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多区功率自动分配技术在工业电炉多区温度控制系统的应用

工业电炉是工业上很常见的工业设备，目前市场上有各种不同类型的电炉，各自作用虽不尽相同，其加热原理相似，在工业电炉加热过程中都需解决如何准确采集炉内温度，以及保证炉体加热均衡的问题。传统的工业电炉温度控制系统中，采用单区温度监控系统，只能检测并采集到电炉局部区域的温度，不能准确反映整个电炉的温度值，对电炉的加热控制构成严重影响。

1 工业电炉加热原理分析

当电流在导体中流过时，因为任何导体均存在电阻，电能即在导体中形成损耗，转换为热能，按焦耳楞次定律:Q=0.2412Rt

按上式推算，当1千瓦小时的电能，全部转换为热能时:
Q=(0.24x1000x36000)/1000=864千卡

在电热技术上按1千瓦小时=860千卡计算。电阻炉在结构上是使电能转换为热能的设备，它能有效地用来加热指定的工件，并保持高的效率。

2 工业电炉特性分析

工业电炉消耗电能转换来的热能．一部分由电炉构筑材料及传热的各种因素而散失到空间去了，另一部分则用于对炉内工件的加热，前面的一部分形成了电炉损失功率，后一部分形成了电炉有效功率。

当电炉开始升温时，炉内砌砖体大量地吸收热量，以提高本身温度，在停炉冷下来时又把这一部分热量散失到空间去；这一部分形成炉体蓄热损失。一台先进的工业电炉应具有低的空炉损失及高的有效功率。较少蓄热相失。空炉损失的大小是衡量电炉效率好坏的重要指标，空炉损失小的电炉，可以得到高的技术生产率及低的单位电能消耗比。一般工业电阻炉的效率。小型电炉较低一些．大型电炉较高一些，从10—100千瓦的箱式电炉效率约为65-85%，空炉损失约占总功率的35--15％。

电炉从室温升到工作温度的时间对电炉的经济指标是有明显影响的，升温时间短则炉子投入正常使用的时间就较长每天的生产率就较高，每公斤工件的电耗量就降低，所以要尽量采用热惯性小的炉衬材料并降低炉体蓄热量来加快电炉的升温速度：炉体的蓄热量对周期作业炉影响很大，尤其是每天一班或二班生产的电炉。对连续作业炉其影响就不明显。

加热能力是一台工业电炉的主要技术指标，加热能力是指电炉的有效功率，从理论计算上在一个小时内能把指定的材料加热到额定温度的******重量数，以公斤／小时计算。

3工业电炉多区加热控制系统

鉴于工业电炉的特性，实际加热过程中，由于电炉构筑材料及传热因素的影响，电炉炉体内各个空间区域的温度值尤其是在炉体初步升温（烘炉）的过程不尽相同，使得单区电炉温度控制系统难以准确检测到炉体内的温度值，进而严重影响加热系统控制的精确性，致使温区内温度不均匀，影响加热产品的质量。

工业电炉多区加热控制系统带有多组控制电路和一个通讯管理模块。控制电路组成部分包括：温度控制器、可控硅组件和相应的加热负载。温度控制器包含通讯单元、PID控制单元、功率检测单元、信号采集单元、可控硅触发单元。根据工业电炉的特性，将电炉分为多个加热温区，并在各个温区内放置传感器检测相应温区的温度，这些传感器分别与多区加热控制系统的各组控制电路的温度控制器相连，经温度控制器采集单元实时采集各个加热温区的温度值，经PID控制单元发送控制信号至可控硅触发单元，输出触发脉冲信号到可控硅组件，控制可控硅导通大小，进而控制与可控硅组件相连的加热负载工作。同时温度控制器的功率检测单元也与加热负载相连，检测加热负载功率。

通讯管理模块通过通讯单元与温度控制器相连，并获取温度控制器内存储的各温区温度及负载加热功率等参数。通讯管理模块支持功率自动分配技术，将分配的功率分布发送给各个温度控制器，控制各个温区内加热负载工作，以保障各个温区的温度均衡。

4多区功率自动分配技术

常规仪表控制只对单区的温度分别独立控制，但区与区之间的温度会因为各种因素造成不平衡状态。多区功率自动平衡温控技术是在常规仪表控制技术基础上增加了通讯管理模块，由通讯管理模块实现多区功率自动分配技术。综合各区的升温情况，根据实际情况自动判断并自动调节每一区加热功率，实现功率自动分配，真正程度上保证每区温度均匀，实现温度的自动化控制，免去不断调试的麻烦。同时设置单区******电流限定值，防止因某些原因或故障而使一个区功率分配过大，导致过流产生。

5结论

经测试及项目实践经验表明，多区功率自动分配技术应用到工业电炉多区温度控制系统中，使得整个热处理工艺中，电炉温度控制操作更简单、更方便，控制效果也更好。用户只需设置给定温度值，系统可自动掌握电炉加热特性，并自动分配多区的加热功率，对于保持炉体温度的均衡有很好的控制效果。

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