CN112456770B - 一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，属于玻璃加工技术领域。一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，所述加热炉包括加热炉体、均布设置在加热炉体内的温度探头、温度控制器、限流控制器和光电隔离模块，其特征在于，加热炉还包括若干加热组，加热组包括若干加热装置和与加热装置对应数量的固态继电器，加热装置与固态继电器一一连接，所述温度控制器、限流控制器通过光电隔离模块与固态继电器相连；钢化玻璃可控稳流加热方法，包括以下步骤：温度控制器根据温度探头的温度反馈输出每一路加热组的控制信号。本发明具有各区域加热均匀、电流不会出现大幅波动的脉冲、不容易造成谐波的优点。

Description

一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法
技术领域
本发明属于机械技术领域，特别是一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法。
背景技术
钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近软化点的700度左右，再进行快速均匀的冷却而得到的产品。
钢化炉内部分为多个独立的加热区域(几十至几百不等)，每个区域有温度探头用来控制加热温度。从冷玻璃进炉到热玻璃出炉，钢化炉的功率曲线为下降曲线。
由于钢化炉最高功率负荷只出现在冷玻璃进入的短时间内；因玻璃有摆放间隔，大部分情况下，钢化炉的实际运行装载率不高(一般仅有额定产能的65％)；变压器容量申请限制；降低变压器座机费；降低投资额等等原因，工厂可以设置小于钢化炉装机功率的变压器。这种情况下，钢化炉厂家需要设计限制功率的功能。
目前主流限制功率有以下三种方法：1.所有炉丝按照限制比率，频繁通断加热。2.所有炉丝按照限制比率，轮巡接通，轮流加热。3.用可控硅限制加热功率。
方法1缺点：功率频繁短时间超过变压器/断路器等配电设备的额定负载，且电流会出现大幅波动的脉冲。
方法2缺点：各区域加热不均匀，影响产品质量。
方法3缺点：可控硅投资巨大，且降低了功率因素，需要额外设置补偿电容柜，还造成谐波。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，解决了各区域加热不均匀、电流会出现大幅波动的脉冲、容易造成谐波的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，所述加热炉包括加热炉体、均布设置在加热炉体内的温度探头、温度控制器、限流控制器和光电隔离模块，其特征在于，加热炉还包括若干加热组，加热组包括若干加热装置和与加热装置对应数量的固态继电器，加热装置与固态继电器一一连接，所述温度控制器、限流控制器通过光电隔离模块与固态继电器相连；
钢化玻璃可控稳流加热方法，包括以下步骤：
温度控制器根据温度探头的温度反馈输出每一路加热装置的控制信号；
限流控制器按顺序延迟输出脉冲信号给对应分组的光电隔离模块，每一路脉冲信号以交流电的0.5赫兹的倍数的时间进行依次延迟输出，以使所有加热组能够按顺序依次错开0.5赫兹的倍数的时间后进行加热；
设置功率限制比率，限流控制器根据功率限制比率输出相同占空比的脉冲信号，对温度控制器输出的控制信号进行二次判断和控制，加热组根据该脉冲信号进行加热；
当玻璃温度升高，所需要加热的加热装置减少时，总电流的变化值通过模拟量方式反馈给限流控制器，限流控制器进行线性提高功率限制比率，使整体实际输出功率保持在最大化的程度，直到加热完成。
在上述钢化玻璃可控稳流加热方法中，根据功率限制比率输出对应占空比的控制信号，加热组加热预设时间后，间隔0.5赫兹的倍数的时间不加热后继续加热预设时间。
在上述钢化玻璃可控稳流加热方法中，所有加热装置进行分组，每个分组按照顺序依次以0.5-5赫兹的时间进行延迟输入脉冲信号。
在上述钢化玻璃可控稳流加热方法中，所述加热装置包括加热炉丝。
在上述钢化玻璃可控稳流加热方法中，所述控制器可采用单片机或者PLC控制器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.整体电流稳定，无大幅脉冲波动。也方便调功反馈。
2.可以使得小变压器带大炉子的情况下，平均输出功率最大化。
3.控制均匀，即使在玻璃摆放不均匀的情况下，也不会出现局部功率不足或过剩的情况。
4.投资极小，只需几百元成本即可实现。
5.如用单片机的方式只需简单改造，就可以对大多数钢化炉进行升级。规避各种型号PLC的功能和性能限制。
附图说明
图1是本发明中脉冲信号的输出示意图。
图2是本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
图1中第(1)组中的两个图，上图为固态继电器的输出电压示意图，下图为脉冲信号示意图。第(2)组、第(3)组参考第(1)组，按规律直到第(n)组。本图示例状态为加热初始阶段，市电50Hz。图1中为依次延迟0.5Hz，即0.01s；脉冲周期为4Hz，即0.08s，占空比75％。该情况为其中一种，可根据实际情况调整。
如图1-2所示，一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，所述加热炉包括加热炉体、均布设置在加热炉体内的若干加热装置、温度探头、温度控制器、限流控制器和光电隔离模块，其特征在于，加热炉还包括若干加热组，加热组包括若干与加热装置对应数量的固态继电器，加热装置与固态继电器一一连接，所述温度控制器、限流控制器通过光电隔离模块与固态继电器相连；
钢化玻璃可控稳流加热方法，包括以下步骤：
S1、温度控制器根据温度探头的温度反馈输出每一路加热装置的控制信号；
S2、限流控制器按顺序延迟输出脉冲信号给对应分组的光电隔离模块，每一路脉冲信号以交流电的0.5赫兹的倍数的时间进行依次延迟输出，以使所有加热组能够按顺序依次错开0.5赫兹的倍数的时间后进行加热；
S3、设置功率限制比率，限流控制器根据功率限制比率输出相同占空比的脉冲信号，对温度控制器输出的控制信号进行二次判断和控制，加热装置根据该脉冲信号进行加热；
S4、当玻璃温度升高，所需要加热的加热装置减少时，总电流的变化值通过模拟量方式反馈给限流控制器，限流控制器进行线性提高功率限制比率，使整体实际输出功率保持在最大化的程度，直到加热完成。
温度控制器输出控制信号，控制光电隔离模块的输入端，限流控制器根据功率限制比率输出脉冲信号，控制光电隔离模块的供电端。
其总电流值具有相应的电流表进行检测，并对限流控制器反馈模拟量。
具体地，步骤S3中，设定功率的限制比率，功率的限制比率最小值为：变压器或断路器容量/设备装机容量*100％，最大值为：100％；功率的限制比率作为限流控制器的脉冲信号的占空比。
具体地，步骤S3中，根据功率限制比率，加热组加热预设时间后，间隔0.5赫兹的倍数的时间不加热后继续加热预设时间。加热预设时间也是按照0.5赫兹的倍数的时间进行计算，加热的时间与不加热的时间根据占空比的脉冲信号。
具体地，步骤S4中，当玻璃温度升高，所需要加热的加热装置减少时，总电流的变化值通过模拟量方式反馈给控制器，控制器进行线性提高功率限制比率，使得整体输出功率保持在最大化的程度，直到提高到100％后，等待加热完成。
本发明中，可通过固态继电器能够使加热装置进行加热或者非加热状态的切换。
本发明中，间隔0.5赫兹的倍数，可根据设备所需要的设计控温精度进行设置，倍数越低精度越高，但对元器件精度要求更高；
限流脉冲信号周期应根据倍数和加热组数量设置：
设错开时间的倍数为m(m为大于0整数)，功率限制比率为p，加热组数为n，市电频率50hz；
则：错开时间＝0.01m秒；
限流脉冲信号周期＝0.01mn秒；
脉冲信号占空比＝p；
在玻璃刚输入加热炉时，其功率直接达到设定功率的最大值，且在通过延迟输出脉冲信号，使对应的加热组能够相对于前一个加热组延迟0.5赫兹的倍数的时间后进行启动。同时，所有的加热组按照设置的占空比进行脉冲式加热。
其延迟的0.5赫兹的倍数的时间将脉冲信号输出给加热组，使加热组能够错开时间加热，使其错开时间后，能够使总电流输出平稳。
在加热炉中的温度逐渐上升后，工作的加热装置数量开始减少，实际总电流的值开始降低，开始低于额定总电流的值，实际总电流的变化值通过模拟量方式反馈给限流控制器，确认对应实际加热炉丝的数量，限流控制器进行线性提高功率限制比率，使其流过的电流增加并达到额定总电流，从而使设备其能够快速完成加热。
例如，例如总功率限制比例为75％时，实际总电流如果低于额定电流上限，则逐步提高功率限制比例，增加实际输出功率，使得总电流始终保持在额定上限。直到功率限制比例为100％也不会超过额定电流上限为止。
其在加热过程中，加热组按照脉冲信号占空比加热，能够有效的控制所有加热组的总功率能够满足功率的限制比率。
其加热组在加热过程中，错开时间进行加热，能够使整体电流稳定，无大幅脉冲波动，也方便调功反馈。控制均匀，即使在玻璃摆放不均匀的情况下，也不会出现局部功率不足或过剩的情况。可以使得小变压器带大炉子的情况下，平均输出功率最大化。投资极小，只需几百元成本即可实现。如用单片机的方式只需简单改造，就可以对大多数钢化炉进行升级。规避各种型号PLC的功能和性能限制。
相比与传统的三种主流的限制功率的方式，均存在以下问题，当玻璃温度升高，所需加热炉丝减少时，不能相应提高限制比率以提高变压器利用率，导致加热所需时间延长。
本发明的加热过程中，其加热时所有加热组均处于相同比率限功状态，不会出现加热不够均匀的情况。
具体地，在实际应用时，一般加热组分为20组以下，倍数为4-6即错开2hz-3hz，即可。其每个加热组内的固态继电器数量尽量相同。
具体的，温度控制器输出信号接入光电隔离模块的信号输入端子，固态继电器输入信号接入对应的光电隔离模块的信号输出端子，限流控制器的脉冲信号接入光电隔离模块输出端的供电端子。
具体地，所有加热组按照顺序依次以0.5-5赫兹的时间进行延迟输入脉冲信号。
具体地，所述加热装置包括加热炉丝。
具体地，所述控制器可采用单片机或者PLC控制器。
以上部件均为通用标准件或本技术领域人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，所述加热炉包括加热炉体、均布设置在加热炉体内的温度探头、温度控制器、限流控制器和光电隔离模块，其特征在于，加热炉还包括若干加热组，加热组包括若干加热装置和与加热装置对应数量的固态继电器，加热装置与固态继电器一一连接，所述温度控制器、限流控制器通过光电隔离模块与固态继电器相连；其特征在于，钢化玻璃可控稳流加热方法，包括以下步骤：
温度控制器根据温度探头的温度反馈输出每一路加热组的控制信号；
限流控制器按顺序延迟输出脉冲信号给对应分组的光电隔离模块，每一路脉冲信号以交流电的0.5赫兹的倍数的时间进行依次延迟输出，以使所有加热组能够按顺序依次错开0.5赫兹的倍数的时间后进行加热；
设置功率限制比率，限流控制器根据功率限制比率输出相同占空比的脉冲信号，对温度控制器输出的控制信号进行二次判断和控制，加热组根据该脉冲信号进行加热；
当玻璃温度升高，所需要加热的加热装置减少时，总电流的变化值通过模拟量方式反馈给限流控制器，限流控制器进行线性提高功率限制比率，使整体实际输出功率保持在最大化的程度，直到加热完成。
2.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，功率的限制比率最小值为：变压器或断路器容量/设备装机容量*100%，最大值为：100%；功率的限制比率作为限流控制器的脉冲控制信号的占空比。
3.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，根据功率限制比率，加热组加热预设时间后，间隔0.5赫兹的倍数的时间不加热后继续加热预设时间。
4.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，当玻璃温度升高，所需要加热的加热装置减少时，总电流的变化值通过模拟量方式反馈给限流控制器，限流控制器进行线性提高功率限制比率，使得整体输出功率保持在最大化的程度，直到提高到100%后，等待加热完成。
5.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，温度控制器输出信号接入光电隔离模块的信号输入端子，固态继电器输入信号接入对应的光电隔离模块的信号输出端子，限流控制器的脉冲信号接入光电隔离模块输出端的供电端子。
6.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，所有加热组按照顺序依次以0.5-5赫兹的时间进行延迟输入脉冲信号。
7.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，所述加热装置包括加热炉丝。
8.根据权利要求1所述的基于加热炉的钢化玻璃可控稳流加热方法，其特征在于，所述控制器可采用单片机或者PLC控制器。
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