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實驗電爐

老式接觸器控制箱式爐控溫系統改造為PID可控硅控制案例

 

軍工品中很多彈體材料的退火回火等熱處理工藝常常會用到箱式爐,所以在軍工企業中的箱式電阻爐應用很廣泛。隨著科技進步和時代發展,對軍工彈體材料的熱處理性能要求日益增高,對箱式電阻爐設備的控制性能也越來越高。而目前很多軍工企業的箱式電阻爐設備使用年限很長,有些超過20年以上,箱式電阻爐控制系統還是采用20多年前的老式溫度控制接觸器,控制器各個器件也老化了,某些器件已停產無法更換,且可靠性差,控制精度差,導致故障頻發,造成產品的質量事故。下面以某軍工廠1臺30年前老式接觸器控制溫控系統為例,介紹利用PID控制儀表改造老式箱式爐溫控系統的過程。
 
一、概述
 
    鑒于該廠此臺箱式電阻爐控制系統使用年限超過30年,控溫性能差,可靠性差,需要進行技術改造,決定采用PID控制儀表及雙向可控硅取代原有接觸器主電路控制系統,并增加報警系統使箱式電阻爐運行穩定可靠噪聲小。
 
    改造后的箱式電阻爐主要由:主電路部分、溫度控制系統、報警系統等。
 
二、箱式爐主電路
 
    箱式電阻爐主電路圖如下,原來的接觸器主電路改造成雙向可控硅主電路,利用雙向可控硅的開關特性實現對箱式電阻爐電源通斷的控制。為了對雙向可控硅進行有效的保護,在電路中增加了快容保護系統以及阻容吸收保護電路,以防止電路故障時的過流損壞雙向可控硅。為了實際生產需要,需要控制雙向可控硅工作的觸發信號,在控制電路中增加了一個繼電器手動控制觸發信號。
 
 
 
 
    采用了大的軸流風扇對可控硅進行冷卻,通過生產過程檢驗,滿足使用要求。為了防止在冷卻系統未送電時電阻爐送電,導致雙向可控硅溫度過高而損壞,在冷卻電路中并聯了一個繼電器KM1,確保在冷卻電路送電后,箱式爐控制電路才能工作。
 
三、PID溫度控制系統
 
    溫度控制系統如圖2,采用XMA-5000溫度智能控制表,該儀表具有高速14位高精度A/D轉送器,萬能分度號輸入,具有熱電偶冷端補償,自動穩零及非線性處理技術,長期運行無溫漂。XMA-5000溫度智能控制器采用PID算法及PID自整定技術,保證了系統不超調,不欠調,控溫精度可達到1℃。XMA-5000系列智能PID調節器可軟件設置輸出上下限幅值,支持外部手動限幅;定值控溫模式下升溫速率可設定,可分段限幅,具有恒溫計時功能;含50段時間程序存儲地址,時間曲線條數可靈活設置,人性化跟蹤運行;各段時間程序可分別限幅,有效減少超調;支持多種輸出方式:變送輸出、固態繼電器輸出、可控硅觸發輸出;支持MODBUS-RTU通訊協議,RS485硬件接口,通訊接口具有高壓、大電流等保護功能;校正數據具有備份/恢復功能。
 
 
 
    采用了雙報警系統,使電阻爐工作更加可靠,還應用了一塊溫度顯示儀表對爐溫進行二次監控,減少因溫控器故障使電阻爐跑溫造成質量事故。
打印電路可對產品的加熱時間進行跟蹤打印,以確定材料達到生產時所需的加熱溫度及保溫時間。
 
四、箱式電阻爐控制電路
 
    箱式電阻爐的啟動控制電路如下圖所示,其中QF3為XMA-5000溫度控制儀表的電源控制開關。SB1為啟動按鈕,當啟動按鈕SB1閉合后,使繼電器KM通電工作,KM的常開觸點閉合,,接通電路,使溫度控制電路進入工作狀態。
 
 
 
    為了滿足質量安全標準,在電阻爐爐門開啟時,電阻爐應自動斷電,防止觸電事故的發生。為了滿足這一要求,在電阻爐控制系統電路中串接了一常閉觸點。當電阻爐爐門開啟時,該常閉觸點斷開,控制電路電源斷開,繼電器KM失電,斷開溫度控制器的可控硅觸發信號,雙向可控硅停止工作,電阻爐停止送電。
 
 
五、結束
 
    該箱式電阻爐設備改造后運行穩定,沒有因設備自身的原因發生故障,較改造前有了明顯的改善,提高了生產效率,達到了同類設備的先進水平。
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