本发明属于网带炉技术领域,具体涉及一种网带炉的温度控制方法。
背景技术:
网带炉是金属加工行业常用的热处理设备,例如可以用于金属件的正火加热,其具有操作方便,成本经济,可大批量连续操作等优点。现有网带炉在温控准确性和稳定性方面仍存在一定的不足,尤其是在受到外界脉冲式干扰的情况下,炉体温度波动大且恢复时间长,对金属加工造成一定的不利影响。
技术实现要素:
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种网带炉的温度控制方法,旨在通过温控算法的优化提升网带炉的温控准确性和稳定性。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:一种网带炉的温度控制方法,根据设定的目标温度t0,通过以下计算,对燃烧器的功率进行实时调整,具体如下。
在炉体冷却状态下,将燃烧器的功率调节至k·wmax,记录炉温t随时间t的变化,得到t-t曲线;其中k为常数,在0.05~0.08范围内,wmax为燃烧器的最大总功率;在0~wmax之前等间距选取一系列不同的功率值,对任意一个选定的功率值w,使燃烧器在w功率下持续工作,记录稳定后对应的炉温t,将上述一系列点拟合成一条t-w曲线;t-t曲线和t-w曲线在每次网带炉检修后重新测定。
对t-t曲线作二阶差分,得到二阶差分为0的特征时间值tf,tf在t-t曲线上对应的特征温度为tf,tf在t-w曲线上对应的特征功率为wf。
基础功率w0:在t-w曲线上,根据目标温度t0取得对应的基础功率w0。
修正功率w1:在t-w曲线上,根据实测温度tr取得对应的理论功率值wm;修正功率w1=j·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|;j为常数,在0.55~0.65范围内。
脉冲功率wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到:
wp·tp=(1-j)·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|·k·tf;
(tp/tf)/(wp/wf)=i;
i为常数,在0.15~0.25范围内。
根据设定的目标温度t0,通过以上计算后调节燃烧器的功率,实时功率为w0+w1,在实时功率的基础上叠加脉冲功率wp,脉冲时间tp;实时功率根据实时计算而变化,在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
对上述的网带炉的温度控制方法中涉及的常数项进一步优选,k=0.06;j=0.62;i=0.21。
本发明的温控方法可适用于各类网带炉,例如以下结构的网带炉。网带炉包括炉体、输送网带、燃烧器、蓄热盖、温度传感器;炉体整体呈长条状,输送网带在炉体中并延炉体长度方向水平贯穿设置;炉体下部设有下沉的燃烧室,燃烧室内设有一组燃烧器;燃烧室顶部盖设有蓄热盖;输送网带上方还设有一组温度传感器。
进一步地,蓄热盖呈平板形,蓄热盖上分布有一组贯穿孔;燃烧器为天然气燃烧器。
有益效果:与现有技术中常规的pid控制等控制方法相比,本发明提供的网带炉的温度控制方法,在实测网带炉自身特征参数的基础上,通过将连续调控与脉冲调控相结合,得到一种抗干扰能力更优且控温准确稳定的温控算法。
附图说明
图1为抗干扰测试中的温度波动变化。
图2为网带炉的结构示意图。
图中,炉体1、输送网带2、燃烧器3、蓄热盖4、温度传感器6、燃烧室11。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明,这些实施例是示例性的,旨在说明问题和解释本发明,并不是一种限制。
实施例
一种网带炉的温度控制方法,根据设定的目标温度t0,通过以下计算,对燃烧器的功率进行实时调整,具体如下。
在炉体冷却状态下,将燃烧器的功率调节至k·wmax,记录炉温t随时间t的变化,得到t-t曲线;其中,t值是将需要控制达到目标温度的空间范围内的温度传感器6测得的温度取平均值得到的;k为常数,在0.05~0.08范围内,wmax为燃烧器的最大总功率。
在0~wmax之前等间距选取一系列不同的功率值,对任意一个选定的功率值w,使燃烧器在w功率下持续工作,记录稳定后对应的炉温t,将上述一系列点拟合成一条t-w曲线;t-t曲线和t-w曲线在每次网带炉检修后重新测定。
对t-t曲线作二阶差分,得到二阶差分为0的特征时间值tf,tf在t-t曲线上对应的特征温度为tf,tf在t-w曲线上对应的特征功率为wf。其中,t-t曲线是一条向右上方倾斜的曲线,其斜率先逐渐增大再逐渐减小,存在一个二阶差分为0的特征时间tf。
基础功率w0:在t-w曲线上,根据目标温度t0取得对应的基础功率w0。
修正功率w1:在t-w曲线上,根据实测温度tr取得对应的理论功率值wm;修正功率w1=j·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|;j为常数,在0.55~0.65范围内。
脉冲功率wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到:
wp·tp=(1-j)·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|·k·tf;
(tp/tf)/(wp/wf)=i;
i为常数,在0.15~0.25范围内。
根据设定的目标温度t0,通过以上计算后调节燃烧器的功率,实时功率为w0+w1,在实时功率的基础上叠加脉冲功率wp,脉冲时间tp;实时功率根据实时计算而变化,在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
本实施例中,k=0.06;j=0.62;i=0.21。
本实施例中,网带炉如图2所示,包括炉体1、输送网带2、燃烧器3、蓄热盖4、温度传感器6;炉体1整体呈长条状,输送网带2在炉体1中并延炉体1长度方向水平贯穿设置;炉体1下部设有下沉的燃烧室11,燃烧室11内设有一组燃烧器3;燃烧室11顶部盖设有蓄热盖4;输送网带2上方还设有一组温度传感器。其中,蓄热盖4呈平板形,蓄热盖4上分布有一组贯穿孔;燃烧器3为天然气燃烧器。
在本实施例的温控方法进行测试,在正常工作状态,在t0时刻以脉冲的形式向炉体1中通入水蒸气进行局部降温,记录温度变化,如图1中曲线a。使用同样的网带炉采用常规pid控制,在同样的正常工作温度状态下,在t0时刻以同样的脉冲方式向炉体1中通入水蒸气进行局部降温,记录温度变化,如图1中曲线b(为显示清楚,曲线b整体向下平移一段距离后显示在图1中)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
1.一种网带炉的温度控制方法,其特征在于:
在炉体冷却状态下,将燃烧器的功率调节至k·wmax,记录炉温t随时间t的变化,得到t-t曲线;其中k为常数,在0.05~0.08范围内,wmax为燃烧器的最大总功率;
在0~wmax之前等间距选取一系列不同的功率值,对任意一个选定的功率值w,使燃烧器在w功率下持续工作,记录稳定后对应的炉温t,将上述一系列点拟合成一条t-w曲线;t-t曲线和t-w曲线在每次网带炉检修后重新测定;
对t-t曲线作二阶差分,得到二阶差分为0的特征时间值tf,tf在t-t曲线上对应的特征温度为tf,tf在t-w曲线上对应的特征功率为wf;
基础功率w0:在t-w曲线上,根据目标温度t0取得对应的基础功率w0;
修正功率w1:在t-w曲线上,根据实测温度tr取得对应的理论功率值wm;修正功率w1=j·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|;j为常数,在0.55~0.65范围内;
脉冲功率wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到:
wp·tp=(1-j)·(t0-tr)·|(w0-wm)/(t0-tr)|·k·tf;
(tp/tf)/(wp/wf)=i;
i为常数,在0.15~0.25范围内;
根据设定的目标温度t0,通过以上计算后调节燃烧器的功率,实时功率为w0+w1,在实时功率的基础上叠加脉冲功率wp,脉冲时间tp;实时功率根据实时计算而变化,在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
2.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:k=0.06。
3.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:j=0.62。
4.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:i=0.21。
5.根据权利要求1至4任一项所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:网带炉包括炉体(1)、输送网带(2)、燃烧器(3)、蓄热盖(4)、温度传感器(6);所述炉体(1)整体呈长条状,所述输送网带(2)在所述炉体(1)中并延炉体(1)长度方向水平贯穿设置;所述炉体(1)下部设有下沉的燃烧室(11),所述燃烧室(11)内设有一组所述燃烧器(3);所述燃烧室(11)顶部盖设有所述蓄热盖(4);输送网带(2)上方还设有一组温度传感器。
6.根据权利要求5所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:所述蓄热盖(4)呈平板形,所述蓄热盖(4)上分布有一组贯穿孔。
7.根据权利要求5所述的网带炉的温度控制方法,其特征在于:所述燃烧器(3)为天然气燃烧器。