箱式电阻炉及温控系统结构设计

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4、炉、介质（微波）加热设备等几大类。而每一类还可根据加热方式、炉体结构特点、物料输送方式、操作方式、电源特点、加热用途、炉内气氛与介质的不同等等分成许多小类。箱式电阻炉是利用电流通过电阻丝产生的热量来加热或熔化物料的一类电炉。影响箱式电阻炉加工质量的一个重要因素就是电阻炉的温度控制的精度，所以，温度控制是箱式电阻炉设备的制造之中的重中之重。1.1箱式电阻炉温度控制方法的应用现状当前，自动化装置己成为现代生产过程的重要组成部分，自动化装置是保证生产过程正常进行的重要因素和条件，生产过程自动化的程度己成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。电阻炉温度控制方法也不例外是一个自

5、动化控制的方式，使电阻炉的温度控制精度更高，使热加工质量更好。1.1.1箱式电阻炉控温系统的常规结构及方法目前，箱式工业电阻炉的自动化水平较低，在控制方法上很多还停留在简单控制水平上。由于小型箱式电阻炉一般应用在实验或小容量用炉的场合，这种电阻炉在设计方面满足了惯性小、非线性弱的控制要求、同时在应用过程中的扰动也比较少、动态参数时变性不大、因此，PID控制器足以满足这种电阻炉控温系统的要求。尤其工业发达国家生产的PID温度控制器，以及一些国内采用引进技术而生产的模拟PID控制器，都得到了广泛的应用[1]。与小容量箱式电阻炉相比大容量工业电阻炉最大的特点是具有大惯性、大延

6、迟，当出现超调严重时，有可能引起系统的不稳定，甚至超过安全线，从而危及设备与生产安全。由于在生产中还要满足不同生产过程的要求，需要动态的改变炉内温度、加热试样的品种、及相应加热试样的速度等，这使得电阻炉对象参数扰动频繁，造成了大容量电阻炉控制的复杂性、困难性。而常规PID控制对这种对象达不到理想的控制效果。这就要求必须根据大容量电阻炉的结构及动态特性提出新的控制策略[2-3]。在新兴工业电阻炉温控方法的研究方面，很多学者做了大量的研究。例如各种模糊技术在电阻炉温度控制中的成功应用，及神经网络在对电的这种灵活性，使得它已成为当前解决复杂被控对象的优先选择[4-6]。包钢无

7、缝厂环形加热炉即采用了复合模糊控制与PID调节相结合方法，解决了加热炉燃烧热值波动、阀线性不好和大惯性的难题。1.1.2箱式电阻炉应用特点随着电力工业的发展，箱式电阻炉得到了大规模的工业的应用。在20世纪末，为适应工业(特别是材料工业)发展的需要，电阻炉又得到快速发展。它除应用于材料工业外，还广泛应用于机械工业、化学工业、建筑工业、轻工业及实验室等，它之所以应用广泛是因为和燃烧炉相比，具有很多优点：1)热效率高：电阻炉不需要燃烧烟气作传热介质，没有排除废气造成的热损失，空间热强度高，能达到很高温度;2)产品质量好：炉内气氛洁净，炉温可以精