是指安装前将轴承放入热液体或热气体中进行加热，利用热胀冷缩原理使轴承内径膨胀变大，将膨胀变大的轴承套装于电机轴上，待温度降低后轴承便固定于电机轴上。其中，轴承一般在加热炉中进行加热，加热炉中通常使用空气作为热媒介质，以下给出了现有技术一种加热炉设备的具体结构。加热炉包括炉体，炉体内部设置有风机装置、加热部件、支撑部件，其中风机装置一般为离心风机和驱动离心风机转动的电机，主要用于驱动炉体内部的空气循环流动，加热部件用于对炉体内部循环流动的空气进行加热，被加热后的空气在离心风机的驱动作用下，在炉体内部循环流动，与环形件内壁、外壁、上端面、下端面进行热交换，实现对环形件整体加热，环形件受热内圈向外膨胀，当内圈的膨胀量达到预定值时，环形件加热完成，操作人员将环形件从加热炉中取出并装配至轴上。环形件加热过程中受加热炉内部流道设计的影响，主要存在的问题为环形件表面受热不均匀，环形件受热不均匀不仅影响环形件的装配效率，导致环形件与轴装配困难，而且环形件内部容易产生热应力，以环形件为大型轴承为例，大型轴承包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设置有中间滚动体，当内圈和外圈加热不均匀时，两者将不能同步膨胀，这样内圈、中间滚动体、外圈相邻两者之间将产生一定的拉力或压力，因内部拉力或压力的作用轴承加热后容易出现裂纹，导致轴承失效。故，如何克服现有技术中描述的以上缺陷，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于环形件的加热控制方法，该加热控制方法具体包括：检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁和内壁的表面温度；根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。本专利技术中加热控制方法中控制单元可以通过控制第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率，调节外壁表面温度和内壁表面温度，是外壁表面温度始终大于内壁表面温度，从而可以使轴承外圈的膨胀量略高于内圈的膨胀量，避免外圈膨胀过慢，影响内圈膨胀，进而挤压中间滚动体现象，并且本文中进一步控制外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围，这样可以控制轴承外圈过速膨胀，产生裂纹等现象。并且，加热结束打开加热炉吊装运载轴承过程中，轴承必然存在热量损失，本文中轴承外圈的温度高于内圈，这样在吊装过程中外圈可以对内圈起到一定的温度补偿，减缓内圈因温度降低径向回缩现象，易于快速装配轴承和轴。可选的，所述预存控制策略包括温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；在环形件加热过程中，根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述第二加热部件的功率和所述动力部件的功率。可选的，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；当环形件处于温升过程时，根据所述温升过程曲线调节所述第一加热部件、所述第二加热部件和所述动力部件三者的功率；当环形件处于热渗透过程时，所述第一加热部件和所述第二加热部件停止加热，根据所述热渗透过程曲线控制所述动力部件的功率。其中，N为整数且N≥1。可选的，所述温升曲线图中各阶段的温升过程曲线通过以下方式获取：设定环形件最终加热后所需达到的目标温度T，并根据目标温度T和加热阶段数N获取每一加热阶段的目标温度Tn；由环形件初始外壁表面温度T0和第一阶段的目标温度及预设策略拟合形成第一阶段中的温升过程曲线，由前一阶段的目标温度Tn-1和后一阶段的目标温度Tn拟合形成第N加热阶段的温升过程曲线。可选的，所述温升曲线图中各阶段的热渗透过程曲线的维持时间通过以下方式获取：根据环形件材料密度、导热系数、比热容以及相应阶段外壁目标温度计算与外壁相对应环状体的质心温度，进而计算获取质心温度达到预定温度所需时间作为该阶段的热渗透过程曲线的维持时间。可选的，第N加热阶段热渗透过程的质心温度通过以下方式确定：质心温度＝Tn*a，其中0.6≤a≤0.95。可选的，当对环形件进行加热时，获取当前状态环形件外圈的外壁表面温度Tm、获取当前状态环形件内环的内壁表面温度Tx，并自所述温升曲线图中查找该时刻对应的标定温度Ti；以Tm与Ti差值不超过第一预定范围为条件，调节所述第一加热部件的功率或/和所述动力部件的功率；同时，以Tm与Tx的差值在第二预定范围为条件，调节所述第二加热部件的功率。可选的，第一加热部件的控制具体包括：首先判断环形件处于温升过程还是热渗透过程，如果环形件处于温升过程，并且Ti大于Tm，则增大第一加热部件的加热功率或/提高热媒介质的循环速度。可选的，所述预存控制策略还包括热媒介质温升曲线图，所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度，并且同一加热时间点标定的热媒介质温度大于所述温升曲线图中对应的表面温度；在环形件加热过程中，还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值在预定范围内，作为调节第一加热部件功率、和/或动力部件的功率、和/或第二加热部件功率的条件之一。可选的，所述热媒介质温升曲线图包括N个加热段，每个加热阶段包括介质温升过程曲线和介质热渗透过程曲线，其中所述介质温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述介质热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；其中，N为整数且N≥1。可选的，所述预存控制策略还进一步包括热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；在对环形件进行加热过程中，还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并自所述热媒介质温升速率曲线图中查找标定的温度上升速率，进而以当前状态的热媒温度上升速率与标定的温度上升速率差值在预定范围内为条件，调节第一加热部件、所述动力部件、所述第二加热部件至少其中一者的功率。可选的，所述预存控制策略还包括温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；在对环形件进行加热过程中，实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件与分别对其进行供电的电源之间的电路。可选的，还进一步记录加热过程中的多个时间点及各时间点对应的内壁表面温度于控制单元内部，所述控制单元可根据内部预存程序输出各组时间点与内部温度，或者以图形显示各组时间点与内壁表面温度。可选的，所述环形件至少包括具有径向连接的内圈和外圈，所述外壁表面温度为所述外圈的外表面温度，所述内壁表面温度为所述内圈的内表面温度。可选的，当最后加热阶段的热渗透过程结束后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于环形件的加热控制方法，其特征在于，该加热控制方法具体包括：检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁和内壁的表面温度；根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。

【技术特征摘要】
1.一种用于环形件的加热控制方法，其特征在于，该加热控制方法具体包括：检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁和内壁的表面温度；根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。2.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略包括温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；在环形件加热过程中，根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述第二加热部件的功率和所述动力部件的功率。3.如权利要求2所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；当环形件处于温升过程时，根据所述温升过程曲线调节所述第一加热部件、所述第二加热部件和所述动力部件三者的功率；当环形件处于热渗透过程时，所述第一加热部件和所述第二加热部件停止加热，根据所述热渗透过程曲线控制所述动力部件的功率。其中，N为整数且N≥1。4.如权利要求3所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图中各阶段的温升过程曲线通过以下方式获取：设定环形件最终加热后所需达到的目标温度T，并根据目标温度T和加热阶段数N获取每一加热阶段的目标温度Tn；由环形件初始外壁表面温度T0和第一阶段的目标温度及预设策略拟合形成第一阶段中的温升过程曲线，由前一阶段的目标温度Tn-1和后一阶段的目标温度Tn拟合形成第N加热阶段的温升过程曲线。5.如权利要求4所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图中各阶段的热渗透过程曲线的维持时间通过以下方式获取：根据环形件材料密度、导热系数、比热容以及相应阶段外壁目标温度计算与外壁相对应的环状体的质心温度，进而计算获取质心温度达到预定温度所需时间作为该阶段的热渗透过程曲线的维持时间。6.如权利要求5所述的加热控制方法，其特征在于，第N加热阶段热渗透过程的质心温度通过以下方式确定：质心温度＝Tn*a，其中0.6≤a≤0.95。7.如权利要求2所述的加热控制方法，其特征在于，当对环形件进行加热时，获取当前状态环形件外圈的外壁表面温度Tm、获取当前状态环形件内环的内壁表面温度Tx，并自所述温升曲线图中查找该时刻对应的标定温度Ti；以Tm与Ti差值不超过第一预定范围为条件，调节所述第一加热部件的功率或/和所述动力部件的功率；同时，以Tm与Tx的差值在第二预定范围为条件，调节所述第二加热部件的功率。8.如权利要求7所述的加热控制方法，其特征在于，第一加热部件的控制具体包括：首先判断环形件处于温升过程还是热渗透过程，如果环形件处于温升过程，并且Ti大于Tm，则增大第一加热部件的加热功率或/提高热媒介质的循环速度。9.如权利要求7所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略还包括热媒介质温升曲线图，所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度，并且同一加热时间点标定的热媒介质温度大于所述温升曲线图中对应的表面温度；在环形件加热过程中，还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值在预定范围内，作为调节第一加热部件功率、和/或动力部件的功率、和/或第二加热部件功率的条件之一。10.如权利要求9所述的加热控制方法，其特征在于，所述热媒介质温升曲线图包括N个加热段，每个加热阶段包括介质温升过程曲线和介质热渗透过程曲线，其中所述介质温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述介质热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；其中，N为整数且N≥1。11.如权利要求9所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略还进一步包括热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；在对环形件进行加热过程中，还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并自所述热媒介质温升速率曲线图中查找标定的温度上升速率，进而以当前状态的热媒温度上升速率与标定的温度上升速率差值在预定范围内为条件，调节第一加热部件、所述动力部件、所述第二加热部件至少其中一者的功率。12.如权利要求1至11任一项所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略还包括温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；在对环形件进行加热过程中，实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件与分别对其进行供电的电源之间的电路。13.如权利要求1至11任一项所述的加热控制方法，其特征在于，还进一步记录加热过程中的多个时间点及各时间点对应的内壁表面温度于控制单元内部，所述控制单元可根据内部预存程序输出各组时间点与内部温度，或者以图形显示各组时间点与内壁表面温度。14.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述环形件至少包括具有径向连接的内圈和外圈，所述外壁表面温度为所述外圈的外表面温度，所述内壁表面温度为所述内圈的内表面温度。15.如权利要求3所述的加热控制方法，其特征在于，当最后加热阶段的热渗透过程结束后，还进行如下步骤：实时判断当前环形件外表面温度是否低于装配要求预设温度范围，如果不低于，停止动力部件工作；如果低于，则维持或者启动动力部件处于工作状态，直至环形件外表面温度恢复到热渗透过程结束时的温度。16.一种用于环形件的加热控制系统，其特征在于，包括以下部件：传感器，用于获取加热过程中环形件与热...

【专利技术属性】
技术研发人员：马盛骏，马万顺，岳占岐，单毅，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65