一种宽调节比热处理炉及控制方法技术

本发明专利技术提供一种宽调节比热处理炉及控制方法，所述宽调节比热处理炉设有多个控温区，每个控温区设置至少4个独立的燃烧器，全部燃烧器设置有空燃比例阀，在实际应用中，燃烧器一般采用燃气中高速烧嘴。根据炉子的装炉量及装炉尺寸要求，一般设置成多个控温区，每个控温区4个及以上独立燃烧器的设置，通过对燃烧器开关时间的脉冲控制，以及对燃烧器功率的线性调节，大大提高了整个宽调节比热处理炉对温度控制的可操控性，加上空燃比例阀，使得燃烧器的输出更加稳定。上述技术特征创造性的结合，使得宽调节比热处理炉的调节比大大提高，以满足更苛刻的要求。以满足更苛刻的要求。以满足更苛刻的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种宽调节比热处理炉及控制方法


[0001]本专利技术涉及金属热处理领域，尤其涉及一种宽调节比热处理炉及控制方法。

技术介绍

[0002]在金属高精度热处理炉系统，一般有两个基本控温要求，第一、在升温段，要求加热速度快，为了满足较高的升温速度，一般根据装炉量和升温时间，选择大功率的燃烧器。第二、在保温段，炉温均匀性要求高，正常要求≤
±
3℃，一些要求高的项目会到达≤
±
2.5，甚至≤
±
2℃。因此，针对这两点要求，就需要超宽的燃烧系统调节比。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种宽调节比热处理炉及控制方法，可以提高宽调节比热处理炉的调节比。经过进一步优化，最终可以达到100∶1。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种宽调节比热处理炉，所述宽调节比热处理炉设有多个控温区，每个控温区设置至少4个独立的燃烧器，全部燃烧器设置有空燃比例阀，在实际应用中，燃烧器一般采用燃气中高速烧嘴。
[0005]根据炉子的装炉量及装炉尺寸要求，一般设置成多个控温区，每个控温区4个及以上独立燃烧器的设置，通过对燃烧器开关时间的脉冲控制，以及对燃烧器功率的线性调节，大大提高了整个宽调节比热处理炉对温度控制的可操控性，加上空燃比例阀，使得燃烧器的输出更加稳定。上述技术特征创造性的结合，使得宽调节比热处理炉的调节比大大提高，以满足更苛刻的要求。
[0006]进一步的，宽调节比热处理炉还包括控制系统，控制系统包括 PLC脉冲逻辑功能程序模块，每个控温区的燃烧器均由控制系统中的 PLC脉冲逻辑功能程序模块控制。对燃烧器的开启和关闭时间单独改变，以及对燃烧器开启和关闭时间组合的改变，均可以实现对燃烧器输出的控制，多控制因子使得调整具有更大的灵活度。现有技术中仅仅通过改变燃烧器线性阀门开度或改变脉冲占空比进行调整，使得控制灵活度低，影响整个装置的调节比。
[0007]进一步的，同一个控温区所有燃烧器的烧嘴的启动相位在控制周期中均匀分布。在燃烧器的脉冲过程中，4个燃烧器的开启和关闭的时刻为均布状态，避免了烧嘴同时启动和关闭，带来对上游供风供气系统的压力波动，此波动会影响烧嘴燃烧的稳定性，出现燃烧不充分，点火不良等状况；对下游炉膛内炉压的压力波动，此波动会带来燃烧排烟系统的不稳定。这两种波动均会对温度的控制带来不利影响。
[0008]进一步的，所述宽调节比热处理炉还包括中央控制器、温度控制器和设置于炉内个控温区的温度传感器。
[0009]温度传感器一般可采用K型热电偶，镍铬-镍硅热电偶(K型热电偶)使用温度为-200～1300℃。K型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点。
[0010]所述温度控制器分别接收来自中央控制器的温度设定值和来自温度传感器的温度检测值，经过冷端补偿和线性化处理并经PID运算，其运算结果输出给脉冲逻辑功能程序模块控制燃烧器脉冲工作。
[0011]所述冷端补偿是为了消除自由端温度变化的影响，热电偶分度数都是以自由端温度为0℃作为条件的，使用时必须补偿由于自由端温度增加而减少的电动势。补偿的方法一般有零度恒温器或冷端补偿模块，本方案采用冷端补偿模块，将所有温度传感器的冷端统一接入至冷端补偿模块中，此模块配置有高精度的热电阻，准确测量接入端的环境温度，通过系统自动换算，消除自由端温度变化的影响。
[0012]所述PID调节采用经典算法，先计算出系统设定值与实际值的偏差，再分别进行比例计算、积分累计、对偏差值的变化率微分计算，将三项计算结果，按不同的权重求和得到输出值，去控制系统输出。
[0013]进一步的，所述常规宽调节比热处理炉一般分为控温区为3个，一共配置12个燃烧器，每个控温区设有4个独立燃烧器，每个燃烧器配置空燃比例阀，稳定控制燃料与空气的合适配比。燃烧器布置于一侧墙，每个温区分上下各2个燃烧器，通过中间热风循环风机的循环，强制炉气按所需的方向循环进行热交换，这样的布置有助于炉膛减少上下层的温差，使温度均匀性更好。
[0014]进一步的，所述宽调节比热处理炉还设有对燃烧器的供风装置和对供风压力进行调节的风压调节装置，所述风压调节装置依据以下准则调整供风压力：随着宽调节比热处理炉内生产需求功率降低，降低供风压力。
[0015]进一步的，所述宽调节比热处理炉的调节比为100∶1。一般，通过脉冲调节，满足不小于20∶1的调节比，加之通过风压条件满足5∶1 的调节比，整个系统的调节比不小于100∶1.
[0016]进一步的，所述风压调节装置对宽调节比热处理炉供风压力进行闭环控制。
[0017]一种宽调节比热处理炉的控制方法，包括以下步骤：
[0018]S1，升温段，所有燃烧器的烧嘴全负荷进行燃烧加热，以满足快速升温的要求；
[0019]S2，保温段，负载的热量需求降低，烧嘴的燃烧负荷根据PID调节进行脉冲燃烧模式。
[0020]进一步的，在S1和S2的过程中，对燃烧器的供风压力进行调节，宽调节比热处理炉内生产需求功率降低，降低供风压力。
附图说明
[0021]图1是本专利技术相位图及燃烧器与脉冲控制关系示意图；
[0022]图2是本专利技术温度控制动态响应过程示意图；
[0023]图3是本专利技术单个温控区剖视图；
[0024]图4是本专利技术单个温控区布置有燃烧器一侧的示意图；
[0025]图5是本专利技术供风装置和风压调节装置的示意图；
[0026]图6是本专利技术实现100∶1调节比的示意图；
[0027]图7是本专利技术温度控制系统的电路原理图；
[0028]图8和图9是本专利技术宽调节比热处理炉系统原理图；
[0029]图10是本专利技术宽调节比热处理炉一种示例的示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0031]为实现本专利技术之目的，本专利技术提供一种宽调节比热处理炉，所述宽调节比热处理炉设有多个控温区，每个控温区设置至少4个独立的燃烧器，全部燃烧器设置有空燃比例阀，在实际应用中，燃烧器一般采用燃气中高速烧嘴。
[0032]根据炉子的装炉量及装炉尺寸要求，一般设置成多个控温区，每个控温区4个及以上独立燃烧器的设置，通过对燃烧器开关时间的脉冲控制，以及对燃烧器功率的线性调节，大大提高了整个宽调节比热处理炉对温度控制的可操控性，加上空燃比例阀，使得燃烧器的输出更加稳定。上述技术特征创造性的结合，使得宽调节比热处理炉的调节比大大提高，以满足更苛刻的要求。
[0033]如图3和图4所示，在实际应用中，例如宽调节比热处理炉采用控温区为3个，一共配置12个独立的燃烧器1，每个控温区设有4 个独立的燃烧器1，每个燃烧器1配置空燃比例阀，稳定控制燃料与空气的合适配比。燃烧器1布置于宽调节比热处理炉的同一面侧墙，每个温区分上下各2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽调节比热处理炉，其特征在于，所述宽调节比热处理炉设有多个控温区，每个控温区设置至少4个独立的燃烧器，全部燃烧器设置有空燃比例阀，每个燃烧器可以独立工作。2.如权利要求1所述的宽调节比热处理炉，其特征在于，还包括控制系统，控制系统包括PLC脉冲逻辑功能程序模块，每个控温区的燃烧器均由控制系统中的PLC脉冲逻辑功能程序模块控制。3.如权利要求2所述的宽调节比热处理炉，其特征在于，同一个控温区所有燃烧器的烧嘴的启动相位在控制周期中均匀分布，以减小燃烧器启动时的负荷波动。4.如权利要求3任一所述的宽调节比热处理炉，其特征在于，所述宽调节比热处理炉还包括中央控制器、温度控制器和设置于炉内个控温区的温度传感器，所述温度控制器分别接收来自中央控制器的温度设定值和来自温度传感器的温度检测值，经过冷端补偿和线性化处理并经PID运算，其运算结果输出给脉冲控制器控制燃烧器脉冲工作。5.如权利要求1到4任一所述的宽调节比热处理炉，其特征在于，所述控温区为3个，所述宽调节比热处理炉一共配置12个燃烧器，每个控温区设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建林，何绿泉，齐青，左建中，
申请(专利权)人：苏州博能炉窑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：