工业电炉温度模糊控制系统的设计

工业电炉温度控制器在冶金、化工、机械等各类工业控制过程中都得到了广泛应用。但是，目前国内的工业电炉温度控制器大多还停留在国际60年代水平，仍在使用常规PID控制或继电-接触器控制，自动化程度低，动态控制精度差，满足不了日益发展的工艺技术要求。工业电炉由电阻丝加热，温度控制具有非线性、大滞后、大惯性、多变量、时变性、升温单向性等特点。在实际应用和研究中，工业电炉温度控制遇到了以下困难：第一，很难建立精确的数学模型；第二，不能很好地解决非线性、大滞后等问题。以精确数学模型为基础的经典控 制理 论和现代控制论在解决这些问题时遇到了极大的困难，而以语言规则模型 (IF-THEN)为基础的模糊控制理论却是解决上述问题的有效途径和方法。

（1）分类：

工业电炉按热量产生的方法不同，可分为间接加热式和直接加热式二大类。间接加热式工业电炉、就是在炉子内部有专用的电阻材料做的发热元件。电流通过加热元件时产生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式工业电炉，电源直接接在所需加热的材料上，使强大的电流直接流过所需加热的材料而使材料自己发热达到加热效果。工业电炉，大部分是采用间接加热式的，只有一部分因加热工艺人的特殊需要而采用直接加热式。 

（2）用途： 

工业电炉的主要用途是供机械工业对原材料、毛坯、机械另件加热用。 如板材轧制前的坯料加热，锻件的加热。机械另件及半成品的热处理以改善其 机械性能，如进杆淬火、回火、退火、正火、气体渗碳、氮化等。亦有用于烧结、钎焊，部份工业电炉用于低熔点金属的熔炼及陶瓷玻璃工业的加热。 

（3）主要的技术特性： 

工业电炉消耗电能转换来的热能。一部分由电炉构筑材料及传热的各种因素 而散失到空间去了，另一部分则用于对炉内工件的加热，前面的一部分形成了电炉损失功率，后一部分形成了电炉有效功率。当电炉开始升温时，炉内砌砖体大量地吸收热量，以提高本身温度，在停炉冷下来时又把这一部分热量散失到空间去；这一部分形成炉体蓄热损失。一台先进的电炉应具有低的空炉损失及高的有效功率。较少蓄热相失。空炉损失的大小是衡量电炉效率好坏的重要 指标，空炉损失小的电炉，可以得到高的技术生产率及低的单位电能消耗比。一般工业工业电炉的效率,小型电炉较低一些。大型电炉较高一些，从10--100千瓦的箱式电炉效率约为65%--85%空炉损失约占总功率的 35%--15%。电炉 从室温升到工作温度的时间对电炉的经济指标是有明显影响的，升温时间短则炉子投入正常使用的时间就较长每天的生产率就较高，每公斤工件的电耗量就 降低，所以要尽量采用热惯性小的炉衬材料并降低炉体蓄热量来加快电炉的升 温速度：炉体的蓄热量对周期作业炉影响很大，尤其是每天一班或二班生产的电炉。对连续作业炉其影响就不明显。加热能力是一台电炉的主要技术指标， 加热能力是指电炉的有效功率，从理论计算上在一个小时内能把指定的材料加热到额定温度的最大重量数，以公斤/小时计算。 

电阻加热炉基本结构及型式：工业电炉是随着机械工业的发展而发展起来的，由于各种加热工艺及冶炼工艺上的需要，工业电炉是一个品种很多的产品。工业电炉炉体结构、分周期式及连续式二个型式来分别介绍。

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