数字控温式时效油炉的设计与制作

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1、数字控温式时效油炉的设计与制作重钢股份有限公司钢研所叶俊廷朱波牟家寿摘要利用报废的时效油浴炉壳体，拆除原有电路，重新设计控制系统、外观及附件。使其具备自动控温、口动计时、高精度、超温断电等功能。同时减少油烟污染，节约能源。关键词：时效油炉；PID控制；时间继电器控制；节能减排一、引言时效油浴炉是对时效冲击试样进行人工时效的设备，是进行时效冲击试验必不可少的试验设备。本单位使用的油浴炉是硅钳棒底部加热，电接点玻璃水银温度计及继电器通断式控温的落后方式，该设备存在温度波动大、准确性差、功耗大且热效率

2、低、安全隐患严重、故障率高、油烟污染油较重等弊端，为此我们特进行时效油浴炉白主设计改造。二、方案与设计2.1设计目标改造后的时效油浴炉应具有高精度数字自动控温方式，满足时效冲击试验对试样进行人工时效的要求。2.2设计思路考虑到该设备同时涉及到高温和易燃物两个危险源。并且工作环境较恶劣，在短时无人值守情况下的安全保护非常重要。所以在电路设计上考虑了多种时效状态下的保护功能。组织技术人员反复研究设计了最可靠的电控设计方案。2.2.1将加热方式从现在的油箱外部硅钮棒加热改为内部电热管加热，提高热效率、

3、降低故障率。2.2.2控温方式采用PID温度控制仪、时间继电器等先进控制手段，使其具备数字化设定、自动控温、精确控温、延时报警、多重保护等功能。2.3电路设计①采用温控仪作为主控单元，输出并接受多组信号。②热电（阻）偶负责采集温度信号并提供给温控仪。③温控仪输出主信号控制3相固态继电器，每相固态继电器驱动一组加热管。①到达设定温度时温控仪输出信号给时间继电器，时间继电器开始记时。②到达设定延迟时间后，时间继电器输出信号驱动电铃提示。③在电路中加入漏电保护自动开关，防止因容器泄漏、加热管破裂等造成

4、的漏电危险。④加入热敏电阻防止因失控造成的超温保护。wMnnHU*fn13门11)Uf)«)KW4ND1©<=>油浴电阻炉电路原理图12.4设计参数主回路：380V/6A功率：9KW控制电压：220V发热方式：内加热式（发热管3X3KW）时效温度：室温~300°C温控精度：±1°C报警信号：嗡鸣2.5箱体及外观设计与改造为了加强保温作用，同时保证元器件不受高温彫响。在外壳体与油箱壁之间填充环保型无碱纱，并覆盖保温纤维绝缘石棉板。这样既保温又隔热。为了加强保温作用，同吋保证元器件不受高温影响。在外

5、壳体与油箱壁之间填充环保型无碱纱，并覆盖保温纤维绝缘石棉板。这样既保温乂隔热对于热电偶的插入位置和测温点，我们采用在油箱侧面开孔并焊接钢套管的方式。铠装热电偶斜插入油箱内，测量点正好位于发热管附近。这样既无需经常插拔热电偶，又保证了温度测量的准确性。三、备件选型市场上温控仪有很多种，每种功能配置都不一样，我们需要的温控仪必须满足以下条件：输出主控制为固态继电器（SSR）、上下限报警输出（常开常闭各一）、热电（阻）偶信号采集。因为不需要更高级的控制，不添加通讯及编程模块。因此确定：温控仪采用XMT

6、D838G型；三组加热管采用星形连接，每组加热管设计功率为3KW；固态继电器釆用SSR40（240VAC）；时间继电器釆用JSS48B（AC220V）,常开触头接电铃提示。四、组装与调试按照设计方案我们对时效油浴炉进行了组装。调试过程中由于油浴炉采用的介质是机油，其粘度大，低温流动性差，温滞后时间相对较长。为了使温控精度达到预期目标，我们在微积分控制时间、继电器比例控制周期、主输出滞后宽度、上下限报警温度值等多项参数上进行了多次反复调试。满足了实际温控精度达到设计要求的±1°Co随着温度的升高，

7、机油流动加快，系统温度均匀性也完全满足了试验的要求。五、效果和效益5.1控制精度显箸提高电接点玻璃水银温度计搭配继电器通断式控温的方式由于通断频率低，响应慢，高温测量精度低（0~300°C测量分度值达到5度）。而大功率的硅钳棒又缺乏可控性，发热量滞后时间长。在实际系统保温阶段精度只能达到±10°C以内。采用温控仪采集热电偶信号驱动固态继电器方式控温，精度大大提高。实际系统温控精度达到±1°C。远远高于国家标准的250°C±10°Co5.2降低劳动强度、提高工作效率温度采用数字化设定后，不再需要手

8、动调节水银温度计的控温点。而且LED温度显示一目了然，也不需要近距离观察读数。实现了保温时间数字化、衡温自动计时、延时自动报警提示。不需要人工判断温度和时间，同时设备系统具有很高的可靠性和安全性，实现了现场无人值守。一个检验人员可多台设备同时作业，提高了工作效率。5.3提高安全性和可靠性原用油浴炉采用硅钳棒外部加热，接头外露、发热温度远高于介质着火点，因此存在着诸多的安全隐患。改进后接线柱隐藏到箱体内部，而且内加热方式使得加热元件完全和氧气隔绝，减少火灾发牛的可能。在电路中加入漏电保护自动开关，