摘要：在工業(yè)電爐溫度控制系統(tǒng)中，如何有效監(jiān)測(cè)爐內(nèi)的溫度，保證爐體溫度均衡性，一直是工控領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分配工業(yè)電爐多區(qū)功率自動(dòng)分配，進(jìn)行電爐加熱控制，更好地保證整個(gè)爐體溫度的均衡性。

0 引言

工業(yè)電爐是工業(yè)上很常見的工業(yè)設(shè)備，目前市場(chǎng)上有各種不同類型的電爐，各自作用雖不盡相同，其加熱原理相似，在工業(yè)電爐加熱過(guò)程中都需解決如何準(zhǔn)確采集爐內(nèi)溫度，以及保證爐體加熱均衡的問(wèn)題。傳統(tǒng)的工業(yè)電爐控制系統(tǒng)中，采用單區(qū)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，只能檢測(cè)并采集到電爐局部區(qū)域的溫度，不能準(zhǔn)確反映整個(gè)電爐的溫度值，對(duì)電爐的加熱控制構(gòu)成嚴(yán)重影響。

1 工業(yè)電爐加熱原理分析

當(dāng)電流在導(dǎo)體中流過(guò)時(shí)，因?yàn)槿魏螌?dǎo)體均存在電阻，電能即在導(dǎo)體中形成損耗，轉(zhuǎn)換為熱能，按焦耳楞次定律:Q=0.2412Rt
按上式推算，當(dāng)1千瓦小時(shí)的電能，全部轉(zhuǎn)換為熱能時(shí):
Q=(0.24x1000x36000)/1000=864千卡

在電熱技術(shù)上按1千瓦小時(shí)=860千卡計(jì)算。電阻爐在結(jié)構(gòu)上是使電能轉(zhuǎn)換為熱能的設(shè)備，它能有效地用來(lái)加熱的工件，并保持高的效率。

2 工業(yè)電爐特性分析

工業(yè)電爐消耗電能轉(zhuǎn)換來(lái)的熱能．一部分由電爐構(gòu)筑材料及傳熱的各種因素而散失到空間去了，另一部分則用于對(duì)爐內(nèi)工件的加熱，前面的一部分形成了電爐損失功率，后一部分形成了電爐有效功率。 

當(dāng)電爐開始升溫時(shí)，爐內(nèi)砌磚體大量地吸收熱量，以提高本身溫度，在停爐冷下來(lái)時(shí)又把這一部分熱量散失到空間去；這一部分形成爐體蓄熱損失。一臺(tái)*的工業(yè)電爐應(yīng)具有低的空爐損失及高的有效功率。較少蓄熱相失。空爐損失的大小是衡量電爐效率好壞的重要指標(biāo)，空爐損失小的電爐，可以得到高的技術(shù)生產(chǎn)率及低的單位電能消耗比。一般工業(yè)電阻爐的效率。小型電爐較低一些．大型電爐較高一些，從10—100千瓦的箱式電爐效率約為65-85%，空爐損失約占總功率的35--15％。

電爐從室溫升到工作溫度的時(shí)間對(duì)電爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是有明顯影響的，升溫時(shí)間短則爐子投入正常使用的時(shí)間就較長(zhǎng)每天的生產(chǎn)率就較高，每公斤工件的電耗量就降低，所以要盡量采用熱慣性小的爐襯材料并降低爐體蓄熱量來(lái)加快電爐的升溫速度：爐體的蓄熱量對(duì)周期作業(yè)爐影響很大，尤其是每天一班或二班生產(chǎn)的電爐。對(duì)連續(xù)作業(yè)爐其影響就不明顯。

加熱能力是一臺(tái)工業(yè)電爐的主要技術(shù)指標(biāo)，加熱能力是指電爐的有效功率，從理論計(jì)算上在一個(gè)小時(shí)內(nèi)能把的材料加熱到額定溫度的zui大重量數(shù)，以公斤／小時(shí)計(jì)算。

3 工業(yè)電爐多區(qū)加熱控制系統(tǒng)

鑒于工業(yè)電爐的特性，實(shí)際加熱過(guò)程中，由于電爐構(gòu)筑材料及傳熱因素的影響，電爐爐體內(nèi)各個(gè)空間區(qū)域的溫度值尤其是在爐體初步升溫（烘爐）的過(guò)程不盡相同，使得單區(qū)電爐溫度控制系統(tǒng)難以準(zhǔn)確檢測(cè)到爐體內(nèi)的溫度值，進(jìn)而嚴(yán)重影響加熱系統(tǒng)控制的性，致使溫區(qū)內(nèi)溫度不均勻，影響加熱產(chǎn)品的質(zhì)量。HUIDA多區(qū)加熱控制系統(tǒng)帶有多組控制電路和一個(gè)通訊管理模塊。控制電路組成部分包括：溫度控制器、可控硅組件和相應(yīng)的加熱負(fù)載。溫度控制器包含通訊單元、PID控制單元、功率檢測(cè)單元、信號(hào)采集單元、可控硅觸發(fā)單元。根據(jù)工業(yè)電爐的特性，將電爐分為多個(gè)加熱溫區(qū)，并在各個(gè)溫區(qū)內(nèi)放置傳感器檢測(cè)相應(yīng)溫區(qū)的溫度，這些傳感器分別與多區(qū)加熱控制系統(tǒng)的各組控制電路的溫度控制器相連，經(jīng)溫度控制器采集單元實(shí)時(shí)采集各個(gè)加熱溫區(qū)的溫度值，經(jīng)PID控制單元發(fā)送控制信號(hào)至可控硅觸發(fā)單元，輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)到可控硅組件，控制可控硅導(dǎo)通大小，進(jìn)而控制與可控硅組件相連的加熱負(fù)載工作。同時(shí)溫度控制器的功率檢測(cè)單元也與加熱負(fù)載相連，檢測(cè)加熱負(fù)載功率。通訊管理模塊通過(guò)通訊單元與溫度控制器相連，并獲取溫度控制器內(nèi)存儲(chǔ)的各溫區(qū)溫度及負(fù)載加熱功率等參數(shù)。通訊管理模塊支持功率自動(dòng)分配技術(shù)，將分配的功率分布發(fā)送給各個(gè)溫度控制器，控制各個(gè)溫區(qū)內(nèi)加熱負(fù)載工作，以保障各個(gè)溫區(qū)的溫度均衡。

4 多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)

常規(guī)儀表控制只對(duì)單區(qū)的溫度分別獨(dú)立控制，但區(qū)與區(qū)之間的溫度會(huì)因?yàn)楦鞣N因素造成不平衡狀態(tài)。HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)平衡溫控技術(shù)是在常規(guī)儀表控制技術(shù)基礎(chǔ)上增加了通訊管理模塊，由通訊管理模塊實(shí)現(xiàn)多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)。綜合各區(qū)的升溫情況，根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)判斷并自動(dòng)調(diào)節(jié)每一區(qū)加熱功率，實(shí)現(xiàn)功率自動(dòng)分配，真正程度上保證每區(qū)溫度均勻，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)化控制，免去不斷調(diào)試的麻煩。同時(shí)設(shè)置單區(qū)zui大電流限定值，防止因某些原因或故障而使一個(gè)區(qū)功率分配過(guò)大，導(dǎo)致過(guò)流產(chǎn)生。

5 結(jié)論

經(jīng)測(cè)試及項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，HUIDA多區(qū)功率自動(dòng)分配技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)電爐多區(qū)溫度控制系統(tǒng)中，使得整個(gè)熱處理工藝中，電爐溫度控制操作更簡(jiǎn)單、更方便，控制效果也更好。用戶只需設(shè)置給定溫度值，系統(tǒng)可自動(dòng)掌握電爐加熱特性，并自動(dòng)分配多區(qū)的加熱功率，對(duì)于保持爐體溫度的均衡有很好的控制效果。

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