硅钼棒电阻炉温度控制系统的设计.pdf

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1、硅钼棒电阻炉温度控制系统的设计邱秀金。等硅钼棒电阻炉温度控制系统的设计DesignoftheTemperatureControlSystemofMoSi2RodResistanceFurnace邱隽会饧勇琴差宏伟李武互铁春(中国工程物理研究院，四川绵阳621900)摘要：对硅钼棒炉原有温度控制系统进行了研究，研制了一套以智能温度控制器为核心、具有双闭环负反馈的温度控制系统。设计了主回路过电压和过电流保护电路，并根据加热件材质特性给出了工艺建议。调试结果表明，系统具有操作简单、故障率低和控制品质好等优点。实践证明，该控制系统具有一定的推广应用价值。关键词：控制系统智能温度控制器双闭环负反馈P

2、ID中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Theexistingtemperaturecontrolsystemforsiliconmolybdenumrodfurnaceisstudied，andthetemperaturecontrolsystemwiththeintelligenttemperaturecontrollerasthecore-andpossessesdualclosed—loopfeedbackisresearchedanddeveloped．Theover—voltageandover—currentprotectioncircuitsformain

3、looparedesigned。andthesuggestionoftechnologicalprocessinaccordancewiththematerialpropertyofheatedelementisgiven．Commissioningindictesthatthesystemfeatureseasyoperation，lowfaultrateandgoodcontrolquMity．Thepracticeprovesthatthiscontrolsystempossessescertainpromotingandapplicablevalues．Keywords：Contr

4、olsystemInteUigenttemperaturecontrollerDualclosed—loopNegativefeedbackPID0引言中国工程物理研究院有一条特种陶瓷生产线，主要从事泡沫陶瓷、熔铸坩埚、氧化锆喷条、陶瓷球等的研究与生产工作。该生产线关键设备之一——16kW硅钼棒电阻炉(以下简称“硅钼棒炉”)是20世纪70年代末从江苏宜兴凤凰电炉有限公司购买的。该炉温度控制系统由分立元件组成，且使用年限长．导致控制元件严重老化。该系统存在控制精度低、响应速度慢、稳定性差和故障率高等缺点，已经无法满足现代精密陶瓷烧结工艺要求。为此，中国工程物理研究院组织技术力量为该炉重新设计

5、并制造了一套温度控制系统。1系统主回路设计经充分调研．决定保留原温度控制系统主回路中的硅钼棒加热件和电阻炉专用变压器，弃用原主回路中的其他元件和整个控制系统。新温度控制系统采用先进且成熟的智能仪表控制技术，共有炉温和主回路电流两个负反馈回路。硅钼棒电阻炉温度控制系统框-I修改稿收到日期：2012—06—07。第一作者邱秀金(1976一)，男，1999年毕业于哈尔滨工程大学工业电．．气自动化专业，获学士学位，工程师；主要从事工业电气自动化和供电技⋯术的研究。EH-16kW图2主回路电路图Fig．2Mainloopcircuit热功率计算与加热件的选取硅钼棒炉相关参数的计算大多采用热功率公式。

6、30PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL34No．5May2013硅钼棒电阻炉温度控制系统的设计邱秀金。等人们通过长期实践总结出箱式电炉的功率与其炉膛的容积存在着一定的关系，即炉膛容积越大，装炉量越多，消耗的热量也越多，需要的功率越大[2]。根据上述分析，可以配置该炉的功率，具体关系如式(1)所示：P=K√俨(1)式中：P为电炉功率，kw；K为经验系数，无量纲；V为炉膛有效容积，m3。在不同温度下．电阻炉的经验系数K的取值范围如表1所示。表l不同温度下K的取值范围Tab．1ThevaluerangeofKatdifferenttemperature炉温／q

7、c经验系数K炉温／℃经验系数K4004～7l400160～18070050～751600180～2001Ooo75～100l800210～230l200100～150对于箱式电炉，K取上限；对于井式电炉，K取下限；对于要求快速升温或使用频次高的电炉，K取上限。遵循这一原则，经验系数K取200。根据测量尺寸计算得到的硅钼棒炉的有效容积约为0．0198m3。将上述数据代人式(1)，计算得到电炉电功率应为14．64kW。考虑到