选题背景
在工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制,采用单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制是一个工业生产中经常会遇到的问题。
1.2选题意义
电炉是工业热处理生产中广泛采用的一种设备。由于工业电路属于大滞后控制对象,且加热功率很大,因此有效地提高炉温的控制精度不仅不能保证工件热处理的质量,而且能大大降低能耗。传统的电阻炉温度控制系统一般采用电位差计式控制方法,其主要缺点是:控温精度低且浪费能源,特别是对控温精度要求高的热处理工件用传统方法是难以实现的。
本文设计的是高温腐蚀电阻炉釜温自动控制系统,提出的炉温控制系统的设计方法是以89C51单片机为核心,加上智能控制算法PID,不仅控温精度高、节约能源,而且功能齐全,操作方便,可靠性高。
1.3生产工艺过程
(一) 炉子结构
炉子结构由电炉和釜体组成。炉墙是一个圆形桶状物,内部嵌有电阻丝的耐火砖墙。还包括不锈钢釜体,炉子温度测量点,釜温测量点,和被高温腐蚀的元件,腐压测量点。
(二)生产工艺结构
在釜体中加入适量的水,放入被腐蚀元件,然后电炉通电加温,炉墙的温度逐渐升高,通过炉墙的辐射热来加热釜体,当釜温达到120℃-130℃时,开始将釜体中的蒸汽排除一些,以控制釜体中的压力。按釜体中的压力分为水釜、气釜,当釜温稳定在400℃、釜压稳定在18.7 0.7Mpa,称为水釜,当釜温稳定在360℃、釜压稳定在12.7 0.7Mpa,称为汽釜。釜中的压力主要通过最初釜中加入多少水量,在排汽时,将蒸汽冷凝为水,计算排除水量,来控制釜温达到 400℃或 360℃时,也就能将釜压控制在工艺要求的范围以内。当炉子将釜温加热到400℃或360℃,就开始记录保温时间,要求保温72个小时,然后自然降温到室温,最后取出被腐蚀的元件,进行测试、检定。