【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及加熱裝置，尤其涉及延長加熱元件壽命的加熱控制裝置、控制方法及燒結(jié)爐。
技術(shù)介紹
1、以碳化硅加熱元件為例，傳統(tǒng)的加熱元件是通過再結(jié)晶過程制造的，在燃燒過程中密度沒有增加。而采用反應(yīng)燒結(jié)工藝制成的加熱元件是一種堅韌的、抗氧化的材料，具有可控制的電阻和均勻的加熱特性。
2、反應(yīng)燒結(jié)工藝的硅碳棒孔隙率小于傳統(tǒng)再結(jié)晶碳化硅加熱元素的一半，無論是氧化還是還原反應(yīng)，它們與工藝氣氛的反應(yīng)速度相比較慢，也就相當(dāng)于延長了加熱元件的壽命。
3、為了增加加熱元件燒結(jié)爐的使用壽命，可以通過制定加熱元件的額定電壓、電流參數(shù)、采取特定的電控結(jié)構(gòu)或者使用特定的控制方法，來進一步提升加熱元件的使用壽命，常用的加熱元件的電路形式及連接方法如圖1，圖1中ssr代表固態(tài)繼電器模塊，接收儀表的控制輸出，利用固態(tài)繼電器模塊切斷或接通電路中的電流，進行加熱控制，這種控制方式對于電網(wǎng)環(huán)境沒有高次諧波的干擾，成本低廉，但是由于固態(tài)繼電器模塊的電流切斷或接通導(dǎo)致電路中的電流沖擊非常大，對于電網(wǎng)內(nèi)其他設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大影響，而且在加熱元件老化時，不能進行功率調(diào)節(jié)，容易導(dǎo)致燒結(jié)效果不合格。
4、在實際應(yīng)用的過程中，也可以通過增加電源初始供給的功率，以延長硅碳棒的使用壽命，因為加熱元件的電阻隨著爐膛溫度升溫而減小，在600℃～800℃左右到達一個最小值，之后隨著溫度的升高，電阻緩慢增大，如圖2所示，由于w＝u2/r，即w與r成反比關(guān)系，高溫時電阻的逐漸增加導(dǎo)致加熱功率逐漸減小，所以會出現(xiàn)無法繼續(xù)升溫至所需的燒結(jié)溫度的情況，此時，我
5、這種增加電源功率的來延長加熱元件使用壽命的方式具有一定的局限性，因為加熱元件的電阻緩慢增加是隨著爐子的使用次數(shù)隨之增加的一個持續(xù)的情況，當(dāng)加熱元件的電阻增加到電源功率無法滿足燒結(jié)所需的電功率后，還是會出現(xiàn)燒結(jié)不合格的結(jié)果，影響客戶出貨，耽誤生產(chǎn)周波數(shù)，給客戶帶來時間和經(jīng)濟上的損失。
6、因此，需要開發(fā)新的延長加熱元件使用壽命的方法及裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供延長加熱元件壽命的加熱控制裝置、控制方法及燒結(jié)爐，能夠在燒結(jié)爐連續(xù)運行不停工的情況下，以碳化硅加熱元件為例，將加熱元件的壽命由200爐次提升至800爐次以上，顯著增加了燒結(jié)爐的使用壽命，應(yīng)用前景廣闊。
2、為達此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種延長加熱元件壽命的加熱控制裝置，
4、所述加熱控制裝置包括加熱元件、交流電源、變壓器和功率調(diào)節(jié)模塊；
5、所述交流電源用于提供電力；且所述交流電源通過變壓器向所述加熱元件輸送電流；
6、所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸入端與所述變壓器電連接，所述功率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與加熱元件電連接；所述功率調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)節(jié)加熱元件輸入電壓中波形的導(dǎo)通角，和/或用于調(diào)節(jié)加熱元件輸入電壓中波形的周波數(shù)；
7、所述加熱元件用于加熱升溫。
8、目前普通燒結(jié)爐經(jīng)常選用4根加熱元件串聯(lián)或者兩串兩并的連接方式，通過增加爐膛內(nèi)加熱元件的數(shù)量，保證爐膛的溫度均勻性和加熱速率，但隨著時間的增加，由于四根加熱元件的老化程度不一樣，導(dǎo)致每個電阻的阻值不一樣，如果在供電端的第一根加熱元件電阻老化嚴重，導(dǎo)致電流無法正常通過其他加熱元件，致使爐膛無法升溫。
9、為了克服上述4根加熱元件老化程度不一的問題，本專利技術(shù)僅采用一個加熱元件，但僅采用一根加熱元件(比如單根帶螺紋碳化硅棒)，隨著加熱爐的使用，加熱元件不斷氧化，導(dǎo)致加熱元件的電阻逐漸增加，后續(xù)也就容易出現(xiàn)加熱功率難以提升，燒結(jié)爐燒結(jié)效果無法保障的情況。
10、為了進一步克服上述難題，本專利技術(shù)采用交流電源、變壓器和功率調(diào)節(jié)模塊，其中變壓器能夠調(diào)控交流電流輸入的電力，使變壓器輸出的電壓在不改變燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)的情況下發(fā)生變化，也就不會耽誤生產(chǎn)的進行；更進一步采用功率調(diào)節(jié)模塊來調(diào)控加熱元件輸入電壓的波形導(dǎo)通角和/或周波數(shù)，從而能夠在加熱元件老化時，改變電壓的限幅值，調(diào)整電源功率，來延長燒結(jié)爐中加熱元件的使用壽命。
11、綜上，本專利技術(shù)通過將多根加熱元件替換為一根加熱元件，且設(shè)置交流電源和變壓器對變壓器輸出電壓進行換檔調(diào)節(jié)，并設(shè)置功率調(diào)節(jié)模塊對加熱元件的輸入電壓進行導(dǎo)通角和/或周波數(shù)的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了燒結(jié)爐燒結(jié)過程中電壓的有效調(diào)節(jié)，且不會影響客戶出貨，耽誤生產(chǎn)周波數(shù)。
12、優(yōu)選地，所述變壓器包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，所述初級線圈連接所述交流電源，所述次級線圈連接所述加熱元件。
13、優(yōu)選地，所述加熱元件的數(shù)量為單根。
14、優(yōu)選地，所述加熱元件包括硅碳棒、硅鉬棒或電阻絲中的任意一種或至少兩種的組合，其中典型但非限制性的組合為硅碳棒和硅鉬棒的組合，電阻絲和硅鉬棒的組合，硅碳棒和電阻絲的組合。
15、優(yōu)選地，所述碳化硅棒的外徑為70～80mm，例如可以是70mm、72mm、73mm、74mm、75mm、76mm、77mm、78mm、79mm或80mm等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
16、優(yōu)選地，所述碳化硅棒中具有中空孔洞。
17、優(yōu)選地，所述中空孔洞的直徑為50～55mm，例如可以是50mm、50.6mm、51.2mm、51.7mm、52.3mm、52.8mm、53.4mm、53.9mm、54.5mm或55mm等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
18、優(yōu)選地，所述碳化硅棒為雙螺紋碳化硅棒或單螺紋碳化硅棒。
19、優(yōu)選地，所述雙螺紋碳化硅棒或單螺紋碳化硅棒中螺旋槽口之間的間距為2～6mm，例如可以是2mm、2.5mm、2.9mm、3.4mm、3.8mm、4.3mm、4.7mm、5.2mm、5.6mm或6mm等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
20、優(yōu)選地，所述雙螺紋碳化硅棒或單螺紋碳化硅棒包括螺紋熱端，以及位于螺紋熱端一端的管狀冷端。
21、優(yōu)選地，所述硅鉬棒為u型硅鉬棒。
22、優(yōu)選地，所述硅鉬棒為實心硅鉬棒。
23、優(yōu)選地，所述功率調(diào)節(jié)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅模塊。
24、具體地，固態(tài)繼電器(ssr)是一種用半導(dǎo)體器件替代傳統(tǒng)電磁繼電器的開關(guān)裝置。它通過光電耦合器將輸入信號與輸出負載隔離，具有響應(yīng)快、耐久性高和無機械磨損等優(yōu)點。其調(diào)節(jié)原理主要基于對負載電流的控制，即通過脈沖寬度調(diào)制(pwm)或相位切割等技術(shù)，繼電器可以精確調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)對負載功率的調(diào)節(jié)。
25、本專利技術(shù)對所述固態(tài)繼電器的具體結(jié)構(gòu)或者型號沒有特殊限制，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的固態(tài)繼電器的型號或結(jié)構(gòu)，也可根據(jù)實際情況進行相應(yīng)調(diào)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種延長加熱元件壽命的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱控制裝置包括加熱元件、交流電源、變壓器和功率調(diào)節(jié)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述變壓器包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，所述初級線圈連接所述交流電源，所述次級線圈連接所述加熱元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱元件包括硅碳棒、硅鉬棒或電阻絲中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述功率調(diào)節(jié)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅模塊；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱控制裝置還包括電流表，所述電流表的兩端分別與功率調(diào)節(jié)模塊和加熱元件電連接；
6.一種延長加熱元件壽命的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用權(quán)利要求1～5任一項所述的延長加熱元件壽命的加熱控制裝置進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，服役后期，所述加熱元件的電阻為第一電阻R
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括：在燒結(jié)過程中，根據(jù)溫控儀器反饋的溫度數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)功率調(diào)節(jié)模塊以改變加熱元件輸入電壓中波形的導(dǎo)通角或者改變加熱元件輸入電壓中波形的周波數(shù)，從而對加熱元件兩端進行功率限制，直至溫度達到溫控儀器預(yù)設(shè)的溫度。
10.一種燒結(jié)爐，其特征在于，所述燒結(jié)爐包括權(quán)利要求1～5任一項所述的延長加熱元件壽命的加熱控制裝置。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種延長加熱元件壽命的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱控制裝置包括加熱元件、交流電源、變壓器和功率調(diào)節(jié)模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述變壓器包括相互耦合的初級線圈和次級線圈，所述初級線圈連接所述交流電源，所述次級線圈連接所述加熱元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱元件包括硅碳棒、硅鉬棒或電阻絲中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述功率調(diào)節(jié)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅模塊；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱控制裝置，其特征在于，所述加熱控制裝置還包括電流表，所述電流表的兩端分別與功率調(diào)節(jié)模塊和加熱元件電連接；
6.一種延長加熱元件壽命的控制方法，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張智，李柏松，楊明豫，耿文濤，趙海濤，時建軍，
申請(專利權(quán))人：愛迪特秦皇島科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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