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热处理加热炉的温度检测与控制

随着我国国民经济的快速发展,热处理加热炉的运用越来越广泛, 对温度的测量和控制水平都不断提高。关于热处理加热炉的金属加热质量, 因为加热过程处于高温等恶劣环境, 目前在加热过程中还没有用检测设备来直接测量的客观方法。国内外通用的判断方法是通过检测炉膛温度和出炉温度来反映加热质量的。温度的检测和控制都直接影响生产安全和产品质量。

1 、温度测量系统介绍

加热炉温度检测系统主要由P LC(可编程控制器) 和传感器构成。温度检测系统实现的过程主要是传感器将温度转换为电信号, 电信号通过P L C输入模块进入P L C ,P LC的中央处理器(CP U )通过A/ D转换将送进来的电信号转换为P L C 可识别的数值,然后PLC通过系统设定温度(S P)和实际温度( P V )的差别通过P I D运算进行自动控制, 温度检测的数据可以通过历史曲线记录下来作为加热炉产品合格的依据。

2 、检测设备的选用

我们用于钢管加热的热处理炉一般采用热电偶检测加热炉炉膛温度, 实时监测加热炉的加热效果, 按金属加热需要的温度升温曲线对加热炉进行控制; 加热炉外采用红外线温度测温仪测量被测物的温度, 及时反映金属在加热炉内的加热程度和及时反映加热过程中的异常情况。热电偶产生的电势差信号和红外测温仪产生的模拟量信号可以被P L C采集,这些信号通过P LC的运算处理后作为控制信号对加热炉温度进行控制、记录并保存。

（1）炉内测量主要选用测温设备

目前国内外在线炉内测温使用的传感器普遍采用热电偶测温方式。电偶测温原理:两种不同成份的导体两端接合成回路,当接合点的温度不同时, 在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热处理过程中加热炉采用的热电偶主要有K分度和S分度热电偶。K偶,材质镍铬——镍硅,长时间测温范围0～9 00℃,一般金属材料价格低;S偶,材质铂铑1 0——铂,长时间测温范围0～1 3 0 0℃,贵重金属材料价格高。基于热电偶测温范围、精度等级、性价比综合考虑, 建议热处理过程中的淬火炉采用Ⅱ级S偶,测量误差为2.25～2.75℃;回火炉炉温采用Ⅰ级K偶,测量误差为2 . 4 ～ 3 . 2 ℃。

（2 ）炉外测量主要选用测温设备

红外测温原理: 温度在绝对零度以上的物体都会辐射出红外线, 通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换为电信号,进而转换为温度信号, 实现对目标物体远距离测温。如图1所示,在同一波长范围内温度越高物体所辐射出的能量也就越大,红外测温设备正是利用这一远离检测出辐射能量的大小再通过计算得出物体的实际温度。

影响测量准确的因素较多, 主要有测量设备的测量精度等级、测量距离、波长等。其中温度不同的物体其辐射能量在不同波长范围内的分布情况也不相同, 温度越高辐射能量高的区域就越偏向波长较短处, 因此测量温度较低的物体应选用波长较长的测温设备, 而测量高温物体应选用波长较短的设备。

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