TW202037867A - 一種燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法 - Google Patents

一種燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種燃氣輻射管溫度控制系統，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個燃氣輻射管，還包括：一設置於燃氣輻射管內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶；一嵌設於燃氣輻射管管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶；以及一設置於熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶。還公開了一種基於燃氣輻射管溫度控制系統的溫度控制方法，第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶分別電連接溫度控制器，溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制燃料和富氧空氣的流量，進而控制燃氣輻射管內的燃燒反應，以對熱處理爐各階段溫度進行精准控制，且能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。

Description

一種燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法
本發明涉及一種熱處理設備加熱時控溫裝置，尤其涉及一種燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法。
現有的熱處理爐爐子溫度控制模式是通過工作區的熱電偶測出的溫度訊號進行控制的，這種控溫方式存在的問題是熱電偶插入的位置變化和爐內氣體的流動變化對測量的溫度訊號有很大的影響，造成溫度訊號的波動、不准確和滯後等。
因此開發一種溫度控制回應快、控制精度高的熱處理爐溫度控制裝置是十分必要的。
本發明為解決現有技術中的上述問題，提出一種燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
本發明的第一個方面是提供一種燃氣輻射管溫度控制系統，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個燃氣輻射管，還包括： 一設置於所述燃氣輻射管內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶； 一嵌設於所述燃氣輻射管管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶；以及 一設置於所述熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶； 其中，所述第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶分別電連接溫度控制器，所述溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制燃料和富氧空氣的流量，進而控制所述燃氣輻射管內的燃燒反應，以對所述熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制系統上，所述燃氣輻射管為具有中空腔體的U型結構；且在所述燃氣輻射管外壁設置有散熱片，增加換熱面積。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制系統上，所述富氧空氣為熱處理廠制氮過程產生的副產品。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制系統上，還包括：
設置於所述燃氣輻射管前端的燒嘴，所述燒嘴分別與所述制燃料和富氧空氣連通。
進一步優選地，在所述燃氣輻射管溫度控制系統上，還包括： 設置於所述燃氣輻射管尾端的煙道；和 設置於所述煙道與所述燃氣輻射管尾端之間的換熱器； 其中，所述換熱器的熱媒進口與所述燃氣輻射管尾端連通，熱媒出口與所述煙道連通；所述換熱器的冷媒進口通過管道與鼓風機連接，冷媒出口通過管道與所述燃氣輻射管前端連通。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制系統上，所述燃料的輸送管道上設置有第二調節閥，所述富氧空氣的輸送管道上設有第三調節閥，以及鼓風機與所述燃氣輻射管連通的管道上設置有第一調節閥；所述第一調節閥、第二調節閥、第三調節閥和鼓風機分別與所述溫度控制器電連接。
本發明的第二個方面是提供一種燃氣輻射管的溫度控制方法，包括步驟： 步驟1，在熱處理爐內設置連通燃料和富氧空氣的燃氣輻射管，在燃氣輻射管內部設置第一熱電偶，用於監測燃氣輻射管內部溫度；在燃氣輻射管管壁設置第二熱電偶，用於監測燃氣輻射管管壁溫度；以及在燃氣輻射管外部工作區設置第三熱電偶，用於監測熱處理爐工作區的溫度； 步驟2，將第三熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷所述熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；如果工作狀態是升溫階段，採用第三熱電偶實測的溫度和目標溫度差值，控制燃料、富氧空氣的流量大小，進而控制所述燃氣輻射管內的燃熱反應； 步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的目標溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述燃料、富氧空氣的流量大小，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，所述第二熱電偶檢測溫度不參與爐溫控制； 步驟4，將第一熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷所述熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；如果超過報警溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述燃料、富氧空氣的流量大小，使溫度小於報警溫度。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制方法中，所述步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過所述第三熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷所述熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制方法中，當工作區的所述第三熱電偶檢測的溫度一直低於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶檢測的溫度大於或等於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制方法中，當熱處理爐處於升溫階段，根據所述第三熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過所述第二熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制方法中，步驟（3）中，所述燃氣輻射管內燃燒反應產生的熱一部分使燃氣溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給輻射管和管外環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中： 所述燃氣輻射管內燃燒反應產生的熱為： Q=K
Figure 02_image001
×H×Δt                      （1） 式中
Figure 02_image001
為品質流率，即單位時間內參與燃燒反應的燃氣品質，H為單位品質燃氣的燃燒熱值，Δt為燃燒反應時間，K為燃燒率； 根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等，則有： Q=Q1+Q2+Q3                       （2） 式中Q為燃燒熱，Q1為輻射管升溫吸收熱量，Q2為管外環境（熱處理爐）升溫吸收的熱量，Q3為管內燃氣升溫吸收的熱量，其中：
Figure 02_image003
（3） 式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，
Figure 02_image005
為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度（輻射管很薄，輻射管管體內部溫度近似一致），Tm為室溫；
Figure 02_image007
（4）
Figure 02_image009
（5） 式中，h0 為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi 為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tf0 為管外環境的溫度，Tr 為管壁溫度，Tfi 為管內環境溫度； 根據公式（2），有
Figure 02_image011
（6） 式中，Tf0 為熱處理爐工作區溫度，Tr 為輻射管壁溫度，Tfi 為熱電偶測出的輻射管內溫度； 所述溫度控制器通過Tf0 、Tr 、（Tr -Tf0 ）和（Tr -Tfi ）值，利用PID演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
進一步地，在所述燃氣輻射管溫度控制方法中，所述升溫階段根據工作區溫度進行控溫；進入保溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫。
本發明採用上述技術方案，與現有技術相比，具有如下技術效果： 本發明提出的燃氣輻射管溫度控制系統及其控制方法，通過將熱電偶分別佈置在輻射管的內部，輻射管壁和熱處理爐的工作區，不同階段採取不同的控溫方式，升溫階段根據工作區熱電偶的訊號控溫，進入恒溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫；由於熱電偶的位置固定、受氣流影響很小，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制；且能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
在以下詳細說明中，參考附圖，該附圖構成了本發明的一部分，幷且通過圖示以實施本發明的特定實施例的方式示出。
如圖1所示，本實施例提供一種燃氣輻射管溫度控制系統，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個燃氣輻射管1，其特徵在於，還包括：一設置於所述燃氣輻射管1內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶2；一嵌設於所述燃氣輻射管1管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶3；以及一設置於所述熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶4；其中，所述第一熱電偶2、第二熱電偶3和第三熱電偶4分別電連接溫度控制器，所述溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制燃料10和富氧空氣12的流量，燃料10在輻射管內燃燒，燃料10燃燒形成的高溫氣體加熱燃氣輻射管1的內壁，燃氣輻射管1通過外壁與輻射管外部環境的傳熱來加熱熱處理爐膛，進而控制所述燃氣輻射管1內的燃燒反應，以對所述熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
作為一個優選實施例，所述燃氣輻射管1為具有中空腔體的U型結構；且所述燃氣輻射管1外壁設置於散熱片。與傳統的燃氣輻射管比較，輻射管外表面有散熱片，增大了傳熱面積，強化燃燒，提高燃氣溫度，提高熱效率，減小廢氣和NOx氣體排放量，並可以提高綜合利用水準和經濟效率。與傳統的U型輻射管不同，本實施例所採用的U型結構的燃氣輻射管1沒有固定不變的入口和出口，U型管的兩個出口同時也是燃燒氣體的入口，解決了燃氣輻射管燃燒段溫度高，燃氣出口處溫度低的問題。
作為一個優選實施例，所述富氧空氣12為熱處理廠制氮過程產生的副產品。提出利用制氮過程產生的富氧氣體，採用富氧送風，有效提高了燃燒效率和加熱速率。
作為一個優選實施例，如圖1所示，所述的燃氣輻射管溫度控制系統還包括設置於所述燃氣輻射管1前端的燒嘴13，所述燒嘴13分別與所述制燃料10和富氧空氣12連通。
作為另一個優選實施例，如圖1所示，所述燃氣輻射管溫度控制系統還包括：設置於所述燃氣輻射管1尾端的煙道6和設置於所述煙道6與所述燃氣輻射管1尾端之間的換熱器5；其中，換熱器5是提高燃氣輻射管熱效率的重要部件，用來預熱助燃空氣，提高燃氣輻射管1的熱效率。具體地，所述換熱器5的熱媒進口與所述燃氣輻射管1尾端連通，熱媒出口與所述煙道6連通；所述換熱器5的冷媒進口通過管道與鼓風機8連接，冷媒出口通過管道與所述燃氣輻射管1前端連通，由鼓風機8提供的冷空氣通過換熱器5預熱後與燃料一起燃燒，燃燒產生的焰流及所生成的廢氣流向煙道6，通過管壁向爐內輻射熱能，煙氣通過換熱器5後與冷空氣進行換熱，煙氣溫度下降，冷空氣被加熱。
作為一個優選實施例，如圖1所示，所述燃料10的輸送管道上設置有用於控制燃料10流量大小的第二調節閥9，所述富氧空氣12的輸送管道上設有用於控制富氧空氣12流量大小的第三調節閥11，以及鼓風機8與所述燃氣輻射管1連通的管道上設置有第一調節閥7；所述第一調節閥7、第二調節閥9、第三調節閥11和鼓風機8分別與所述溫度控制器電連接。溫度控制器根據即時測定的輻射管內溫度、管外溫度和管壁溫度之間的溫差及其與各自設定溫度的溫差，通過PID演算法進行控溫，可以防止管內溫度的過熱等溫和工作區溫度調節滯後的問題，從未改善工作溫度的均勻性和更穩定型性。
於上述技術方案的基礎上，基於該燃氣輻射管溫度控制系統的燃氣輻射管加熱裝置由燃氣輻射管1、燒嘴13和換熱器5組成，燒嘴13是整個燃氣輻射管加熱裝置的核心，燃氣輻射管1由燒嘴13噴射燃料燃燒加熱；該燃氣輻射管13是將燃料燃燒釋放的熱能輻射給被加熱物體的關鍵部件；換熱器5是提高燃氣輻射管熱效率的重要部件，用來預熱助燃空氣，提高燃氣輻射管1的熱效率。具體地，燃氣輻射管1的一端連接燒嘴13，另一端連接煙道6，冷空氣通過換熱器5預熱後與燃料一起燃燒，燃燒產生的焰流及所生成的廢氣流向煙道6，通過管壁向爐內輻射熱能，煙氣通過換熱器5後與冷空氣進行換熱，煙氣溫度下降，冷空氣被加熱。
作為另一個優選實施例，提供一種基於上述的燃氣輻射管溫度控制系統的燃氣輻射管溫度控制方法，具體包括如下步驟： 步驟1，在熱處理爐內設置連通燃料10和富氧空氣12的燃氣輻射管1，在燃氣輻射管1內部設置第一熱電偶2，用於監測燃氣輻射管1內部溫度；在燃氣輻射管1管壁設置第二熱電偶3，用於監測燃氣輻射管1管壁溫度；以及在燃氣輻射管1外部工作區設置第三熱電偶4，用於監測熱處理爐工作區的溫度； 步驟2，將第三熱電偶4檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷所述熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；如果工作狀態是升溫階段，採用第三熱電偶4實測的溫度和目標溫度差值，控制燃料10、富氧空氣12的流量大小，進而控制所述燃氣輻射管1內的燃熱反應； 步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶3檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的目標溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述燃料10、富氧空氣12的流量大小，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，所述第二熱電偶3檢測溫度不參與爐溫控制； 步驟4，將第一熱電偶2檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷所述熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；如果超過報警溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述燃料10、富氧空氣12的流量大小，使溫度小於報警溫度。
在本實施例中，所述步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過所述第三熱電偶4實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷所述熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
在本實施例中，當工作區的所述第三熱電偶4檢測的溫度一直低於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶4檢測的溫度大於或等於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
在本實施例中，當熱處理爐處於升溫階段，根據所述第三熱電偶4實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過所述第二熱電偶3實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
在本實施例中，步驟（3）中，所述燃氣輻射管1內燃燒反應產生的熱一部分使燃氣溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給輻射管和管外環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中： 所述燃氣輻射管1內燃燒反應產生的熱為： Q=K
Figure 02_image001
×H×Δt                      （1） 式中
Figure 02_image001
為品質流率，即單位時間內參與燃燒反應的燃氣品質，H為單位品質燃氣的燃燒熱值，Δt為燃燒反應時間，K為燃燒率； 根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等，則有： Q=Q1+Q2+Q3                       （2） 式中Q為燃燒熱，Q1為輻射管升溫吸收熱量，Q2為管外環境（熱處理爐）升溫吸收的熱量，Q3為管內燃氣升溫吸收的熱量，其中：
Figure 02_image003
（3） 式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，
Figure 02_image005
為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度（輻射管很薄，輻射管管體內部溫度近似一致），Tm為室溫；
Figure 02_image007
（4）
Figure 02_image009
（5） 式中，h0 為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi 為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tf0 為管外環境的溫度，Tr 為管壁溫度，Tfi 為管內環境溫度； 根據公式（2），有
Figure 02_image011
（6） 式中，Tf0 為熱處理爐工作區溫度，Tr 為輻射管壁溫度，Tfi 為熱電偶測出的輻射管內溫度； 所述溫度控制器通過Tf0 、Tr 、（Tr -Tf0 ）和（Tr -Tfi ）值，利用PID演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
本實施例提供的燃氣輻射管溫度控制方法，通過分別佈置在輻射管的內部、輻射管壁和熱處理爐工作區的第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶，針對不同階段採取不同的控溫方式，升溫階段根據工作區溫度進行控溫，並參考工作區溫度與壁溫的溫差進行綜合控溫；進入恒溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫，並參考壁溫與工作區平均溫度的溫差進行綜合控溫。由於熱電偶的位置固定、不受氣流影響，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制，可保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍中。
1:燃氣輻射管 2:第一熱電偶 3:第二熱電偶 4:第三熱電偶 5:換熱器 6:煙道 7:第一調節閥 8:鼓風機 9:第二調節閥 10:燃料 11:第三調節閥 12:富氧空氣 13:燒嘴
閱讀以下詳細說明幷參照附圖之後，本發明的各個方面及優勢將顯而易見： 圖1為本發明一種燃氣輻射管溫度控制系統的結構示意圖。
1:燃氣輻射管
2:第一熱電偶
3:第二熱電偶
4:第三熱電偶
5:換熱器
6:煙道
7:第一調節閥
8:鼓風機
9:第二調節閥
10:燃料
11:第三調節閥
12:富氧空氣
13:燒嘴

Claims (10)

  1. 一種燃氣輻射管溫度控制系統，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個燃氣輻射管（1），其中還包括： 一設置於該燃氣輻射管（1）內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶（2）； 一嵌設於該燃氣輻射管（1）管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶（3）；以及 一設置於該熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶（4）； 其中，該第一熱電偶（2）、第二熱電偶（3）和第三熱電偶（4）分別電連接溫度控制器，該溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制燃料（10）和富氧空氣（12）的流量，進而控制該燃氣輻射管（1）內的燃燒反應，以對該熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之燃氣輻射管溫度控制系統，其中該燃氣輻射管（1）為具有中空腔體的U型結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之燃氣輻射管溫度控制系統，其中該富氧空氣（12）為熱處理廠制氮過程產生的副產品。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之燃氣輻射管溫度控制系統，其中還包括： 設置於該燃氣輻射管（1）前端的燒嘴（13），該燒嘴（13）分別與該制燃料（10）和富氧空氣（12）連通。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之燃氣輻射管溫度控制系統，其中還包括： 設置於該燃氣輻射管（1）尾端的煙道（6）；和 設置於該煙道（6）與該燃氣輻射管（1）尾端之間的換熱器（5）； 其中，該換熱器（5）的熱媒進口與該燃氣輻射管（1）尾端連通，熱媒出口與該煙道（6）連通；該換熱器（5）的冷媒進口通過管道與鼓風機（8）連接，冷媒出口通過管道與該燃氣輻射管（1）前端連通。
  6. 一種燃氣輻射管的溫度控制方法，其中包括如下步驟： 步驟1，在熱處理爐內設置連通燃料（10）和富氧空氣（12）的燃氣輻射管（1），在燃氣輻射管（1）內部設置第一熱電偶（2），用於監測燃氣輻射管（1）內部溫度；在燃氣輻射管（1）管壁設置第二熱電偶（3），用於監測燃氣輻射管（1）管壁溫度；以及在燃氣輻射管（1）外部工作區設置第三熱電偶（4），用於監測熱處理爐工作區的溫度； 步驟2，將第三熱電偶（4）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷該熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；如果工作狀態是升溫階段，採用第三熱電偶（4）實測的溫度和目標溫度差值，控制燃料（10）、富氧空氣（12）的流量大小，進而控制該燃氣輻射管（1）內的燃熱反應； 步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶（3）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器根據設定的目標溫度，通過該溫度控制器根據該目標溫度自動控制該燃料（10）、富氧空氣（12）的流量大小，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，該第二熱電偶（3）檢測溫度不參與爐溫控制； 步驟4，將第一熱電偶（2）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷該熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；如果超過報警溫度，通過該溫度控制器根據該目標溫度自動控制該燃料（10）、富氧空氣（12）的流量大小，使溫度小於報警溫度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之燃氣輻射管溫度控制方法，其中該步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過該第三熱電偶（4）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷該熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之燃氣輻射管溫度控制方法，其中當工作區的該第三熱電偶（4）檢測的溫度一直低於該目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶（4）檢測的溫度大於或等於該目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之燃氣輻射管溫度控制方法，其中當熱處理爐處於升溫階段，根據該第三熱電偶（4）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過該第二熱電偶（3）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之燃氣輻射管溫度控制方法，其中步驟（3）中，該燃氣輻射管（1）內燃燒反應產生的熱一部分使燃氣溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給輻射管和管外環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中： 該燃氣輻射管（1）內燃燒反應產生的熱為： Q=K
    Figure 03_image001
    ×H×Δt                     （1） 式中
    Figure 03_image001
    為品質流率，即單位時間內參與燃燒反應的燃氣品質，H為單位品質燃氣的燃燒熱值，Δt為燃燒反應時間，K為燃燒率； 根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等，則有： Q=Q1+Q2+Q3                    （2） 式中Q為燃燒熱，Q1為輻射管升溫吸收熱量，Q2為管外環境（熱處理爐）升溫吸收的熱量，Q3為管內燃氣升溫吸收的熱量，其中：
    Figure 03_image003
    （3） 式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，
    Figure 03_image005
    為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度（輻射管很薄，輻射管管體內部溫度近似一致），Tm為室溫；
    Figure 03_image007
    （4）
    Figure 03_image009
    （5） 式中，h0 為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi 為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tf0 為管外環境的溫度，Tr 為管壁溫度，Tfi 為管內環境溫度； 根據公式（2），有
    Figure 03_image011
    （6） 式中，Tf0 為熱處理爐工作區溫度，Tr 為輻射管壁溫度，Tfi 為熱電偶測出的輻射管內溫度； 該溫度控制器通過Tf0 、Tr 、（Tr -Tf0 ）和（Tr -Tfi ）值，利用PID演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
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