溫度控制應用

溫度控制temperature control在分布參數系統(tǒng)中，溫度控制是以控制溫度場中溫度分布為目標的。

當擠壓筒加熱功率過大時, 很容易導致擠壓筒軟化, 破壞擠壓筒預應力結構, 因此, 對擠壓筒進行溫度控制非常必要。擠壓筒溫度穩(wěn)定, 不僅能夠保證擠壓筒的正常使用性能, 還會延長其使用壽命。

擠壓筒溫度控制包括控制最高溫、控制最低溫、控制溫升和溫差、分區(qū)加熱、熱電偶多點測量。

1 溫升和溫差控制

擠壓筒突然加熱可能會產生較高熱應力, 導致擠壓筒組件開裂, 或內襯相對于外套移動。為盡量減小擠壓筒熱應力, 需要控制擠壓筒溫升, 使其溫度梯度最小。一般情況下, 擠壓筒加熱到需要溫度時, 保溫時間必須超過8 h 以上, 溫升速率應不超過50℃/h- 1 。在擠壓過程中, 擠壓筒溫度應盡量低于450℃。一旦產生過熱, 擠壓筒硬度會發(fā)生軟化, 只能重新進行熱處理。

控制擠壓筒溫差即控制溫度徑向、軸向分布。溫度徑向分布很難控制, 原因在于: 擠壓過程中,擠壓筒內襯內孔靠近熱坯錠, 內襯內表面溫度最高,而且其溫度徑向分布遵循非線性溫度曲線。一般情況下, 擠壓過程中的擠壓筒外套不會比內襯溫度高, 但如果擠壓筒外套內安裝環(huán)形電阻加熱器, 由于控制熱電偶遠離加熱器, 擠壓筒外套可能會比內襯溫度高, 在這種情況下, 如果擠壓筒再承受較大壓力, 將會損壞擠壓筒內襯。

擠壓筒溫度軸向分布相對變化小。擠壓筒兩端存在熱量損失, 這將導致擠壓筒兩端比中心溫度低, 而且可能使擠壓筒中心凸起。另外, 擠壓筒模口端溫度比進口端溫度高, 這是由于熱坯錠在?？诙说耐Ａ魰r間較長。

2 分區(qū)加熱

在擠壓過程中, 由于熱坯錠及熱坯錠與內襯之間摩擦產生了大量熱能, 因此, 通常只需要在擠壓筒內相應區(qū)域補充很少熱量, 以保證擠壓筒溫度分布均勻。例如, 擠壓筒進口端和?？诙舜嬖跍夭?為保持軸向溫度分布均勻, 前、后兩個區(qū)域分別采用獨立加熱系統(tǒng), 通過各自熱電偶識別, 測量前、后區(qū)域溫差并進行補償。另外, 擠壓筒頂部和底部沿周向和徑向也分別對應設置多個測溫點, 以及冷卻區(qū)。對于軸向長度較短的擠壓筒, 可以考慮僅在進口端和?？诙嗽O計獨立加熱區(qū)域; 若擠壓筒較長, 則應沿擠壓筒長度方向增加加熱區(qū)域, 加熱區(qū)域數量及各區(qū)域間隔根據加熱元件功率確定。

擠壓筒頂部和底部也需要獨立加熱系統(tǒng), 原因在于: 擠壓筒底部失去的熱量會上升到頂部, 導致頂部比底部溫度高, 即擠壓筒上半部分比下半部分熱。與熱傳導相比, 盡管通過此種方式傳遞的熱量并不大, 但為獲得均勻應力場, 在擠壓筒底部增加獨立加熱系統(tǒng)仍是非常必要的。

對于大型擠壓機, 擠壓筒軸向和徑向尺寸均較大, 為獲得理想的擠壓筒加熱狀態(tài), 不得不采用多個獨立加熱系統(tǒng), 而且必須對擠壓筒溫度及溫度變化率進行程序控制, 使溫度嚴格按給定溫控曲線變化?，F代大型擠壓機生產線上普遍應用PLC 作為溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)核心, 通過上位機對溫度控制參數進行設定和顯示, 并進行故障報警和警告。PLC 溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理: 根據溫度檢測值與給定值偏差, 通過PLC 程序控制脈沖發(fā)生器的脈沖輸出寬度, 進而控制調功器啟動和停止, 改變加熱元件通電時間, 對加熱元件功率進行控制?？刂葡到y(tǒng)硬件主要包括測溫熱電偶、模擬量輸入模塊、可編程序控制器、數字量輸入和輸出模塊、按鈕、繼電器、指示燈、報警和輔助觸點等。

溫度控制裝置是加熱過程中控制溫度的裝置，被加熱物料的溫升主要取決于輻射器功率及被加熱物料的類別。此外不同物料要求加熱的溫度也不同，電壓的波動也影響加熱的溫度。為了保證產品的質量，提高效率,所以紅外加熱裝置都裝有溫度控制裝置。

微波加熱設備主要由電源、微波發(fā)生器、波導管、微波加熱器以及冷卻系統(tǒng)組成。微波發(fā)生器中的微波管將直流電能轉換成微波能量，微波能量通過連接波導傳輸到微波加熱器，對物料進行加熱。冷卻系統(tǒng)對微波管的腔體及陰極部分進行冷卻(冷卻方式為風冷或水冷)。微波發(fā)生器產生微波的器件主要是速調管及磁控管。微波加熱器的結構主要取決于微波傳輸過程所產生的現象，如傳輸線終端接匹配負載產生行波場。傳輸線終端短路或開路產生反射和駐波現象。故微波加熱器可分為四大類:即駐波場諧振腔型加熱器、行波場波導型加熱器、輻射型加熱器和慢波型加熱器。