溫度控制

溫度控制temperature control在分布參數(shù)系統(tǒng)中，溫度控制是以控制溫度場(chǎng)中溫度分布為目標(biāo)的。

當(dāng)擠壓筒加熱功率過(guò)大時(shí), 很容易導(dǎo)致擠壓筒軟化, 破壞擠壓筒預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu), 因此, 對(duì)擠壓筒進(jìn)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(huì)延長(zhǎng)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(diǎn)測(cè)量。

1 溫升和溫差控制

擠壓筒突然加熱可能會(huì)產(chǎn)生較高熱應(yīng)力, 導(dǎo)致擠壓筒組件開(kāi)裂, 或內(nèi)襯相對(duì)于外套移動(dòng)。為盡量減小擠壓筒熱應(yīng)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(shí), 保溫時(shí)間必須超過(guò)8 h 以上, 溫升速率應(yīng)不超過(guò)50℃/h- 1 。在擠壓過(guò)程中, 擠壓筒溫度應(yīng)盡量低于450℃。一旦產(chǎn)生過(guò)熱, 擠壓筒硬度會(huì)發(fā)生軟化, 只能重新進(jìn)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(guò)程中,擠壓筒內(nèi)襯內(nèi)孔靠近熱坯錠, 內(nèi)襯內(nèi)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(guò)程中的擠壓筒外套不會(huì)比內(nèi)襯溫度高, 但如果擠壓筒外套內(nèi)安裝環(huán)形電阻加熱器, 由于控制熱電偶遠(yuǎn)離加熱器, 擠壓筒外套可能會(huì)比內(nèi)襯溫度高, 在這種情況下, 如果擠壓筒再承受較大壓力, 將會(huì)損壞擠壓筒內(nèi)襯。

擠壓筒溫度軸向分布相對(duì)變化小。擠壓筒兩端存在熱量損失, 這將導(dǎo)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?？诙藴囟缺冗M(jìn)口端溫度高, 這是由于熱坯錠在模口端的停留時(shí)間較長(zhǎng)。

2 分區(qū)加熱

在擠壓過(guò)程中, 由于熱坯錠及熱坯錠與內(nèi)襯之間摩擦產(chǎn)生了大量熱能, 因此, 通常只需要在擠壓筒內(nèi)相應(yīng)區(qū)域補(bǔ)充很少熱量, 以保證擠壓筒溫度分布均勻。例如, 擠壓筒進(jìn)口端和?？诙舜嬖跍夭?為保持軸向溫度分布均勻, 前、后兩個(gè)區(qū)域分別采用獨(dú)立加熱系統(tǒng), 通過(guò)各自熱電偶識(shí)別, 測(cè)量前、后區(qū)域溫差并進(jìn)行補(bǔ)償。另外, 擠壓筒頂部和底部沿周向和徑向也分別對(duì)應(yīng)設(shè)置多個(gè)測(cè)溫點(diǎn), 以及冷卻區(qū)。對(duì)于軸向長(zhǎng)度較短的擠壓筒, 可以考慮僅在進(jìn)口端和模口端設(shè)計(jì)獨(dú)立加熱區(qū)域; 若擠壓筒較長(zhǎng), 則應(yīng)沿?cái)D壓筒長(zhǎng)度方向增加加熱區(qū)域, 加熱區(qū)域數(shù)量及各區(qū)域間隔根據(jù)加熱元件功率確定。

擠壓筒頂部和底部也需要獨(dú)立加熱系統(tǒng), 原因在于: 擠壓筒底部失去的熱量會(huì)上升到頂部, 導(dǎo)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(dǎo)相比, 盡管通過(guò)此種方式傳遞的熱量并不大, 但為獲得均勻應(yīng)力場(chǎng), 在擠壓筒底部增加獨(dú)立加熱系統(tǒng)仍是非常必要的。

對(duì)于大型擠壓機(jī), 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(gè)獨(dú)立加熱系統(tǒng), 而且必須對(duì)擠壓筒溫度及溫度變化率進(jìn)行程序控制, 使溫度嚴(yán)格按給定溫控曲線變化?，F(xiàn)代大型擠壓機(jī)生產(chǎn)線上普遍應(yīng)用PLC 作為溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)核心, 通過(guò)上位機(jī)對(duì)溫度控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和顯示, 并進(jìn)行故障報(bào)警和警告。PLC 溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)原理: 根據(jù)溫度檢測(cè)值與給定值偏差, 通過(guò)PLC 程序控制脈沖發(fā)生器的脈沖輸出寬度, 進(jìn)而控制調(diào)功器啟動(dòng)和停止, 改變加熱元件通電時(shí)間, 對(duì)加熱元件功率進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)硬件主要包括測(cè)溫?zé)犭娕?、模擬量輸入模塊、可編程序控制器、數(shù)字量輸入和輸出模塊、按鈕、繼電器、指示燈、報(bào)警和輔助觸點(diǎn)等。

溫度控制裝置是加熱過(guò)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(dòng)也影響加熱的溫度。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)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(shè)備主要由電源、微波發(fā)生器、波導(dǎo)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(zhuǎn)換成微波能量，微波能量通過(guò)連接波導(dǎo)傳輸?shù)轿⒉訜崞?，?duì)物料進(jìn)行加熱。冷卻系統(tǒng)對(duì)微波管的腔體及陰極部分進(jìn)行冷卻(冷卻方式為風(fēng)冷或水冷)。微波發(fā)生器產(chǎn)生微波的器件主要是速調(diào)管及磁控管。微波加熱器的結(jié)構(gòu)主要取決于微波傳輸過(guò)程所產(chǎn)生的現(xiàn)象，如傳輸線終端接匹配負(fù)載產(chǎn)生行波場(chǎng)。傳輸線終端短路或開(kāi)路產(chǎn)生反射和駐波現(xiàn)象。故微波加熱器可分為四大類:即駐波場(chǎng)諧振腔型加熱器、行波場(chǎng)波導(dǎo)型加熱器、輻射型加熱器和慢波型加熱器。