CN108931143B - 干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法，干井炉包括均温块和围绕于所述均温块且对所述均温块进行加热的加热部件，所述均温块连接温度传感器，所述温度传感器和所述加热部件连接控制器；所述温度控制机构包括：对所述均温块进行吹风的风冷装置，所述风冷装置连接控制器。本发明通过增加对风冷装置的控制并配合PID积分分离算法，避免了自然降温稳定时间较长的缺点，实现了加快低温区的稳定时间的目的。
Description
技术领域
本发明涉及加热结构技术领域，特别是涉及一种干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法。
背景技术
干井炉是利用内置均温块的均温作用来保证插入均温块的被校准温度计与参考标准温度保持一致。干井炉在工业领域的温度校准方面有广泛的应用。校准温度范围较宽的干井炉，在高温区，炉体内与环境的温差大，热交换剧烈，因此需要增加保温材料以保证高温的控制。在低温区，炉体内与环境的温差小，尤其在环境温度大于25℃时，热交换缓和，因此一旦超调增加的保温材料会延长低温区达到稳态的时间。
在低温控制中，为了控制低温区达到稳态，常用的有两种方法：1、降低输出功率，缓和升温曲线，以保证超调在一个狭小的范围内；2、超调后，通过自然降温让温度达到设定点。这两种方法都存在稳定时间比较长的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种干井炉的均温块的温度控制机构，干井炉干井炉包括均温块和围绕于所述均温块且对所述均温块进行加热的加热部件，所述均温块连接温度传感器，所述温度传感器和所述加热部件连接控制器；其特征在于：所述温度控制机构包括：对所述均温块进行吹风的风冷装置，所述风冷装置连接控制器。
优选地，所述加热部件包括加热壳体以及若干个电热丝，所述加热壳体的顶面上设有供刚玉管置入的容纳孔，所述均温块放置于刚玉管中，所述容纳孔的孔壁上设有若干个凹槽，若干个所述凹槽沿着所述容纳孔的周向均匀布置，每个所述凹槽沿着所述容纳孔的轴向贯穿，每个所述电热丝嵌入于每个所述凹槽的槽底壁中，每个所述电热丝连接所述控制器。
进一步地，所述刚玉管中还置入有上隔热块和下隔热块，所述上隔热块设置于所述均温块的上方，所述下隔热块设置于所述均温块的下方。
本发明还涉及一种采用所述的干井炉的均温块的温度控制机构的干井炉的均温块的温度控制方法，首先，在所述均温块升温的过程中，判断所述均温块的实际温度是否大于预设调速温度，若否，则判断所述风冷装置不启动；若是，则再判断所述均温块的实际升温速度是否大于预设升温速度，若否，则所述风冷装置不启动，若是，则所述风冷装置对所述均温块进行持续地吹风，直到所述均温块的实际升温速度小于等于所述预设升温速度，所述风冷装置停止吹风；然后，判断所述均温块的实际温度是否大于预设上限温度；若否，则所述风冷装置不启动；若是，则所述风冷装置根据预设的间隔时间对所述均温块进行间隔性吹风，直到所述均温块的实际温度小于等于所述预设上限温度，所述风冷装置停止间隔性吹风。
优选地，所述预设调速温度为预设的需要对所述均温块升温速度进行判断，以确定是否需要启动所述风冷装置的温度值。
优选地，所述控制器采用PID算法。
优选地，所述预设上限温度为预设的所述均温块所需加热达到的温度增加了预设最高超过幅度的温度值。
优选地，当所述均温块的实际温度大于等于稳定温度时，所述控制器采用积分分离式PID算法的积分项开始累积，所述稳定温度为预设的所述均温块所需加热达到的温度减少了预设相差幅度的温度值。
如上所述，本发明所述的干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法，具有以下有益效果：
本发明的机构能够均匀地对均温块进行降温，本发明的方法通过增加对风冷装置的控制并配合PID积分分离算法，避免了自然降温稳定时间较长的缺点，实现了加快低温区的稳定时间的目的；本发明的干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法在温控范围在140℃～1200℃的干井炉中使用，在使用前，低温区的稳定时间大于3小时；使用后，低温区的稳定时间在2小时左右。
附图说明
图1显示为本实施例的干井炉的剖面结构示意图。
图2显示为本实施例的干井炉的俯视结构示意图。
图3显示为本实施例的干井炉的均温块的温度控制机构在控制器控制下的原理图。
附图标号说明
100 均温块
110 上隔热块
120 下隔热块
200 加热部件
210 加热壳体
211 容纳孔
212 凹槽
220 电热丝
300 刚玉管
400 支架
500 密封盒
600 温度传感器
700 控制器
800 风冷装置
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1至图3所示，本实施例的干井炉的均温块的温度控制机构，包括：
干井炉包括均温块100和围绕于均温块100且对均温块100进行加热的加热部件200，均温块100连接温度传感器600，温度传感器600和加热部件200连接控制器700；温度控制机构包括：对均温块100进行吹风的风冷装置800，风冷装置800连接控制器700。
控制器700控制加热部件200和风冷装置800，温度传感器600感应均温块100的温度，温度传感器600将感应到的均温块100的温度传递给控制器700；控制器700根据均温块100的温度控制风冷装置800对均温块100进行吹风，实现了加快低温区的稳定时间的目的，避免了自然降温稳定时间较长的缺点。
加热部件200包括加热壳体210以及若干个电热丝220，加热壳体210的顶面上设有供刚玉管300置入的容纳孔211，均温块100放置于刚玉管300中，容纳孔211的孔壁上设有若干个凹槽212，若干个凹槽212沿着容纳孔211的周向均匀布置，每个凹槽212沿着容纳孔211的轴向贯穿，每个电热丝220嵌入于每个凹槽212的槽底壁中，每个电热丝220连接控制器700。
本实施例中，容纳孔211为通孔，每个凹槽211的上端贯通至加热壳体210的顶面，每个凹槽211的上端贯通至加热壳体210的底面。容纳孔211为圆柱形，刚玉管300为横截面为环形的圆柱体。均温块100为圆柱形，均温块100上设有容置盲孔。
刚玉管300具有绝缘作用，能够将加热部件200与均温块100隔开；每个电热丝220嵌入于每个凹槽212的槽底壁中，使得电热丝220的位置稳定；风冷装置800的风吹入每个凹槽212中，使通风效果更均匀和稳定，以实现通过降低刚玉管300温度，使均温块100得以降温的效果。
为了达到更好的隔热效果，刚玉管300中还置入有上隔热块110和下隔热块120，上隔热块110设置于均温块100的上方，下隔热块120设置于均温块100的下方。
均温块100的底部设有支架400和密封盒500，密封盒500的侧面设有盒体孔，支架400上设有架体孔，风冷装置800吹出的风，通过盒体孔和架体孔进入凹槽212中，再从凹槽212中排出，风冷装置800吹出的风形成的气流由箭头A到箭头B，再到箭头C。本实施例的风冷装置800处于加热部件200的下方。
采用本实施例的干井炉的均温块的温度控制机构的干井炉的均温块的温度控制方法，首先，在均温块100升温的过程中，控制器700判断均温块100的实际温度是否大于预设调速温度，
若否，则控制器700判断风冷装置800不启动；
若是，则控制器700再判断均温块100的实际升温速度是否大于预设升温速度，若否，则控制器700控制风冷装置800不启动，若是，则控制器700控制风冷装置800对均温块100进行持续地吹风，直到控制器700判断均温块100的实际升温速度小于等于预设升温速度，控制器700控制风冷装置800停止吹风；
然后，判断均温块100的实际温度是否大于预设上限温度；
若否，则风冷装置800不启动；
若是，则风冷装置800根据预设的间隔时间对均温块100进行间隔性吹风，直到均温块100的实际温度小于等于预设上限温度，风冷装置800停止间隔性吹风。
采用本实施例的方法，能够实现对在均温块100升温的过程中，对升温速度进行控制，避免升温过快，而导致的无法对均温块100进行控制的问题，使得均温块100升温的过程中保持稳定地升温速度，有助于在均温块100的实际温度超过预设稳定温度区间的上限值时，对均温块100进行降温；为了快速降低均温块100升温的速度，控制器700控制风冷装置800对均温块100进行持续地吹风。当均温块100的实际温度达到预设稳定温度区间时，控制器700控制风冷装置800停止间隔性吹风，这能够使在风冷装置800不吹风的间隔时间中，均温块100能够进行散热，避免均温块100在散热过程中，均温块100的内部和外部的温差过大。
预设调速温度为预设的需要对均温块100升温速度进行判断，以确定是否需要启动风冷装置800的温度值。
控制器700采用PID算法。实现对稳定快速地控制均温块100的温度。
预设上限温度为预设的均温块100所需加热达到的温度增加了预设最高超过幅度的温度值。
当均温块100的实际温度大于等于稳定温度时，控制器700采用积分分离式PID算法的积分项开始累积，稳定温度为预设的均温块100所需加热达到的温度减少了预设相差幅度的温度值。
实施例2
本实施例中，风冷装置800为风扇。
采用实施例1的方法，具体来说：
升温阶段1：均温块100的实际温度小于等于均温块100预设所需加热达到的温度，即低于均温块100预设所需加热达到的温度的65％，风扇不工作；
升温阶段2：均温块100的实际温度高于均温块100预设所需加热达到的温度的65％，判断均温块100的实际升温速度，当均温块100的实际升温速度大于0.075℃/秒，风扇给予一个持续的风量以减缓升温速度，当均温块100的实际升温速度小于等于0.0375℃/秒，关闭风扇；
温度超调后的降温阶段：均温块100的实际温度高于预设的均温块100所需加热达到的温度的100.5％，间隔性的给予一个风量辅助降温；
控温阶段：在均温块100的实际温度到达稳定温度时，控制器700采用积分分离式PID算法的积分项开始累积，稳定温度为预设的均温块100所需加热达到的温度减少了预设相差幅度的温度值。预设相差幅度为5％。
本发明通过增加对风冷装置800的控制并配合PID积分分离算法，避免了自然降温稳定时间较长的缺点，实现了加快低温区的稳定时间的目的；本发明的干井炉的均温块的温度控制机构及其温度控制方法在温控范围在140℃～1200℃的干井炉中使用，在使用前，低温区的稳定时间大于3小时；使用后，低温区的稳定时间在2小时左右。
综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种干井炉的均温块的温度控制方法，采用干井炉的均温块的温度控制机构，干井炉包括均温块(100)和围绕于所述均温块(100)且对所述均温块(100)进行加热的加热部件(200)，所述均温块(100)连接温度传感器(600)，所述温度传感器(600)和所述加热部件(200)连接控制器(700)；其特征在于：所述温度控制机构包括：对所述均温块(100)进行吹风的风冷装置(800)，所述风冷装置(800)连接控制器(700)；所述温度控制方法，其特征在于：
首先，在所述均温块(100)升温的过程中，判断所述均温块(100)的实际温度是否大于预设调速温度；
若否，则判断所述风冷装置(800)不启动；
若是，则再判断所述均温块(100)的实际升温速度是否大于预设升温速度，若否，则所述风冷装置(800)不启动，若是，则所述风冷装置(800)对所述均温块(100)进行持续地吹风，直到所述均温块(100)的实际升温速度小于等于所述预设升温速度，所述风冷装置(800)停止吹风；
然后，判断所述均温块(100)的实际温度是否大于预设上限温度；
若否，则所述风冷装置(800)不启动；
若是，则所述风冷装置(800)根据预设的间隔时间对所述均温块(100)进行间隔性吹风，直到所述均温块(100)的实际温度小于等于所述预设上限温度，所述风冷装置(800)停止间隔性吹风。
2.根据权利要求1所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：所述预设调速温度为预设的需要对所述均温块(100)升温速度进行判断，以确定是否需要启动所述风冷装置(800)的温度值。
3.根据权利要求1所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：所述控制器(700)采用PID算法。
4.根据权利要求1所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：所述预设上限温度为预设的所述均温块(100)所需加热达到的温度增加了预设最高超过幅度的温度值。
5.根据权利要求1所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：当所述均温块(100)的实际温度大于等于稳定温度时，所述控制器(700)采用积分分离式PID算法的积分项开始累积，所述稳定温度为预设的所述均温块(100)所需加热达到的温度减少了预设相差幅度的温度值。
6.根据权利要求1所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：所述加热部件(200)包括加热壳体(210)以及若干个电热丝(220)，所述加热壳体(210)的顶面上设有供刚玉管(300)置入的容纳孔(211)，所述均温块(100)放置于刚玉管(300)中，所述容纳孔(211)的孔壁上设有若干个凹槽(212)，若干个所述凹槽(212)沿着所述容纳孔(211)的周向均匀布置，每个所述凹槽(212)沿着所述容纳孔(211)的轴向贯穿，每个所述电热丝(220)嵌入于每个所述凹槽(212)的槽底壁中，每个所述电热丝(220)连接所述控制器(700)。
7.根据权利要求6所述的干井炉的均温块的温度控制方法，其特征在于：所述刚玉管(300)中还置入有上隔热块(110)和下隔热块(120)，所述上隔热块(110)设置于所述均温块(100)的上方，所述下隔热块(120)设置于所述均温块(100)的下方。
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