分解炉控制
对于窑外分解窑来说，分解炉是其核心部分，它不仅承担了系统中燃料燃烧，气固换热，碳酸盐分解的任务，而且对整个烧成系统的热力分布，热工制度的稳定起着至关重要的作用，虽然现在应用的分解炉型式众多，结构各异，但其特点和具有的功能基本上都是一样的，都属于高温气固多相流反应器，且具有悬浮床的特征。
对于中控窑操作者来说：分解炉温度（包括分解炉本体温度和出口温度）是最重要的检测控制参数之一，因为它不但表征了生料在分解炉内的预分解情况，也就是生料在分解炉中分解率的高低（分解率的高低直接影响着回转窑运转的稳定性和熟料产、质量以及能耗的高低）；同时也表征了燃料在分解炉中的燃烧情况。
因此，作为中控窑操作员来说，要想操作好预分解窑，首先必须保证分解炉的热工制度稳定，要想使分解炉的热工制度稳定，就必须搞清楚以下几个问题：
（1）燃料在分解炉中的燃烧传热特性及其影响因素；
（2）生料在分解炉中的吸热分解速度及其影响因素；
（3）气流在分解炉中运动对燃料燃烧放热和生料分解吸热的影响；
（4）分解炉温度高低对回转窑煅烧的影响；
（5）分解炉温度调节控制的原则与方法；
（6）分解炉温度异常情况的原因与处理等。
下面就这几个问题谈一下个人的看法与认识。不足之处，尚请指正。
一、燃料在分解炉中的燃烧、传热特性及其影响因素
1.燃料在分解炉中的燃烧特性
在分解炉中，燃料的燃烧传热特性与回转窑内燃料的燃烧传热特性有着本质上的区别。回转窑内燃料的燃烧是扩散控制的过程，其火焰必须与回转窑内的煅烧制度相适应，即要求有一定的火焰形状、长度和温度。通常我们所说的火焰形状为“毛笔头状”、“棒槌状”以及不正常时形成的“球形”火焰，“舔料形”火焰等就是这一特征的体现。而当煤粉颗粒喷入分解炉后，在旋流和喷腾作用的影响下，使得煤粉颗粒浮游于热气流中，经过预热，分解——煤中的挥发分吸收热量放出氮、氢、氧等，燃烧发出光和热，形成一个一个的小火星，无数的煤粉颗粒便形成无数个迅速燃烧的小火星，这些小火星实质上也就是一个个的小火焰，它们在气流的悬浮作用下充满整个分解炉，从而在整个分解炉内都形成燃烧区。但是从整体上却看不到一定轮廓的有形火焰。因此分解炉中煤粉的燃烧并不是一般意义上的无焰燃烧，而是充满全炉的无数小火星组成的燃烧反应。也有人把分解炉内的燃烧称之为辉焰燃烧，这是因为分解炉内的料粉颗粒是散布于高温燃烧的热气流中，当料粉颗粒受热达一定温度后，固体颗粒也会发出光、热辐射而呈辉焰状态。
2.分解炉中的传热特性
分解炉内的传热主要以对流为主，约占99%，其次是辐射传热。进入炉内的煤粉和生料粉悬浮于炉内热气流中，燃料燃烧将气流加热至高温，高温气流同时以对流的方式传热给物料。由于气固两相充分接触，所以其传热速率非常高。我们知道，辐射传热速率随温度的四次方而变化，温度越高传热速率越快，辐射传热能力也越强，在分解炉中，气流温度只有900℃左右，其辐射能力远远不及回转窑燃烧带的辐射能力，但是在炉中有大量的CaCO3分解，放出很多CO2气体（每100公斤CaCO3分解放出44公斤的CO2气体）同时，气流中又含有很多的细粉颗粒，这就增大了炉中热气流的辐射传热能力，这种辐射传热虽然只占分解炉内总传热量的1%，但是却对全炉的温度均匀分布极为有利。由于分解炉中燃料与物料是以悬浮态混合在一起的，燃料燃烧放出的热量立刻被物料吸收，当燃料燃烧快，放热快时，分解也就快，当燃料燃烧慢时，则放热也就慢，由于分解反应的吸热抑制了燃烧温度的提高，从而导致在分解炉中气流温度在正常情况下基本恒定在900℃左右。
3.影响燃料在分解炉中燃烧传热特性的因素
影响燃料在分解炉中燃烧和传热的因素很多，如温度、三次风温、煤粉细度、水分、煤质、煤粉的分散悬浮程度，停留时间、过剩空气系数等，但最重要的是分解炉内温度、三次风温和煤质。
1）分解炉内温度
在传统的回转窑中，煅烧带气流温度一般在1600～1700℃，物料温度在1350℃～1450℃，温度每增减10℃～20℃对于回转窑内煤
粉的燃烧来说其影响很小，但对分解炉的影响却很大。在分解炉中，生料分解在接近平衡的条件下进行时，炉内温度一般在860℃～920℃之间，这时如果温度有一点小小的变化，如升高或降低，都将打破原有的平衡状态，从而引起分解反应速度的大幅度升高或降低，因为CaCO3的分解反应对温度变化十分敏感，温度升高或降低都将引起反应速度常数的增加或降低。
2）三次风温
三次风温的高低对于分解炉中煤粉的燃烧起着至关重要的作用，特别是对灰分含量高，挥发分含量低的煤，影响更为显著，三次风温低，煤粉燃烧速度变慢，这就有可能发生不完全燃烧，未燃烬的煤粉颗粒随气流离开分解炉后继续燃烧，造成分解炉以后的系统超温、结皮，严重时引起堵塞。如果三次风温过高（有时甚至可达到1000℃以上），煤粉燃烧速度过快，放热快，热力集中，对于高挥发份的煤来说极易在分解炉内由于局部高温而形成结皮、堵塞甚至烧坏分解炉。
3）煤质
煤质对分解炉内温度的影响更为显著：当煤粉细度细、水分小、分散悬浮程度好、过剩空气合适时煤粉燃烧完全，满足了分解炉的要求，则可获得较高的燃烧效率；反之，则影响其性能发挥，严重时引起结皮、堵塞等工艺事故。另外，在回转窑中挥发分高的煤易形成短焰急烧，固定碳高的煤易形长焰低温。当挥发分高的煤喷入分解炉与高温三次风混合后迅速燃烧，极易在分解炉底部形成局部高温而产生
结皮。如东源5000t/d线所用煤挥发分为31.7％，CDC分解炉经常结皮，影响正常工作；巨龙、三狮更甚，每班至少要清理2次，严重时一班需要清理五到六次。
二、物料在分解炉中的吸热分解速度及其影响因素
在实际的生产过程中，影响物料分解速度的因素很多，情况也很复杂，但主要因素是温度和物料的物理、化学性质，而对于不同的反应容器，比如回转窑和分解炉来说，其情况又不尽相同，对于分解炉来说，影响炉内分解速度的因素有以下几点：
1.温度
温度是影响生料分解速度的最主要因素之一，一切物质间的反应都是以一定的温度为基础的，随着温度的升高，物质间分子相对运动速度加快反应速度增加，对于CaCO3分解反应来说，随着温度的升高，分解速度常数增加，分解用时间缩短，分解速度加快，温度越高，分解越快。
2.物料的物理化学性质
结构致密，结晶粗大的石灰石，因晶体间各离子键的相互作用力大，抵抗外来破坏的能力强，所需的作用力大，所以分解速度慢，而对于结构相对疏松的石灰石来说，因其抵抗外来破坏的作用力相对较弱，故分解反应较易进行。
3.生料的细度
生料粉的细度大，气固接触的表面积小，传热、传质速度慢，分解所需的时间长，而生料细度细，颗粒均匀，情况则相反。
4.生料的悬浮分散程度
悬浮分散性差，相对地就增大了生料粉的颗粒尺寸，减少了传热面积，改变了分解过程的性质，降低了分解率，生料悬浮分散程度是影响生料粉分解速度的又一个非常重要的因素，我们知道在传统的回转窑内CaCO3的分解速度主要取决于传热过程，但由于物料是以堆积状态存在于回转窑的底部，热气流从料层表面流过，热气流和耐火材料对物料的传热面积非常小，传热系数也不高，而且由于物料是以堆积状态存在，料层内的料粉仅靠传导的方式从上下料层和衬料中吸热，其传热速率非常缓慢。同时料层内颗粒被CO2气膜所包围，CO2分压很大，分解温度相对要求较高，从而使碳酸盐分解困难，而在分解炉中，物料是以悬浮态存在于热气流中，基本上可以看作是单颗粒的，其传热系数非常大，特别是传热面积非常大，这无异就增大了料粉与热气流的接触面积，有资料指出，在预热器和分解炉中，由于物料是以悬浮状态存在，其传热系数比回转窑高2.5—10倍，传热面积则比回转窑大1300～4000倍，在回转窑中CaCO3的分解在800℃～1100℃的温度下，通常需要15分钟以上，而在分解炉内，悬浮状态下850℃时，生料表观分解率达到85～95%的时间只需要几秒钟。这也是现代水泥生产工艺为何广泛采用分解炉的最根本原因。
5. CO2浓度
CO2浓度低，分压低，有利于碳酸盐的分解，分解炉中CO2浓度越低，分解反应进行得越快，因此，在生产操作过程中，应保证分解炉中良好的通风。
三、分解炉中气流运动对原燃料反应的影响
在分解炉中，燃料燃烧放热，悬浮状态传热，与物料分解吸热这三个过程是紧密结合在一起的，只有燃烧放热速率与分解吸热速率相适应时，分解炉才能发挥其应有的作用。因此，分解炉的大小首先应保证生料碳酸盐分解率符合要求（一般在85%-95%）与燃料完全燃烬。而经实验得知，当生料预热到600℃进入分解炉内在悬浮状态下，900℃时需要约0.8秒，碳酸盐的分解率可达到85%，而挥发分为25%，细度为15%（0.08mm筛筛余)煤粉在850℃—900℃的分解炉内燃烧，经过0.8秒却没有燃烬，要1.5秒—2秒才能完全燃烬，煤粉完全燃烬所需的时间比碳酸盐分解所需的时间长得多，这就对分解炉和分解炉内气流的运动提出了特殊的要求，以适应物料吸热分解和燃料燃烧放热的需要。
一方面可以用增大分解炉的容积和降低炉内风速来解决，但对于现代化的大型干法窑外分解系统来说，片面的增大炉的容积，就增加了制造、安装的难度，在经济上也是不合理的；而降低风速，则减小了气流悬浮输送物料的能力，制约了产量的提高也不行。
另一方面，我们也可以利用气流的旋风或喷腾效应，使气流在分解炉内作旋风或喷腾运动，使物料滞后于气流，以满足分解炉的热工过程。所谓旋风或喷腾效应就是使预热器或分解炉中的气流作旋流或喷腾运动，由于离心力的影响，从而使物料滞后于气流的效应。
分解炉内的气流具有供氧燃烧，浮送物料，及作传热介质的多重作用，为获得良好的燃烧条件及传热效果，要求分解炉各部位保持一
定风速，以使燃烧稳定，物料悬浮均匀。而在相同的断面风速下，气流直接流过分解炉与旋流或喷腾运动通过分解炉所需的时间是相同的，但对于生料和煤粉来说，由于气流的附壁效应所形成的离心力的影响，使其在炉内所走的路程与气流所走的路程大不相同，从而使其在炉内的停留时间大幅度延长，所以为使在一定的炉体容积内物料和燃料滞留时间长些，则要求气流在炉内呈旋流或喷腾状或两者的结合，使气流与物料间产生相对运动，从而使料粉滞后。炉内的气流依靠附壁效应使其含尘量大幅度增加而又不产生落料现象，使料粉在炉内获得适当长的吸热分解时间。同时为了提高传热效率及生产效率，要求气流具有有适当高的料粉浮送能力，在加热分解同样的物料量时，缩小分解炉的容积，并提高热的有效利用率，在满足上述条件的前提下，要求分解炉有较小的流体阻力，以降低系统的动力消耗。
同样的道理，由于炉内的旋流或喷腾效应，煤粉便滞后于气流，使煤粉颗粒在炉内的停留时间大大延长，造成炉内煤粉浓度增大，这样也就使分解炉单位容积中燃烧颗粒总面积增加使总的燃烧速度增大，从而提高了分解炉单位容积的热负荷。
分解炉内旋流或喷腾效应对煤粉在炉内的停留时间影响很大，如果控制不好，就会大幅度地影响煤粉及生料在炉内的燃烧分解时间，很有可能使煤粉在炉内来不及燃烧而到炉后系统去继续燃烧，使物料的分解率下降，炉后系统超温。
四、分解炉温度高低对回转窑煅烧的影响
分解炉温度的高低不仅影响预分解系统的正常工作，而且对回转窑的正常煅烧也有很大的影响。
1. 分解炉温度低时对回转窑煅烧的影响
当分解炉内温度较低时，物料吸热不足，分解不完全，入窑生料表观分解率降低，未分解的物料进入回转窑后，进一步吸热，完成其分解反应过程，从而使回转窑内分解带相对延长，其余各带相对缩短，烧成带向窑头方向延伸，使原本就不长的冷却带变得更短，稍不注意，极容易损伤窑口护板。同时由于窑内吸热量的增加，相应的要用加大窑头用煤量的办法来补充热量，为保证煤粉完全燃烧，就要加大窑内二次空气用量用于煤粉完全燃烧所需要的氧。这样一来，就会引起窑炉用风，用煤比例的波动，严重时，引起窑、炉、风煤比例失调；再者由于物料在窑内吸热，破坏了窑内正常的热工制度，引起物料压迫火焰，火焰形状不规整，火焰回缩等现象的发生，轻者窑速波动大，稳不住，熟料产质量下降，游离钙高，出现黄心料；重者窑内窜灰、跑生；更为严重的是：由于热工制度不稳，火焰形状不良，极容易引起窑内窑皮垮落、结圈、火焰冲刷腐蚀窑皮造成窑皮变薄，耐火砖受损，甚至红窑等事故的发生。因此，在日常的操作中，首先要保证入窑物料分解率在规定的范围内，同时尽量使其相对稳定，避免大的波动，以保证回转窑的正常稳定运行。
2. 分解炉温度过高时对回转窑煅烧的影响
当分解炉温度较高时，入窑分解率较高，窑内热负荷小，窑速快，热工制度稳定，熟料产、质量高，但这并不是说，分解炉内温度越高
越好，分解率越高越好(如100%)。因为当生料还没完全分解时，燃料燃烧所放出的热量，除了用来将生料加热到分解温度以外，其余的全部用于生料中的碳酸盐的分解，这时炉内温度基本恒定，一般在850—950℃之间，当分解炉中分解用热量有余时，一但分解反应结束，多余的热量就用于加热炉内物料，这时炉内和炉出口温度就要急剧升高，这会导致分解炉内旋风筒中以及连接管道、下料管的结皮堵塞，而影响窑的运转，因此，入窑分解率应控制在一定范围内，一般要留出5%-10%的物料入窑分解，以使操作稳定，同时在分解炉中没有被分解的物料大部分是结粒比较大的，较难分解的。这些较难分解的物料喂入窑内后在较长的时间内煅烧，使碳酸盐分解较完全，这在经济上也是合理的。
五、分解炉温度调节控制的原则与方法
分解炉温度控制的原则是：不但要保证物料在炉内充分分解，达到要求的分解率，同时又要保证分解炉不超温，以避免由于温度过高而引起的结皮堵塞对整个烧成系统的稳定运转带来的不利影响。
对日常操作来说，分解炉温度调节方法有以下几点：
⒈调节燃料喂入量
分解炉用煤量的大小，主要是根据生料喂料量，入窑生料CaCO3分解率，C1和C5筒出口气体温度来调节的，分解炉的温度主要取决于燃料燃烧放出热量的多少，在通风量基本不变时，改变燃料加入量，在完全燃烧的条件下，就是改变了炉的发热量，在喂料量相同时，则是改变了物料的分解率，一般情况下，加入燃料越多，燃烧放出的
热量越多分解炉内温度越高，物料的分解率也越高。当加入燃料过多，分解用热量有余时，物料温度就会升高，出炉气温必然随之升高，当加入燃料较少时，分解用热量不够，则物料吸收气体显热而使出炉气温降低，在生产控制中，一般用改变燃料喂入量的方法来控制分解炉温度。
2.调节燃料的燃烧速度
在早先的预分解窑中，分解炉一般采用单通道喷煤管，而现今的预分解窑大多采用三通道喷煤管，这就给调节燃料燃烧速度创造了条件，调节轴向风和径向风的比例可以很方便地调节器燃料的燃烧速度以适应煤质、原材料成份变化时的影响，调大径向风和轴向风的比例，燃料燃烧速度快，发热量相对集中，温度高，分解速度快；调大轴向风环境向风的比例，燃料燃烧速度慢，发热量相对分散，温度低，分解速度也就慢。
3.调节系统通风量
在燃料、生料喂入量不变时，增加分解炉的通风量将使分解炉内气流速度加快，若流速过快燃料、物料停留时间则相对不足，分解炉出口过剩空气系数增加，气流带走的热损失增大，导致分解率降低，出炉气温降低，通风量过小，燃料燃烧速度慢，燃烧不完全，发热能力降低，分解率降低，同时未完全燃烧的煤粉颗粒在以后的预热器，连接管道内继续燃烧，引起结皮堵塞。
4.调节喂料量
当分解炉中燃料加入量不变时，增加喂料量，物料吸热量增加，由于总热量不变，将使物料分解率降低，分解炉出口气温降低。若减少喂料量，物料吸热量相对变小，分解用热量有余，出炉气温升高，在正常生产中，我们不主张用调节喂料量的方法来调节分解炉温度。但在特殊情况下可以考虑。
如在生产中，由于喂料系统的故障引起喂料量的波动。如前面提到的东源水泥厂，给定喂料量为330t／h，但由于喂料系统卸料不畅下料不匀最高时实际喂料量可达390t/h,而最低则只有270t／h。并且有时波动相当频繁。这时如果操作员不能及时作出调整，就将引起分解炉温的迅速升高或降低。这就要求操作员在操作中要密切注意喂料量的波动情况，特别是喂料系统不正常时更应引起注意，要及时加以调整，以确保分解炉出口温度的稳定。
再比如，由于各种因素引起的分解炉出口温度过高或过低，如操作失误，断煤，跑煤等。温度过低将引起回转窑煅烧出现波动，温度过高将引起系统产生结皮堵塞甚至烧坏预热器内筒等工艺事故。这时如果仍按平常操作中采用的加减煤的方法进行调整，由于分解炉响应滞后性的影响，一般滞后性的影响在10分钟左右，这就不能有效地迅速遏制温度的异常变化。这时可以考屡用调节喂料量的方法来进行调整因为物料从进预热器到进窑所需的时间还不到1min ，远远小于煤粉调节的响应时间。
我们在前面已经说过，分解炉用煤量的大小取决于生料的喂料量，而系统风量则取决于用煤量，这就是通常所说的风随煤走，煤
随料动，不能片面在强调某一个因素而忽视其它的因素，只有三者之间的合理匹配才能使分解炉温度稳定，分解率稳定，整个系统的热工制度稳定。
六、分解炉温度异常情况的原因分析与处理
分解炉温度的测量，一般在炉出口和炉中各有一个温度测点，但由于分解炉内气流运动，燃料燃烧,物料分解以及分解炉结皮堵塞和上级预热器塌料等诸多因素的影响，使炉中的测温仪表经常损坏，致使许多工厂在损坏之后便弃之不用，有的在安装时干脆不设，而仅仅用炉出口温度作为分解炉工作状况的监控标准，下面就分解炉出口气体温度的变化谈一谈温度异常情况下的原因与处理。
⒈出口温度低
造成分解炉出口气体温度低的原因大致有以下几个方面：喂料量变大，喂煤量减少，煤质发生波动由好变差，料子成分变得难烧，三次风温异常，热电偶损坏等。
1）喂料量变大
通常由于生料均化库底充气箱、充气管道漏气、罗茨风机运行一段时间后，进气口滤网堵塞，未能及时清理造成充气压力低，使生料均化库卸料不畅，引起称重小仓料位的波动；固体流量计量称量不准，三组阀动作不灵活，自动控制回路失去应有的作用，人工调节造成滞后性的影响等，都能引起喂料量的波动，从而使进入分解炉的物料忽多忽少。当喂量少时，出炉气温升高，喂料多时，出炉气温降低。如果波动不是很大，只要小幅度调节分解炉的用煤量即可解决。
在我们这次学习所去的几个厂中，如建德三狮、中联巨龙、烟台东源等，自动控制用得好的没有一个，不是称重仓卸料有故障，就是库底卸料失灵，这除在了安装、调试时存在的遗留问题的，大都是由于日常维护、保养不当所造成的，因此，在设备安装、调试和平时的工作中应重点加强对这一部分设备的检查、维护，发现问题及时处理，以确保喂料的均匀稳定性。
再者由于系统总排风量的突然下降以及在清理旋风筒或管道堵塞时突然冲料，这时预热器表现为锥体负压突然降低，大量预热不好或分解不完全的物料冲入分解炉或回转窑内。冲入回转窑内的物料极易造成窑尾温度大幅度下降，窑头负压减小甚至出现正压。进入分解炉内的物料则易造成物料分解不完全，分解炉出口温度下降较快。这时应根据塌料的程度来采取相应的措施。如果是大股塌料，则按跑生料事故处理，同时还应密切注意窑头负压的调整，严防热气流冲出伤人。对于小股股塌料，可根据实际情况不做处理或适当增加窑头喂煤量即可。
2）喂煤量变小
当分解炉喂煤量变小时，分解炉出口温度降低。造成喂煤量波动的原因有：煤粉湿、粗、煤份仓料位低、系统返风影响下煤，煤粉仓蓬仓，压缩空气吹扫力度不够，喂煤称频繁跳停，以及输送设备自身的故障等，这些都是引起喂煤量变小的原因。对于分解炉煤粉仓设置在窑头的系统来说，由于输送管道的延长，如5000t/d的生产线来说大都在120m以上，加煤滞后性的影响也是引起分解炉出口温度降低
的原因，特别是煤质次时，影响更加明显。这就要求我们在日常的操作中勤观察，勤联系，一但发现分解炉出口温度有下降的趋势，尽早加煤，变大变动为小波动。从而维持其出口温度在规定的范围内。
3）原燃材料的变化
在日常生产中，由于设备故障，原燃料供应等原因，造成生料料粉，煤粉供应紧张，均化效果差，成分波动大，甚至来不及均化等。当煤灰分增大，发热量降低，或生料KH,SM增高，是料子变得难烧，这时如果仍按以往的操作控制方法，就会引起分解炉出口温度降低。这时中控操作员更要做到“七勤”，即看火勤，检查勤，观察仪表勤，研究问题勤，联系勤，调整风煤勤，处理问题勤。对原燃材料的变化做到心中有数。以便操作起来得心应手。当生料成分和煤质发生变化时，一定要采取相应的操作方法，严禁不管料子成分的高低，煤质的好坏，一味的加煤顶烧。必要时可以牺牲产量，适当减少喂料量来保持分解炉正常的热工制度，避免由于加煤过多引起不完全燃烧所带来的不利影响。
4）由于测温点堵塞造成，温度反应迟钝，指示明显不合理，显示值与实际值偏差较大，这时应通知仪表工现场检查确认。
2.分解炉出口温度高
分解炉出口温度高与温度低的原因基本相反，此处不再多作论述，但以下几点应引起重视。
1）分解炉喂煤失控
由于喂煤系统跑煤，溜煤以及调速设备失控等原因都能引起分解炉喂煤失控，这时我们在中控显示屏上可以看到分解炉出口温度迅速升高，同时C5出口Co浓度迅速升高。对于这种情况应迅速止煤，待温度降下来后再止料然后查明故障点进行处理。
2）由于测温元件损坏，造成温度单向性变化，使分解炉出口温度只升不降。对于这种情况应迅速通知仪表工现场检查确认，更换损坏了的测温元件。
3）加料不足或突然断料引起的分解炉出口温度升高，可以从分解炉出口温度趋势图上看出。
若是温度在很短的时间内迅速升高则可判定为是断料引起，这时应迅速止煤，然后确定是喂料系统故障还是旋风筒堵塞造成断料。若是旋风筒堵塞造成断料应在止煤的同时止料，可将生料入窑改为入库（若没有此装置则应停止库底卸料，但应注意入窑斗提不能停以避免斗提重载停下后再开开不起来）。
若不是旋风筒故障则应从喂料系统设备电流上判断故障点。
若入窑斗提电流偏大且还在继续增大，故障点应在入窑斗提到入旋风筒之间的空气斜槽和生料分配器上。
若入窑斗提电流偏小，故障点应在库底卸料至入窑斗提之间的空气斜槽上。同时我们还应注意入窑斗提电流与空载电流的对比，以避免由于判断失误造成斗提压死。当我们确定故障点后应立即通知有关人员到现场检查确认并排除故障点，尽快恢复生产
吉林建筑大学城建学院课程设计报告 题目名称加热炉出口温度控制系统设计院（系）电气工程及其自动化 课程名称过程控制工程课程设计 班级电气13-1 学号 学生姓名 指导教师 起止日期2016.6.20-2016.7.1 成绩
目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 第1章绪论 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计任务 (1) 1.3加热炉温度控制系统简介 (1) 1.4加热炉温度控制系统的发展 (2) 第2章对象模型建立 (4) 2．1 建立数学模型 (4) 2．2控制系统分析 (5) 第3章系统设备选型 (6) 3.1 测量变送器和传感器的选择 (6) 3.2执行器的选择 (6) 3.3控制器的选择 (6) 第4章控制器参数整定及Simulink仿真 (9) 4.1控制器参数整定 (9) 4.2Simulink仿真 (11) 结论 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14)
摘要 随着我国国民经济的快速发展，加热炉的使用范围越来越广泛。随着网络技术的发展和整个工厂完全实现两级自动化管理，在过程级上通过相应的终端了解任何一个设备或任何一个装置的控制情况以及生产情况。过程控制系统在加热炉系统中得到广泛的应用，它是加热炉控制系统的重要部分，是对以及控制系统的一个总领和扩充。现代加热炉的生产过程可以实现高度的过程控制，以保证在加热过程中温度的准确控制，这就为工业生产提供了有利条件。加热炉是工业生产中的一个重要装置，它的任务是把原料加热到一定温度，以保证下道工序的顺利进行。因此加热炉的温度控制起着举足轻重的作用。 关键词：加热炉；过程控制系统；温度控制
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书 概 述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 1 整体设计及系统原 理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2 硬件设 计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2.1温度检测电 路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2.2键盘控制和显示电 路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2.3加热控制电 路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3 心得体 会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 参考文 献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
马弗炉(箱式高温炉）-介绍 鹤壁天华仪器公司 马弗炉是英文Muffle furnace翻译过来的。Muffle是包裹的意思，furnace是炉子，熔炉的意思。马弗炉在中国的通用叫法有以下几种：电炉、电阻炉、茂福炉、马福炉。马弗炉是一种通用的加热设备.依据外观形状可分为箱式炉管式炉坩埚炉， 马弗炉分类： 1、按国籍分有国产马弗炉和进口马弗炉。 2、按加热元件区分有：电炉丝马弗炉、硅碳棒马弗炉、硅钼棒马弗炉； 3、按额定温度来区分一般分为：900度系列马弗炉，1000度马弗炉，1200度马弗炉，1300度马弗炉，1600度马弗炉，1700度马弗炉。 4、按控制器来区分有如下几种：指针表，普通数字显示表，PID调节控制表，程序控制表； 5、按保温材料来区分有：普通耐火砖和陶瓷纤维两种。所以使用者在购买产品时合同上一定要写明白，免得供应商玩猫腻。 马弗炉系周期作业式，供实验室、工矿企业、科研单位作元素分析测定和一般小型钢件淬火、退火、回火等热处理时加热用，高温马福炉还可作金属、陶瓷的烧结、溶解、分析等高温加热用。 马弗炉安装与使用： 1、打开包装后，检查马弗炉是否完整无损，配件是否齐全。一般的马弗炉不需要特殊安装，只需平放在室内平整的地面或搁架上。控制器应避免震动，放置位置与电炉不宜太近，防止因过热而造成内部元件不能正常工作。 2、有热电偶插入炉膛20-50mm，孔与热电偶之间空隙用石棉绳填塞。连接热电偶至控制最好用补偿导线（或用绝缘钢芯线），注意正负极，不要接反。 3、在电源线引入处需要另外安装电源开关，以便控制总电源。为了保证安全操作，电炉与控制器必须可靠接地。 4、在使用前，将温度表指示仪调整到零点，在使用补偿导线及冷端补偿器时，应将机械零点调整至冷端补偿器的基准温度点，不使用补偿导线时，则机械零点调至零刻度位，但所指示的温度为测量点和热电偶冷端的温差。 5、经检查接线确认无误后，盖上控制器外壳。将温度指示仪的设定指针调整至所需要的工作温度，然后接通电源。打开电源开关，此时温度指示仪表上的绿灯既亮，继电器开始工作，电炉通电，电流表即有电流显示。随着电炉内部温度的升高，温度指示仪表指针也逐渐上升，此现象表明系统工作正常。电炉的升温、定温分别以温度指示仪的红绿灯指示，绿灯表示升温，红灯表示定温。 维护与注意事项： 1、当马弗炉第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行烘炉。烘炉的时间应为室温200℃四小时。200℃至600℃四小时。使用时，炉温最高不得超过额定温度，以免烧毁电热元件。禁止向炉内灌注各种液体及易溶解的金属，茂福炉最好在低于最高温度50℃以下工作，此时炉丝有较长的寿命。 2、马弗炉和控制器必须在相对温度不超过85%、没有导电尘埃、爆炸性气体或腐蚀性气体的场所工作。凡附有油脂之类的金属材料需进行加热时，有大量挥发性气体将影响和腐蚀电热元件表面，使之销毁和缩短寿命。因此，加热时应及时预防和做好密封容器或适当开孔加以排除。 3、马弗炉控制器应限于在环境温度0-40℃范围内使用。 4、根据技术要求，定期经常检查电炉、控制器的各接线的连线是否良好，指示仪指针运动时有无卡住滞留现象，并用电位差计校对仪表因磁钢、退磁、涨丝、弹片的疲劳、平衡破坏等引起的误差增大情况。 5、热电偶不要在高温时骤然拔出，以防外套炸裂。 6、经常保持炉膛清洁，及时清除炉内氧化物之类东西。 贯通式马弗炉，气体渗碳炉热处理工安全操作规程 1．开炉前应检查煤气管道阀门密封性和煤气管路上的压力不能低于规定值。 2．空炉试验推杆机构、拉杆机构以及提升机构工作情况。 3．把压紧弹簧松开到规定的尺寸范围。
分解炉温度的控制目的在于控制分解率 分解炉温度的控制目的在于控制分解率。 Ｃ１出口温度主要受入窑生料量的影响，其次是预热器排风量及尾煤燃烧情况。对于前者，控制入窑生料量的稳定是控制热工制度稳定的关键。我们常说“五稳保一稳”，“五稳”指“入窑生料量、生料成分稳，给煤量、燃煤成分稳，设备运转稳定”，“一稳”指“热工制度稳定”。在“五稳”中烧成操作可控制的只有入窑生料量和给煤量两个，而给煤量是由入窑生料量的大小来决定。所以说控制入窑生料量的稳定是控制热工制度稳定的关键。对于后者，预热器出口CO%与预热器排风量及尾煤燃烧情况的好坏密切相关。 二、压力与气氛制度：压力与气氛是相互联系密不可分的。例如我们要求窑尾 O2%0.7-1.0%,CO%无或者很少，亦即保持窑内的还原或氧化气氛。在窑头给煤量一定的情况下，要达到上述要求就必须通过调节喷煤管的风量匹配及窑炉风量匹配来达到。对于分解炉出口要求O2%3.0-4.0%,预热器出口一般要求3.0%左右.根据我在操作和生产调试的经验认为，预热器出口O2%偏下限控制在2.5-3.0%时在烧成上比较易于控制，电耗煤耗方面也比较经济。前提条件是分解炉炉容合适，尾煤能在分解炉内完全燃烧或只有少量在五级旋风筒内燃烬。 预热器出口O2%2.5-3.0%与3.0-3.5%的区别在于，相同投料量的情况下拉风量不一样，亦即 C1出口负压比3.0-3.5%时要小一些。产生的后果是分解炉内风速降低物料滞留时间延长，炉内煤粉燃烬度提高，旋风筒收尘效率增加。明显的区别是O2%2.5-3.0%时C1出口温度要比3.0-3.5%时要低5-10度。 三、热平衡制度：“热平衡”比较容易理解，“热量收入=热量支出”，热量收入包括煤粉燃烧产生热、物料化学反应热、熟料回收热等，热量支出包括生料分解吸热、加热空气和物料耗热、胴体散热、熟料和空气带走的热量等。热平衡牵涉到物料与气流的平衡。稳定的热工制度反映在热平衡上，收入与支出的各子项也相对稳定。如果某子项发生变化就必须采取措施以维持收入与支出的总平衡。这是一个被大多数窑中控容易忽视的问题。例如大量垮窑皮时要降窑速加头煤、点火投料初期头煤比例大、头煤跟着尾煤动等操作方法或现象用热平衡都可以解释。同理，用热平衡可以总结一些实用的操作方法。 四、窑速：热工制度包含温度制度、压力与气氛制度、热平衡，窑转速不包含在热工制度之中。热工制度越稳窑速越稳，所以认为窑速是热工制度是否稳定的一种标志，是调节热工制度的一种手段。 五、稳定的热工制度：稳定的热工制度即我们常说的风、煤、料配合适宜而稳定。我对稳定的热工制度的理解是窑内各反应带长度相对稳定。虽然不是很全面，在操作中也有一定指导意义。在不同的工况下，只有各反应带的长度是常量而其它如风、煤、料、窑速都是变量，各变量的调节都必须围绕前者的稳定来进行。 综上所述，热工制度就是风、煤、料的匹配，细分为温度制度、压力制度、气氛制度、热平衡，可以通过各监控点的温度、压力、气体成分含量等参数得到反映。各参数的数值可以通过改变拉风、给煤、给料量得到调整。各参数的合理数值取决于生料的性质。 操作规范交流稿 这份文字不是以文件的形式下发，页面右侧给大家留有空白，可以发表自己的意见，或者提出操作有关的的问题。但是在操作上，请先按以下内容规范操作，综合我厂实际和大家的意见后再做修改。 一、中控工的职责 接入中控的参数分为两大类：操作参数类如磨机出口负压、出磨温度、给煤量、风机进口阀
目录 一、工艺介绍 (2) 二、功能的设计 (4) 三、实现的情况以及效果 (6)
一、工艺介绍 在钢厂中轧钢车间在对工件进行轧制前需要将工件加热到一定的温度，如图1表示其中一个加热段的温度控制系统。在图中采用了6台设有断偶报警的温度变送器、3台高值选择器、1台加法器、1台PID调节器和1台电器转换器组成系统。 利用阶跃响应便识的，以控制电流为输入、加热炉温度为输出的系统的传递函数为： 温度测量与变送器的传递函数为： 由于，因此，上式中可简化为： 在实际的设计控制系统时，首先采用了常规PID控制系统，但控制响应超调量较大，不能满足控制要求。
图1 对如图1所示的加热炉多点平均温度系统采用可变增益自适应纯滞后补偿进行仿真。 加入补偿环节后，PID调节器所控制的对象包括原来的对象和补偿环节两部分，于是等效对象的特性G（s）可以写成： 即补偿后的广义被控对象不在含有纯延迟环节，所以，采用纯滞后的对象特性比原来的对象容易控制的多。 但实际应用中发现，加热锅炉由于使用时间长短不同及处理工件数量不同，会引起特性变化，导致补偿模型精度降低，从而使纯滞后补偿特性变差，很难满足实际生产的稳定控制要求。
为改善调节效果，在控制线路中加入两个非线性单元——除法器与乘法器，构成如图所示的加热炉多点温度控制纯滞后自适应控制系统。 二、功能的设计 1、系统辨识 经辨识的被控对象模型为： 所以，带可变增益的自适应补偿控制结构框图如图
图2 加热炉多点温度控制纯滞后自适应补偿系统控制框图2、无调节器的开环系统稳定性分析 理想情况下，无调节器的开环传递函数为： 上式中所示广义被控对象的Bode图如下图所示。 图3
北华大学 过程控制实习 实习题目：电阻炉温度控制系统 班级学号：_________________________ 姓名：_________________________ 专业名称：_________________________ 指导教师：_________________________ 2014年3月24日
前言 在大二的课程里我们学习了自动控制系统、过程控制工程及工业自动化仪表等课程。我们学习到了许多关于自动控制方面的理论知识，但实践是检验一切真理的标准，只有真真正正的将理论与实践相结合。用理论来指导实践，用实践来检验并完善理论。为了使提高我们的动手能力及理论相结合的能力，学校组织了为期三周的关于电阻炉温度控制系统的生产实习。 生产实习为期三周，分为两阶段。第一阶段为第一周，在这一周里，我们要了解温度控制系统所用到的仪器仪表及理论知识，学习使用组态王这一生产模拟软件并用它将温度控制系统的整个控制过程做成动态模拟动画。第二阶段为第二、第三两周，在这段时间里，我们需要学会PID自整定控制仪、无纸记录仪及可控硅三相调功器的功能、使用方法以及校准。画出整个系统的电气原理图及仪器仪表的电路接线图。利用4:1衰减曲线法来调节PID的控制参数，以实现无偏差控制的控制目标。经过三周的生产实习能够更好的做到学以致用，将理论实际相结合，用理论来指导实践，用实践来完善理论。
目录 第一部分系统简介及工艺流程 (1) 1.1系统简介 (1) 1.2双向可控硅 (2) 1.3三相电阻炉 (3) 1.4K型热电偶 (5) 1.5温度变送器 (9) 1.6无纸记录仪 (10) 1.7工艺流程图 (13) 第二部分零点调整及量程调整 (14) 2.1零点调整 (14) 2.2量程调整 (18) 第三部分静态特性及动态特性 (18) 3.1静态特性及动态特性的定义 (18) 3.2实验步骤 (19) 3.3PID的参数整定口诀 (20) 3.4积分饱和问题 (20) 第四部分参数整定及投运 (22) 4.1在纯比例作用的参数整定 (22) 4.2在比例积分作用下的参数整定 (24) 4.3比例积分微分的参数整定 (25) 4.4系统的投运 (26) 第五部分组态王软件的应用 (27) 5.1组态王软件的简介 (27) 心得体会 (28) 参考文献 (30) 附录一 (31) 附录二 (32) 附录三 (33) 附录四 (34)
灰分试验马弗炉 可编程高温炉又名可编程箱式电炉或一体化可编程高温炉，采用高铝内胆，耐磨度好，高温炉上下左右四面发热，温度均匀度好。外壳冷板喷塑， 外形美观。 控制仪采用升温速度可设定的全自动多波段LTDE可 编程仪表，PTD+SSR系统同步协调控制，使任何试验或实 验的一致性和再现性成为可能。具有自动恒温及时间控制 功能，并附设有二及超温自动保护功能，控制可靠，使用 安全，控制仪位于箱体下方，一体化制作，炉体和温控器 的电气连接出厂前已完成，通上电源即可使用。适用大专 院校、科研单位、实验室作元素分析、材料灰粉、高温烧 结、小型钢件淬火、退火、回火及水晶、珠宝、镜膜等生 产企业的理想高温电炉。 可编程高温炉SXF-5-12详细资料： 一、产品技术参数 1.1 温度范围：100~1200℃ 1.2 波动度：±2℃ 1.3 显示精度：1℃ 1.4 炉膛尺寸：300*200*120MM 1.5 外形尺寸：590*500*700MM（深*宽*高） 1.6 升温速度：≤10℃/min（可任意调节低于每分钟10度的任何速度） 1.7 整机功率：5KW 1.8 电源：220V 50HZ 二、温度控制系统 2.1 温度测量：S分度铂铑--铂热电偶 2.2 控制系统：LTDE全自动可编程仪表，PTD调节，显示精度1℃ 2.3 成套电器：采用品牌接触器，散热风扇，固态继电器 2.4 时间制：可设定升温时间、恒温时间控制、恒温时间到达，自动停机 2.5 超温保护：内置式二级超温保护装置，双重保险 2.6 运行方式：全量程可调节恒温，恒定运行，程序运行 三、炉体结构及用料 3.1 炉壳材料：外箱壳采用优质冷板经磷酸皮膜盐处理后高温喷塑，颜色为电脑灰 3.2 炉胆材料：采用高铝内胆，耐磨度好，高温炉上下左右四面发热 3.3 隔热方法：保温砖及保温棉 3.4 接线柱：发热炉丝接线柱位于炉体后下方位置 3.5 测温口：热电偶从炉体后上方进入 3.6 控制器：位于炉体上方，内置控制系统，补偿导线连接炉体 3.7 加热元件：高温电阻丝 3.8 整机重量：约80KG
过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍
2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定
性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。
目录 概述 (2) 1 整体设计及系统原理 (2) 2 硬件设计 (3) 2.1 温度检测电路 (3) 2.2 键盘控制和显示电路 (5) 2.3 加热控制电路 (6) 3 心得体会 (8) 参考文献 (9)
基于单片机的电阻炉温度控制系统设计 概述 电阻炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。此次课程设计温度控制系统的主要技术指标有：温控范围：300C?1000C ；恒 温时间：0?24小时；控制精度：±C；超调量＜1%。 1整体设计及系统原理 本系统由单片机AT89C51、温度检测电路、键盘显示、显示电路、温度控制电路等部 分组成。系统中采用了新型元件，功能强、精度高、硬件电路简单。其硬件原理图如图 1 所示。 在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成毫伏级电压信号。该电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度，同时将温度与设定温度比较，根据设定计算出控制量，根据控制量通过控制继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。 图1硬件原理图
程序流程图 在系统软件中，主程序完成系统初始化和电炉丝的导通和关断；炉温测定、键盘输入、时间确定和显示、控制算法等都由子程序来完成；中断服务程序实现定时测温和读取时间。流程图如图2所示。 图2总体流程图
A. 新炉的耐火材料里含有水分，另外为使加热元件生成氧化层，在开始使用前，必须先在低温下烘烤数小时并逐渐升温至900℃，且保持5小时以上，以防炉膛受潮后因温度的急剧变化而破裂。 B. 在马弗炉加热时，炉外套也会变热，应使炉子远离易燃物，并保 持炉外易散热。 C. 加热元件的工作寿命取决于其表面的氧化层，破坏氧化层会缩短加热元件的寿命，而每次停机都会对氧化层有所损害，因此开机后 应避免停机。 D.使用时炉温不得超过最高温度，以免烧毁电热元件，并禁止向炉 膛内灌注各种液体及熔解的金属。 E. 在做灰化试验时，一定要先将样品在电炉上充分碳化后，再放入 灰化炉中，以防碳的积累损坏加热元件。 F.几次循环加热后，炉子的绝缘材料可能出现裂纹，这些裂纹是热 膨胀引起的，对炉子的质量没有影响。 G. 马弗炉为实验用品，不得移作它用，样品一定要用洁净的坩埚盛 放，不得污染炉膛。 H. 电阻炉使用时，要经常照看，防止自控失灵造成事故，晚间无人 值班时，切勿使用电阻炉。 I. 马弗炉使用完毕，应切断电源，使其自然降温。不应立即打开炉门，以免炉膛突然受冷碎裂，如急用，可先开一条小缝，让其降温加快，待降温度降至200℃以下时，方可开炉门。 J. 使用马弗炉时，需注意安全，谨防烫伤。
K.根据技术要求经常检查控制器各接线头的接线是否良好，指示仪 指针在运动时有无卡住滞呆现象。 L. 至少一个月检测一次按钮，清洁一次炉膛，清洁炉膛需在不通电 情况下进行。 马弗炉使用方法（使用注意事项） 马弗炉使用方法（使用注意事项） 1.第一次使用或长期停用后再次使用时应先进行烘炉，温度200～ 600℃，时间约4小时。 2.使用时炉膛温度不得超过最高炉温，也不要长时间工作在额定温度 以上。 3.工作环境要求无易燃易物品和腐蚀性气体。 4.为确保使用安全，必须加装地线，并良好接地。 5.使用时炉门要轻关轻开，以防损坏机件。 6.在炉膛内放取样品时，应先关断电源，并轻拿轻放，以保证安全和 避免损坏炉膛。 7.为延长产品使用寿命和保证安全，在设备使用结束之后要及时从炉 膛内取出样品，退出加热并关掉电源。
项目九电阻炉温度控制 项目内容： 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 温度采集采用热电偶，经过变送器后转换为电信号。经过A/D转换器ADC0809转变为数字量。 8031对温度的控制是通过D/A转换实现的。双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz市电回路。在给定周期T内，8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率，以达到调节温度的目的。 通常，电阻炉炉温控制都采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出实测炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。在工业上，偏差控制又称PID控制，这是工业控制过程中应用最广泛的一种控制形式，一般都能收到令人满意的效果。
能力目标： 课题1 A-D转换接口技术 课题2 ADC0809的应用技术 课题3 D-A转换接口技术 课题4 TLC5615的应用技术 实践演练： 1．亲手设计调试电阻炉的温度，对炉温的采集，与预设值相比较，对偏差值处理获得控制信号去调节电阻炉的加热功率，以实现对炉温的控制。 2．动手设计采集A/D转换温度对电炉丝进行控制，从而实现温度的调节。 3．通过该项目的训练，提高学生的实际动手操作能力，养成学生的工程道德观念，建立工程敬业精神和团队合作精神。
马弗炉操作规程 一：操作流程 （1）确认使用状态 使用中：控温仪指示灯亮 未使用：控温仪指示灯熄灭，SV显示为STOP和初始温度交替变换 （2）进入温度设置界面—按三次ENTER键和八次返回键，进入SET界面 ①仪表先显示当前运行段起始给定温度，上显示器显示程序温度段号,下显 示器显示设定温度值。按下键减小数值，按上键增加数值，按左移键可移动修改数据的位置。 ②将给定温度改为适当的值后，再按返回键一下，上显示器显示程序升温速 率，下显示器显示出本段的升温运行时间值。按照自己实验所需时间设置运行时间。 ③再按返回键一下，对下一段程序值进行设定，可以设置在某个温度保持一 定时间，依次按所需程序设定各段程序值。每段程序按温度，时间顺序依次排列。 ④设置完成后，按下键返回SET界面，然后按ENTER和返回键回到主界面， 等待数十秒或长按RUN即开始程序。停止程序可直接按上键或STOP。二：温控条件设置 低温条件下升温速率一般为3°C/min。 600°C以上升温速率一般为1°C/min。 降温可以进行程序控制，亦可直接停止程序降温。 三：注意事项 1：使用时切勿超过本电阻炉的最高温度。 2：装取试样时一定要切断电源，以防触电。 3：装取试样时炉门开启时间应尽量短，以延长电炉使用寿命。 4：不得将沾有水和油的试样放入炉膛；不得用沾有水和油的夹子装取试样。 5：装取试样时要戴手套，以放烫伤（高温情况）。 6：试样应放在炉膛中间，整齐放好，切勿乱放。 7：不得随便触摸电炉及周围的试样。 8：使用完毕后应切断电源。 9：当电炉第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行烘炉干燥。先将电阻炉从室温升至200，经4小时恒温后，需打开炉门排除湿汽，之后，再由200升至600，经4小时恒温后即可。 10：禁止向炉膛内直接灌注各种液体及熔解金属。 11：应经常消除炉膛内的铁屑、氧化物，以保证炉膛内的清洁。 12：操作时应经常观察炉膛实际温度，以免在仪表失灵时造成事故。 13：高温时迅速降温对炉子寿命有影响，故淬火后应立即关上炉门，或关闭电源再淬火。
第十四章控制方法和技术 本章主要概念 预算生产控制成本控制质量管理 库存管理管理信息系统 核心知识 第一节预算控制 预算是一种以货币和数量表示的计划，是一项关于完成组织目标和计划所需资金的来源和用途的书面说明。 一、预算的种类 1．收支预算（营业预算） 最通用的预算是以货币单位表示的收入和经营费用支出计划。 2．实物量预算（非货币预算） 这是一种不以货币为计量单位而以实物量为计量单位的预算方法。组织中的基层管理人员常采用这种预算方法。 3．投资预算（资本支出预算） 4．现金预算 现金预算就是对现金收支进行预测，并据此衡量实际现金的使用情况。 5．总预算 总预算是全面性的文件，它是由组织中各种预算综合而成的。总预算包括预计的资产负债表和资产损益表。 二、预算的特点 1．预算是有时间期限的。 2．预算是数字化的计划。 3．预算的编制通常是由预算委员会（由高层管理人员和部分专家组成）负责编制。 4．预算招待情况通常由财务部门负责收集反馈。 三、预算的作用 由于预算的实质是用统一的货币单位为企业各部门的各项活动编制计划，因此它使得企业在不同时期的活动效果和不同部门的经营绩效具有可比性，可以使管理者了解企业经营状况的变化方向和组织中的优势部门与问题部门，从而为协调企业活动指明了方向；通过为不同的职能部门和职能活动编制预算，也为协调企业活动提供了依据，更重要的是，预算的编制与执行始终是与控制过程联系在一起的，编制预算是为企业的各项活动确立财务标准，用数量形式的预算标准来对照企业活动的实际效果大大方便了控制过程中的绩效衡量工作，也使之更加客观可靠；在此基础上，很容易测量出实际活动对预期效果的偏离程度，从而为采取纠正措施奠定了基础。 第二节生产控制 生产控制的主要由生产进度管理、库存管理、余力管理、信息管理和质量管理等部分组成。 一、进度管理 生产控制的核心是进度管理。所谓进度管理，就是严格地按照生产进度计划要求，掌
附录：AQ/FC系列液氨制氢炉/纯化装置操作指导手册 1、液氨制氢炉概述 氨分解总流程： 液氨瓶→液氨汇流排→双回路液氨减压装置→液氨分气缸→液氨制氢炉/纯化装置→氢气分气缸→氢气氮气配比器→烧结炉 高纯度的氢氮混合气是一种良好的还原性保护气体，可用于零件退火，脱碳处理及铜基、铁基粉末冶金烧结。 液氨制氢炉工作原理： 液氨气化后（氨气压力：＜0.1MPa）在750℃-850℃情况下，经催化剂（镍催化剂）作用，分解为氢气和氮气，并吸收热量。 2NH3→3H2+N2 液氨制氢炉需注意的安全事项： ⑴、液氨进入液氨制氢炉必须是气态的！为达到此目的，有以下3个措施： 液氨储罐出口须装有减压阀，经有效减压后氨气压力小于0.2MPa；液氨 储罐和液氨制氢炉连接管路距离大于5m；液氨制氢炉设备装有汽化器， 并能有效工作。 ⑵、氨气是一种对人体粘膜有刺激性的化学气体，分解后的氮气是一种使 人窒息的气体，氢气是一种易燃、易爆还原性极强的气体，因此，设备 现场必须良好通风，5m范围内不得有明火，所有氨源处必须配置水源， 作为氨泄露的应急措施。 ⑶、液氨制氢炉必须安全可靠接地，接地电阻＜0.5欧姆。 2、液氨制氢炉设备基本参数 AQ/FC系列液氨制氢炉/纯化装置设备基本参数： 工作压力：＜0.1Mpa； 工作温度：800℃-850℃ 液氨消耗：12kg/h 原料氨气： 符合《液体合成氨》规定一级品要求； 含水量：≤2000PPm 纯化后氨分解混合气： 露点：≤-10℃
残氨：≤5PPm 出口压力：＜0.1Mpa； 3、液氨制氢炉/纯化装置设备工作原理： AQ液氨制氢炉采用镍催化剂加热分解液氨；FC纯化装置采用专用干燥剂物理吸附混合气中水分和残氨。 其工作流程如下图： AQ 液氨制氢炉为单式流程： 液氨→汽化器→减压阀→热交换器→制氢炉炉胆（镍催化剂加热分解液氨）→热交换器→冷却器→分解氨 其中：冷却器后设放空阀旁路，方便停炉时分解氨排放。 为实现热交换，设备配置冷却水。水冷却流程： 冷却水→冷却器进水口→冷却器→冷却器出水口→汽化器进水口→汽化器→汽化器进水口→室外（液氨瓶水池） FC纯化装置为复式流程：Ⅰ组工作，Ⅱ组再生，通过阀门操作可进行工作再生切换。 FC纯化装置Ⅰ组工作流程： 冷却器分解氨→Ⅰ组进工作阀→干燥器（专用干燥剂物理吸附混合气中水分和残氨）→Ⅰ组出工作阀→纯气出口阀→纯气流量计→纯化后氨分解混合气其中：纯气出口阀前设取样阀，用于检测纯化后氨分解混合气的露点及残氨含量。 FC纯化装置Ⅱ组再生流程：
0121011360504 学号： 题目电阻炉温度控制系统设计 学院自动化学院 专业自动化专业 班级自动化1005班 姓名柳元辉 指导教师刘小珠 2014 年 1 月10 日
课程设计任务书 学生姓名：柳元辉专业班级：自动化1005指导教师：刘小珠工作单位：自动化学院 题目: 电阻炉温度控制系统设计 初始条件： 1.课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用”、“过程控制系统与仪表”、“过程 控制仪表及控制系统”、“过程控制系统”等； 2.先修课程：仪表与过程控制系统等。 3.主要涉及的知识点： 过程控制仪表、控制系统、被控过程等 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具 体要求） 1.课程设计时间：1.5周； 2.课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成； 本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、 被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写， 具体包括： ①目录； ②摘要； ③生产工艺和控制原理介绍； ④控制参数和被控参数选择； ⑤控制仪表及技术参数； ⑥控制流程图及控制系统方框图； ⑦总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； ⑧课程设计的心得体会（至少500字）； ⑨参考文献（不少于5篇）； ⑩其它必要内容等。
时间安排： 指导教师签名： 2013 年 12 月 27 日系主任（或责任教师）签名：年月日
马弗炉日常维护以及使用注意事项 马弗炉实验室基础实验设备，结构原理简单，操作容易，但是，操作不当也会出现使用故障，接下来，小析姐就其使用方法和日常维护保养等方面跟大家进行一下探讨，希望你在能在正确使用马弗炉的同时学会如何维护和保养。 马弗炉（Muffle furnace）主要用于燃料测定水分、灰分、挥发分、熔点分析、灰成分分析、元素分析。也可以作为通用灰化炉使用。在食品、环境、制药等方面也常有用处。 马弗炉的分类 马弗炉根据其加热元件、使用温度和控制器的不同有以下几种分类： 1.按加热元件区分有：电炉丝马弗炉、硅碳棒马弗炉、硅钼棒马弗炉； 2.按使用温度来区分一般分为：1000度以下箱式马弗炉，1100度~1300度马弗炉(硅碳棒马弗炉)，1600以上用的是硅钼棒马弗炉； 3.按控制器来区分有如下几种：PID调节控制马弗炉(可控硅数显温度控制器)，程序控制马弗炉(电脑时温程控器)； 4.按保温材料来区分有：普通耐火砖马弗炉和陶瓷纤维马弗炉两种。 日常维护保养注意事项 1、当马弗炉第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行烘炉。烘炉的时间应为200℃至600℃四小时。使用时，炉温最高不得超过额定温度，以免烧毁电热元件。禁止向炉内灌注各种液体及易溶解的金属，马弗炉最好在低于最高温度50℃以下工作，此时炉丝有较长的寿命。
2、马弗炉和控制器必须在相对湿度不超过85%、没有导电尘埃、爆炸性气体或腐蚀性气体的场所工作。凡附有油脂之类的金属材料需进行加热时，有大量挥发性气体将影响和腐蚀电热元件表面，使之销毁和缩短寿命。因此，加热时应及时预防和做好密封容器或适当开孔加以排除。 3、马弗炉控制器应限于在环境温度0-40℃范围内使用。 4、根据技术要求，定期经常检查电炉、控制器的各接线的连线是否良好。连接到控制器的各测温热电偶可能对控制器产生干扰，出现控制器显示值跳字、测量误差增大等现象，炉温度越高，此现象越明显。因此，务必将热电偶的金属保护管（外壳）良好接地，必要时，使用三线输出的热电偶。总之，应采取一切有效措施减小干扰。 5、热电偶不要在高温时骤然拔出，以防外套炸裂。 6、经常保持炉膛清洁，及时清除炉内氧化物之类东西。 7、使用过程中，在炉内用碱性物质熔融试样或灼烧沉淀物时，应严格控制操作条件，最好在炉底预先铺一层耐火板，以防止腐蚀炉膛。 使用安全技术操作规程 1.使用时切勿超过本电阻炉的最高温度。 2.装取试样时一定要切断电源，以防触电。 3.装取试样时炉门开启时间应尽量短，以延长电炉使用寿命。 4.禁止向炉膛内灌注任何液体。 5.不得将沾有水和油的试样放入炉膛；不得用沾有水和油的夹子装取试样。 6.装取试样时要戴手套，以放烫伤。 7.试样应放在炉膛中间，整齐放好，切勿乱放。
分解炉在窑外分解系统起着很重要的作用，自1971年第一台窑外分解系统投产，从而开始水泥工业大规模生产开始，分解炉的形式有很多。从分解炉内的气流运动来看，可归纳为四种基本型式，即：涡旋式、喷腾式、悬浮式和流化床式。早期开发的分解炉，多以上述四种运动型式之一为基础，使生料和燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于热气流中，利用物料颗料之间在炉内流场中的相对运动，实现高度分散、均匀混合和分布、迅速换热，以达到提高燃烧效率，传热效率和入窑生料碳酸盐分解率的目的。 分解炉按照设计单位国内有以下常见几种：RSP 来源与日本小野田 T DF、TSD、TD、TSD、TWD、TTF、TFD天津院 CDC成都院 NST-I NC-SST南京院 具体形式和特点如下：TDF型分解炉 TDF分解炉是天津水泥院在引进日本DD炉技术的基础上，针对中国燃料特点，研制开发的一种双喷腾分解炉（Dual Spout Furnace），如下图1-1所示。 TDF炉技术特点如下：
①分解炉坐落窑尾烟室之上，炉与烟室之间缩口在尺寸优化后可不设调节阀板，结构简单； ②炉中部设有缩口，保证炉内气固流产生第二次“喷腾效 应”； ①三次风切线入口设于炉下锥的上部，使三次风涡旋入炉；炉的两个三通道燃烧器分别设于三次风入口上部或侧部，以便入炉燃料斜喷入三次风气流之中迅速起风燃烧； ②在炉的下部圆筒体内不同的高度设置四个喂料管入口，以利物料分散均布及炉温控制。 ⑤炉的下锥体部位的适当位置设置有脱氮燃料喷嘴，以还原窑气中的氮，满足环保要求； ⑥炉的顶部设有气固流反弹室，使气固流产生碰撞反弹效应，延长物料在炉内滞留时间； ⑦气固流出口设置在炉上椎体顶部的反弹室下部； ⑧由于炉容较DD炉增大，气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于燃料完全燃烧和碳酸盐分解。 TSD分解炉 TSD型炉是带旁置旋流预燃室的组合式分解炉（Combination Furnace with spin pre-burning Chamber）见图1-2炉 TSD炉技术特点如下： ①设置了类似RSP型炉的预燃室； ②将DD型炉改造为类似MFC型炉的上升烟道或RSP型窑的MC室（混合室），作为TSD型炉炉区的组成部分，并扩大了DD炉型的上升烟道容积，使TSD炉具有更大的适应性； ③该炉可用于低挥发分煤及质量较差的燃料。 TFD分解炉 TFD型炉是带有旁置流态化悬浮炉的组合型分解炉（Combination Furnace with
第一章绪论 1.1选题背景及意义 加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。 在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。 1.2国内外研究现状及发展趋势 一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。 近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及
电炉温度控制系统设计
摘要 热处理是提高金属材料及其制品质量的重要技术手段。近年来随工业的发展，对金属材料的性能提出了更多更高的要求，因而热处理技术也向着优质、高效、节能、无公害方向发展。电阻炉是热处理生产中应用最广泛的加热设备，加热时恒温过程的测量与控制成为了关键技术，促使人们更加积极地研制热加工工业过程的温度控制器。 此设计针对处理电阻炉炉温控制系统，设计了温度检测和恒温控制系统，实现了基本控制、数据采样、实时显示温度控制器运行状态。控制器采用 51 单片机作为处理器，该温度控制器具有自动检测、数据实时采集处理及控制结果显示等功能，控制的稳定性和精度上均能达到要求。满足了本次设计的技术要求。 关键词：电阻炉，温度测量与控制，单片机
目录 一、绪论.......................................................................................................................................- 1 - 1.1 选题背景...................................................................................................................- 1 - 1.2电阻炉国内发展动态...............................................................................................- 1 - 1.3设计主要内容...........................................................................................................- 2 - 二、温度测量系统的设计要求...................................................................................................- 3 - 2.1 设计任务.....................................................................................................................- 3 - 2.2 系统的技术参数.........................................................................................................- 3 - 2.3 操作功能设计.............................................................................................................- 4 - 三、系统硬件设计.......................................................................................................................- 5 - 3.1 CPU选型......................................................................................................................- 5 - 3.2 温度检测电路设计........................................................................................................- 5 - 3.2.1 温度传感器的选择.............................................................................................- 5 - 3.2.1.1热电偶的测温原理...............................................................................- 6 - 3.2.1.2 热电偶的温度补偿..............................................................................- 7 - 3.2.2 炉温数据采集电路的设计...............................................................................- 7 - 3.2.2.1 MAX6675芯片...................................................................................- 7 - 3.2.2.2 MAX6675的测温原理.......................................................................- 8 - 3.2.2.3 MAX6675 与单片机的连接.................................................................- 8 - 3.3 输入/输出接口设计 ....................................................................................................- 9 - 3.4 保温定时电路设计................................................................................................... - 10 - 3.4.1 DS1302 与单片机的连接 .............................................................................. - 11 - 3.5 温度控制电路设计..................................................................................................... - 11 - 系统硬件电路图................................................................................................................ - 13 - 四、系统软件设计.................................................................................................................... - 15 - 4.1 软件总体设计............................................................................................................. - 15 - 4.2 主程序设计................................................................................................................ - 15 - 4.3 温度检测及处理程序设计......................................................................................... - 16 - 4.4 按键检测程序设计..................................................................................................... - 18 - 4.5 显示程序设计............................................................................................................. - 20 - 4.6 输出程序设计............................................................................................................. - 21 - 4.7中值滤波..................................................................................................................... - 22 - 五、结论.................................................................................................................................... - 23 - 参考文献.................................................................................................................................... - 24 -