[发明专利]一种用于高温炉温度控制系统的温度控制方法有效
申请号: | 201110178198.9 | 申请日: | 2011-06-29 |
公开(公告)号: | CN102278893A | 公开(公告)日: | 2011-12-14 |
发明(设计)人: | 贾文成;刘光宏;刘美凤 | 申请(专利权)人: | 宝纳资源控股(集团)有限公司 |
主分类号: | F27D19/00 | 分类号: | F27D19/00 |
代理公司: | 中国和平利用军工技术协会专利中心 11215 | 代理人: | 容敦璋 |
地址: | 100190 北京市海淀区*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 高温 炉温 控制系统 温度 控制 方法 | ||
技术领域
本发明涉及控制领域,具体而言,涉及一种用于高温炉温度控制系统的温度控制方法。
背景技术
在产品的制造和加工过程中,很多环节需要精确控制温度以确保产品质量,例如在冶金工业,加热炉的温度控制直接影响所冶炼的金属产品质量;在半导体微加工工艺,加热炉的温度控制直接影响硅片或半导体器件的性能。因此,温度的检测和控制技术是工业生产中必不可少的技术手段。传统的温度控制装置一般采用继电器控制技术,即采用固定接线的硬件来实现各种逻辑顺序关系,其缺点在于:(1)系统庞大导致占地面积过大,并且不易控制;(2)故障率高,不能保障安全生产;(3)控温精度不高及稳定性差,不能满足工艺需求;(4)耗电大,不利于节能减排。
尤其是对于大型高温炉设备,以上弊端更为明显,不利于大规模工业生产的应用。例如,专利号为ZL200810118616.3的专利公开了一种高温熔盐电解二氧化钛制备金属钛的方法,其产品钛在液态下出料。由于钛属于稀有难熔金属,其熔点为1668℃,要使其为熔融态,同时保证电解的正常进行,钛高温电解炉的温度需达到1800℃,为了保证电解高质量的二氧化钛,在高温下对电解炉的温度控制至关重要。
因此,需要一种能够精确安全地控制高温炉温度的方法。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种用于高温炉温度控制系统的温度控制方法,所述高温炉温度控制系统包括PLC、可控硅、变压器、高温炉和温度传感器,其中,所述高温炉包括加热池、发热元件、隔热屏、包括石墨棉和玻璃棉的保温层、带有水冷套的炉壳和带有水冷套的炉盖,所述温度控制方法包括以下步骤:
步骤1:在PLC上设定目标温度SP,然后对变压器通电,PLC对可控硅的控制极输出幅值为s1和脉宽为w1的第一触发脉冲Q1;
步骤2:可控硅在第一触发脉冲Q1的作用下导通,导通角为θ(0≤θ≤180度),可控硅输出直流电压V1以便为变压器提供励磁电压,变压器的输出电压V2施加于高温炉的发热元件,高温炉的升温速率记为v1;
步骤3:温度传感器实时采集高温炉的温度值T,并且将所采集的温度值T传输至PLC;
步骤4:PLC将接收的温度值T与预设的第一级温度阈值T1进行比较:
若T<T1,则继续对可控硅输出第一触发脉冲Q1,并重复步骤2-4直至T≥T1;
若T≥T1,则对可控硅输出幅值为s2和脉宽为w2的第二触发脉冲Q2,s1=s2,w2<w1;
步骤5:可控硅在第二触发脉冲Q2的作用下调整其导通角θ以使其减小,进而调整其输出电压V1减小,即变压器的励磁电压减小,变压器的输出电压V2减小,从而使高温炉的升温速率为v2,v2<v1;
步骤6:温度传感器实时采集高温炉的温度值T,并且将所采集的温度值T传输至PLC;
步骤7:PLC将接收的温度值T与预设的第二级温度阈值T2进行比较,其中T2>T1:
若T1≤T<T2,则继续对可控硅20输出第二触发脉冲Q2,并
重复步骤5-7直至T≥T2;
若T≥T2,则对可控硅输出幅值为s3和脉宽为w3的第三触发脉冲Q3,s2=s3,w3<w2;
……
以此类推,根据预设的逐级升高的温度阈值Tn来逐级降低高温炉的升温速率vn+1(n≥1),直至高温炉的温度值T达到目标温度SP;
步骤8:当温度T升高至或者高于目标温度SP时,PLC停止向可控硅输出触发脉冲Q,使可控硅的导通角θ为零,可控硅关断,从而使高温炉的发热元件停止工作。
本发明的温度控制方法通过利用PLC取代传统的继电器,同时采用可控硅变压器实现无级调压,将成熟的可编程逻辑控制技术与电子电力技术相结合,显著提高了高温炉的控温精度,实现经济高效稳定的控温,尤其适合应用于1700度以上的高温冶炼工业。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
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