爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

胡斌

中核建中核燃料元件有限公司 四川宜賓 644000

在某化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，需要采用電爐加熱熔融電解去雜質(zhì)處理。爐溫的準(zhǔn)確控制直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，以往電爐溫度控制是采用數(shù)顯表調(diào)節(jié)控制SSR固態(tài)繼電器，由于固態(tài)繼電器功率小，散熱差、且自身無保護(hù)功能，容易燒毀導(dǎo)致爐溫控制失控，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，采用智能數(shù)顯表與單相SCR功率控制器，重新對(duì)爐溫控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1 爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

爐溫控制采用單閉環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)，爐溫控制原理框圖見圖1，電路原理圖見圖2所示。

圖1 爐溫控制原理框圖

圖2 爐溫控制電路原理圖

由圖2可知，三相電源經(jīng)過塑料外殼式斷路器和三只熔斷器FU1、FU2、FU3，由三只單相SCR功率控制器控制三相電源的通斷，三相電流再經(jīng)過三個(gè)交流接觸器KM的常開觸點(diǎn)，控制三區(qū)負(fù)載A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、加熱。

塑料外殼式斷路器合閘，給整個(gè)電路供電，按下啟動(dòng)按鈕SB1，線圈KM得電，并自鎖啟動(dòng)，負(fù)載接觸器KM接通，調(diào)整數(shù)顯表設(shè)定值，開啟旋鈕開關(guān)S1、S2、S3給功率控制器輸入信號(hào)，給電爐通電加熱；SB2停止按鈕；KA線圈為超溫保護(hù)電路，當(dāng)爐溫超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，數(shù)顯表EV1輸出220V，線圈KA得電，啟動(dòng)回路常閉觸點(diǎn)KA斷開，KM線圈失電，負(fù)載接觸器斷電，停止加熱；其中報(bào)警回路常開觸點(diǎn)KA接通，報(bào)警器電鈴發(fā)聲；S4為報(bào)警切除旋鈕開關(guān)。

其中電爐選用三相電阻電爐，對(duì)其每相進(jìn)行單獨(dú)控制，電爐控制電路框圖如圖3所示。

圖3

考慮到實(shí)際需要，選用電爐功率為12KW，其額定溫度為800℃，根據(jù)下式可計(jì)算其額定電流。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可選用PAC16P-B100C可控硅，該功率控制器具有運(yùn)行過程中自動(dòng)緩起動(dòng)及急停；運(yùn)行中的過流、超溫急停；過流、超溫保護(hù)動(dòng)作。

2 儀表型號(hào)選擇

根據(jù)圖2爐溫控制電路原理圖，需要選擇變送器、調(diào)節(jié)器、控制器等主控儀表以及斷路器、交流接觸器以及繼電器等輔助儀表，才能實(shí)現(xiàn)爐溫自動(dòng)控制。

2.1 變送器

變送器也叫一次表，由于爐溫溫度選用800℃電爐，考慮到一次在0-800℃附近的線性度，選用K型熱電偶，其在0-1300℃范圍電動(dòng)勢直線性良好，1000℃以下耐氧化性良好。

2.2 調(diào)節(jié)器

數(shù)顯表選用日本島通公司生產(chǎn)的0.1級(jí)高精度UP93數(shù)顯表調(diào)節(jié)器，數(shù)顯表調(diào)節(jié)輸出：4-20mA信號(hào)，該數(shù)顯控制調(diào)節(jié)器準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定，具有AT功能，自動(dòng)尋找PID參數(shù)。

2.3 控制器

由于電爐爐溫采用三相加熱，電爐分為A、B、C三個(gè)加熱區(qū)，我們分別對(duì)A、B、C三個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行單獨(dú)控制。根據(jù)工藝需要，選用了單相SCR功率控制器，其負(fù)載方式選用單相SCR功率控制器，負(fù)載方式：50Hz、單相220VAC/380VAC移相范圍：0-175°，輸入電流：4-20mA；

PAC16P-B100C可控硅，具有運(yùn)行過程中自動(dòng)緩起動(dòng)及急停；運(yùn)行中的過流、超溫急停；過流、超溫保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于一個(gè)電源周期（20ms）；70℃超溫保護(hù)、無電壓常閉接點(diǎn)開路、超溫解除、故障排除后，起停開關(guān)復(fù)位或重新上電等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 斷路器

根據(jù)電爐功率可以確定斷路器的型號(hào)，斷路器電流按電爐額定電流的（1.5-3）倍選擇，本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為DZ20Y-100，脫扣器電流選63A，額定絕緣電壓690（V）。

2.5 熔斷器

按電爐額定電流的（1.5-2.5）倍選擇，故熔斷器型號(hào)可選擇RSO-500/50，額定電流50安，額定電壓500伏。

2.6 交流接觸器

根據(jù)電爐的工作參數(shù)如：電爐功率、工作頻率、工作電流、工作電壓等確定主接觸器的參數(shù)。可按額定電流的（1.1-1.5）倍選取交流接觸器，根據(jù)工藝參數(shù)主接觸器選CJ20-40，額定電流40安，額定電壓380伏。

2.7 繼電器

繼電器選用JZ7中間繼電器系列，JZ7繼電器可用于工頻50赫茲，額定工作電壓380伏的控制電路中，以使信號(hào)放大或?qū)⑿盘?hào)同時(shí)傳給有關(guān)控制元件，其中選JZ7-4-4型號(hào)，此中間繼電器4對(duì)常開觸點(diǎn)，4對(duì)常閉觸點(diǎn)。

3 結(jié)語

本設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用某化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的爐溫控制，該自控系統(tǒng)具有故障率低，控制穩(wěn)定，精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，可滿足工藝控制要求，為完成高品質(zhì)生產(chǎn)提供了可靠保證。