对重烧试验炉温度控制柜的改造方案

　　一、任务的由来
　　
　　重烧试验电炉。是完成耐火材料重烧性能测定试验任务的主要设备。“重烧性能测定”

　　是测量耐火制品在加热到规定温度并保温一定时间后。冷却到常温所残存下来的膨胀或收缩性能的一项指标。此类电炉是检验耐火材料制品的重要专用设备之一。除了作重烧性能测定外。还可用于箱式电炉进行材料的烧结、熔炼及金属材料热处理等方面。

　　某冶金材料研究单位使用的一套重烧试验电炉系统，是上世纪70年代中期生产的。其原有控制系统除XCT系列动圈表外。还配有一种碳膜纸程序给定器。以及ZK-200系列可控硅调压控制器和两只大功率反并单向可控硅等。这套设备只有在完成碳膜纸手工刻制并包卷安装后，才能实现试验全过程温度自动控制。现在，就其技术已经显得十分落后。并且经过几十年的使用。该设备已经破损严重、故障频发，大部分器件已经损坏失灵，虽然经过无数次维修后勉强能用，但也只能靠手工操作控制。由于工作一直不稳定。在试验过程中还不能离人。试验操作工人异常辛苦。用户迫切希望进行改造。

　　二、改造方案
　　
　　经过初步检查，确认该系统加热电炉部分基本完好。在更换U形发热元件后还能使用。原配电炉变压器也可以继续使用。所以，用户希望以较低成本改造系统控制柜部分，并要求能配合原电炉继续使用。

　　原电炉工作参数为：输入电压：

　　O-380V，输出电压：0～80V（经过变压器），额定功率：5kW-16kW，输出电流：O-200A，输入电流：52A，最高工作温度1600℃。

　　根据用户的要求。我们重新设计制作了一台控制柜，其基本结构见右图。与原来控制系统相比较。

　　其主要改进如下：

　　1.用数显电压表和电流表取代电磁类指针表。分别显示电炉二次电压和电流（表型号：UP416-AC500V／5A）。

　　2.用一台多分度号智能化数显调节仪取代动圈表，专门显示电炉温度（表型号：SWP-C803）。

　　3.用一台多段可编程PID智能控制仪取代碳膜程控仪。实现多段自编程序的自动控制（表型号：SWP—LED—P805）。

　　4.用一台单笔小长图电子电位差计记录电炉工作温度曲线参数（型号：XWD1—100）。

　　5.用一台具有软启动、软关断。以及多种保护功能的专业调功器取代可控硅调节器和两只单向可控硅，完成电炉功率调整（型号6138366：KTY1-A0100／01）。

　　6.增加手动，自动切换和手动调节控制功能。

　　7.增加声光报警和指示电路部分。

　　8.增加双轴流风机箱内顶置通风系统。

　　三、工作原理
　　
　　新控制柜电路如下图所示。控制柜的基本工作过程为：

　　接通三相电源后。B相电源经过熔断器F3，使四台数显表和记录仪首先通电工作。再接通钥匙开关SB3，C相电源指示灯L2（绿）点亮。

　　按下启动开关SB1后。交流接触器KM通电吸合（自保）。二相主电源接通。AB相电源指示灯L3（红）点亮，通风散热风扇开始工作。调功器通电工作。当手动自动开关SB4处于“手动”位置时。调功器的功率输出由手动电位器VR控制；处于“自动”位置时，调功器的功率输出受P805可编程表电流输出（4mA-20mA）控制。调功器的输出通过电炉变压器T使电炉开始加热。数显电压表和电流表分别指示电炉工作参数。热电偶输出的温度信号同时加到P805、C803表及电子电位差计，分别进行显示控制和记录。当热电偶回路开路时，表P805的电流输出为零，调功器关断。可实现断偶保护。当主电路过电流、主功率器件过热时，调功器也自动实行关断保护。

　　同时接通报警接点AL1、AL2，报警指示灯L1点亮，蜂鸣器B发声，提醒用户。C803表和P805表的使用方法及参数和程序设置方法等详见厂家的使用说明书，这里不做介绍。

　　四、改造后的效果
　　
　　新控制柜外观如左图所示。改造后的温度控制柜主要功能和特点如下：

　　1.电炉的电流、电压、温度参数全部采用数字化显示，清晰、准确、耐震动。

　　2.程序控制部分具有多达32段的任意可编程PID控制功能，并且可显示出所设定完成的升降温曲线图形；具有实时温度曲线显示功能及升降温历史资料查询功能；可用中文菜单显示测量数据、曲线图表、百分比图、报警状况等；设定参数永久保存。

　　记录参数断电保存。可自己设定密码加锁；备有多种标准输入的第二通道。可用作扩展其他用途；通过软件设定，可接人任何分度号的热电偶。

　　3.带有两种手动控制方式及表上手动，自动无扰切换。

　　4.具有过电流、断偶、超温自动保护及声光报警功能。系统自我保护完善。

　　本控制系统性能的提高，主要得益于采用SWP—LCD—P805型32段可编程序控制仪。该控制仪采用新型微处理器。扩充了大容最的数据存储区。配合大屏幕液晶图形显示板显示各种数据和图形信息。在软件上引入了中文WINDOWS的框架思路。优化的PID自整定算法，以中文菜单引导组态操作，以丰富的图文数据显示设置结果。以直观的画面描述测最控制的过程。此外，采用高性能的KTY1系列单相交流调压装置实现软启动软关断和多重保护，对于系统性能的提高同样功不可没。

　　该系列温度控制柜已于2005年5月应用于冶金材料研究所的耐火材料研究中。几年的实际使用证明，改造后的温度控制柜技术先进、自动化程度高、控温精确稳定、性能良好，其主要技术性能已达到设计要求，可完全替代原来的温度控制柜，投入应用后给耐材科研生产带来了较大的便利。