CN105823523B - 一种锻造热处理炉间能耗比较的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种利用热平衡原理，对锻造热处理炉之间进行的能耗比较的测试方法。在限定初始条件的情况下，对当前需要测试的两台炉子按照公司常用的升温工艺曲线进行升温，在相同条件下，可以同时两台同时进行测试，也可以在确保初始条件基本不变的条件下，在不同时间对炉子分别进行测试。针对加热炉和退火炉选取不同的工艺升温曲线。在空炉或有负荷情况测和试计算。本发明使用少量的仪器仪表，用较短的时间，快速完成测试工作，并得出炉与炉之间的能耗比较结论。

Description

一种锻造热处理炉间能耗比较的测试方法

技术领域

本发明属于工业用锻造热处理领域，特别涉及在同样条件下进行能源消耗量比较的测试领域，尤其涉及一种利用热平衡原理对锻造热处理炉间能耗比较的测试方法。

背景技术

我公司有许多台用于给锻件加热的燃气热处理炉，这些炉子建于不同时期，由不同的生产企业承建，炉子的内部尺寸、选用的炉衬耐火材料、排烟方式系统结构、烧嘴的形式、烧嘴的分布方式和所用的燃气各不相同，这些炉子使用一定年份后，需要修理或重建（保留框架和烟道具等外围钢结构件)，也有根据产能进行新建更多的炉子，选择一种更加节能高效的炉型显着十分重要。如何对正在使用的炉子进行快速的检测，并由此得出比较的结果，是我们迫切的需要，对于新建或改造有重要的意义。

以往的方法，一是采用国标的方法，安装大量的仪器进行检测并进行大量的计算；另一种是采用统计的方法，将每日的生产量和执行的工艺进行统计计算，进行比较，间接得出结论。第一种方法由于操作过于复杂，于费力耗时，需要付出不菲的费用，且用时较长不具备实用价值；第二种方法由于理论和实际中存在较多的缺点，得不到另人信服的结论，比如第一每次执行工艺的装炉量不同，这直接影响计算的准确性；第二每次执行的工艺也不完全相同；第三每次所加热的材料也不相同，吸收的热必然不同；第四由于生产安排，不可能安排结构形式一致的炉子进行测试。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有两种测试方法的缺点提供一种利用热平衡原理、使用少量的仪器仪表、用较短的时间进行快速完成测试工作并得出炉与炉之间的能耗比较结论的锻造热处理炉间能耗比较的测试方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种锻造热处理炉间能耗比较的测试方法，同时对m台炉子的能耗进行测试，分别为1号炉、2号炉……m号炉，不同的炉子对应的流量代号用Q1、Q2……Qm来表示，其特征在于：该测试方法包括：

1）对每台炉子均进行升温；

2）炉子升温至设定点时，各温区显示仪表的温度逐步趋向于一致，显示仪表指示值为设定温度±1℃时，每隔60秒记录一次流量计的累积数，1号炉的流量值为Q11、Q12、Q13¨¨¨Q1n，2号炉的流量值为Q21、Q22、Q23¨¨¨Q2n，m号炉的流量值为Qm1、Qm2、¨¨¨Qmn；

当每台炉子分别出现连续10次，且每60秒的累积流量值的差值小于累积计量的的5%，如（Qn-Qn-1)/Qn=±5%，即认为Qn≈Qn-1;

当1号炉子累积流量Q1n-9≈Q1n-8≈Q1n-7………≈Q1n即可认为达到热平衡状态，可继续向下一设定点升温或结束测试；

当2号炉子累积流量Q2n-9≈Q2n-8≈Q2n-7………≈Q2n即可认为达到热平衡状态,可继续向下一设定点升温或结束测试；

﹕

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当m号炉子累积流量Qmn-9≈Qmn-8≈Qmn-7………≈Qmn即可认为达到热平衡状态,可继续向下一设定点升温或结束测试；

3）当每台炉子均结束测试时，记录第n次时的流量值Q1n、Q2n ………Qmn，则本次每台炉子的测试消耗的燃气量分别为Q1总、 Q2总………Qm总；

1号炉的总消耗的燃气量为Q1总=Q1n-Q10；

2号炉的总消耗的燃气量为Q2总=Q2n-Q20；

﹕

﹕

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m号炉的总消耗的燃气量为Qm总=Qmn-Qm0；

比较1号炉子和2号炉子的燃气总消耗量，当 Q1总＞Q2总时说明，2 号炉在相同初始条件下消耗的燃气量较1 号炉少，反之亦然。

在测试开始之前，对每台炉子进行检测，检测方法如下：

1）检查被测试炉子的密封状况是否良好，确保其不存在明显可影响到测试准确的跑火或者现象、热电偶的冷端处密封可靠情况以及接线盒旋紧情况；

2）对被测试炉子的计量控制仪表、测温热电偶进行检定，给出更正值；

3）调整所要测试炉子的控温仪表的参数，应使要测试的炉子运行于最佳状态，逼近设定温度的方式一致；

4）测试前，测量用热电偶的测温元件应确保热端紧贴保护管的内壁顶端，热电偶安装炉子上后，测量和调整测温热电偶插入炉子内部的尺寸，使所需要测试的炉子的热电偶伸出的长度为200mm；

5）测试前，测量炉膛的起始温度值，在测量其它炉子时也使炉膛起始温度值与改起始温度值一致，最大差值不大于±2℃；

6）记录每台炉子供气流量计的累积流量初始值分别为Q10、 Q20……Qm0；

7）测试时升温范围应覆盖炉子的整个温度段，并在接近炉子最高设计温度三分之二处和最高设计温度的最高点附近各设定一个测量点，以消除不同耐火材料在不同温度段的吸热性能不同的影响。

本发明的技术方案产生的积极效果：采用本发明的方法，无需安装大量的仪器，可快速得出测试数据，免去了大量而复杂的计算；不必对原生产数据进行大量的统计计算，即可得出比较准确的结果，具有可比性；这一点在进行新建炉子的论证过程中避免受到不同炉子生产厂宣传的影响。

由于选择了相同初始条件和相同的升温曲线，因此，可方便的结合生产情况进行测试。可选择一台炉子先做测试，待生产可以安排时，再进行其它炉子的测试，之后的工作只需要进行数据的比对即可。同时本发明除进行比较之外，还可做为日常能源消耗检查与考核。

在相同条件下，可以同时进行两台测试，也可以在确保初始条件基本不变的条件下，在不同时间对需比较的另一台或多台炉子进行测试。所选定的工艺曲线应综合考虑生产情况和炉子的性质，如针对加热炉和退火炉应分别选取不同的工艺升温曲线。

附图说明

图1为本发明加热炉空炉测试工艺曲线。

图2为本发明退火炉空炉测试工艺曲线。

图3为本发明热电偶结构及测温原理示意图。

图4为本发明某加热炉测试在达到平衡时温度累积量曲线。

图3中标注为：1、热电偶；11、热电偶测量端； 2、接线盒；21、接线盒密封处；22、接线端密封处；3、保护管；4、补偿导线；5、炉子。

具体实施方式

一种锻造热处理炉间能耗比较的测试方法，如图1、2、3、4所示，假设本次测试两台同类型的炉子5，分别为1 号炉和2号炉，两台炉子对应的流量代号分别为Q1和Q2。在测试之前，首先确定初始条件：

1）检查被测试炉子的密封状况是否良好，不存在明显可影响到测试准确的跑火，漏气等现象，热电偶的冷端处密封可靠，接线盒旋紧；

2）对被测试炉子的计量控制仪表、测温热电偶进行检定，给出更正值，本发明在检定时依修正值直接对仪表进行调整修正；

3）调整所要测试炉子的控温仪表的参数，应使所有各炉子运行于最佳状态，逼近设定温度的方式一致；

4）测试前，测量用热电偶1的测温元件应确保热端紧贴保护管的内壁顶端，见附图3 热电偶结构图，热电偶安装炉子上后，测量和调整测温热电偶插入炉子内部的尺寸，插入炉子内部后伸出的长度为200mm，并使用所有需要测试的炉子的热电偶伸出的长度均为200mm；

5）测试前，测量炉膛的起始温度值，并在测量其它炉子时也使炉膛起始温度值一致，最大差值不大于±2℃；

6）记录两炉子总的供气流量计的累积流量初始值分别为Q10 和Q20；

当需要比较几个温度段的能源消耗时，会出现几个累积流量初始值，有一些炉子在不同的温度段能源消耗不一样，有的在高温段消耗量低，有的在高温段消耗量高，当需要一次升温，测量不同温度段时的能源消耗量时，累积流量初始值与初始值是不一样的。

）测试时升温范围应覆盖炉子的整个温度段，并在接近炉子最高设计温度三分之二处和最高设计温度的最高点附近各设定一个测量点，以消除不同耐火材料在不同温度段的吸热性能不同的影响。

检测完后，两炉子分别按图1或图2的工艺进行升温；

1）当两炉子升温至设定点时，各温区显示仪表的温度逐步趋向于一致，当显示仪表指示值为：设定温度±1℃时；此时每隔60秒记录一次流量计的累积数，即：

1号炉的流量值为Q11、Q12、Q13¨¨¨Q1n；

2号炉的流量值为Q21、Q22、Q23¨¨¨Q2n。；

当两台炉子分别出现连续10次，且每60秒的累积流量值的差值小于累积计量的的5%，如（Qn-Qn-1)/Qn=±5%，即认为Qn≈Qn-1;

故，当1号炉子累积流量Q1n-9≈Q1n-8≈Q1n-7………≈Q1n即可认为达到热平衡状态。可继续向下一设定点升温或结束测试。

当2号炉子累积流量Q2n-9≈Q2n-8≈Q2n-7………≈Q2n即可认为达到热平衡状态。可继续向下一设定点升温或结束测试；

3）当两台炉子均结束测试时，记录第n次时的流量值Q1n和Q2n，则本次两台炉子的测试消耗的燃气量分别为Q1总和 Q2总；

1号炉的总消耗的燃气量为Q1总=Q1n-Q10；

2号炉的总消耗的燃气量为Q2总=Q2n-Q20；

比较两台炉子的燃气总消耗量Q1总、Q2总；

则，当 Q1总＞Q2总时说明，2 号炉在相同初始条件下消耗的燃气量较1 号炉少，反之亦然。

热电偶是由两种不同材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端就会存在电动势----热电动势，此电动势通过补偿导线联接其一端（温度低的一端）的测量仪表，就可测量出另一端（温度高的一端）的温度。本发明使用的是常规热电偶，结构主要由热电偶、保护管3、接线盒2等组成。本处所强调的“检查被测试炉子的密封状况是否良好，确保其不存在明显可影响到测试准确的跑火现象，热电偶的冷端处密封可靠情况以及接线盒旋紧情况”，主要意思是强调对安装热电偶处炉子和热电偶接线盒的密封的检查要求。当安装热电偶处炉子出现跑火现象时，由于热电偶是在炉壁上打孔进行安装，使用中很容易出现密封不严现象，会使热电偶测量端11（温度低的一端）接线盒处出现较高的温度，烧烤到补偿导线4或接线盒2，温度会超出一般补偿导线的最高补偿温度200℃之上，进而影响测量结果的准确性；热电偶的接线盒密封处21检查的必要性，如当炉内温度已达设定温度时，当热电偶接线盒的密封不严时，可使用炉外的空气进入热电偶的保护管内，使热电偶测量端（温度高的一端）的温度降低。控制系统接收到温度降低这个反馈信号后，将会输入更多的能量，使炉温升高，造成的结果是使炉内的实际温度升高，造成与设定温度不符，出现过烧现象。

Claims (2)

1.一种锻造热处理炉间能耗比较的测试方法，同时对m台炉子的能耗进行测试，分别为1号炉、2号炉……m号炉，不同的炉子对应的流量代号用Q₁、Q₂……Q_m 来表示，其特征在于：该测试方法包括：

1）对每台炉子均进行升温；

2）炉子升温至设定点时，各温区显示仪表的温度逐步趋向于一致，显示仪表指示值为设定温度±1℃时，每隔60秒记录一次流量计的累积数，1号炉的流量值为Q₁₁、Q₁₂、Q₁₃……Q_1n，2号炉的流量值为Q₂₁、Q₂₂、Q₂₃……Q_2n，m号炉的流量值为Q_m1、Q_m2、……Q_mn；

当每台炉子分别出现连续10次，且每60秒的累积流量值的差值小于累积计量的5%，如（Q_n-Q_n-1)/Q_n=±5%，即认为Q_n≈Q_n-1;

当1号炉子累积流量Q_1n-9≈Q_1n-8≈Q_1n-7……≈Q_1n即可认为达到热平衡状态，可继续向下一设定点升温或结束测试；

当2号炉子累积流量Q_2n-9≈Q_2n-8≈Q_2n-7……≈Q_2n即可认为达到热平衡状态,可继续向下一设定点升温或结束测试；

当m号炉子累积流量Q_mn-9≈Q_mn-8≈Q_mn-7……≈Q_mn即可认为达到热平衡状态,可继续向下一设定点升温或结束测试；

3）当每台炉子均结束测试时，记录第n次时的流量值Q_1n、Q_2n ……Q_mn，则本次每台炉子的测试消耗的燃气量分别为Q_1总、 Q_2总……Q_m总；

1号炉的总消耗的燃气量为Q_1总=Q_1n-Q₁₀；

2号炉的总消耗的燃气量为Q_2总=Q_2n-Q₂₀；

m号炉的总消耗的燃气量为Q_m总=Q_mn-Q_m0；

比较1号炉子和2号炉子的燃气总消耗量，当 Q_1总＞Q_2总时说明，2 号炉在相同初始条件下消耗的燃气量较1 号炉少，反之亦然。

2.根据权利要求1所述的锻造热处理炉间能耗比较的测试方法，其特征在于：在测试开始之前，对每台炉子进行检测，检测方法如下：

1）检查被测试炉子的密封状况是否良好，确保其不存在明显可影响到测试准确的跑火或者现象、热电偶的冷端处密封可靠情况以及接线盒旋紧情况；

2）对被测试炉子的计量控制仪表、测温热电偶进行检定，给出更正值；

3）调整所要测试炉子的控温仪表的参数，应使要测试的炉子运行于最佳状态，逼近设定温度的方式一致；

4）测试前，测量用热电偶的测温元件应确保热端紧贴保护管的内壁顶端，热电偶安装炉子上后，测量和调整测温热电偶插入炉子内部的尺寸，使所需要测试的炉子的热电偶伸出的长度为200mm；

5）测试前，测量炉膛的起始温度值，在测量其它炉子时也使炉膛起始温度值与改起始温度值一致，最大差值不大于±2℃；

6）记录每台炉子供气流量计的累积流量初始值分别为Q₁₀、 Q₂₀……Q_m0；

7）测试时升温范围应覆盖炉子的整个温度段，并在接近炉子最高设计温度三分之二处和最高设计温度的最高点附近各设定一个测量点，以消除不同耐火材料在不同温度段的吸热性能不同的影响。