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一、概述：
馬弗是人名，這種爐子zui早的。爐壁是采用方形的耐火材料和保溫材料，爐壁上纏繞電熱絲。英文muffle, 意為封閉式烤爐,俗稱馬弗爐，是常用的工業(yè)電爐，是一種通用的加熱設備.可分為箱式爐 管式爐 坩堝爐。馬弗爐系周期作業(yè)式，可供煤炭、電力、化工、建材、冶金、科研等部門以及大專院校的試驗室作元素分析測定做燒結、一般小型鋼件淬火、退火、回火等熱處理時加熱用，高溫爐還可作金屬、陶瓷的燒結、溶解、分析等高溫加熱用，特別適用于煤質分析試驗，在煤的灰分、揮發(fā)分的測定以及煤灰成份的分析、制備測定灰熔點、灰粘度的試樣等作業(yè)中，廣泛應用馬弗爐灼燒試樣和沉淀物，是用來灰化的，相當于*燃燒，去除有機成分，剩下無機物質。
二、結構簡介：
1.、馬弗爐體結構：爐殼用薄鋼板經折邊焊接制成，環(huán)氧粉末靜電噴漆工藝，內爐襯為硅耐火材料制成的矩形整體爐襯；電爐的爐門磚采用輕質耐火材料，內爐襯與爐殼之間的保溫層由耐火纖維、膨脹珍珠巖制品砌筑而成。電阻爐爐前面板和底角采用鑄鐵件、外殼采用冷板制作，外形平整，美觀不變形。爐門通過多級鉸鏈固定于箱體上。爐門鎖定是靠門把手自重，通過杠桿作用將爐門緊扣在爐口上。開啟時只需將手把往上提，待勾鎖脫鉤后往外拉開至電爐左側便可。爐后裝有可控煙囪，為煤炭、化工原料及產品的化學分析，提供了方便。
圖1
2、電阻絲的安裝：由鐵鉻鋁合金制成螺旋狀的加熱元件穿于內爐襯芯上、下、左、右的絲槽中。加熱元件采用高溫鐵鉻鋁電阻絲加熱，電阻絲繞于爐膛外面能有效保護電阻絲不被碰傷。爐襯為密封式結構。爐芯可以從爐后小門抽出，較其他同類爐子維修方便；爐口下端裝有與爐門連鎖的安全開關，當爐門開啟時，加熱回路便自切斷，具有開門自動斷電功能以保證操作安全。
3、控溫范圍：低、中、高溫箱式電阻爐，升 溫 快 1000oC爐型由100oC升溫至1000oC，小于30分鐘 ；1700oC爐型由100oC升溫至1700oC，小于90分鐘；分別以電阻絲、硅碳棒、硅鉬棒為發(fā)熱元件，使用溫度300～1700℃。節(jié)能*，壽命長，維護費用低。硅鉬棒的和硅碳棒的，前者溫度可到1600，后者是1300；節(jié)能性好：一般6升、9升爐型采用16A/220V標準電源；20、30升爐型采用16A/380V三相電源熱污染少 由于新型材料絕熱性好，升溫至1000oC，并保持1小時后外殼表面不燙手（約60oC）。以硅碳棒為加熱元件的高溫電阻爐，其加熱元件的冷態(tài)與熱態(tài)時的電阻值相差較大，在長期使用中硅碳棒的電阻值將逐漸變大（也稱為老化）。所以必須與具有調壓功能控制器使用。
4、馬弗爐控制柜功能：由測量、調節(jié)控制和電源裝置三個部分組成，溫度控制器及鎳鉻 硅鎳熱電偶配套使用，電阻爐測量和控制均配制的AI人工智能數字式程序調節(jié)器來完成，小型控制柜內部裝有超溫保護輸出控制交流接觸器斷電，溫度控制采用移相觸發(fā)器控制可控硅或過零觸發(fā)可控硅電路和電流互感器，接線端子板等電氣元件。溫度控制器的溫控儀表選用的是AI人工智能調節(jié)器，熱電偶將爐內溫度轉換為電平信號，經過溫控儀表內單片機控制參數自整定進行運算，控制輸出至移相模塊，經過VR的調節(jié)改變移相角的大小來控制可控硅導通角的大小來控制電爐的平均加熱功率，當接近設定溫度時，爐內斷續(xù)加熱zui終保持爐內的設定溫度。恒溫時控按設定程序升溫，程序是按【溫度－時間－溫度】的格式來程序升溫，在恒溫段時間保持恒溫控溫精密，進入保持狀態(tài)后，溫度波動小；具備多種溫控器可供選擇。
5、產品優(yōu)點：①采用AI人工智能數字式程序調節(jié)器，可減少視讀和人為操作誤差，大大提高了工作效率； ②設有多種保護功能，設有事件輸出、超溫、過載、短偶保護報警功能；提高了安全性及可靠性；③設有50段升溫程序，可以按不同實驗要求自行設定升溫過程；④選配有通訊功能的儀表可連接計算機監(jiān)控；⑤AI人工智能數字式程序調節(jié)器是對老產品的改造和升級換代產品，老的產品一般采用交流接觸器來控制缺點控制不準確、聲音大設備容易老化。
三、儀表選型應用：
馬弗爐控溫儀表的選擇要根據控制的要求：①定點控制還是升降溫程序控制、②控溫范圍、③測量精度要求來確定。
1、定點控制還是升降溫程序控制，是根據物料的要求來選擇儀表的主機型號：
AI－518、708、808為定點控制儀表
AI－518P、708P、808P為程序升降溫儀表
控制對象輸出模塊有：
G 隔離型固態(tài)繼電器（SSR）驅動電壓輸出模塊（12V/30mA）
L1 繼電器觸點開關輸出模塊（適合報警控制輸出）
K1 “燒不壞”型單路可控硅過零觸發(fā)輸出模塊（100-380VAC范圍通用）
K3 “燒不壞”型三路可控硅過零觸發(fā)輸出模塊（100-380VAC范圍通用）
K5/K6 “燒不壞”型單路可控硅移相觸發(fā)輸出模塊（分別適用220VAC/380VAC）
AIJK3型三相移相觸發(fā)器（三相四線制，適合阻性負載，多種故障檢測及報警，軟起動及電流反饋輸入）
AIJK6型三相移相觸發(fā)器（三相三線制，適合阻性及感性負載，缺相檢測及報警，軟起動及電流反饋輸入）
X3 光電隔離的高精度線性電流輸出模塊（配合三相移相觸發(fā)器應用）
S光電隔離RS485通訊接口模塊（用儀表內部12V隔離電源）
2、控制方式的選擇：是采用過零還是移相，是根據控制對象的溫度范圍所選擇的加熱元件來確定的。
對于低、中、箱式電阻爐純電阻絲溫度1000oC爐型可采用過零控制，缺點是電流波動比較大，特別是大功率的加熱元件；從保護延長電阻絲的壽命的目的出發(fā)可采用移相觸發(fā)控制，缺點是對電網的高頻干擾。
對于高溫爐采用硅碳棒、硅鉬棒為發(fā)熱元件，使用溫度300～1700℃就一定要采用移相觸發(fā)控制。以硅碳棒為加熱元件的高溫電阻爐，其加熱元件的冷態(tài)與熱態(tài)時的電阻值相差較大，在長期使用中硅碳棒的電阻值將逐漸變大（也稱為老化）。所以必須采用具有調壓功能控制器使用。
3、馬弗爐儀表型號例：AI-808PAX3L1L1S4+JK6型程序型儀表
1） AI智能溫度調節(jié)器：
AI調節(jié)器是控溫系統(tǒng)的核心部分，AI儀表*性地采用了平臺概念，將非常專業(yè)化的數字調節(jié)儀表轉為平臺化設計的產品，采用的是AI人工智能調節(jié)算法是采用模糊規(guī)則進行PID調節(jié)的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節(jié)，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節(jié)，并能在調節(jié)中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果*化。
自整定方法：由于自整定執(zhí)行時采用位式調節(jié)，經2~3次振蕩后，儀表內部微處理器根據位式控制產生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計算出M 5、P、t等控制參數。具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。程序儀表自整定時請吧*段程序設置為常用溫度或zui高溫度來自整定。
在使用過程中AI調節(jié)器 結合PID調節(jié)、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及無欠調的調節(jié)，性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)PID調節(jié)器。
2） 馬弗爐控制柜程序設置：
程序曲線的編排；程序表調節(jié)器可用于按一定時間規(guī)律自動改變給定值進行控制的場合。程序是按【溫度－時間－溫度】的格式來程序升溫，具有50段程序編程功能，可設置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉（目標段只限于前30段）、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運行中修改程序；具有二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設備聯(lián)鎖動作如：警燈、風機、報警，進一步提高設備自動化能力；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。
3） 馬弗爐控制柜電器回路：
具備優(yōu)良的測量和控制性能，裝配高性能的可控硅電爐溫度控制柜，由于采用模塊化結構，為電爐控制柜設計帶來的方便。實現程序升降溫控制；硅鉬棒采用分段功率限制；多區(qū)溫控外部控制同步啟動/停止。其控制輸出可選用具備“燒不壞”特性的可控硅觸發(fā)模塊。其具體的接線電路圖如圖4
能直接用時間比例過零、移相觸發(fā)各種單向、雙向可控硅及功率模塊或選配G模塊控制固態(tài)繼電器；配合AIJK系列三相移相/周波過零可控硅調功模塊。AIJK系列是應用了單片機技術的智能化三相移相觸發(fā)及周波過零兩用觸發(fā)器，功能強大且可靠性高，能適應各種電爐絲、硅碳棒及負載采用變壓器降壓的硅鉬棒。鎢絲等各種類型工業(yè)電爐。不僅降低成本，而且簡化安裝并提高可靠性。報警輸出可選用繼電器觸點開關或可控硅無觸點開關。
4） 可控硅的選擇：
根據負載接線方式的不同：星型三相四線制結構負載采用雙向可控硅（只適合300A以下可控硅）或單相可控硅反并聯(lián)電路（推薦采用MCC系列功率模塊）；星型三相三線制或三角型三相三線制結構負載采用單相可控硅＋二極管電路（推薦采用MCD系列功率模塊）；
根據加熱元件的特性，合理選擇可控硅功率的型號。功率的大小對保護可控硅有著很重要的作用。可控硅的電流簡單計算方法：加熱元件為電阻絲；三相功率18KW÷3＝每相6KW功率；每相6KW÷220V＝27A≈40A；加熱元件為硅碳棒；安全過載電流要乘3倍 ；18KW÷3相＝6KW÷220V＝27A×3倍＝81A≈90A；對于大容量的負載建議乘3.5倍。
5） 晶閘管交流開關模塊的過流保護：
晶閘管元件的電壓和電流過載能力極差，尤其是耐壓能力，瞬時的過壓就會造成元件*性的損壞。為了使元件能長期可靠地運行，必須針對過壓和過電流發(fā)生的原因采取保護措施。
過流保護可以采用外接S型快速熔斷器 ，快速熔斷器的動作時間要求在10ms以內，快速熔斷器的選用原則：它的額定電壓應略大于電路的正常工作電壓，，如380V電壓選500V的快熔；它的額定電流應按它所保護器件實際通過的電流（即根據負載的額定功率計算出模塊交流 輸入端每相的有效電流）來選配，而不是根據器件的標稱額定電流值來選配快速熔斷器。
6） 模塊過電壓保護：
一般采用阻容吸收和壓敏電阻兩種方式并用，對于吸收時間短，電壓不高的過壓，一般采用在器件兩端并聯(lián)阻容吸收回路的方法，吸收電容把過電壓的電磁能量變成靜電能量存貯，吸收電阻除可防止回路振蕩外，還可限制關斷的晶閘管在再次導通時，電容向晶閘管放電產生開通損耗和較大di/dt值，對于持續(xù)時間較長，產生能量較大的過電壓，如雷擊引起的過電壓，將采用壓敏電阻來吸收過電壓。
元器件選擇：在選取壓敏電阻時，首先要確定它的標稱電壓（ViMA ）值 ，這是指壓敏電阻流過1mA電流時，它兩端的電壓。在感應到電網波動以及安全系數后，一般380V電源采用1000V；220V電源采用630V的壓敏電阻。而壓敏電阻的通流容量 應大于電路實際浪涌電流值，一般為3～15KA。常用規(guī)格：單相過零40A以上壓敏電阻20D751K 750V；移相采用RC阻容模塊壓敏電阻20D751K,水泥電阻RX27-1/8W/6.8Ω，電容0.22uF/ 275V ～iv高壓電容。
7） 斷偶超溫報警缺相保護：
在超溫報警時控制交流接觸器切斷加熱器電源。即使萬一可控硅被擊穿也能保護電爐安全。對于缺相保護建議采用三相缺相保護器獨立使用。AI系列控制柜與具備同等功能的電爐控制柜相比，AI系列具有zui簡單的線路及模塊化的結構，從維護到擴充功能都十分方便。
8） 接線方式與零線：
每臺加熱設備的負載的接線方式是不同若負載是加熱爐，而且負載有可能不相等時（如硅碳棒爐），三相四線制要比三相三線制有更好的平恒度，并且當某相負載開路時，三相四線制能自動監(jiān)測并報警（AIJK3）因此采用三線四線制要比三相三線制性能更好些，但必須注意正確選擇零線。常規(guī)的應用中，若三相負載*平衡，則零線相互抵消為0，所以習慣上零線用比相線要小得多的線徑。但對于三相四線制調相觸發(fā)，當相移角小于60度時，零線的電流是三條相線電流之和（三相負載輪流導通，電流全部流過零線，且相互*無法抵消），移相角為60－120度時，零線的電流為相線的3至1倍變化，只有當可控硅*導通時且三相負載平衡時，零線電流才為0。所以對于普通電阻絲為負載時，零線必須采用與相線相同的線徑。而對于電阻會隨溫度或隨老化程度會變的負載，如硅碳棒電爐等，由于常常工作在小移相角，零線應該采用比相線還粗的線，是相線安全載流量的2－3倍。不僅柜子到供電變壓器的零線也要粗，以保證零線的安全，且避免將電能過多地損耗在零線上。
9） 高頻干擾：
由于移相觸發(fā)會帶來較強的1－100KHZ頻率范圍的干擾，移相觸發(fā)器應安裝在離可控硅較進的位置，但應與動力線保持一定的距離，應盡量縮短觸發(fā)線的長度，并盡量不要將不同相的觸發(fā)線平行走線。
10）數據記錄功能應用：
數據記錄功能發(fā)展很快，從有紙記錄到無紙記錄；無紙記錄模擬量輸入到數字無紙記錄儀；由于電爐控制柜是采用通訊功能的數字調節(jié)儀表來控制電爐可控硅，就需要記錄電爐控溫曲線。
馬弗爐控制柜安裝數字式AI-2057無紙記錄儀，通過RS485通訊接口，采用上下位機的方式，能方便地與AI智能程序型PID溫度調節(jié)器配合使用。
在電爐程序控溫時在觸摸屏上可顯示雙曲線運行圖、屏內儲存15段升降溫程序、程序圖形重顯；可即時設置、讀取，上下傳升溫、恒溫、降溫程序配方；無紙記錄儀曲線圖。
在屏上控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫停】、在運行狀態(tài)下切換【手動/自動】狀態(tài)，手動控制輸出量；即時修改【段號】，運行段；及修改儀表控制參數等多種功能；追憶記錄的溫度曲線數據。數據報表、報警報表的打印。
四、安裝與使用
1、電爐不需特殊安裝,只需平放在室內地面或臺架上。控制器應放在工作臺上,工作臺面的傾斜度不得超過5度.控制器離電爐zui小距離不得少于0.5米.控制器不宜放在電爐上面,以免影響控制器正常工作。
2、控制器及電爐相連的電源線,開關及熔斷器的負載能力應稍大于電爐的額定功率，控制器與電爐的連接應參照接線圖進行連接，連接導線根據電爐功率大小選用不同截面面積的導線。例：控制4KW電爐，其電源進線及電爐控制導線應選用不小于6mm2的銅芯導線，行程開關的導線應選用不小于1 mm2的銅芯導線。（無行程開關的電爐，不應將控制器端子上的行程開關兩點連接導線斷開，否則，電爐不工作）；并且在溫度控制器與電阻爐的外殼上做可靠的保護接地或保護接零。以保證人身及設備的安全。應定期檢查各儀表顯示是否正常，各連接點的接線是否完好可靠，定期檢查各接點螺絲是否松動，如有松動應重新緊固，應保持各電氣接點接觸良好。
3、接線時,首先轉松控制器外殼左右兩側的螺釘，然后將罩殼上翻，按圖示接好電源線.控制器與電爐的連線及熱電偶與溫度控制器的導線應選用的補償導線，并應注意熱電偶、補償導線的正負極性不能接反：即補償導線內的紅色導線接電偶的正極，藍色導線接電偶的負極。將熱電偶從熱電偶固定座的小孔中插入爐膛，孔與熱電之間間隙用石棉繩堵塞，然后固定【注意:電源的相-與中線不可接反】，為了操作安全，控制器和電爐均需可靠接地。
4、檢查接線無誤后即可通電，首先合上電源開關，然后將控制器面板上的鈕子開關拔向開的位置，調節(jié)設定按鈕,把溫度設定到您所需要的度數上，如果把設定開關拔向測量位置上，紅燈滅（NO），亦有接觸器的吸合聲響，溫控儀表的OUT 指示燈亮→電爐開始工作→爐膛開始升溫→溫控儀表的OUT指示燈交替亮滅，進入位式P I D控制階段→直到恒溫。此狀態(tài)過后進入常規(guī)的測量值/設定值顯示，并投入控制運行。用戶根據工作溫度進行溫度的設定；電爐通電，電流表指示加熱電流值，溫度隨爐內溫度升高而徐徐上升，說明工作正常。當溫度上升至設定的所需要溫度時,紅燈滅（NO），綠燈亮（YES）,電爐自動斷電，停止升溫。稍后，當爐內溫度稍微下降，綠燈滅,紅燈亮，電爐又自動通電。周而復始，達到自動控制爐內溫度的目的；實驗工作結束后，關閉電源開關，切斷設備電源。
5、為了檢查斷偶保護裝置是否正常工作，其方法是:松開熱電偶一端，此時測溫指示迅速上升到zui高點亦自動切斷加熱電源,則斷偶裝置良好，重新接好的熱電偶后，可正常工作。
6、烘爐,當電爐*次使用或長期停用后再次使用時，必須進行烘爐。其過程如下：使用完畢,首先將控制面板上的鈕子開關拔向關的位置，然后切斷總電源開關。
7、宇電AI系列可控硅控制柜的各項技術指標出廠前均經過實際運行檢驗，電爐溫度控制器工作中發(fā)生異常現象，應及時檢查、維修，定期檢查各部分接線是否有松動，交流接觸器的觸頭是否良好，出現故障應及時如果不能準確判斷故障可與本公司技術部門。
8、控制器應放在干子通風良好，無腐蝕性氣體的地方，工作環(huán)境溫度為-10-50℃，相對濕度不大于85%；為保證測量準確,每年應用直流電位差計校對AI溫度控制儀的測溫表,以免引起較大誤差。
五、結束語：
宇電可控硅電爐控制柜AI系列儀表具備優(yōu)良的測量和控制性能，特別適合裝配高性能的可控硅電爐溫度控制柜，由于采用模塊化結構，為電爐控制柜設計帶來的方便。例如其輸出可配用具備“燒不壞”特性的可控硅觸發(fā)模塊，能直接用時間比例過零、周波過零或移相方式觸發(fā)各種單向、雙向可控硅及功率模塊，節(jié)省了可控硅周波調功器或移相調功器，不僅降低成本，而且簡化安裝并提高可靠性。
報警輸出可選用繼電器觸點開關或可控硅無觸點開關，在超溫報警時控制交流接觸器切斷加熱器電源，即使萬一可控硅被擊穿也能保護電爐安全。可選裝的RS485通訊接口能方便地與計算機聯(lián)機工作。與具備同等功能的電爐控制柜相比，AI系列具有zui簡單的線路及模塊化的結構，從維護到擴充功能都十分方便。
宇電在可控硅電爐控制柜的設計和制造方面擁有多年的豐富經驗，可提供1－100A的單相2-500A的三相規(guī)格，對單相1、2、40A；三相：2、40A等規(guī)格備有現貨提供，5-500A可定制，典型控制精度高達±0.2℃－±0.5℃。此外還提供于晶體生長的溫度控制柜，經過特別優(yōu)化改良，其使用溫度范圍為0-1100℃（用S分度熱電偶），控制精度±0.1℃,溫度漂移在環(huán)境溫度變化小于±0.5℃時，小于±0.2℃，是目前精度及穩(wěn)定性zui高的溫度控制器。從96年至今已售出10000多套控制柜，可控硅或儀表累積少于千分之三的返修率。
主要特點
● 外殼采用冷扎板精密沖壓成型、外表噴塑處理，具有美觀、輕巧的優(yōu)點。
● 可選過零觸發(fā)或移相觸發(fā)方式，采用過零觸發(fā)方式時，對電源電網的高頻干擾很小。
● 有多種儀表規(guī)格可供選裝，常用有AI-708型、帶手動調節(jié)功能的AI-808型及帶程序控制功能的AI-808P型等儀表
● 可提供電機控制、報警斷電控制等附加功能。
● 除非客戶，控制可控硅除單相1規(guī)格采用ST（意法半導體）公司的40A雙向可控硅外，其余均采用德國IXYS公司功率模塊；交流接觸器、空氣開關、熱繼電器、指示燈、按鈕開關等均采用上海施耐德（TE）公司產品。
廈門宇電深圳分公司 轉自工控網
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