专利名称：一种用于石墨纯化的自动化控温运行系统的制作方法
技术领域：
—种用于石墨纯化的自动化控温运行系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种自动化控温运行系统，具体地，涉及一种用于石墨纯化的自 动化控温运行系统。
背景技术：
[0002]现有石墨纯化行业中，温度石墨纯化领域通常是电加热艾奇逊炉，使炉温升高至 3000 C左右时，即可达到物理提纯的目的。若想进一步提闻石墨纯度，可向炉内通入纯化气 体，已达到更好的提纯效果。在升温过程中，需要投入大量的人力监控，并且升温速率不稳 定，对产品质量有较大影响。实用新型内容[0003]本实用新型的目的是提供一种用于石墨纯化炉的控温运行系统，采用全自动温度 监控手段，自动运行，自动调节输入电压，精确控温，高效方便，安全可靠。[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于石墨纯化的自动化控温运行系 统，通过可编程逻辑控制器(PLC)进行控制，其中，该自动化控温运行系统包含炉体、变压 器、饱和电抗器以及用于传回炉体内温度参数的温度传感器。[0005]所述的变压器与炉体连接，为该炉体提供加热电压源。[0006]所述的饱和电抗器设置在所述的变压器上，用于微调电压，饱和电抗器是一种无 功补偿装置，由一个多相的谐波补偿自饱和电抗器与一个可投切电容器并联组成。饱和电 抗器对无功功率实施控制，而电容器提供超前功率因数的偏置，具有内在的电压控制能力， 它直接响应端电压的变化而无需采用晶闸管开关或外部控制来调节电压。[0007]所述的温度传感器将炉体内温度参数输入所述的可编程逻辑控制器，然后由该可 编程逻辑控制器输出信号控制变压器与饱和电抗器，对炉体的加热电压进行调节，从而控 制炉体的升温方式。[0008]上述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其中，所述的温度传感器包含炉头 传感器、炉芯传感器以及炉尾传感器，分别设置在炉体内的前、中、后部。[0009]上述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其中，所述的自动化控温运行系统 还包含设置在炉体外侧作为导体的铝排。[0010]上述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其中，所述的铝排一端连接炉体，另一端连接变压器。[0011]本实用新型提供的用于石墨纯化的自动化控温运行系统具有以下优点:[0012]该系统为标准化自动化系统，操作简单，仅需要一名操作人员简单培训即可掌握。[0013]精确度高，能够保证升温速率的稳定，极大的保证了产品的质量。
[0014]图1为本实用新型的用于石墨纯化的自动化控温运行系统示意图。
具体实施方式
[0015]
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步地说明。[0016]如图1所示，本实用新型提供的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，通过可编 程逻辑控制器(PLC)I进行控制，其中，该自动化控温运行系统包含炉体2、变压器3、饱和电 抗器4以及用于传回炉体2内温度参数的温度传感器5。本实用新型采用的炉体2为艾奇 逊炉。[0017]变压器3与炉体2连接，为该炉体2提供加热电压源。[0018]饱和电抗器4设置在变压器3上，用于微调电压，饱和电抗器4是一种无功补偿装 置，由一个多相的谐波补偿自饱和电抗器与一个可投切电容器并联组成。饱和电抗器4对 无功功率实施控制，而电容器提供超前功率因数的偏置，具有内在的电压控制能力，它直接 响应端电压的变化而无需采用晶闸管开关或外部控制来调节电压。[0019]温度传感器5包含炉头传感器51、炉芯传感器52以及炉尾传感器53，分别设置在 炉体2内的前、中、后部。[0020]温度传感器5将炉体I内温度参数输入PLC，然后由该PLC输出信号控制变压器3 与饱和电抗器4，对炉体2的加热电压进行调节，从而控制炉体2的升温方式。[0021]本实用新型采用带有PC站7的西门子PLC系统。[0022]自动化控温运行系统还包含设置在炉体2外侧作为导体的铝排7。铝排7—端连 接炉体2，另一端连接变压器3。[0023]本实用新型提供的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，在应用时，首先将现场 温度传感器5信号通过分布I/O站接入西门子PLCl，经过信号处理之后，得到炉体2各部位 的实际温度。[0024]根据工艺要求，如变压器3额定功率升温或者炉芯、炉边按固定升温速率，通过调 节变压器3和饱和电抗器4，来满足要求。[0025]额定功率升温过程为:在工艺的某一阶段，使用额定功率升温，即保持变压器3恒 定功率，对艾奇逊炉的炉体2经行加热。在这一过程中，由于电网的波动，电压会发生波动， 此时饱和电抗器4根据电压的波动，自动进行调节，稳定功率。[0026]炉芯、炉边按固定升温速率升温的过程为:在工艺的某一阶段，使用固定升温速 率，如每小时炉芯上升5度。根据炉芯传感器52信号，获得炉芯温度，获取周期为500ms，之 后进行滤波和求平均值，计算出每分钟的升温速率。与设定的5度/小时进行比较，自动调 节饱和电抗器4，保证升温速率。[0027]由于温度传感器5的精度为0.01摄氏度，当设定值在5度每小时，那么每分钟为0.083度，因此通常每5分钟计算一次升温速率，其他数值作为一种参考值，判断温度信号 的干扰。[0028]目前共有7种不同控温方式，并且可以在满足某一条件的情况下，自动切换。[0029]其中，控温方式包括:[0030]1.炉芯以固定速率升温；[0031]2.炉边以固定速率升温；[0032]3.以固定功率升温；[0033]4.保温；[0034]5.升功率；[0035]6.降功率；[0036]7.恒功率。[0037]转换条件如下:[0038]1.炉芯温度到达某一值；[0039]2.炉边温度到达某一值；[0040]3.功率到达某一值；[0041]4.炉芯-炉边温差到达某一值；[0042]5.电流达到某一值；[0043]6.时间达到某一值。[0044]这些控温方式可以循环多次使用，因此可以实现在设定好升温方式后，自动完成O 到3000度的升温过程。[0045]饱和电抗器4工作原理如下:[0046]采用三相桥整流模块和IGBT-PWM脉宽调制方式，调节饱和电抗器控制绕组和偏 移绕组电流，完成对饱和电抗器压降进行调节，即调整整流变压器阀侧输出电压值，达到稳 定输出电流的目的。饱和电抗器4的调节范围为变压器4个档位之间，即可以在变压器档 位不变的情况下，在4个档位之间进行细微调节，精度为2V。[0047]本实用新型提供的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，采用全自动温度监控手 段，自动调节输入电压，精确控温，操作简单，高效方便，安全可靠。[0048]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求1.一种用于石墨纯化的自动化控温运行系统，通过可编程逻辑控制器(I)进行控制， 其特征在于，该自动化控温运行系统包含炉体(2)、变压器(3)、饱和电抗器(4)以及用于传 回炉体(2)内温度参数的温度传感器(5)；所述的变压器(3)与炉体(2)连接，为该炉体(2)提供加热电压；所述的饱和电抗器(4)设置在所述的变压器(3)上；所述的温度传感器(5 )将炉体(2 )内温度参数输入所述的可编程逻辑控制器(I)，然后 由该可编程逻辑控制器(I)输出信号控制变压器(3 )与饱和电抗器(4 )。
2.如权利要求1所述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其特征在于，所述的温 度传感器(5)包含炉头传感器(51)、炉芯传感器(52)以及炉尾传感器(53)，分别设置在炉 体(2)内的前、中、后部。
3.如权利要求1所述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其特征在于，所述的自 动化控温运行系统还包含设置在炉体(2)外侧作为导体的铝排(6)。
4.如权利要求3所述的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，其特征在于，所述的铝 排(6 ) —端连接炉体(2 )，另一端连接变压器(3 )。
专利摘要本实用新型公开了一种用于石墨纯化的自动化控温运行系统，通过可编程逻辑控制器进行控制，该自动化控温运行系统包含炉体、变压器、饱和电抗器以及用于传回炉体内温度参数的温度传感器；变压器与炉体连接，为该炉体提供加热电压源；饱和电抗器设置在所述的变压器上；温度传感器将炉体内温度参数输入所述的可编程逻辑控制器，然后由该可编程逻辑控制器输出信号控制变压器与饱和电抗器本实用新型提供的用于石墨纯化的自动化控温运行系统，自动运行，操作简单，精确度高，安全可靠。
文档编号C01B31/04GK202968127SQ20122066466
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者李德伟, 刘顺国, 徐海谦, 陈裕发, 黄王英 申请人:中钢集团新型材料(浙江)有限公司