CN107436038B - 一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统，该加热控制方法具体为：检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁表面温度、与热媒介质接触的内壁表面温度；根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围；该控制方法可以调节外壁表面温度和内壁表面温度，使轴承外圈的膨胀量略高于内圈的膨胀量，避免外圈膨胀过慢影响内圈膨胀，进而挤压中间滚动体现象，并且可以控制轴承外圈过速膨胀，产生裂纹等现象。

Description

一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种用于环形件的加热控制方法及加热控制系统。

背景技术

目前，风力发电机大型轴承等环形件一般通过热套安装方法组装于电机轴等部件上。所谓热套安装方法是指安装前将轴承放入热液体或热气体中进行加热，利用热胀冷缩原理使轴承内径膨胀变大，将膨胀变大的轴承套装于电机轴上，待温度降低后轴承便固定于电机轴上。其中，轴承一般在加热炉中进行加热，加热炉中通常使用空气作为热媒介质，以下给出了现有技术一种加热炉设备的具体结构。

加热炉包括炉体，炉体内部设置有风机装置、加热部件、支撑部件，其中风机装置一般为离心风机和驱动离心风机转动的电机，主要用于驱动炉体内部的空气循环流动，加热部件用于对炉体内部循环流动的空气进行加热，被加热后的空气在离心风机的驱动作用下，在炉体内部循环流动，与环形件内壁、外壁、上端面、下端面进行热交换，实现对环形件整体加热，环形件受热内圈向外膨胀，当内圈的膨胀量达到预定值时，环形件加热完成，操作人员将环形件从加热炉中取出并装配至轴上。

环形件加热过程中受加热炉内部流道设计的影响，主要存在的问题为环形件表面受热不均匀，环形件受热不均匀不仅影响环形件的装配效率，导致环形件与轴装配困难，而且环形件内部容易产生热应力，以环形件为大型轴承为例，大型轴承包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设置有中间滚动体，当内圈和外圈加热不均匀时，两者将不能同步膨胀，这样内圈、中间滚动体、外圈相邻两者之间将产生一定的拉力或压力，因内部拉力或压力的作用轴承加热后容易出现裂纹，导致轴承失效。

故，如何克服现有技术中描述的以上缺陷，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于环形件的加热控制方法，该加热控制方法具体包括：

检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁和内壁的表面温度；

根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。

本发明中加热控制方法中控制单元可以通过控制第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率，调节外壁表面温度和内壁表面温度，使外壁表面温度始终大于内壁表面温度，从而可以使轴承外圈的膨胀量略高于内圈的膨胀量，避免外圈膨胀过慢，影响内圈膨胀，进而挤压中间滚动体现象，并且本文中进一步控制外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围，这样可以控制轴承外圈过速膨胀，产生裂纹等现象。

并且，加热结束打开加热炉吊装运载轴承过程中，轴承必然存在热量损失，本文中轴承外圈的温度高于内圈，这样在吊装过程中外圈可以对内圈起到一定的温度补偿，减缓内圈因温度降低径向回缩现象，易于快速装配轴承和轴。

可选的，所述预存控制策略包括温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；

在环形件加热过程中，根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述第二加热部件的功率和所述动力部件的功率。

可选的，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

当环形件处于温升过程时，根据所述温升过程曲线调节所述第一加热部件、所述第二加热部件和所述动力部件三者的功率；当环形件处于热渗透过程时，所述第一加热部件和所述第二加热部件停止加热，根据所述热渗透过程曲线控制所述动力部件的功率。

其中，N为整数且N≥1。

可选的，所述温升曲线图中各阶段的温升过程曲线通过以下方式获取：

设定环形件最终加热后所需达到的目标温度T，并根据目标温度T和加热阶段数N获取每一加热阶段的目标温度T_n；

由环形件初始外壁表面温度T₀和第一阶段的目标温度及预设策略拟合形成第一阶段中的温升过程曲线，由前一阶段的目标温度T_n-1和后一阶段的目标温度T_n拟合形成第N加热阶段的温升过程曲线。

可选的，所述温升曲线图中各阶段的热渗透过程曲线的维持时间通过以下方式获取：根据环形件材料密度、导热系数、比热容以及相应阶段外壁目标温度计算与外壁相对应环状体的质心温度，进而计算获取质心温度达到预定温度所需时间作为该阶段的热渗透过程曲线的维持时间。

可选的，第N加热阶段热渗透过程的质心温度通过以下方式确定：

质心温度＝T_n*a，其中0.6≤a≤0.95。

可选的，当对环形件进行加热时，获取当前状态环形件外圈的外壁表面温度T_m、获取当前状态环形件内环的内壁表面温度T_x，并自所述温升曲线图中查找该时刻对应的标定温度T_i；

以T_m与T_i差值不超过第一预定范围为条件，调节所述第一加热部件的功率或/和所述动力部件的功率；同时，以T_m与T_x的差值在第二预定范围为条件，调节所述第二加热部件的功率。

可选的，第一加热部件的控制具体包括：首先判断环形件处于温升过程还是热渗透过程，如果环形件处于温升过程，并且T_i大于T_m，则增大第一加热部件的加热功率或/和提高热媒介质的循环速度。

可选的，所述预存控制策略还包括热媒介质温升曲线图，所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度，并且同一加热时间点标定的热媒介质温度大于所述温升曲线图中对应的表面温度；

在环形件加热过程中，还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值在预定范围内，作为调节第一加热部件功率、和/或动力部件的功率、和/或第二加热部件功率的条件之一。

可选的，所述热媒介质温升曲线图包括N个加热段，每个加热阶段包括介质温升过程曲线和介质热渗透过程曲线，其中所述介质温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述介质热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

其中，N为整数且N≥1。

可选的，所述预存控制策略还进一步包括热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；

在对环形件进行加热过程中，还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并自所述热媒介质温升速率曲线图中查找标定的温度上升速率，进而以当前状态的热媒温度上升速率与标定的温度上升速率差值在预定范围内为条件，调节第一加热部件、所述动力部件、所述第二加热部件至少其中一者的功率。

可选的，所述预存控制策略还包括温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；

在对环形件进行加热过程中，实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件、动力部件与分别对其进行供电的电源之间的电路。

可选的，还进一步记录加热过程中的多个时间点及各时间点对应的内壁表面温度于控制单元内部，所述控制单元可根据内部预存程序输出各组时间点与内部温度，或者以图形显示各组时间点与内壁表面温度。

可选的，所述环形件至少包括具有径向连接的内圈和外圈，所述外壁表面温度为所述外圈的外表面温度，所述内壁表面温度为所述内圈的内表面温度。

可选的，当最后加热阶段的热渗透过程结束后，还进行如下步骤：

实时判断当前环形件外表面温度是否低于装配要求预设温度范围，如果不低于，停止动力部件工作；如果低于，则维持或者启动动力部件处于工作状态，直至环形件外表面温度恢复到热渗透过程结束时的温度。

此外，本发明还提供了一种用于环形件的加热控制系统，包括以下部件：

传感器，用于获取加热过程中环形件与热媒介质直接接触的外壁和内壁的表面温度；

第一加热部件，靠近环形件的外壁安装，用于对热媒介质进行加热；

第二加热部件，用于对环形件的内壁进行加热；

控制单元，根据预存控制策略调节所述第一加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率、所述第二加热部件的功率中的至少一个，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。

可选的，所述控制单元内部存有温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；在环形件加热过程中，所述控制单元根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述动力部件的功率和所述第二加热部件三者的功率。

可选的，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持不变，该温度等于该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

其中，N为整数且N≥1。

可选的，所述控制单元内部还存有热媒介质温升曲线图；所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度；

在环形件加热过程中，所述控制单元还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值也作为调节第一加热部件功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率和第二加热部件功率至少其中一者的条件之一。

可选的，所述控制单元还存有热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；

在对环形件进行加热过程中，所述控制单元还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并将当前状态的热媒温度上升速率与此刻所述热媒介质温升速率曲线图对应的标定温度上升速率差值作为调节第一加热部件功率、所述动力部件的功率、第二加热部件功率至少一者的条件之一。

可选的，所述控制单元具体包括以下部件：

媒质温度比较器，存储有热媒介质温升曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，自所述热媒介质温升曲线图中查找当前时刻所标定的温度，并比较判断检测到的热媒介质的温度与标定的温度是否在预设范围内；

微分器，存储有热媒介质温升速率曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，并根据检测到的热媒介质的温度获取当前时刻的温升速率；

自所述热媒介质温升速率曲线图中查找当前时刻所标定的温升速率，进而比较判断当前时刻的温升速率与标定的温升速率是否在预设范围内；

主控制器，存储有所述温升曲线图，接收加热炉内部环形件的外壁表面温度，并将其与所述温升曲线图对应温度进行比较判断，最后综合所述媒质温度比较器、所述微分器发送来的判断结果，发送指令于所述第一加热部件和所述动力部件；

从控制器，用于接收加热炉内部环形件的内壁表面温度，并将其与所述主控器传送来的外壁表面温度进行比较判断，根据判断结果发送控制指令于所述第二加热部件。

可选的，所述主控制器进一步包括给定存储器、比较器和主调节器；

所述给定存储器，存储有所述温升曲线图；

所述比较器，其具有第一信号输入端和第二信号输入端，所述第一信号输入端连接检测环形件的外壁表面温度的传感器信号输出端，以接收环形件的外壁表面温度；所述第二信号输入端连接所述给定存储器的信号输出端，以接收当前时刻的标定温度；所述比较器比较判断所述传感器检测的外壁表面温度与标定温度，并将判断结果发送至所述主调节器；

所述主调节器具有：

三个信号输入端，分别连接所述媒质温度比较器、所述微分器、所述比较器的信号输出端；

三个信号输出端，其中两者分别连接所述动力部件的变频器、与环形件外壁相对应的第一加热部件电路的主触发器；

所述主调节器综合所述比较器、所述媒质温度比较器和所述微分器发送来的判断结果，发送指令于所述变频器、所述主触发器以调节各功率电路的电流；

所述主调节器的另一信号输出端连接所述从控制器，将检测的环形件的外壁表面温度传递至从控制器。

可选的，所述从控制器进一步包括从比较器和从调节器；

所述从比较器具有两个信号输入端，其中一者连接所述主调节器的信号输出端以接收检测到的当前环形件的外壁表面温度，另一者连接检测环形件内壁表面温度传感器的信号输出端；所述从比较器比较判断内壁表面温度与外壁表面温度，并将判断结果发送至从调节器；

所述从调节器具有：

两个信号输入端，一者连接所述媒质温度比较器或所述微分器的信号输出端，接收所述媒质比较或所述微分器的判断结果，另一者连接所述从比较器的信号输出端，接收从比较器的判断结果；

一个信号输出端，连接与环形件内壁相对应的第二加热部件电路的从触发器，根据媒质温度比较器或微分器的判断结果、所述从比较器的判断结果控制与环形件内壁相对应的第二加热部件功率电路的从触发器。

可选的，所述控制单元还存有温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；

在对环形件进行加热过程中，所述控制单元实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件、动力部件与其供电电源之间的电路。

可选的，还包括封闭柱体，设于所述环形件的内圈中间位置；

所述第二加热部件设置于所述封闭柱体的外表面，且正对所述环形件内壁。

附图说明

图1为本发明一种实施例中加热控制方法的流程图；

图2为一种实施例中温升曲线图、热媒介质温升曲线图、热媒介质温升速率曲线图、温度保护上限图、内壁表面温度曲线图的示意图；

图3为本发明一种实施例中加热控制系统的逻辑框图；

图4为本发明另一种实施例中加热控制系统的逻辑框图；

图5为本发明一种实施例中加热控制系统的控制系统框图；

图6为环形件壁厚与温度的分布示意图；

图7为一种具体实施方式中加热炉的结构示意图。

其中，图7中部件名称和附图标记之间的一一对应关系如下所示：

炉盖1、炉底盘2、离心式风机3、电机4、封闭柱体5、支撑部件6、第二加热部件7、变频器8、第一加热部件9、轴承16、外圈161、内圈162、拉杆20、第一热媒通道22a、第二热媒通道28a。

具体实施方式

针对现有技术中加热大型轴承存在的加热后产生裂纹问题，本实施例进行了大量试验和理论研究，研究发现了导致现有技术中轴承加热后产生裂纹的主要问题为：轴承在加热过程中内圈与外圈膨胀量不同步。背景技术中记载轴承在加热过程中内圈和外圈膨胀量主要受加热炉中热媒介质的流道设计的影响，故目前本领域内技术人员解决该技术问题的主要手段是改善热媒介质流道，但是实践证明改善热媒介质流道仅改善内圈和外圈膨胀量不一致问题，并不能完全解决该技术问题。

针对现有技术中存在的技术问题，本文另辟蹊径提出了一种技术方案完全解决了现有技术轴承加热过程内圈和外圈膨胀量不一致的技术问题，具体描述如下。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合加热控制系统、加热控制方法、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本文以环形件为轴承为例介绍技术方案和技术效果，本领域内技术人员应当理解，环形件也可以为其他零部件，故环形被加工部件为轴承的限定不应限制本文的保护范围。

请参考图1至图7，图1为本发明一种实施例中加热控制方法的流程图；图2为一种实施例中温升曲线图、热媒介质温升曲线图、热媒介质温升速率曲线图、温度保护上限图、内壁表面温度曲线图的示意图；图3为本发明一种实施例中加热控制系统的框图；图4为本发明另一种实施例中加热控制系统的框图；图6为环形件壁厚与温度的分布示意图；图7为一种具体实施方式中加热炉的结构示意图。

轴承16的结构特征为径向截面为“T”字形状，轴承16外圈高度小于内圈高度，内外圈之间保持架中双列圆锥滚子轴承16，轴承16外圈轴向有等距相当数量的通孔。大质量、大尺度(直径、轴承16部件当量厚度作为特征尺度)轴承16通过加热胀大轴承16方法进行装配，过盈配合的轴承16和轴实际装配时，要对轴承圈部件进行加热，使内径尺寸经过加热膨胀后再装到主轴上，温度升高，整个轴承16将沿径向膨胀，当温度达到一定数值时，轴承16内圈的内径的膨胀量大于过盈量，即轴承16内圈内径直径等于主轴直径加上两者之间的装配间隙，轴承16即可装配到轴上。温度下降后轴承16内圈收缩与轴产生过盈将主轴抱紧，产生过盈配合。在这过程中轴承16实际所需的加热温度时根据轴承16与主轴配合的过盈值及轴承16与主轴热装的技术要求进行计算。具体计算可以参考以下描述：

过盈量与温度的关系由公式(1)确定

Δ＝a*D*(T-T₀) (1)

其中：Δ为直径过盈量；a为材料的热膨胀系数；D为轴承内圈内径；T为当量温度；T₀为环境温度。

假设初始设计的过盈量为D，则需加热的温度为：T＝Δ/(a*D)+T₀；轴承16装配时的胀量不仅要满足过盈的要求，还要有一定的装配间隙才能将轴承16成功地套装到主轴上，轴承16加热结束到装配前还有取出、吊装、移动的过程热量损失，这一过程中温度要下降，那么加热温度还要提高一定的百分点，最终加热温度应该是：

T加热目标温度＝[(Δ+d)/(a*D)+T₀]*(1+b) (2)

其中：d为热装间隙，b为提高温度系数。

提高温度系数的数值与装配件的壁厚和结构有关，计算时适当调整。

加热炉包括炉体，用于轴承16的炉体一般包括两部分：炉盖1和炉底盘2，炉盖1和炉底盘2在较低的高度弹性密封接触。炉体通常使用不锈钢材质，大大减少炉内杂质，避免炉体内壁高温被氧化影响炉体使用寿命，并且炉体内壁形成的氧化层在使用过程中容易脱落至被加热轴承16内部，造成被加热轴承16内部进入杂质，最终影响轴承16的使用。

加热炉的炉体内部设置有加热部件，现有技术中的加热部件主要用于对热媒介质进行加热，热媒介质可以为气体，例如空气、惰性气体等，也可以为液体介质，例如油、乙醇、水等，热媒介质可以根据被加热环形部件进行合理选择，只要能完成对环形件的加热且不影响环形件的正常使用即可。加热部件可以为不锈钢电热管，可以优选不锈钢电热管热套不锈钢材质的螺旋翅片，翅片本身带孔呈现波纹状，依靠螺旋波纹翅片在气流中的振颤、螺旋式依托电热管结构，电热管在炉体内布置与气流方向垂直，这样可以实现空气与电热管之间的场协同度较高的换热模式。本文所述的场协同度是指空气流动速度场和温度场(热流场)之间的场协同度。在相同的速度和温度边界条件下，它们的协同程度愈好，则换热强度就愈高。本文中加热部件具体包括第一加热部件9和第二加热部件7，下文将详细描述。

在以上空气流动速度场和温度场两者场协同度高的理论基础上，本文提出了一种用于轴承的加热控制系统，该加热控制系统包括以下部件：传感器，用于获取加热过程中环形件的外壁表面温度和内壁表面温度；传感器可以为接触式传感器，为了描述简洁，本文将安装于轴承的外圈外表面的传感器定义为第一传感器，安装于轴承的内圈的内表面的传感器定义为第二传感器。第一传感器获取轴承外圈161外表面温度，第二传感器获取轴承内圈162内表面的温度。其中轴承的外圈外表面和轴承的内圈内表面均为直接接受热媒介质喷吹的表面。

第一加热部件9，安装于环形件的外壁附近，即靠近环形件(轴承)的外壁安装，主要用于对加热炉中循环的热媒介质进行加热。第一加热部件9的安装位置可以与现有技术中加热炉内部对热媒介质的加热部件的安装位置相同，第一加热部件9可以安装于炉体的顶壁，风扇的外围，风扇驱动的热媒介质经第一加热部件9加热后大部分先经第一热媒通道22a喷吹至轴承的外圈表面，另一部分经炉体内部流道流动至轴承内圈162内侧再经第二热媒通道28a喷吹至内圈的内表面。加热炉内部流道的设置可以参考图7，设置顶板、环形件、拉杆20等部件，在此不做详述。

本文中进一步设置有第二加热部件7，第二加热部件7用于对环形件的内壁进行加热，也就是说第二加热部件7靠近轴承内圈162表面，对于轴承内圈162中央设置有封闭柱体5的加热炉而言，第二加热部件7可以安装于封闭主体的外表面，与轴承内圈162表面相对。第二加热部件7的材料、结构在此不做详述，可与第一加热部件9相同，也可以与第一加热部件9不同，本领域内技术人员可以根据具体环境具体设置。

这样，上述经炉体内部流道流动至轴承内圈162与封闭柱体5之间的热媒介质再次经第二加热部件7进行加热，然后喷吹至轴承内圈162的内表面，这样第二加热部件7可以弥补热媒介质流经较长流道过程的热量损失，尽量使喷吹至内圈内表面的热媒介质的温度与喷吹至外圈外表面的热媒介质温度相同。

本文中的加热控制系统还进一步包括控制单元，控制单元根据预存控制策略调节对第一加热部件9的功率、第二加热部件7的功率、驱动热媒介质循环的动力部件(本文中的动力部件为电机4)的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁的表面温度始终大于内壁的表面温度，且所述外壁的表面温度与内壁的表面温度的差值在预定差值范围。

也就是说，本文中的控制单元可以根据第一传感器和第二传感器获取的外壁表面温度和内壁表面温度调节第一加热部件9、第二加热部件7、动力部件的功率中一者或者两者或者三者，使外壁表面温度和内壁表面温度的差值在预定差值范围。该预定差值范围可以根据轴承材料等参数确定。

上述加热控制系统的控制方法具体步骤为：

S0、预设第一加热部件9、第二加热部件7、传感器于加热炉内部；

S1、加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁表面温度、与热媒介质接触的内壁表面温度；

S2、根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件9的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件7的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内。

本发明中加热控制方法中控制单元可以通过控制第二加热部件7的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率，调节外壁表面温度和内壁表面温度，使外壁表面温度始终大于内壁表面温度，从而可以使轴承外圈161的膨胀量略高于内圈的膨胀量，避免外圈膨胀过慢，影响内圈膨胀，进而挤压中间滚动体现象，并且本文中进一步控制外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围，这样可以控制轴承外圈161过速膨胀，产生裂纹等现象。

并且，加热结束打开加热炉吊装运载轴承过程中，轴承必然存在热量损失，本文中轴承外圈161的温度高于内圈，这样在吊装过程中外圈可以对内圈起到一定的温度补偿，减缓内圈因温度降低径向回缩现象，易于快速装配轴承和轴。

具体地，上述实施例中的预存控制策略包括温升曲线图，温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；温升曲线图中加热时间与表面温度之间的对应关系可以通过试验获取，即在对大型轴承进行加热时，提前进行实验模拟轴承加热条件，从而获取加热时间与表面温度的数值，进而根据实验所得数值拟合形成温升曲线图，并将该温升曲线图以模块形式预存至控制单元。

在环形件加热过程中，根据预存的温升曲线图调节第一加热部件9的功率、第二加热部件7的功率和驱动热媒介质循环的动力部件的功率。

温升曲线图可以包括N个加热阶段，图2中给出了三个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；其中，N为整数且N≥1。

需要说明的是，图2中仅示出了一种各加热阶段时间大致相等的具体的实施方式，每个加热阶段的时间并不一定要相等，例如，初期加热阶段的时间长度可以为△τ₁，中间加热阶段的时间可以为△τ₂，后期加热阶段的时间可以为△τ₃，其中△τ₁＞△τ₂＞△τ₃。当然，各加热阶段的时间还可以有其他分配形式，在此不做一一列举。

上述实施例中，将整个加热过程分成N个阶段，并且在每个阶段中又分为温升过程和热渗透过程，环形件处于温升过程时，根据所述温升过程曲线调节第一加热部件9、第二加热部件7、驱动热媒介质循环的动力部件三者功率；当环形件处于热渗透过程时，第一加热部件9和第二加热部件7停止加热，根据所述热渗透过程曲线控制动力部件的功率；热渗透过程中热媒介质不再被加热，热量由环形件表面向内部传递渗透，此时热媒介质、环形件外表面的温度基本不变，内部温度逐渐升高，这样可以减缓环形件外部、内部的温度梯度，避免因外表面升温较快，内部升温较慢而产生内部应力，消除轴承加热裂纹现象，有利于环形件整体均匀受热，温度逐渐提高。

在一种具体实施方式中，温升曲线图中各阶段的温升过程曲线可以通过以下方式获取：

首先，设定环形件最终加热后所需达到的目标温度T，并根据目标温度T和加热阶段数N获取每一加热阶段的目标温度T_n；

其中，考虑到加热后吊装过程热量损失等因素，轴承最终加热后所需达到的目标温度T可以略高于装配温度。

然后，由环形件初始外壁表面温度T₀和第一阶段的目标温度及预设策略拟合形成第一阶段中的温升过程曲线，由前一阶段的目标温度T_n-1和后一阶段的目标温度T_n拟合形成第N过程的温升过程曲线。

例如，轴承最终加热后所需达到的目标温度T为120℃，加热阶段N为3，环境温度为15℃，则各阶段的目标温度具体可以为：35℃、88℃、120℃；当然，上述各阶段的目标温度可以在上述基础上考虑环境或其他因素影响进行调整。

温升过程曲线的时间确定可以通过计算的方式得出：加热炉腔体空间的体积是设计之初就已经确定的，空气的定压比热容是确定已知的，腔体内表面材料及其物性参数是从机械工程材料手册查阅获取，以驱动热媒流动的动力部件为离心风力为例，离心风机叶轮表面积、质量和体积同样可以从机械工程材料手册查阅；同时，还有内部腔体“导流”、“流控”(即：流动控制)部件表面积和质量；最后，就是环形件(轴承)表面被已经获取热量的媒质授热(或称“被间接加热”，即通过流体、这里以空气为例，空气在离心风机驱动下被迫流动，流过内部布置的加热器与之对流换热获取热量，借助内部腔体对环形部件设置的针对性流道冲击、掠过环形件，这时再将热量转移给环形件表面，进而确定这个过程加热部件产生热量的“去向”，即：内部腔体、离心风机、空气、环形部件(轴承)的份额基本确定，结合金属部件受热温升速率限制，借助变频器88控制炉用电机转速，即：离心风机转速得到间接控制。热空气流速的0.8次方影响着与环形部件表面的换热速率，即：控制热媒介质的流速可以间接控制温升速率。

各加热部件的功率在满足温升速率要求的前提下，功率选择最小值。另外，冬季车间温度较低，约5-10℃，放置在车间的轴承本身温度较低，使用前需对装置按照冬季操作，预先烘炉。

图6中给出了热渗透时间不同温度随壁厚的分布曲线。

上述各实施例中温升曲线图中各阶段的热渗透过程曲线的维持时间通过以下方式获取：根据环形件材料密度、导热系数、比热容以及相应阶段外壁目标温度计算与外壁相对应环状体的质心温度，进而计算获取质心温度达到预定温度所需时间作为该阶段的热渗透过程曲线的维持时间。

需要说明的是，所述的环状体是指在环形件在加热时划分的具有一定径向厚度的实体，例如轴承，环状体即为内圈和外圈，与外壁相对应的环状体即为外圈。对于仅具有一圈的环形件，其径向厚度比较大时，也可以沿径向将环形件划分为内环状体、外环状体，外壁对应的即为外环状体。

当加热炉内部的环形件表面温度已经达到了目标温度T_n，各加热部件将停止工作，仅离心风机转动驱动热媒继续循环，热量将沿径向进行热量渗透，自外表面向内部温度逐渐升高，在金属的材料密度、导热系数、比热容确定的情况下，在相应温度下的热扩散率由以下方程计算：

热扩散率＝导热系数/(密度*比热容)；

这样按照导热微分方程，在内部质心达到某一特定温度的时间也就确定了。在一种实际加热过程中，内部质心的特定温度可以为表面温度的70％至95％。

例如，当第一加热阶段的目标温度为50℃时，可以选取50℃*0.8＝40℃作为第一加热阶段的热渗透过程的内部质心温度。

相应地，其他加热阶段也可以按照该方法确定质心温度，当然，也可以按照其他方法。

需要说明的是，选择的质心温度越接近表面温度，环形件内径产生的过盈量越大，在后期进行轴系装配过程中环形件可持续较长的操作时间，有利于装配到位，保证装配效果，但是这样环形件热渗透时间也相对较长。故技术人员可以根据环形件及其装配环境，进行合理去选质心温度。

当最后加热阶段的热渗透过程结束后，可以关闭离心风机，这样不仅可以实现电耗方面的节能，而且有利于内部腔体储热，有利于环形件保温。

环形件加热过程的具体控制为：

当对环形件进行加热时，获取当前时刻环形件外圈的外壁表面温度T_m、获取当前状态环形件内环的内壁表面温度T_x，并自温升曲线图中查找该时刻对应的标定温度T_i；

以T_m与T_i差值不超过第一预定范围为条件，调节第一加热部件9的功率或/和驱动热媒介质循环的动力部件的功率。

即，预设的温升曲线图控制外圈的外壁表面温度，以T_m与T_x的差值在第二预定范围为条件，调节第二加热部件7的功率。

也就是说，第一预定范围和第二预定范围的设定目的为：实际的外壁表面温度基本沿预设的温升曲线图中的温度轨迹变化；内壁表面温度基本与实际的外壁表面温度变化相匹配。

如上控制策略，内圈内壁的温升始终追随外圈外壁的温升，两者受热过程中变化规律基本相同。

实际实施时，内圈的内壁表面升温可以滞后于外圈的外壁表面升温，当外壁表面升温一定程度时，再开始以上述策略控制内壁开始加热，有序控制外圈、内圈加热升温。

第一加热部件9的控制具体为：首先判断环形件处于温升过程曲线还是热渗透过程曲线，如果环形件处于温升过程，并且T_i大于T_m，则增大第一加热部件9的加热功率或/和提高热媒介质的循环速度。

同理，第二加热部件7控制中T_m与T_x的判断条件基本与第一加热部件9中T_i与T_m的判断条件相同。在此不做过多赘述。

加热炉中环形件表面温度主要受与其喷吹接触的热媒介质温度的影响，热媒介质温升过快或过慢必然影响环形件表面温度的控制。本文对热媒介质进行了如下控制。

上述各实施例中，预存控制策略还可以包括热媒介质温升曲线图，热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度，并且同一加热时间点标定的热媒介质温度大于温升曲线图中对应的表面温度；也就是说，热媒介质温度曲线图于温升曲线图不存在交叉。

在环形件加热过程中，控制单元还实时获取当前时刻的加热炉中热媒介质温度，热媒介质温度的测量可以通过安装于加热炉内部的热媒介质传感器获取。控制单元将当前状态的热媒介质温度与此刻热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值在预定范围内，也作为调节第一加热部件9功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率、第二加热部件7功率其中一者或几者的条件之一。

控制加热炉中热媒介质温升变化，不仅可以避免热媒介质温升过快导致轴承加热裂纹现象。而且，本文综合考虑热媒介质温度、环形件外壁表面温度两因素调节第一加热部件9和驱动热媒介质循环的动力部件功率；综合考虑热媒介质温度、环形件内壁表面温度两因素调节第二加热部件7的功率。这样即可避免加热炉内部温升过快，又可以使轴承内圈162、外圈协调对称受热。

热媒介质温度的控制可以与环形件表面温度的控制轨迹相同，即热媒介质温度曲线图于温升曲线图具有相同的变化规律，图2中给出了热媒介质温度曲线图于温升曲线图变化规律一致的实施方式。

在一种优选的实施方式中，热媒介质温升曲线图也可以包括N个加热段，每个加热阶段包括介质温升过程曲线和介质热渗透过程曲线，其中介质温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；介质热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的介质温升过程曲线结束时的温度

其中，N为整数且N≥1。

当然，热媒介质温度的控制可以与环形件表面温度的控制轨迹也可以略有不同，即热媒介质温度曲线图于温升曲线图变化规律不完全一致。例如，温升曲线图分为三个阶段，热媒介质温度曲线图可以分为两个或四个阶段。

预存控制策略还可以进一步包括热媒介质温升速率曲线图，热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率。

在对环形件进行加热过程中，还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并将当前状态的热媒温度上升速率与此刻热媒介质温升速率曲线图对应的标定温度上升速率的差值在预定范围内，也作为调节第一加热部件9功率、和/或驱动热媒介质循环的动力部件的功率、和/或第二加热部件7功率的条件之一。

传感器在使用过程中难免出现失调或无效等现象，为了保护加热炉中各工作部件，本文中的预存控制策略还包括温度保护上限图；所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值。

在对环形件进行加热过程中，实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件9、第二加热部件7与相应电源之间的电路。

轴承等环形件加热后产生裂纹除了加热过程控制不当因素外，自身材料不合格也是其中因素之一。本文中的加热方法还可以进一步记录加热过程中的多个时间点及各时间点对应的内壁表面温度于控制单元内部，控制单元可根据内部预存程序输出各组时间点与内部温度，或者以图形显示各组时间点与内壁表面温度。如图2中曲线S4即为加热过程采集内壁表面温度形成的曲线。从曲线中可以看出，内壁表面温度的温升曲线基本与预设的温升曲线图规律一致，也就是说，本次加热过程轴承的加热控制基本沿预定规律进行，加热程序无问题。如果此次加热后的轴承还存在裂纹现象，则可以排出加热过程问题，进一步考虑是否是轴承本身材料有问题。

上述所述的温升曲线图、热媒介质温升曲线图、热媒介质温升速率曲线图、温度保护上限图可以以数据形式存储于控制单元，或者以模块形式固化与控制单元。

本文将控制单元进行了模块化，具体如下。请参考图4，在一种具体的实施方式中控制单元包括媒质温度比较器、微分器、主控制器、从控制器。

媒质温度比较器，存储有热媒介质温升曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，自所述热媒介质温升曲线图中查找当前时刻所标定的温度，并比较判断检测到的热媒介质的温度与标定的温度是否在预设范围内；

微分器，存储有热媒介质温升速率曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，并根据检测到的热媒介质的温度获取当前时刻的温升速率；

自所述热媒介质温升速率曲线图中查找当前时刻所标定的温升速率，进而比较判断当前时刻的温升速率与标定的温度速率是否在预设范围内；

主控制器，存储有所述温升曲线图，接收加热炉内部环形件的外壁表面温度，并将其与所述温升曲线图对应温度进行比较判断，最后综合所述媒质温度比较器、所述微分器发送来的判断结果，发送指令于所述第一加热部件和所述动力部件；

从控制器，用于接收加热炉内部环形件的内壁表面温度，并将其与所述主控器传送来的外壁表面温度进行比较判断，根据判断结果发送控制指令于所述第二加热部件。

微分器对空气(媒质)温度控制实现了平稳控制，抑制了温度突变、以及解除电热源失控的危险，“微分器”之后是两条并行之路，借助主控制器、从控制器关闭的功率电路1、功率电路2停止对控制第一加热部件和第二加热部件供电产热，并且同时控制离心风机运转。

并且上述实施例中控制单元模块化后可以加快运算进程，提高加热控制系统的响应速度。

请参考图5，图5为本发明一种实施例中信号传递方向图；图5中给定即为上文中所述的温升曲线图，图中媒质为热媒介质的简称。根据内部存储模块功能的不同，主控制器可以进一步包括给定存储器、比较器和主调节器；

给定存储器，存储温升曲线图；

比较器，其具有第一信号输入端和第二信号输入端，第一信号输入端连接检测环形件的外壁表面温度的传感器信号输出端，以接收环形件的外壁表面温度；第二信号输入端连接给定存储器的信号输出端，以接收当前时刻的标定温度；比较器比较判断传感器检测的外壁表面温度与标定温度，并将判断结果发送至主调节器；

主调节器具有：

三个信号输入端，分别连接媒质温度比较器、微分器、比较器的信号输出端；

三个信号输出端，其中两者分别连接动力部件的变频器、与环形件外壁相对应的第一加热部件电路的主触发器；

主调节器综合比较器、媒质温度比较器和微分器发送来的判断结果，发送指令于变频器、主触发器以调节各功率电路的电流；

主调节器的另一信号输出端连接从控制器，将检测的环形件的外壁表面温度传递至从控制器。

进一步地，从控制器可以进一步包括从比较器和从调节器；

从比较器具有两个信号输入端，其中一者连接主调节器的信号输出端以接收检测到的当前环形件的外壁表面温度，另一者连接检测环形件内壁表面温度传感器的信号输出端；从比较器比较判断内壁表面温度与外壁表面温度，并将判断结果发送至从调节器；

从调节器具有：

两个信号输入端，一者连接媒质温度比较器或微分器的信号输出端，接收媒质比较或微分器的判断结果，另一者连接从比较器的信号输出端，接收从比较器的判断结果；

一个信号输出端，连接与环形件内壁相对应的第二加热部件电路的从触发器，根据媒质温度比较器或微分器的判断结果、从比较器的判断结果控制与环形件内壁相对应的第二加热部件功率电路的从触发器。以下对图5进行具体说明：

控制系统存在主回路、副回路和保护回路，主回路的控制器的输出同时也是副回路的给定(或给定单元)，副回路的输出始终跟随主回路的输出。

控制系统的主回路包括：给定(或给定单元)环节—比较器-主触发器-功率电路1-第一加热部件-媒质授热环形件(轴承)—温度测量1—给定(或给定单元)。

控制系统的主回路功能：控制环形件(轴承)外表面温度按照设定的工艺温升曲线控制上升轨迹。

控制系统的副回路包括：主控制器输出—副回路比较器—从触发器—功率电路2—媒质授热环形件(轴承2)—温度测量2—副回路比较器。

控制系统的副回路功能包括：控制环形件(轴承)内表面温度按照设定的工艺温升曲线控制上升轨迹。

该控制系统还包括2个保护回路，包括：

第一保护回路包括：主调节器—变频器—炉用电机—离心风机—空气(媒质)—空气温度比较器(选出多处测量较高值)—主调节器。其中，选出多处测量较高值作为反馈，抑制最高值也就控制了较低值。

第一保护回路的功能为：在电热源功率一定的条件下，变频器供给炉用电机的电压和频率可以上升、可以下调，相应的离心风机转速随着上升或下降，驱动空气(媒质)的流动速度跟着改变，热空气流速的0.8次方影响着与环形件表面的换热速率，即：控制流速可以间接控制空气温度。

第二保护回路包括：主调节器—变频器—炉用电机—离心风机—空气(媒质)—微分器(输出)—主调节器(去抑制风机转速并降低电热源1产热)；并且，微分器(输出)—从调节器(去借助功率电路2降低电热源2产热)。

这里，微分器之后是两条并行之路，也可以关闭功率电路1、2和离心风机。

第二保护电路的功能为：借助温度传感器对“空气(媒质)温度上升轨迹”进行监控，“空气(媒质)温度上升”经过“微分器”处理后，获得“空气(媒质)温度上升速率”，这个数值分别进入“主调节器”和“从调节器”限制电热源1和电热元件的产热功率，限制在“空气温度上升速率保护轨迹上限”之内。借助变频器控制炉用电机转速，即：离心风机转速得到间接控制。热空气流速的0.8次方影响着与环形部件表面的换热速率，即：控制流速可以间接控制温升速率。

给定(或给定单元)功能是对“媒质传递能量授热环形部件的工艺控制温升曲线”中的环形部件外侧(轴承外圈)期望的温度，也是“设定”的温度目标值。

环形部件外侧(轴承外圈)温度T1和环形部件内侧(轴承圈内侧面)温度T2作为控制目标。

主调节器可以采用“PID(比例-积分-微分)”控制规律，从调节器亦如此。功率电路中的“电子开关”可以是晶闸管、固态继电器、全控电力电子器件。电热源可以是金属管状电热元件(简称“电热管”)。媒质是流体，如：空气或其它绝缘介质。温度测量感温件可以是热电阻(如Pt100，Cu50)，也可以是热电偶。

本文中的环形件可以包括具有径向连接的内圈和外圈，外壁表面温度为外圈的外表面温度，所述内壁表面温度为内圈的内表面温度。例如轴承是具有内圈和外圈的环形件。下层轴承通过支撑部件61固定于加热炉内部，上层轴承通过支撑部件62固定于加热炉内部。支撑部件61和支撑部件62具体结构本文不做具体介绍。

本领域内技术人员应当理解，本文中的环形件可以为单圈，即环形件只有一圈，将环形件沿径向分为内层和外层；环形件也可以具有更多圈数。

需要说明的是，本文所述的第一、第二等词仅为了区分结构、功能相同或类似的两个以上的部件，不表示对顺序的某种特殊限定。

以上对本发明所提供的一种用于加热炉的节能减震装置及加热炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (21)

1.一种用于环形件的加热控制方法，其特征在于，该加热控制方法具体包括：

检测加热过程中环形件与热媒介质接触的外壁和内壁的表面温度；

根据预存控制策略调节对热媒介质进行加热的第一加热部件的功率、对内壁进行辅助加热的第二加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率三者中至少一者，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内；所述预存控制策略包括温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；

在环形件加热过程中，根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述第二加热部件的功率和所述动力部件的功率；所述预存控制策略还包括热媒介质温升曲线图，所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度，并且同一加热时间点标定的热媒介质温度大于所述温升曲线图中对应的表面温度；

在环形件加热过程中，还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值在预定范围内，作为调节第一加热部件功率、和/或动力部件的功率、和/或第二加热部件功率的条件之一。

2.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

当环形件处于温升过程时，根据所述温升过程曲线调节所述第一加热部件、所述第二加热部件和所述动力部件三者的功率；当环形件处于热渗透过程时，所述第一加热部件和所述第二加热部件停止加热，根据所述热渗透过程曲线控制所述动力部件的功率；

其中，N为整数且N≥1。

3.如权利要求2所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图中各阶段的温升过程曲线通过以下方式获取：

设定环形件最终加热后所需达到的目标温度T，并根据目标温度T和加热阶段数N获取每一加热阶段的目标温度T_n；

由环形件初始外壁表面温度T₀和第一阶段的目标温度及预设策略拟合形成第一阶段中的温升过程曲线，由前一阶段的目标温度T_n-1和后一阶段的目标温度T_n拟合形成第N加热阶段的温升过程曲线。

4.如权利要求3所述的加热控制方法，其特征在于，所述温升曲线图中各阶段的热渗透过程曲线的维持时间通过以下方式获取：根据环形件材料密度、导热系数、比热容以及相应阶段外壁目标温度计算与外壁相对应的环状体的质心温度，进而计算获取质心温度达到预定温度所需时间作为该阶段的热渗透过程曲线的维持时间。

5.如权利要求4所述的加热控制方法，其特征在于，第N加热阶段热渗透过程的质心温度通过以下方式确定：

质心温度＝T_n*a，其中0.6≤a≤0.95。

6.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，当对环形件进行加热时，获取当前状态环形件外圈的外壁表面温度T_m、获取当前状态环形件内环的内壁表面温度T_x，并自所述温升曲线图中查找当前时刻对应的标定温度T_i；

以T_m与T_i差值不超过第一预定范围为条件，调节所述第一加热部件的功率或/和所述动力部件的功率；同时，以T_m与T_x的差值在第二预定范围为条件，调节所述第二加热部件的功率。

7.如权利要求6所述的加热控制方法，其特征在于，第一加热部件的控制具体包括：首先判断环形件处于温升过程还是热渗透过程，如果环形件处于温升过程，并且T_i大于T_m，则增大第一加热部件的加热功率或/和提高热媒介质的循环速度。

8.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述热媒介质温升曲线图包括N个加热段，每个加热阶段包括介质温升过程曲线和介质热渗透过程曲线，其中所述介质温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述介质热渗透过程曲线中温度基本维持在该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

其中，N为整数且N≥1。

9.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略还进一步包括热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；

在对环形件进行加热过程中，还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并自所述热媒介质温升速率曲线图中查找标定的温度上升速率，进而以当前状态的热媒温度上升速率与标定的温度上升速率差值在预定范围内为条件，调节第一加热部件、所述动力部件、所述第二加热部件至少其中一者的功率。

10.如权利要求1至9任一项所述的加热控制方法，其特征在于，所述预存控制策略还包括温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；

在对环形件进行加热过程中，实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件、动力部件与分别对其进行供电的电源之间的电路。

11.如权利要求1至9任一项所述的加热控制方法，其特征在于，还进一步记录加热过程中的多个时间点及各时间点对应的内壁表面温度于控制单元内部，所述控制单元可根据内部预存程序输出各组时间点与内部温度，或者以图形显示各组时间点与内壁表面温度。

12.如权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述环形件至少包括具有径向连接的内圈和外圈，所述外壁表面温度为所述外圈的外表面温度，所述内壁表面温度为所述内圈的内表面温度。

13.如权利要求2所述的加热控制方法，其特征在于，当最后加热阶段的热渗透过程结束后，还进行如下步骤：

实时判断当前环形件外表面温度是否低于装配要求预设温度范围，如果不低于，停止动力部件工作；如果低于，则维持或者启动动力部件处于工作状态，直至环形件外表面温度恢复到热渗透过程结束时的温度。

14.一种用于环形件的加热控制系统，其特征在于，包括以下部件：

传感器，用于获取加热过程中环形件与热媒介质直接接触的外壁和内壁的表面温度；

第一加热部件，靠近环形件的外壁安装，用于对热媒介质进行加热；

第二加热部件，用于对环形件的内壁进行加热；

控制单元，根据预存控制策略调节所述第一加热部件的功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率、所述第二加热部件的功率中的至少一个，以控制环形件加热过程中其外壁表面温度始终大于内壁表面温度，且所述外壁表面温度与内壁表面温度的差值在预定差值范围内；

所述控制单元内部存有温升曲线图，所述温升曲线图中设有加热时间标定的表面温度；在环形件加热过程中，所述控制单元根据预存的所述温升曲线图调节所述第一加热部件的功率、所述动力部件的功率和所述第二加热部件三者的功率；所述控制单元内部还存有热媒介质温升曲线图；所述热媒介质温升曲线图中设有加热时间标定的热媒介质温度；

在环形件加热过程中，所述控制单元还实时获取当前状态的加热炉中热媒介质温度，并将当前状态的热媒介质温度与此刻所述热媒介质温度曲线图对应的热媒介质温度的差值也作为调节第一加热部件功率、驱动热媒介质循环的动力部件的功率和第二加热部件功率至少其中一者的条件之一。

15.如权利要求14所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述温升曲线图包括N个加热阶段，每个加热阶段包括温升过程曲线和热渗透过程曲线，其中所述温升过程曲线中温度随时间逐渐增加；所述热渗透过程曲线中温度基本维持不变，该温度等于该加热阶段的温升过程曲线结束时的温度；

其中，N为整数且N≥1。

16.如权利要求14所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述控制单元还存有热媒介质温升速率曲线图，所述热媒介质温升速率曲线图中设有加热时间标定的热媒介质的温度上升速率；

在对环形件进行加热过程中，所述控制单元还根据当前状态的加热炉中热媒介质温度计算热媒温度上升速率，并将当前状态的热媒温度上升速率与此刻所述热媒介质温升速率曲线图对应的标定温度上升速率差值作为调节第一加热部件功率、所述动力部件的功率、第二加热部件功率至少一者的条件之一。

17.如权利要求16所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述控制单元具体包括以下部件：

媒质温度比较器，存储有热媒介质温升曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，自所述热媒介质温升曲线图中查找当前时刻所标定的温度，并比较判断检测到的热媒介质的温度与标定的温度是否在预设范围内；

微分器，存储有热媒介质温升速率曲线图；接收当前时刻检测到的加热炉内部热媒介质的温度，并根据检测到的热媒介质的温度获取当前时刻的温升速率；自所述热媒介质温升速率曲线图中查找当前时刻所标定的温升速率，进而比较判断当前时刻的温升速率与标定的温升速率是否在预设范围内；

主控制器，存储有所述温升曲线图，接收加热炉内部环形件的外壁表面温度，并将其与所述温升曲线图对应温度进行比较判断，最后综合所述媒质温度比较器、所述微分器发送来的判断结果，发送指令于所述第一加热部件和所述动力部件；

从控制器，用于接收加热炉内部环形件的内壁表面温度，并将其与所述主控器传送来的外壁表面温度进行比较判断，根据判断结果发送控制指令于所述第二加热部件。

18.如权利要求17所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述主控制器进一步包括给定存储器、比较器和主调节器；

所述给定存储器，存储有所述温升曲线图；

所述比较器，其具有第一信号输入端和第二信号输入端，所述第一信号输入端连接检测环形件的外壁表面温度的传感器信号输出端，以接收环形件的外壁表面温度；所述第二信号输入端连接所述给定存储器的信号输出端，以接收当前时刻的标定温度；所述比较器比较判断所述传感器检测的外壁表面温度与标定温度，并将判断结果发送至所述主调节器；

所述主调节器具有：

三个信号输入端，分别连接所述媒质温度比较器、所述微分器、所述比较器的信号输出端；

三个信号输出端，其中两者分别连接所述动力部件的变频器、与环形件外壁相对应的第一加热部件电路的主触发器；

所述主调节器综合所述比较器、所述媒质温度比较器和所述微分器发送来的判断结果，发送指令于所述变频器和所述主触发器以调节各功率电路的电流；

所述主调节器的另一信号输出端连接所述从控制器，将检测的环形件的外壁表面温度传递至从控制器。

19.如权利要求18所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述从控制器进一步包括从比较器和从调节器；

所述从比较器具有两个信号输入端，其中一者连接所述主调节器的信号输出端以接收检测到的当前环形件的外壁表面温度，另一者连接检测环形件内壁表面温度传感器的信号输出端；所述从比较器比较判断内壁表面温度与外壁表面温度，并将判断结果发送至从调节器；

所述从调节器具有：

两个信号输入端，一者连接所述媒质温度比较器或所述微分器的信号输出端，接收所述媒质温度比较器或所述微分器的判断结果，另一者连接所述从比较器的信号输出端，接收从比较器的判断结果；

一个信号输出端，连接与环形件内壁相对应的第二加热部件电路的从触发器，根据媒质温度比较器或微分器的判断结果、所述从比较器的判断结果控制与环形件内壁相对应的第二加热部件功率电路的从触发器。

20.如权利要求14所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，所述控制单元还存有温度保护上限图，所述温度保护上限图中设有加热时间标定的加热炉中温度上限值；

在对环形件进行加热过程中，所述控制单元实时判断当前状态热媒介质的温度是否高于所述温度保护上限图对应的温度上限值，如果前者高于后者，则断开第一加热部件、第二加热部件、动力部件与其供电电源之间的电路。

21.如权利要求14至18、20任一项所述的用于环形件的加热控制系统，其特征在于，还包括封闭柱体，设于所述环形件的内圈中间位置；

所述第二加热部件设置于所述封闭柱体的外表面，且正对所述环形件内壁。