一种电窑炉温度调节的装置的制作方法

本实用新型涉及温度调节设备技术领域，尤其涉及一种电窑炉温度调节的装置。

背景技术：

随着当今经济社会的日新月异和城市规模的不断扩张，人们对建筑陶瓷的需求与日俱增，对陶瓷质量、品种的要求也越来越高。在我国，陶瓷工业不仅是传统工业，而且是劳动密集型产业，进入二十一世纪后，国家力推装备制造业的发展，因此我国传统陶瓷制造业也进入了快速发展的时期，陶瓷窑炉是用来实现陶瓷烧成制度的设备，在现代化的陶瓷制造过程中，陶瓷窑炉依然扮演者举足轻重的角色，陶瓷产品品质的优劣很大程度上取决于烧成工艺的好坏。具体工艺条件包括烧成制度、窑炉结构的合理性、燃烧的品质、燃烧技术。烧成制度是根据工艺要求并考虑到热工技术、经济等方面因素而制定的操作规程，实践证明，烧成是保证产品品质的最重要的环节，无论哪一阶段，只要窑内温度偏离烧成曲线过大，就会影响产品的品质。

陶瓷工业生产炉温控制的传统做法是以车间或岗位为单位，由操作人员集中操作，靠仪表进行监视，目前就世界先进水平而言，陶瓷生产已进入了电子计算机的全面控制阶段，窑炉的温度控制也已普遍采用计算机控制，最常用的方法仍是常规PID控制，包括单回路、串级回路和前馈—反馈控制等都是以PID作为基本的控制算法，改进的方法有Smith预估补偿加PID控制和模糊PID控制等。但由于陶瓷窑炉温度控制系统是一个大惯性、纯滞后并具有强非线性特征的变参数系统，再加上温度、气氛等多种变量耦合等问题，现行的控制装置难以满足对窑炉温度控制的高性能要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电窑炉温度调节的装置，该装置不仅能够降低对电网电能质量的影响，同时具有精度高、调节范围宽、控制方式简单等显著优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电窑炉温度调节的装置，所述装置包括温度传感器、IGBT触发控制电路、PID控制器和PWM调制电路，其中：

所述温度传感器设置于电窑炉内，并与所述IGBT触发控制电路电连接；

所述PID控制器与所述IGBT触发控制电路电连接；

所述PWM调制电路与所述PID控制器电连接。

所述温度传感器根据温度测量范围和测量精度的要求采用热电偶传感器，且电偶材料选用镍铬—镍硅合金。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，上述装置不仅能够降低对电网电能质量的影响，同时具有精度高、调节范围宽、控制方式简单等显著优点，具有较高的适应度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例所述电窑炉温度调节装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本实用新型实施例所述电窑炉温度调节装置的结构示意图，所述装置包括温度传感器、IGBT触发控制电路、PID控制器和PWM调制电路，其中各部件之间的连接关系具体为：

所述温度传感器设置于电窑炉内，并与所述IGBT触发控制电路电连接，用于检测所述电窑炉内的温度并将检测到的温度信号转换成电压信号ufed反馈给所述IGBT触发控制电路；

所述IGBT触发控制电路用于将反馈的电压信号ufed与基准电压uref进行比较得到偏差信号e；其中，e＝uref-ufed；

所述PID控制器与所述IGBT触发控制电路电连接，用于引入所述偏差信号e作为其输入，并不断对偏差信号e进行修正，得到输出电压uf，并将该输出电压uf输入给所述PWM调制电路；

所述PWM调制电路与所述PID控制器电连接，用于引入所述输出电压uf作为其输入信号，并根据所述输出电压uf的大小对所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比DR进行调节；

其中，当电窑炉内的温度高于设定温度时，则通过所述PWM调制电路减小所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比，使电窑炉内温度降低；

当电窑炉内的温度低于设定温度时，则通过所述PWM调制电路增大所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比，使即可使炉内温度升高。

具体实现过程中，所述温度传感器根据温度测量范围和测量精度的要求采用热电偶传感器，且电偶材料选用镍铬—镍硅合金。

基于上述装置，该电窑炉温度调节装置的实施过程具体为：

步骤1、利用温度传感器检测电窑炉内的温度并将检测到的温度信号转换成电压信号ufed反馈给IGBT触发控制电路；

在该步骤中，所述温度传感器根据温度测量范围和测量精度的要求采用热电偶传感器，电窑炉的低、中段温度范围一般在1000℃以下，根据其温度要求，电偶材料选用镍铬—镍硅合金，分度号为K。

步骤2、所述IGBT触发控制电路将反馈的电压信号ufed与基准电压ufef进行比较得到偏差信号e；其中，e＝uref-ufed；

步骤3、由PID控制器引入所述偏差信号e作为其输入，并不断对偏差信号e进行修正，得到输出电压uf，并将该输出电压uf输入给PWM调制电路；

在该步骤中，所得到的输出电压uf表示为：

uf＝kp*e+ki*∫e dt+kd*(de/dt)

其中，kp、ki、kd分别为所述PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数。

步骤4、所述PWM调制电路引入所述输出电压uf作为其输入信号，并根据所述输出电压uf的大小对所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比DR进行调节；

在该步骤中，所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比DR调节公式为：

Ton为一周期内IGBT的导通时间，T为周期；

在忽略电网侧电感的情况下，所述电窑炉电阻上的电压有效值表示为：

U0＝DR·Us

其中：Us为电源电压有效值；

通过调节占空比DR使所述电窑炉电阻上的电压得到控制，实现对炉温的调节。

步骤5、当电窑炉内的温度高于设定温度时，则通过所述PWM调制电路减小所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比，使电窑炉内温度降低；

步骤6、当电窑炉内的温度低于设定温度时，则通过所述PWM调制电路增大所述IGBT触发控制电路的控制信号的占空比，使即可使炉内温度升高。

上述装置的调节过程在电源的一周期内只需给IGBT一次触发信号，相比于传统的电窑炉温度调节方法更为简单，效率更高。

下面以具体的实例对装置的工作过程进行详细说明，需要说明的是，下述实例中所采用的数值仅为举例，可根据实际的需求做相应的更改。

本实例中，某电窑炉系统设有温度控制器27组，电窑炉电阻负载上总的额定功率为324W，每组温度控制器串联一个2Ω的电阻，相间接法，则额定电压为380V，电窑炉内根据其温度的高低分为高温区、低温区和保温区三个温区，电窑炉内设有传动装置，陶瓷原材料置于传送带上在炉内循环传动，以满足陶瓷炼制过程中对温度的不同要求。本实例以电窑炉保温阶段的温度控制过程为例进行说明，在陶瓷保温阶段的温度一般为600℃，此时有9组温度控制器处于工作状态，其余18组处于关断状态。

(1)温度传感器检测到炉内温度为660℃，此时IGBT触发控制电路的控制信号的占空比DR为35％，则电窑炉每组电阻负载上的电压有效值为：

U0＝DR·Us＝35％*380V＝133V

由此得到电阻上的功率为：

其中：Ton为一周期内IGBT的导通时间，T为周期；

Us为电源电压有效值。

(2)温度传感器将检测到的温度信号转换成电压信号反馈给IGBT触发控制电路，与参考电压进行比较，得到偏差信号e。

(3)PID控制器引入偏差信号e作为其输入，得到输出电压Uf并输入给PWM调制电路，使占空比DR减小为28％，此时电窑炉电阻负载上的电压有效值为：

U0′＝DR′·Us＝28％*38QV＝106.4V

由此得到电阻上的功率为：

通过上述控制方法，电窑炉电阻负载上的输出功率减小，由于电窑炉设备的限制，陶瓷炼制过程中必定存在温度损失，则电窑炉内的温度必然会降低。

(4)进一步的，在检测到电窑炉内温度低于理想温度时，则通过控制电路增大IGBT触发信号的占空比，使炉内温度升高，从而实现对炉温的调节。

值得注意的是，本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。