高温退火炉系统控制方式与改进

　　高温退火炉的退火过程主要包括加热和冷却两个过程，加热过程又分为升温和保温冷却过程，又分为风冷和水冷退火工艺。升温段温度按照定的升温速率上升保温段是典型的定值控制。

　　一、温度控制方式：

　　温度控制系统的受控变量选择料室空间靠近炉料的气体温度是因为它直接反映了炉内的热平衡关系且容易测量便于安装测量元件。

　　炉内温度受天然气燃烧放热与炉料吸热两个因素的影响，若是单位时间内天然气燃烧放热速度高于炉料吸热的速度，则料室空间气体温度上升，反之则是料室空间气体温度会下降。由于天然气燃烧放热的谏度可通过改变燃烧功率来控制所以选择天然气燃煷功率作为操纵变量。

　　天然气燃烧功率=天然气热值×天然气瞬时流量。

　　通过调节天然气流量就能够改变加热罩的燃烧功率。一般的做法是在天然气管路上安装调节阀同时按比例控制助燃空气的流量。而本设计中正好相反即调节阀安装在助燃空气管路上同时按比例控制天然气的流量。这样设计的益处是:由于天然气与助燃空气的流量比一般在1:4左右所以当有扰动存在时以助燃空气流量作为主控参数要比以天然气流量作为主控参数对燃烧功率影响小。

　　高温退火炉的温度调节器采用西门子FB41连续控制，功能块采用数字PD位置控制算法其中PD参数需要整定。

　　二、温度控制系统的改进：

　　由于助燃空气调节阀安装在空气总管上，当门开度很小时进入下游8个烧嘴的助燃空气流量和燃气流量都很低常常造成烧嘴熄火，因此需要限制调节阀开度的较小值但是采取该措施的后果则是增加了温度偏差温度波动范围约为±5℃。

　　针对这种情况我们对温度控制系统进行了改进。改进思路是:按照调节阀的开度将整个控制范围分为两个区间在20%~-80%之间采用调节空燃流量的方法控制;在0%~20%之间采用减少投入烧嘴个数控制燃烧功率。

　　由于高温退火炉的烧嘴燃和加热过程是一个非线性、时变和滞后的过程，因此较难建立准确的数学模型，只能根据操作者的经验设计一种模糊控制算法。通过观察温度偏差和温度的变化趋势做出决策增加或减少烧嘴投入的数量终端达到控制温度的目的。