CN112593066B - 一种网带炉的温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于网带炉技术领域，具体涉及一种网带炉的温度控制方法。本发明提供的网带炉的温度控制方法，在实测网带炉自身特征参数的基础上，通过将连续调控与脉冲调控相结合，得到一种抗干扰能力更优且控温准确稳定的温控算法。在实测过程中，本发明表现出的抗干扰能力显著优于常规的PID控制方法。

Description

一种网带炉的温度控制方法
技术领域
本发明属于网带炉技术领域，具体涉及一种网带炉的温度控制方法。
背景技术
网带炉是金属加工行业常用的热处理设备，例如可以用于金属件的正火加热，其具有操作方便，成本经济，可大批量连续操作等优点。现有网带炉在温控准确性和稳定性方面仍存在一定的不足，尤其是在受到外界脉冲式干扰的情况下，炉体温度波动大且恢复时间长，对金属加工造成一定的不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种网带炉的温度控制方法，旨在通过温控算法的优化提升网带炉的温控准确性和稳定性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现： 一种网带炉的温度控制方法，根据设定的目标温度T0，通过以下计算，对燃烧器的功率进行实时调整，具体如下。
在炉体冷却状态下，将燃烧器的功率调节至k·Wmax，记录炉温T随时间t的变化，得到T-t曲线；其中k为常数，在0.05~0.08范围内，Wmax为燃烧器的最大总功率；在0~Wmax之前等间距选取一系列不同的功率值，对任意一个选定的功率值W，使燃烧器在W功率下持续工作，记录稳定后对应的炉温T，将上述一系列功率值W及对应的炉温T拟合成一条T-W曲线；T-t曲线和T-W曲线在每次网带炉检修后重新测定。
对T-t曲线作二阶差分，得到二阶差分为0的特征时间值tf，tf在T-t曲线上对应的特征温度为Tf，Tf在T-W曲线上对应的特征功率为Wf。
基础功率W0：在T-W曲线上，根据目标温度T0取得对应的基础功率W0。
修正功率W1：在T-W曲线上，根据实测温度Tr取得对应的理论功率值Wm；修正功率W1＝j·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|；j为常数，在0.55~0.65范围内。
脉冲功率Wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到：
Wp·tp＝（1- j）·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|· k·Tf；
（tp /tf）/（Wp /Wf）=i；
i为常数，在0.15~0.25范围内。
根据设定的目标温度T0，通过以上计算后调节燃烧器的功率，实时功率为W0＋W1，在实时功率的基础上叠加脉冲功率Wp，脉冲时间tp；实时功率根据实时计算而变化，在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
对上述的网带炉的温度控制方法中涉及的常数项进一步优选， k＝0.06；j＝0.62；i＝0.21。
本发明的温控方法可适用于各类网带炉，例如以下结构的网带炉。网带炉包括炉体、输送网带、燃烧器、蓄热盖、温度传感器；炉体整体呈长条状，输送网带在炉体中并延炉体长度方向水平贯穿设置；炉体下部设有下沉的燃烧室，燃烧室内设有一组燃烧器；燃烧室顶部盖设有蓄热盖；输送网带上方还设有一组温度传感器。
进一步地，蓄热盖呈平板形，蓄热盖上分布有一组贯穿孔；燃烧器为天然气燃烧器。
有益效果：与现有技术中常规的PID控制等控制方法相比，本发明提供的网带炉的温度控制方法，在实测网带炉自身特征参数的基础上，通过将连续调控与脉冲调控相结合，得到一种抗干扰能力更优且控温准确稳定的温控算法。
附图说明
图1为抗干扰测试中的温度波动变化。
图2为网带炉的结构示意图。
图中，炉体1、输送网带2、燃烧器3、蓄热盖4、温度传感器6、燃烧室11。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。
实施例
一种网带炉的温度控制方法，根据设定的目标温度T0，通过以下计算，对燃烧器的功率进行实时调整，具体如下。
在炉体冷却状态下，将燃烧器的功率调节至k·Wmax，记录炉温T随时间t的变化，得到T-t曲线；其中，T值是将需要控制达到目标温度的空间范围内的温度传感器6测得的温度取平均值得到的； k为常数，在0.05~0.08范围内，Wmax为燃烧器的最大总功率。
在0~Wmax之前等间距选取一系列不同的功率值，对任意一个选定的功率值W，使燃烧器在W功率下持续工作，记录稳定后对应的炉温T，将上述一系列功率值W及对应的炉温T拟合成一条T-W曲线；T-t曲线和T-W曲线在每次网带炉检修后重新测定。
对T-t曲线作二阶差分，得到二阶差分为0的特征时间值tf，tf在T-t曲线上对应的特征温度为Tf，Tf在T-W曲线上对应的特征功率为Wf。其中，T-t曲线是一条向右上方倾斜的曲线，其斜率先逐渐增大再逐渐减小，存在一个二阶差分为0的特征时间tf。
基础功率W0：在T-W曲线上，根据目标温度T0取得对应的基础功率W0。
修正功率W1：在T-W曲线上，根据实测温度Tr取得对应的理论功率值Wm；修正功率W1＝j·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|；j为常数，在0.55~0.65范围内。
脉冲功率Wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到：
Wp·tp＝（1- j）·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|· k·Tf；
（tp /tf）/（Wp /Wf）=i；
i为常数，在0.15~0.25范围内。
根据设定的目标温度T0，通过以上计算后调节燃烧器的功率，实时功率为W0＋W1，在实时功率的基础上叠加脉冲功率Wp，脉冲时间tp；实时功率根据实时计算而变化，在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
本实施例中，k＝0.06；j＝0.62；i＝0.21。
本实施例中，网带炉如图2所示，包括炉体1、输送网带2、燃烧器3、蓄热盖4、温度传感器6；炉体1整体呈长条状，输送网带2在炉体1中并延炉体1长度方向水平贯穿设置；炉体1下部设有下沉的燃烧室11，燃烧室11内设有一组燃烧器3；燃烧室11顶部盖设有蓄热盖4；输送网带2上方还设有一组温度传感器。其中，蓄热盖4呈平板形，蓄热盖4上分布有一组贯穿孔；燃烧器3为天然气燃烧器。
在本实施例的温控方法进行测试，在正常工作状态，在t0时刻以脉冲的形式向炉体1中通入水蒸气进行局部降温，记录温度变化，如图1中曲线a。使用同样的网带炉采用常规PID控制，在同样的正常工作温度状态下，在t0时刻以同样的脉冲方式向炉体1中通入水蒸气进行局部降温，记录温度变化，如图1中曲线b（为显示清楚，曲线b整体向下平移一段距离后显示在图1中）。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种网带炉的温度控制方法，其特征在于：
在炉体冷却状态下，将燃烧器的功率调节至k·Wmax，记录炉温T随时间t的变化，得到T-t曲线；其中k为常数，在0.05~0.08范围内，Wmax为燃烧器的最大总功率；
在0~Wmax之前等间距选取一系列不同的功率值，对任意一个选定的功率值W，使燃烧器在W功率下持续工作，记录稳定后对应的炉温T，将上述一系列功率值W及对应的炉温T拟合成一条T-W曲线；T-t曲线和T-W曲线在每次网带炉检修后重新测定；
对T-t曲线作二阶差分，得到二阶差分为0的特征时间值tf，tf在T-t曲线上对应的特征温度为Tf，Tf在T-W曲线上对应的特征功率为Wf；
基础功率W0：在T-W曲线上，根据目标温度T0取得对应的基础功率W0；
修正功率W1：在T-W曲线上，根据实测温度Tr取得对应的理论功率值Wm；修正功率W1＝j·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|；j为常数，在0.55~0.65范围内；
脉冲功率Wp和脉冲时间tp通过解以下方程组得到：
Wp·tp＝（1- j）·（T0－Tr）·|（W0－Wm）/（T0－Tr）|· k·Tf；
（tp /tf）/（Wp /Wf）=i；
i为常数，在0.15~0.25范围内；
根据设定的目标温度T0，通过以上计算后调节燃烧器的功率，实时功率为W0＋W1，在实时功率的基础上叠加脉冲功率Wp，脉冲时间tp；实时功率根据实时计算而变化，在上一个脉冲完成后间隔tp时间后重新计算并施加下一个脉冲功率和对应的脉冲时间。
2.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：k＝0.06。
3.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：j＝0.62。
4.根据权利要求1所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：i＝0.21。
5.根据权利要求1至4任一项所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：网带炉包括炉体（1）、输送网带（2）、燃烧器（3）、蓄热盖（4）、温度传感器（6）；所述炉体（1）整体呈长条状，所述输送网带（2）在所述炉体（1）中并延炉体（1）长度方向水平贯穿设置；所述炉体（1）下部设有下沉的燃烧室（11），所述燃烧室（11）内设有一组所述燃烧器（3）；所述燃烧室（11）顶部盖设有所述蓄热盖（4）；输送网带（2）上方还设有一组温度传感器。
6.根据权利要求5所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：所述蓄热盖（4）呈平板形，所述蓄热盖（4）上分布有一组贯穿孔。
7.根据权利要求5所述的网带炉的温度控制方法，其特征在于：所述燃烧器（3）为天然气燃烧器。
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