感应加热电源温度控制方法探讨

银河星光

国内很多使用中频感应加热电源的单位，绝大多数都没有温度控制，甚至连温度测量都没有，只能用看“火候”这种原始的办法进行温度判断，而“火候”对温度的误差很大，而且环境和光线以及不同操作人员的观察，都会对“火候”的温度判断有很大的影响，这就造成了生产工艺的不稳定，影响了生产产品的质量。究其原因，是通常作为测温部件的热电偶，很难在中频电源里使用。
由此，我们利用了红外测温仪远距离非接触测量温度的特点，有效的防止中频磁场的影响，结合中频电源专用的高速温度控制器，对加热工件进行温度控制。我们已对国内多家使用单位的中频电源进行了设备改造，取得了满意的效果。
这里涉及的关键是：由于中频电源升降温度都非常快，而且没有保温，热惯性很小，需要红外测温仪的响应时间足够快，一般采用100毫秒甚至更快，由于工件均为金属材料，必须选择波长为1-2微米的红外测温仪才能保证测温准确，而温度控制器也需要快速响应，一般采用具有特殊算法的中频电源专用的温度控制器。
上图本例中：红外测温仪选用B&S公司的STL-150，测温范围300-1400度，波长1微米，响应时间为10毫秒。温度控制器选用具有特殊算法的中频电源专用控制器。中频电源功率为60KVA,加热工件直径150毫米的管材。
实现功能为：65秒温度升至880度，保温180秒，20秒降至765度，保温100秒，10秒降至常温。
使用了温度控制，稳定了工艺，提高了产品质量，防止过烧，而且通过自动的调节加热功率，有效的节约了电能。

上海恒精机电

楼主说的温度是指电源部件自身的温度吗？感应加热的电源自身的问题都会通过冷却水循环系统来进行冷却

wujunke

真正的好朋友，并不是在一起有聊不完的话题，而是在一起，就算不说话，也不会觉得尴尬。

楼主事事顺心，家庭和睦！

fzduolin

感谢分享，不妨有时间共同交流一下，
我QQ：108451950

sywxb

请问加测温后效果如何？wxb548548@163.com

银河星光

sywxb 发表于 2012-5-1 15:58
请问加测温后效果如何？

你指的是温度控制的效果吗？
在保温的时候，温度偏差在设定值的小于0.5%。

银河星光

上海恒精机电 发表于 2012-4-29 16:12
楼主说的温度是指电源部件自身的温度吗？感应加热的电源自身的问题都会通过冷却水循环系统来进行冷却

我说的温度是指 被加热处理的工件的温度。这个温度才是我们在热处理的时候最关心的，为了保证热处理的工艺正确，才需要去测量，需要去控制。

银河星光

今天我把现场的照片上传了，是手机照的，不太清晰，仅供讨论

tempx

啥子控制算法呀，测温其实很不准的

chg1555

你指的温度控制，无非是红外测温设定控温温度，到温切断中频继电器停止加热。此远红外测温仪有0-5V或5-20mA输出接口？
这种控制方式用在中频淬火试过吗？

感应热处理

请问是闭环控制吗，是基于何种控制模型

zcswan99

银河星光 发表于 2012-5-3 10:45
你指的是温度控制的效果吗？
在保温的时候，温度偏差在设定值的小于0.5%。

  我觉得这个也要看用在什么工件上面，不可能每种工件都适用，成本也太高。
          还有感应加热的温度精度也没那么高的要求。

银河星光

zcswan99 发表于 2012-6-27 17:45
我觉得这个也要看用在什么工件上面，不可能每种工件都适用，成本也太高。
          还有感应加热的温 ...

至于每种工件的概念，我说不好，从理论上应该适合。
我做过小到5毫米直径的工件，是通过感应线圈的缝隙间测温。
更做过1米直径的油管感应加热的温度控制。
至于成本，目前在感应加热上，只能用红外测温仪这种相对于其他感温器件贵的进行温度测量。
对于控制温度的精度问题，只有对温度要求比较严格的地方才会使用红外测温仪进行温度测控的，对温度要求不严格的地方，比如温度偏差在几十度都不碍事的工况，用肉眼看火候就行了。

银河星光

chg1555 发表于 2012-6-26 21:19
你指的温度控制，无非是红外测温设定控温温度，到温切断中频继电器停止加热。此远红外测温仪有0-5V或5-20mA ...

温度控制，分通断控制和闭环控制。到温度停止加热叫做通断控制。特点是简单，但是温度无法恒定，而且温度高了切加热，温度低了通加热，对于中频电源的硅器件有冲击，会影响使用寿命。
我上面说的是闭环控制，是利用温度控制器的PID算法，对中频电源的调控版的给定值进行实时调节。所以温度会恒定在一个很小的偏差之内。

zcswan99

这个我清楚，曾经我有用过红外测温仪在加热辊上面，效果还可以。 一般的感应热处理完全是凭经验看温度的。

银河星光

tempx 发表于 2012-6-14 12:01
啥子控制算法呀，测温其实很不准的

对于红外测温仪的温度准确度问题
在感应加热上，由于无法用热电偶进行温度测量，我无法比较
但是我在马弗炉上，进行对温度测量的对比，当炉温在1000度的时候，我打开炉门对里面的工件进行红外测温仪测温，其与热电偶显示的温度，相差不到1%。
你所说的温度测量很不准，你用的是什么红外测温仪？手持的？是短波长的 还是8-14微米波长的？以及诸参数你有过对应调节吗？我认为，只要选对红外测温仪和正确使用了，温度测量是很准的

gydz

10秒降至常温？不是忽悠人吧，中频能做到吗？就是不加热10秒也不可能达到常温（个人理解常温即室温）。
通过感应器的间隙进行测温，必然会导致工件被测表面产生比较厚的氧化层，测量温度会产生偏差。
楼主所讲这种温度控制，必须针对前级是可控硅进行调功的电源，才能将温度监测与电源调功结合起来实现温度的闭环控制。这种控制可以将温度控制的精度做到相当高，在某些对温度要求很高的场合应用还是很多的。
在实际应用过程当中，如果对温度控制的精度要求不高，比如在+10度左右，只需要在现有的电源上进行简单的改造，再加上温度检测和控制部分即可。

银河星光

gydz 发表于 2012-7-2 16:29
10秒降至常温？不是忽悠人吧，中频能做到吗？就是不加热10秒也不可能达到常温（个人理解常温即室温）。
通 ...

10秒肯定不能令工件降到常温。我这里设置的是温度程序给定值的设置。在加热的时候，需要设置温度升降温曲线。升温的时间，要考虑设备的功率或者说设备在全功率的时候，最快能升到多少度，而对于温度控制来说，设置的升温曲线不会快于这个时间的，即便是特别接近，也会导致在保温的时候温度的不稳定。而降温的时候，为了使加热功率尽快的降到最低，我们把降温时间设置到10秒，当然也可以设置到1秒，这个时间，在温度控制术语叫做降温时间，也叫做程序曲线结束的时间，这个是设置值，而不是真正温度降到常温的时间。因为降到常温的时间，一般取决于自然降温，而且我们在热处理的时候，也不会很讲究这个时间的多少。

我说过，我曾经通过感应器线圈的间隙进行测温，只是具体的情况我没有说清楚。加热物体是在一个大约15毫米直径的石英玻璃管内，放置一些金属块，然后放置在线圈内，加热使金属块熔化，以测量这个金属块的温度。由于石英管很细，线圈就很细了。在这个石英管的上方或者下方都没有空间放置红外测温仪，所以只能在线圈的间隙进行测温。这个也是不得以而为之，因为要采用聚焦能力很强的红外测温仪，才能够测量到仅是通过间隙传递到外面的红外能量，而一点都不会把线圈的温度测量进去。我提到关于间隙测量温度，仅对于上面的讨论：红外测温仪是否适合更多的工件的回复。而大部分的现场工件都比较大，有足够的空间放置常用的甚至是聚焦能力很一般的红外测温仪，那么，我一定不是在线圈的间隙去测温的。

现在，大部分的中频感应加热设备，都是可控硅进行调功的电源。所以我采用的都是闭环控制。

你说的：如果对温度控制的精度要求不高，比如在+10度左右，只需要在现有的电源上进行简单的改造，再加上温度检测和控制部分即可。-----你是指开环控制吗？对于开环控制，实行起来确实比较简单，但是温度控制肯定不会在+10度左右，因为开环控制，到了设定温度关电源，低于设定温度开电源，其温度偏差不可能会在+10度左右的，绝对比这个大很多，而且频繁的开停冲击对电子器件的寿命有较大的影响。当然，在保温比较好的，升温速度比较慢的电阻性加热的炉子里，开环控制一般可以控制到这个精度甚至还要好些。

gydz

不是开环控制，也是闭环的，只不过实现途径不一样。这种控制方法实现的精度没有你们的那么精密，对温度要求不是特别严格的场合应用还是没有问题的。
如果工件是固定在某个位置的话，可以控制的精度会更高
我所讲的10度偏差，是生产线连续生产时控制的温度，当然可以设置更高的精度，但是在生产现场并不实用

银河星光

gydz 发表于 2012-7-3 20:06
不是开环控制，也是闭环的，只不过实现途径不一样。这种控制方法实现的精度没有你们的那么精密，对温度要求 ...

明白你的意思了。
我在1楼写的是一个相对比较复杂的特例，是程序曲线控制的加热保温降温。。。
在一般的场合，确实不需要这么复杂的曲线，只是将温度控制器设置一个温度值，此时工件进入线圈后，温度升到这个设定值后，就会恒定了。具体是不是需要保温，以及保温时间，都由现场决定。如果保温，就多放置一会，否则到了温度就把工件拿出来，接着再放入下一个工件。
都是闭环控制的，都是需要和机柜内的调功板发生联系。不同的是温度控制器是否带程序曲线。其对温度控制的效果是相同的，而两者的成本相差仅300元左右。