CN211063838U - 用于加热钢材棒料的中频控温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于加热钢材棒料的中频控温系统，包括中频炉炉体、红外温度传感器及中频炉控制系统，中频炉炉体上开设有测温孔，所述测温孔位于中频炉炉体的高温区，所述测温孔经所述中频炉炉体的外壳、炉体感应线圈延伸至炉体内胆，所述红外温度传感器的红外测温探头固定安装在所述中频炉炉体的测温孔旁，用于通过该测温孔实时监测中频炉炉体内的最高温度并反馈到所述中频炉控制系统，所述中频炉控制系统用于根据接收的最高温度信息控制所述中频炉炉体的加热功率。本实用新型结构简单、成本低，且产品合格率高。

Description

用于加热钢材棒料的中频控温系统

技术领域

本实用新型涉及中频炉，特别是涉及一种用于加热钢材棒料的中频控温系统。

背景技术

目前中频炉加热产品过程中，中频炉的加热功率是靠操作者用目测方式，凭借工作经验来实现的，这种方式会受操作者的操作技能影响。例如：

1)、人工控制误差大，不能精确分辨产品实时的温度来实时调节中频炉功率，导致加热的工件温度不均匀，严重时会出现大量产品质量问题，发生质量事故。

2)、送料装置出现卡料或者断料的时候如果工人没有及时发现会引起产品过温烧熔工件，严重的会烧坏中频炉工位。

3)、功率调整过大会浪费电能，功率调整过低会加热出不合格产品，只能筛选出来，第二次重新加热更加浪费电能和时间。故现有中频炉加热方式的产品合格率低，效率不高，且存在能源浪费及损坏中频炉等问题。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、产品合格率高的用于加热钢材棒料的中频控温系统。

本实用新型所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种用于加热钢材棒料的中频控温系统，包括中频炉炉体、红外温度传感器及中频炉控制系统，所述中频炉炉体上开设有测温孔，所述测温孔位于中频炉炉体的高温区，所述测温孔经所述中频炉炉体的外壳、炉体感应线圈延伸至炉体内胆；所述红外温度传感器的红外测温探头固定安装在所述中频炉炉体的测温孔旁，用于通过该测温孔实时监测中频炉炉体内的最高温度并反馈到所述中频炉控制系统，所述中频炉控制系统用于根据接收的最高温度信息控制所述中频炉炉体的加热功率。

进一步地，所述测温孔的孔径为10～20mm的测温孔。

进一步地，所述红外温度传感器为高温传感器。

进一步地，所述中频炉控制系统包括PLC控制器、中间继电器KA1、中频功率控制电位器RP、隔离变送器、启动开关S1、关闭开关S2，所述PLC控制器的输入输出端子IO分别与启动开关、关闭开关S2电连接，用于启动或关闭中频炉控制系统；所述PLC控制器的中频测温端子与所述红外温度传感器电连接，用于采集所述中频炉炉体的最高温度；所述PLC控制器的中频启动端子与中间继电器KA1电连接，用于控制中频炉启动；所述PLC控制器的中频功率控制端子通过所述隔离变送器与所述中频功率控制电位器电连接，用于控制所述中频炉炉体的加热功率。

进一步地，所述中频炉控制系统还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述PLC控制器的输入输出端子电连接，用于显示或输入各种中频炉炉体的控制信息。

进一步地，所述PLC控制器设有PID控制模块，所述PID控制模块用于对接收的中频炉炉体的最高温度信息进行运算处理并通过所述隔离变送器发送至所述中频功率控制电位器。

进一步地，所述PLC控制器还设有初始加热模块，所述初始加热模块用于检测中频炉炉体内是否有物料。

由于采用了以上技术方案，本实用新型的有益效果：本实用新型的结构简单，在中频炉炉体上开设有测温孔，不仅可以红外温度传感器检测中频炉炉体内最高温度，而且降低了对红外温度传感器设备的要求，从而降低了成本。中频炉控制系统利用红外温度传感器采集的最高温度自动调节中频炉的温度。本实用新型避免了中频加热受操作工人的技能影响。解决了人工控制不及时造成电能和时间的浪费。采用在故本实用新型提高了产品的合格率，降低了能源浪费，延长了中频炉的使用寿命。

中频炉控制系统的PLC控制器设有PID控制模块，PID温度控制及时准确度高，节省电能。

中频炉控制系统的PLC控制器还设有初始加热模块，该初始加热模块检测中频炉炉体内是否有物料，避免了出现卡料或者断料引起产品过温或者烧坏中频炉工位的难题。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型中频炉控制系统的电路图；

图3为本实用新型PLC控制器的原理框图；

图4为本实用新型PLC控制器设有初始加热模块的原理框图。

图中：1为中频炉炉体、2为红外温度传感器、3为中频炉控制系统、4为PLC模拟输入模块、5为比例环节模块、6为积分环节模块、7为微分环节模块、8为PLC模拟输出模块、PID控制模块9、初始加热模块10。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1所示，一种用于加热钢材棒料的中频控温系统，包括中频炉炉体1、红外温度传感器2、中频炉控制系统3，所述中频炉炉体1上开设有测温孔，所述测温孔位于中频炉炉体的高温区，通过在中频炉炉体1的高温区开设测温孔保证了测得的温度是中频炉炉内的最高温度，该温度也是金属物料产品表面的最高温度，提高了金属物料加工温度控制的精确度。所述测温孔经所述中频炉炉体的外壳、炉体感应线圈延伸至炉体内胆，所述测温孔的孔径为10～20mm的测温孔，该孔径即能保证红外温度传感器的红外测温探头测得中频炉内最高温度，又避免了孔径过大降低了中频炉的温度。本具体实施例中：所述测温孔的孔径为20mm。所述红外温度传感器2的红外测温探头固定安装在所述中频炉炉体的测温孔旁，红外测温探头对准测温孔，用于通过该测温孔实时监测中频炉炉体内的最高温度，并且反馈到所述中频炉控制系统3，所述红外温度传感器2为高温传感器。所述中频炉控制系统3用于根据接收的最高温度信息控制所述中频炉炉体的加热功率。

参见图2所示，所述中频炉控制系统包括PLC控制器、中间继电器KA1、中频功率控制电位器RP、隔离变送器、启动开关S1、关闭开关S2、触摸显示屏，所述PLC控制器的输入输出端子IO分别与启动开关、关闭开关S2电连接，用于启动或关闭中频炉控制系统；所述PLC控制器的中频测温端子与所述红外温度传感器电连接，用于采集所述中频炉炉体的最高温度；所述PLC控制器的中频启动端子与中间继电器KA1电连接，用于控制中频炉启动；所述PLC控制器的中频功率控制端子通过所述隔离变送器与所述中频功率控制电位器电连接，用于控制所述中频炉炉体的加热功率。所述隔离变送器设有变送器开关S3，通过变送器开关S3启动隔离变送器。所述触摸显示屏与所述PLC控制器的输入输出端子电连接，用于显示或输入各种中频炉炉体的控制信息。PLC控制器采用西门子1217c控制器。

所述PLC控制器设有PID控制模块9，所述PID控制模块9用于对接收的中频炉炉体的最高温度信息进行运算处理并通过所述隔离变送器发送至所述中频功率控制电位器。PID(Proportional Integral Derivative)比例-积分-微分是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。它不仅适用于数学模型已知的中频炉控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。

参见图3所示，中频炉控制系统控制系统包括PLC模拟输入模块4、PLC模拟输出模块8和PID控制模块9，PID控制模块9包括比例环节模块5、积分环节模块6和微分环节模块7，所述PLC模拟输入模块4接收红外温度传感器2采集的中频炉高温信号，经过PID控制模块9的比例环节模块5、积分环节模块6和微分环节模块7进行运算后将控制信号发送给PLC模拟输出模块8，通过PLC模拟输出模块8发送给中频炉炉体1，控制中频炉炉体感应线圈的加热功率。本实施例中，所述PLC控制器经过PID控制模块运算给出4～20MA控制信号给所述隔离变送器，启动隔离变送器，隔离变送器将4～20MA控制信号转变为0-15V电压输出给所述中频功率控制电位器，所述中频功率控制电位器再根据预设条件相应调整中频炉炉体的输出功率，本实用新型利用模拟量信号控制中频炉当前加热功率。

可能地，参见图4所示，所述PLC控制器还设有初始加热模块10，所述初始加热模块10用于检测中频炉炉体内是否有物料。防止了物料出现卡料或者断料引起的产品过烧。

本实用新型的工作原理：

所述中频炉自动控制，分为两个阶段进行控制。第一阶段；初始加热阶段由初始加热模块10实现。初始是指开始加热的时候，红外温度传感器的测温探头检测到加工工件温度偏低，这个时候不能确定被加热物料是否再测温探头检测区，而且物料温度偏低时中频炉炉体感应线圈阻抗高。所以大功率输出会造成不必要的浪费，这个时候就采用控制固定输出50％的输出功率。当加热到一定时间范围内，检测到温度没有变化，说明检测设备异常或者加热设备异常，此时设备停机报警查找原因。注：在输出功率恒定不变，物料输输送速度恒定不变的情况下，在一定时间范围内50％的加热功率是不会出现料过烧的现象的。如果红外温度传感器的测温探头检测到温度在持续升高，升到物料加热目标温度的60％的时候，说明测温探头工作正常并且能判断出是检测到了物料的。如果没有检测到物料，或者中频炉炉体内没有物料和加热感应线圈电磁反应，中频炉炉内温度升温很少。当检测到有物料，并且温度已经加热到，目标温度的60％。这个时候就切换到第二阶段，PID温度控制阶段由PID控制模块9实现，该PID温度控制是根据红外温度传感器的测温探头检测加工工件的温度，并将检测到温度发送到PID控制模块，然后经PID控制模块处理后向中频炉炉体输出控制信号，从而控制中频炉炉体的加工功率。

本实用新型实现了中频炉自动PID控温，用于加工齿轮的中频炉控制系统工作人员只需要按启动开关，不受工人的技能水平影响。PID温度控制技术成熟，控制及时准确度高，节省电能；且能有效控制卡料或者断料引起的产品过烧造成二次加热产品的浪费。操作简单、模块化控制后只需要选择需要加工的产品，就控制自动控制温度达到标准温度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：包括中频炉炉体、红外温度传感器及中频炉控制系统，所述中频炉炉体上开设有测温孔，所述测温孔位于中频炉炉体的高温区，所述测温孔经所述中频炉炉体的外壳、炉体感应线圈延伸至炉体内胆；所述红外温度传感器的红外测温探头固定安装在所述中频炉炉体的测温孔旁，用于通过该测温孔实时监测中频炉炉体内的最高温度并反馈到所述中频炉控制系统，所述中频炉控制系统用于根据接收的最高温度信息控制所述中频炉炉体的加热功率。

2.根据权利要求1所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述测温孔的孔径为10～20mm的测温孔。

3.根据权利要求1所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述红外温度传感器为高温传感器。

4.根据权利要求1所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述中频炉控制系统包括PLC控制器、中间继电器KA1、中频功率控制电位器RP、隔离变送器、启动开关S1、关闭开关S2，所述PLC控制器的输入输出端子IO分别与启动开关、关闭开关S2电连接，用于启动或关闭中频炉控制系统；所述PLC控制器的中频测温端子与所述红外温度传感器电连接，用于采集所述中频炉炉体的最高温度；所述PLC控制器的中频启动端子与中间继电器KA1电连接，用于控制中频炉启动；所述PLC控制器的中频功率控制端子通过所述隔离变送器与所述中频功率控制电位器电连接，用于控制所述中频炉炉体的加热功率。

5.根据权利要求4所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述中频炉控制系统还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏与所述PLC控制器的输入输出端子电连接，用于显示或输入各种中频炉炉体的控制信息。

6.根据权利要求4所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述PLC控制器设有PID控制模块，所述PID控制模块用于对接收的中频炉炉体的最高温度信息进行运算处理并通过所述隔离变送器发送至所述中频功率控制电位器。

7.根据权利要求4或6所述用于加热钢材棒料的中频控温系统，其特征在于：所述PLC控制器还设有初始加热模块，所述初始加热模块用于检测中频炉炉体内是否有物料。

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