采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统技术方案

采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统，包括炉体、执行器、主传感器、副传感器、控制柜、主控制器、副控制器，所述炉体内部具有炉膛，所述炉膛内部充满炉膛内热空气，所述炉膛中部连接工件，所述炉体外部两侧墙体各连接4个执行器，所述左侧墙的1个执行器与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器构成1个加热区，所述加热区对应炉体顶部中心处连接副传感器，所述副传感器数量为4个，所述工件表面设置主传感器，所述主传感器数量为2个，所述控制柜具有4个副控制器，所述控制柜具有2个主控制器，所述副传感器通过导线连接副控制器，所述主传感器通过导线连接主控制器，所述执行器通过导线连接副控制器。

【技术实现步骤摘要】
采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统
本技术涉及工业炉领域，尤其涉及一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统。
技术介绍
在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或者将电能转化成热量对工件或物料进行加热的设备，称为工业炉。现代工业炉加热炉膛内的温度控制，一般是通过调节分布在炉膛电热元件的加热功率或炉膛内燃气烧嘴的输出来实现，就加热以扩散对流为主的工业炉来说，分布在炉膛内的热电偶其实并不能实时反应出被加热工件的温度变化情况，相对于炉膛内被加热工件温度变化，温度控制调节系统会有很大的滞后性，尤其是大型加热设备，这种温度偏差对工件的热加工质量有较大的影响。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统。本技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统，包括炉体、执行器、主传感器、副传感器、控制柜、主控制器、副控制器，其特征在于：所述炉体内部具有炉膛，所述炉膛内部充满炉膛内热空气，所述炉膛中部连接工件，所述炉体外部两侧墙体各连接4个执行器，所述左侧墙的1个执行器与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器构成1个加热区，所述加热区对应炉体顶部中心处连接副传感器，所述副传感器数量为4个，所述工件表面设置主传感器，所述主传感器数量为2个，所述控制柜具有4个副控制器，所述控制柜具有2个主控制器，所述副传感器通过导线连接副控制器，所述主传感器通过导线连接主控制器，所述执行器通过导线连接副控制器。所述执行器为烧嘴或电加热元件，所述主传感器为工件温度检测反馈热电偶，所述副传感器为炉膛温度检测反馈热电偶，所述主控制器为智能控温仪表或可编程控制器PLC，所述副控制器为智能控温仪表或可编程控制器PLC。有益效果：本技术提供一种能根据工件的温度而相应地去调节炉膛的温度,从而使工件与炉膛的温度均匀、一致，改善了过程的动态特性，提高了系统控制精度，增强了对温度变化的适应性。该工件与炉膛串级控温的新型工业炉既适用于以各种燃料的燃烧热量在炉内对工件或物料进行加热的火焰炉，也适用于将电能转化为热量对工件或物料进行加热的电炉；既适用于采用可编程控制器PLC进行控温的工业炉，也适用于采用智能控温仪表进行控温的工业炉，而且该控制系统可以根据需要自动实现工件与炉膛串级控温和炉膛单独控温的快速切换。本技术合理实用，由于引入了1个副回路，不仅可以提前克服进入副回路的扰动，而且还能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使炉温控制精度得到进一步的提高，提高了产品的热加工质量。附图说明图1为本技术所述的采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统主视示意图。图2为本技术所述的采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统俯视示意图1。图3为本技术所述的采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统俯视示意图2。图4为以智能控温仪表进行工件与炉膛串级控温的新型工业炉串级控温的闭环方框图。图5为以可编程控制器PLC进行工件与炉膛串级控温的新型工业炉串级控温的闭环方框图。具体实施方式下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明：一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统，包括炉体1、执行器2、主传感器6、副传感器9、控制柜12、主控制器13、副控制器14，其特征在于：所述炉体1内部具有炉膛，所述炉膛内部充满炉膛内热空气7，所述炉膛中部连接工件5，所述炉体1外部两侧墙体各连接4个执行器2，所述左侧墙的1个执行器2与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器2构成1个加热区，所述加热区对应炉体1顶部中心处连接副传感器9，所述副传感器9数量为4个，所述工件5表面设置主传感器6，所述主传感器6数量为2个，所述控制柜12具有4个副控制器14，所述控制柜12具有2个主控制器13，所述副传感器9通过导线10连接副控制器14，所述主传感器6通过导线10连接主控制器13，所述执行器2通过导线10连接副控制器14。所述执行器2为烧嘴或电加热元件，所述主传感器6为工件温度检测反馈热电偶，所述副传感器9为炉膛温度检测反馈热电偶，所述主控制器13为智能控温仪表或可编程控制器PLC，所述副控制器14为智能控温仪表或可编程控制器PLC。以智能控温仪表进行控温，如图1、图2、图3、图4所示，实际生产中一般是在炉膛每个加热区功率单元内设置一支副热电偶用于检测该加热区域内的炉膛热空气温度，具体如下：左侧墙的1个执行器2与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器2构成1个加热区，本例中设全炉共8个执行器2，共形成4个加热区，每个加热区的炉顶中心处安装1个副传感器9，用作该区炉膛温度检测反馈，同被加热工件5表面上放置一支主传感器6，用作工件5温度检测反馈，置于炉膛内的4支副传感器9通过导线10与安装在4支副控制器14的输入端及8个执行器2等部件组成副调节系统，用来控制执行器2功率大小，副调节系统需要设置适当的温度上限，以确保炉膛温度不超过设备的安全工作温度。而放置于被加热工件5上的2支主传感器6则将测得的温度与主设定目标温度比较后，经过2个主控制器13PID运算后触发由加热系统组成的外环调节回路，两套回路共同完成工件5的温度变化。当加热炉工件5外部温度环境变化时，4个副传感器9最先检测到，并在对炉温造成影响之前通过功率调节环节将其校正；炉膛内被加热工件5导线10由于热量传导等原因引起温度变化时，位于工件5上的2支主传感器6可立即检测出来，经PID运算后迅速调节功率输出来克服扰动对工艺温度的影响。串级控制系统采用两套检测变送器（主传感器6和副传感器9）和两个调节器（主控制器13和副控制器14），主控制器13的输出作为副控制器14的设定，副控制器14的输出作为控温输出。主控制器13，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；副控制器14所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、执行器2和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、执行器2、副过程和主过程构成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。以可编程控制器PLC进行控温，如图1、图2、图3、图5所示，原理与以智能控温仪表进行控温相同，结构上主控制器13由之前的工件5智能控温仪表变为可编程控制器PLC主PID，副控制器14由之前的炉膛智能控温仪表变为可编程控制器PLC副PID，其他均相同。从采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统整体性能来看，串级调节中由于副回路的存在，改善了被控对象的特性，使得调节过程加快，表现在不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作用于主控对象的干扰也能加速克服；通过串级温度调节系统中主、副回路的共同作用，能有效地提高系统的反应速度，可解决原单回路PID控温系统存在的工件与炉膛温度不匹配（或罐内与罐外温度不匹配）的问题，达到了工业炉精确控温的目的。该串级控温系统可广泛应用于机械热加工行业中，代表未来工业炉控制系统新方向。主控制器13由智能控温仪表或可编程控制器PLC组成，执行器2由烧嘴或电加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统，其特征是:包括炉体、执行器、主传感器、副传感器、控制柜、主控制器、副控制器，所述炉体内部具有炉膛，所述炉膛内部充满炉膛内热空气，所述炉膛中部连接工件，所述炉体外部两侧墙体各连接4个执行器，所述左侧墙的1个执行器与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器构成1个加热区，所述加热区对应炉体顶部中心处连接副传感器，所述副传感器数量为4个，所述工件表面设置主传感器，所述主传感器数量为2个，所述控制柜具有4个副控制器，所述控制柜具有2个主控制器，所述副传感器通过导线连接副控制器，所述主传感器通过导线连接主控制器，所述执行器通过导线连接副控制器。

【技术特征摘要】
1.一种采用工件与炉膛串级控温的新型工业炉系统，其特征是:包括炉体、执行器、主传感器、副传感器、控制柜、主控制器、副控制器，所述炉体内部具有炉膛，所述炉膛内部充满炉膛内热空气，所述炉膛中部连接工件，所述炉体外部两侧墙体各连接4个执行器，所述左侧墙的1个执行器与对面右侧墙与其相邻近的1个执行器构成1个加热区，所述加热区对应炉体顶部中心处连接副传感器，所述副传感器数量为4个，所述工件表面设置主传感器，所述主传感器数量为2个，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宇，张继国，高国峰，吴健，胡阳，
申请(专利权)人：哈尔滨铭阳炉业有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23