JP7037829B2 - ガス放射管の温度制御方法 - Google Patents
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Description
一つの前記ガス放射管内に配置され、加熱するエリアの温度制御のために用いられる第1の熱電対と、
一つの前記ガス放射管の管壁にはめ込まれ、保温段階の温度制御のため、及び昇温時の過熱アラームのために用いられる第2の熱電対と、
一つの前記熱処理炉の作業エリアに配置され、昇温段階の温度制御のために用いられる第3の熱電対と、を含み、
前記第1の熱電対と、第2の熱電対と第3の熱電対とはそれぞれ温度制御装置と電気的に接続され、前記温度制御装置は各熱電対によって監視された温度に基づいて、燃料と酸素富化空気の流量をPIDアルゴリズムにより制御することによって、前記ガス放射管内の燃焼反応を制御して、熱処理炉の各段階の温度を正確に制御することを特徴とする。
前記ガス放射管の先端に設けられ、前記燃料と上記酸素富化空気とのそれぞれに繋がるバーナーとを含むことを特徴とする。
前記ガス放射管の末端に設けられた煙道と、
前記煙道と前記ガス放射管の末端との間に設けられた熱交換器と、を含み、
前記熱交換器の熱媒体の入り口は前記ガス放射管の末端と繋がり、熱媒体の出口は前記煙道と繋がり、前記熱交換器の冷媒体の入り口はパイプを通して送風機と接続し、冷媒体の出口はパイプを通して前記ガス放射管の先端と繋がることを特徴とする。
ステップ1において、熱処理炉内に燃料と酸素富化空気と繋がるガス放射管を配置し、ガス放射管内部にガス放射管の内部の温度を監視する第1の熱電対を設置し、ガス放射管の管壁にガス放射管の管壁の温度を監視する第2の熱電対を設置し、ガス放射管の外部の作業エリアに熱処理炉の作業エリアの温度を監視する第3の熱電対を設置すること、
ステップ2において、第3の熱電対によって検出された温度を温度制御装置に送信し、前記温度制御装置は制御プログラムを実行して計算を行い、熱処理炉の作業状態が昇温段階であるか或いは保温段階であるかを判断し、作業状態が昇温段階である場合には、第3の熱電対によって実測された温度と目標温度との差に基づいて、燃料と酸素富化空気の流量を制御することによって、ガス放射管内での燃焼反応を制御すること、
ステップ3において、保温段階において、第2の熱電対によって検出された温度を温度制御装置に送信し、前記温度制御装置は、設定された目標温度により自動的に前記燃料と酸素富化空気の流量を制御することによって、設定された目標温度に基づいて、対応する温度制御エリアの温度を調整し、昇温段階において、前記第2の熱電対が熱処理炉の温度の制御に関与しないこと、
ステップ4において、第1の熱電対によって検出された温度を前記温度制御装置に送信して、前記温度制御装置は、設定されたアラーム温度に基づいて、前記熱処理炉内の温度制御エリアの温度がアラーム温度を超えているかどうかを判断し、アラーム温度を超える場合には、前記温度制御装置は、前記目標温度に基づいて、自動的に前記燃料と酸素富化空気の流量を制御することによって、温度がアラーム温度より小さくなるようにすることを特徴とする。
前記ガス放射管内の燃焼反応によって発生した熱は、
熱収支によれば、各部分の熱量の合計はジュール熱に等しく、
方程式(2)によって、
ここで、Tfoは熱処理炉の作業エリアにおける温度、Trは放射管の管壁の温度、Tfiは熱電対によって測定された放射管内の温度である。
前記温度制御装置は、Tfo、Tr、(Tr-Tfo)および(Tr-Tfi)の値に基づいて、PIDアルゴリズムを採用し、リアルタイム温度と目標温度との偏差を算出して制御量を出力することによって、熱処理炉の昇温段階と保温段階の温度を正確に制御することを特徴とする。
ステップ1において、熱処理炉内に燃料10と酸素富化空気12と繋がるガス放射管1を設置して、ガス放射管1の内部にガス放射管1の内部の温度を監視する第1の熱電対2を設置して、ガス放射管1の管壁にガス放射管1の管壁の温度を監視する第2の熱電対3を設置して、ガス放射管1の外部の作業エリアに熱処理炉の作業エリアの温度を監視する第3の熱電対4を設置すること、
ステップ2において、第3の熱電対4によって検出された温度を温度制御装置に送信して、前記温度制御装置が制御プログラムを実行して計算を行い、熱処理炉の作業状態が昇温段階であるか或いは保温段階であるかを判断し、作業状態が昇温段階である場合には、第3の熱電対4によって実測された温度と目標温度との差を用いて、燃料10と酸素富化空気12の流量を制御することによって、前記ガス放射管1内の燃焼反応を制御すること、
ステップ3において、保温段階において、第2の熱電対3によって検出された温度を温度制御装置に発送して、前記温度制御装置は、設定された目標温度により自動的に前記燃料10と酸素富化空気12の流量を制御することによって、設定された目標温度に基づいて、対応する温度制御エリアの温度を調整し、昇温段階において、前記第2の熱電対3が熱処理炉の温度の制御に関与しないこと、
ステップ4において、第1の熱電対2によって検出された温度を前記温度制御装置に送信して、前記温度制御装置は、設定されたアラーム温度に基づいて、前記熱処理炉内の温度制御エリアの温度がアラーム温度を超えているかどうかを判断し、アラーム温度を超える場合には、前記温度制御装置は、前記目標温度に基づいて、自動的に前記燃料10と酸素富化空気12の流量を制御することによって、温度がアラーム温度より小さくなるようにする。
前記ガス放射管内の燃焼反応によって発生した熱は、
熱収支によれば、各部分の熱量の合計はジュール熱に等しく、
方程式(2)によって、
ここで、Tfoは熱処理炉の作業エリアにおける温度、Trは放射管の管壁の温度、Tfiは熱電対によって測定された放射管内の温度である。
前記温度制御装置は、Tfo、Tr、(Tr-Tfo)および(Tr-Tfi)の値に基づいて、PIDアルゴリズムを採用して、リアルタイム温度と目標温度との偏差を算出して制御量を出力することによって、熱処理炉の昇温段階と保温段階の温度を正確に制御する。
Claims (5)
- ガス放射管の温度制御方法は、以下のステップを含み、
ステップ1において、熱処理炉内に燃料(10)と酸素富化空気(12)と繋がるガス放射管(1)を配置し、ガス放射管(1)内部にガス放射管(1)の内部の温度を監視する第1の熱電対(2)を設置し、ガス放射管(1)の管壁にガス放射管(1)の管壁の温度を監視する第2の熱電対(3)を設置し、ガス放射管(1)の外部の作業エリアに熱処理炉の作業エリアの温度を監視する第3の熱電対(4)を設置すること、
ステップ2において、第3の熱電対(4)によって検出された温度を温度制御装置に送信し、前記温度制御装置は制御プログラムを実行して計算を行い、熱処理炉の作業状態が昇温段階であるか或いは保温段階であるかを判断し、作業状態が昇温段階である場合には、第3の熱電対(4)によって実測された温度と目標温度との差に基づいて、燃料(10)と酸素富化空気(12)の流量を制御することによって、ガス放射管内(1)での燃焼反応を制御すること、
ステップ3において、保温段階において、第2の熱電対(3)によって検出された温度を温度制御装置に送信し、前記温度制御装置は、設定された目標温度により自動的に前記燃料(10)と酸素富化空気(12)の流量を制御することによって、設定された目標温度に基づいて、対応する温度制御エリアの温度を調整し、昇温段階において、前記第2の熱電対(3)が熱処理炉の温度の制御に関与しないこと、
ステップ4において、第1の熱電対(2)によって検出された温度を前記温度制御装置に送信して、前記温度制御装置は、設定されたアラーム温度に基づいて、前記熱処理炉内の温度制御エリアの温度がアラーム温度を超えているかどうかを判断し、アラーム温度を超える場合には、前記温度制御装置は、前記目標温度に基づいて、自動的に前記燃料(10)と酸素富化空気(12)の流量を制御することによって、温度がアラーム温度より小さくなるようにすることを特徴とするガス放射管の温度制御方法。 - 請求項1のガス放射管の温度制御方法において、前記ステップ(2)と、ステップ(3)とステップ(4)に、第3の熱電対(4)によって実測された温度とその温度制御エリアの目標温度との差により、前記熱処理炉内の各温度制御エリアの作業状態が昇温段階であるか保温段階であるかが判断されることを特徴とするガス放射管の温度制御方法。
- 請求項1のガス放射管の温度制御方法において、作業エリアにおける前記第3の熱電対(4)によって検出された温度がずっと前記目標温度より低い場合には、前記作業エリアに対応する熱処理炉の温度制御エリアは昇温段階におり、前記作業エリアにおける第3の熱電対(4)によって検出された温度が前記目標温度より大きい或いは同じである場合には、その作業エリアに対応する熱処理炉の温度制御エリアは保温段階にあることを特徴とするガス放射管の温度制御方法。
- 請求項1のガス放射管の温度制御方法において、熱処理炉が昇温段階にある場合には、前記第3の熱電対(4)によって実測された温度と当該の温度制御エリアの目標温度との差にしたがって、PIDアルゴリズムにより熱処理炉の温度を制御し、熱処理炉が保温段階にある場合には、前記第2の熱電対(3)によって実測された温度と当該の温度制御エリアの目標温度との差にしたがって、PIDアルゴリズムによって熱処理炉の温度を制御することを特徴とするガス放射管の温度制御方法。
- 請求項1のガス放射管の温度制御方法において、ステップ(3)に、前記ガス放射管(1)内の燃焼反応によって発生した熱の一部がガスの温度を上昇させ、他の一部が伝熱と、放射と、対流とを介して前記ガス放射管と管外環境とに伝達され、熱処理炉の周囲温度を上げ、
前記ガス放射管内の燃焼反応によって発生した熱は、
熱収支によれば、各部分の熱量の合計はジュール熱に等しく、
方程式(2)によって、
ここで、Tfoは熱処理炉の作業エリアにおける温度、Trは放射管の管壁の温度、Tfiは熱電対によって測定された放射管内の温度であり、
前記温度制御装置は、Tfo、Tr、(Tr-Tfo)および(Tr-Tfi)の値に基づいて、PIDアルゴリズムを採用し、リアルタイム温度と目標温度との偏差を算出して制御量を出力することによって、熱処理炉の昇温段階と保温段階の温度を正確に制御することを特徴とするガス放射管の温度制御方法。
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