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电炉系统解决方案

钟罩炉自动化控制系统设计方案

钟罩炉广泛应用于氧化锆陶瓷插芯材料、电子陶瓷、钨合金产品、锂电正负极等等材料的烧结。本文介绍一种钟罩炉自动化控制系统设计方案。

一、钟罩炉控制方案

1、加热控制：加热元件一般采用沿圆周均匀布置，所选加热元件视使用温度而定，包括加热板、外丝加热棒、硅钼棒等等，最高工作温度达到1750℃。本钟罩炉自动化控制系统温度控制采用辉达智能通讯管理模块HD-M-DY4000系列+PLC控制，升温、保温、降温控制根据需求自行设置。降温升温时靠变频分机控制降温速率，通过气动角阀和电磁阀控制占空比确定对应的温控组升降温速度，从而使温度一致性更好。

2、气氛控制：配合钟罩炉常使用的气氛有氧气、氮气、压缩空气、氢气等等，视用户需求对关键气氛进行流量控制。下文以氮气为例。本钟罩炉自动化控制系统的配气系统采用若干个氮气电磁阀和若干个空气电磁阀，通过调节电磁阀的开启和占空比来调节气体的配比，通过氧分析仪将炉膛内的氧含量传送给控制器，与设定的氧含量比较自动控制空气与氮气的流量，快速达到炉内平衡气氛。

3、内循环控制：内部循环系统通过搅拌炉内气体，使得炉内温度场、气氛场更加均匀。本系统循环风机由变频器控制，通过调节变频器频率来控制风机流量。一般循环风机入口温度不能大于300℃，升温过程中气体强制循环，加强体流动将磁芯在升温过程中排出的水汽、胶质等及时被带走。保温时，开启循环风机是为保证炉内有一定正压，当压力炉内压力大于3KPa时开泄压阀。

4、排废排胶控制：本系统排废排胶系统通过一台引风机将烧结升温过程中排出的杂质及时排出炉体外，大大缩短排胶时间(通过风机的不同频率间接达到不同的进气流量，风机频率不同的温度段频率不同，提前设定)。控制系统能够自动检测并控制电动蝶阀的开度,将炉气及时排出炉体外，大大缩短排胶时间。与内部循环系统配合协调使用效果更加显著，风机启动及停止要与水密封阀及顶部转换出气阀配合使用。

5、升降机控制：钟罩炉由一个升降机构托住炉膛底板，制品放在升降机炉膛板上，通过升降机上升到炉膛进行工艺曲线的加热。为了保证在升降过程中的平衡可靠，在发生传动及电机故障时，能自动地进行处理和报警。使排除故障时间及生产设备损失降到最低。交流变频器的应用，使得升降机传动系统的调速和控制非常方便，同时变频调速具有良好的无级调速性，驱动功率损耗小，并能方便的进行正反转控制。升降如可变频控制也可考虑，达到均匀加减速。该项目根据配置情况，自控预留相关控制接口。可实现变频控制与启停控制两种模式。

6、故障检测报警控制：通过安装炉体被动端一侧的传感器对升降运动状态监测，保证在传动过程中对于升降机故障的自动处理和报警，在液压顶紧后通过电接点压力表对压力监控，当压力低于下限时液压电机启动电磁阀开启补压，一个烧结周期超过3次补压输出报警。电源异常监测，电机异常监测，超温报警，气氛超差，制品垂直度等。

二、钟罩炉集中控制监控系统

钟罩炉自动化控制系统计算机站由工业计算机加上大屏液晶显示器，基于Windows系统下，配以国内先进的组态软件环境下开发的窑炉运行软件，完成数据监控、处理、参数设定、趋势显示、报警显示、报表等操作。

系统的控制软件系为窑炉“量身定做”的专业测控软件，充分考虑了窑炉运行各道工序的需求和特点，充分考虑了该行业的特点和各种个性化需求；具有很强的针对性。

系统的主貌图中形象直观的再现窑炉的工艺流程。操作员通过观察主貌图就能了解各主要的艺段运行状态，报警状态等，并可以根据操作需要快速的切换到调整画面和报警监测画。

（重要数据实时显示，包括温度，炉内氧含量及压力，风机状态，氮气及氧气流量，重要阀的状态）

系统的主貌图中形象直观的再现钟罩炉的工艺流程。主貌图包括：工艺曲线、参数设定、实时曲线、历史曲线、实时数据、报警记录、生产记录、登录权限管理。

1、负载监测说明

根据预先设置负载的老化率、监测点等参数的设置，控制器采集负载电压、电流对负载的老化情况进行判断，显示负载的性能状况。负载老化到一定程度后系统自动报警提示，有效避免因负载老化造成的能源浪费和生产事故发生。

图1：工业炉负载监测图

2、电量监测

系统具有电量监控功能。通过对电量参数设置，按设定时段，分时段记录电量使用情况，使用数据导出将电量数据导出，提供电量查询。方便查看历史电量使用情况，并可生产电费统计报表，所有数据可导出存档。能及时有效的了解统计电量的使用情况并作出相应的节能调整和改进措施。

3、功率监测

按设定的时段，调出历史的功率曲线，通过打印，将历史功率曲线打印出来，进行纸质的记录。

4、自动升温程序控制（新窑升温程序、二次上电升温程序）

新窑初次升温或者炉窑二次上电升温时，一键启动，系统实现自动升温程序控制，避免升炉时操作不当给炉窑硅钼棒带来损害，也能有效避免突然断电后又突然来电情况引起硅钼棒烧断的危险。

5、数据报表记录及打印

记录温度及电流等数据，并方便的查询和打印记录数据。

6、电能监测及费用统计报表

提供电量监测及记录，方便查看历史电量使用情况，并可以导出数据进行存档。

7、曲线监控

图2：升温曲线监测图

8、报警记录、工艺记录

a.报警记录

以表格的形式，记录报警事件，报警记录内容有：通信报警、超温报警、温度采集故障报警、缺相报警等（包括温度、气氛、压力、液压压力、带反馈阀状态等异常除报警外，有解除故障方法提示）。

b.工艺记录

完整的工艺记录功能，能够保存不同的工艺记录。保证对不同工艺需求时做出迅速的反应，减少重复编辑。

9、温度控制、参数设置

仪表参数，现场模块参数都能很直观在组态软件上显示出来。多区参数设置可一键同步完成所有参数相同加热区的参数设置，避免重复繁杂的操作步骤；多区工艺曲线相同时可实现一键多区工艺曲线同步下载，操作便捷。

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