1、當(dāng)爐溫控制中心——儀表溫度控制系統(tǒng)及其整個(gè)加熱控制電器鏈路中某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都將造成爐溫失常。輕者，會(huì)延長(zhǎng)部件處理時(shí)間和交貨周期，過(guò)分消耗能源；嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致整爐處理的部件變成廢料。

2、電爐加熱絲分布及爐體差別

目前，箱式電爐和井式電加熱爐功率均在100千瓦左右，個(gè)別大型箱式電爐更高達(dá)180KW?？紤]到控制電器負(fù)荷對(duì)加熱功率的限制和電爐絲工作溫度對(duì)壽命的影響，電爐絲在爐內(nèi)從中間被物理分開(kāi)，呈現(xiàn)兩段獨(dú)立加熱的控制方式。箱式電爐分為前和后加熱區(qū)；井式電爐分為上和下兩個(gè)加熱區(qū)，在爐門上部還安裝有攪拌電機(jī)，用于強(qiáng)制平衡爐內(nèi)溫場(chǎng)。雖然這兩種加熱爐體存在結(jié)構(gòu)性的不同，溫度控制回路采用的電器通、斷開(kāi)關(guān)也存在本質(zhì)性的差異，但是它們所凸現(xiàn)的故障特征卻有著明顯的相似之處。下面就從剖析它們的溫度控制回路來(lái)探詢溫度失衡的故障機(jī)理。

2.1箱式結(jié)構(gòu)電爐控溫原理

大型箱式電爐具有內(nèi)部容積大，工件平臺(tái)可以受控移出，工作溫度又常常處于950度左右的高溫范圍，因此，適合大工件的熱處理應(yīng)用。（圖一）是180KW箱式電爐的溫度控制電路簡(jiǎn)圖。

通過(guò)對(duì)電爐絲的測(cè)量，爐體中的兩個(gè)獨(dú)立加熱區(qū)的阻值差異較大，前區(qū)分別為3.53歐和9.41歐；后區(qū)12.5歐和9.21歐，這是因?yàn)闋t門上的電爐絲與前加熱區(qū)的一路為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，但這不妨礙前、后兩個(gè)獨(dú)立加熱區(qū)域的劃分。前、后溫區(qū)分別由兩個(gè)300安培的交流接觸器控制380V加熱電源的通斷。

在爐體上方兩個(gè)獨(dú)立加熱區(qū)域各自的中間部位，分別插入一根1.2米長(zhǎng)測(cè)溫用K型雙芯熱電偶，插入爐內(nèi)深度應(yīng)不超過(guò)150mm。其產(chǎn)生的能代表爐膛真實(shí)溫度的4路熱電勢(shì)信號(hào)，通過(guò)K型補(bǔ)償導(dǎo)線送給兩組四塊、分別用于溫度設(shè)定的數(shù)字控制儀表和擔(dān)負(fù)工藝曲線記錄并兼查看加溫時(shí)間的圓圖記錄儀表。兩塊數(shù)字儀表分別將兩路溫度控制信號(hào)，以"位式"開(kāi)關(guān)量的形式直接輸出給中間繼電器，通過(guò)其通斷，進(jìn)而控制交流接觸器的吸合與釋放，從而完成電爐的升溫與保溫。

2.2 井式結(jié)構(gòu)電爐控溫原理

井式電爐的溫度自動(dòng)控制電路系統(tǒng)部分簡(jiǎn)圖見(jiàn)（圖二）。

井式爐被設(shè)于地面之下，占地空間小，受內(nèi)部容積的限制，一般常用于小型散件的回火處理，工作溫度在650度之下，做"碳、氮共滲"應(yīng)用會(huì)升溫至900度，雖然功率略小于箱式爐，但由于經(jīng)常要處理到"鋁座板"有色金屬的緣故，故對(duì)測(cè)溫控制系統(tǒng)要求極高。因此，控制回路不再沿用控溫精度低，溫區(qū)間存有溫差的交流接觸器那種"位式"控制方式。井式爐上部加熱區(qū)和下部加熱區(qū)各自中間位置的雙芯K型熱電偶，拾取出代表爐內(nèi)真實(shí)溫度的熱電勢(shì)信號(hào)，通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線傳輸給數(shù)字顯示控制儀表和記錄用圓圖儀表。數(shù)字控溫儀表時(shí)時(shí)比對(duì)預(yù)設(shè)溫度與實(shí)際溫度值之差，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后，會(huì)輸出與設(shè)定溫度值呈反比之差的4-20MA的直流信號(hào)送給周波發(fā)生器，周波發(fā)生器同比例輸出0—12V直流電壓調(diào)整可控硅（雙向可控硅或故態(tài)塊）的導(dǎo)通量，對(duì)電爐進(jìn)行全功率升溫、保溫以及保溫過(guò)程中微小溫值修正等，令其在全功率輸出轉(zhuǎn)至微弱功率輸出之間，做無(wú)極平滑調(diào)整送入電爐的工作電壓，從而達(dá)到**的控溫要求。實(shí)踐也證明這種配備有補(bǔ)助攪拌電機(jī)的井式熱處理爐，通過(guò)保溫過(guò)程中低電壓間接調(diào)控爐內(nèi)溫度，在取得較為**的爐內(nèi)溫度的同時(shí)，兩個(gè)溫區(qū)的儀表讀數(shù)也會(huì)完全吻合，為工件質(zhì)量提供保障的同時(shí)，還有效降低了能源的消耗。

在充分講述并理解了箱式和井式電加熱爐的控溫系統(tǒng)構(gòu)成后，不難看出，對(duì)于兩個(gè)相互獨(dú)立的加熱系統(tǒng)，我們要求并獲得的是爐體內(nèi)兩段溫區(qū)分別到達(dá)設(shè)定點(diǎn)后的實(shí)際平衡溫度。而緣于兩路相互獨(dú)立測(cè)溫與控制電路的存在，可以預(yù)見(jiàn)，若爐內(nèi)前、后兩段或者井式爐的上、下兩段加熱溫區(qū)因某種故障導(dǎo)致不能同步升溫并進(jìn)入保溫狀態(tài)，自然就會(huì)產(chǎn)生多種溫度失衡的加熱故障，***終導(dǎo)致加溫工藝曲線無(wú)法完成。

3、箱式與井式電爐共性故障成因的探討

通過(guò)多年對(duì)這兩類電爐加熱狀態(tài)的跟蹤發(fā)現(xiàn)，即使控溫回路的開(kāi)關(guān)不同，交流接觸器與可控硅之間，一個(gè)是物理性通斷，一個(gè)是半導(dǎo)體導(dǎo)通量大小之差異，但它們的故障卻似同出一轍，并呈現(xiàn)出如下極具共性的典型故障：

3.1 前、后區(qū)域（或井式爐上、下區(qū)域）升溫速度嚴(yán)重的不一致

經(jīng)常出現(xiàn)某加熱區(qū)儀表已指示到溫，甚至還超過(guò)控溫設(shè)定點(diǎn)近百度，并且確定供電已經(jīng)停止；而同時(shí)另一加熱區(qū)雖然一直處在給電加溫狀態(tài)，但儀表卻顯示升溫速度緩慢，始終不能升溫至設(shè)定點(diǎn)。

對(duì)策與分析

此類故障時(shí)常發(fā)生在電爐內(nèi)部大修并更換電爐絲之后，以及參與生產(chǎn)中的電爐在連續(xù)高溫使用，又被閑置多天并再次起用升溫所反映出來(lái)的癥狀。故障排查著實(shí)走了一段彎路，初期懷疑是大修后電爐絲材質(zhì)不符或者功率配比不當(dāng)，造成加熱功率嚴(yán)重失衡所致。但經(jīng)反復(fù)電阻測(cè)試和三相工作電流比對(duì)斷定，問(wèn)題并不在此。疑點(diǎn)被收回到測(cè)溫元件的身上，當(dāng)把升溫緩慢的那個(gè)區(qū)域的測(cè)溫?zé)犭娕几鼡Q之后，電爐溫度恢復(fù)平衡。究其原因是熱電偶在連續(xù)高溫使用后，保護(hù)管氧化破損。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間擱置，偶絲測(cè)量端出現(xiàn)開(kāi)裂并拌有雜質(zhì)侵入，這就是熱電偶的"劣化"現(xiàn)象，其結(jié)果是熱電偶反映靈敏度低，熱電勢(shì)輸出弱小，儀表顯示的自然也不會(huì)是爐內(nèi)真實(shí)的溫度。

3.2 控溫系統(tǒng)紊亂

某加熱區(qū)已經(jīng)到達(dá)設(shè)定溫度，但交流接觸器或可控硅卻未能斷開(kāi)供電，加溫工作仍在延續(xù)；而此時(shí)，另一加熱區(qū)的儀表顯示溫度雖然未能達(dá)到已設(shè)定溫度，但交流接觸器或可控硅卻已經(jīng)停止送電。此時(shí)，兩區(qū)儀表示值之間溫度差異極大。

對(duì)策與分析

這是電爐廠家對(duì)其實(shí)施大修之后反映出來(lái)的故障。測(cè)試電爐絲供電線路并無(wú)短路和控制失常的特征，儀表和熱電偶檢定也無(wú)異常。后依故障現(xiàn)象分析認(rèn)定，這是典型的人為故障，廠家在大修之后，操作人員誤將前區(qū)和后區(qū)（上區(qū)或下區(qū)）的熱電偶位置顛倒所至。兩支被插錯(cuò)位置的熱電偶獲得的爐溫信號(hào)傳給兩塊控制儀表之后，輸出的控制信號(hào)分別控制著另一溫區(qū)的電爐絲，所謂正確的信號(hào)卻是錯(cuò)位的執(zhí)行，這才是故障的結(jié)癥所在。

3.3 爐內(nèi)溫度超溫與升溫速度較平時(shí)遲緩

前者，儀表顯示溫度已經(jīng)超越設(shè)定溫度，初步查看交流接觸器或可控硅不在送電，爐內(nèi)溫度仍有小幅上升，同時(shí)出現(xiàn)降溫緩慢，兩區(qū)溫度始終不能趨于平衡。后者，交流接觸器或可控硅長(zhǎng)期處于吸合/導(dǎo)通狀態(tài)，電爐絲處于通電狀態(tài)下，爐內(nèi)溫度卻始終不能加熱至設(shè)定點(diǎn)。

對(duì)策與分析

所謂的超溫并非是大幅度的跨過(guò)設(shè)定溫度，有人員值守的過(guò)程中，實(shí)際這種情形極為少見(jiàn)，而只是略微超過(guò)20—30oC左右，這在大功率電爐中很是常見(jiàn)。儀表內(nèi)部繼電器、中間繼電器或大功率交流接觸器觸點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間處于大電流、頻繁通、斷切換，造成觸點(diǎn)載荷過(guò)重而出現(xiàn)粘連，電源不能被有效切斷并發(fā)生超溫。同時(shí)，因操作者裝料位置不當(dāng)，至電爐絲通過(guò)工件與爐底板之間短路，造成某相可控硅擊穿而漏電，***終導(dǎo)致超溫故障。

對(duì)于升溫緩慢的故障，***直觀的檢修方式就是測(cè)量各路電爐絲的工作電流，鉗型電流表會(huì)告訴你故障的出處。交流接觸器某相觸點(diǎn)燒斷或可控硅斷路引發(fā)缺相，電爐絲或接電端子處，因接觸電阻緣故引發(fā)過(guò)熱而燒斷，總之，缺相導(dǎo)致電力供給不足，是升溫變慢的結(jié)癥所在。

3.4 這屬于可控硅控制回路獨(dú)有故障

升溫段過(guò)程初期至接近溫度設(shè)定點(diǎn)之間并不是處于快速升溫狀態(tài)，而是呈現(xiàn)有規(guī)律、間歇性的加熱、斷電；再加熱、再斷電……直至到溫度設(shè)定點(diǎn)，而保溫段則無(wú)異常顯現(xiàn)。如此造成升溫過(guò)程慢于平常，延緩工件出爐時(shí)間。另外，也曾發(fā)現(xiàn)過(guò)一臺(tái)箱式可控硅控制電爐出現(xiàn)爐溫到達(dá)設(shè)定點(diǎn)，可控硅停止供電，待爐溫微降后，電爐不能及時(shí)加電補(bǔ)溫；但偶爾又能恢復(fù)加溫，如此造成保溫段記錄紙呈現(xiàn)不規(guī)則鋸齒性擾動(dòng)。

對(duì)策與分析

這是在夏季高溫季節(jié)反映出來(lái)的一種蹊蹺的病癥。升溫記錄紙曲線并非平滑上升，而是呈現(xiàn)有規(guī)律階梯狀上升，波峰間周期約35分鐘。通過(guò)揣摩其故障端媚，并經(jīng)過(guò)實(shí)際觀察配電柜功率器件的工作狀態(tài)，***終查實(shí)故障所在部位。供電的三只可控硅開(kāi)關(guān)器件背部分別安裝有體積碩大的方形鋁質(zhì)散熱器，每個(gè)散熱器下端裝有一個(gè)軸流強(qiáng)制散熱風(fēng)機(jī)，當(dāng)然，這個(gè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)與否受制于散熱器上的一個(gè)80oC雙金屬溫度開(kāi)關(guān)，超過(guò)這個(gè)溫度，降溫風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。另外一個(gè)92oC雙金屬溫度開(kāi)關(guān)在檢測(cè)到散熱器溫度居高不下、并持續(xù)升高到限定溫度（92oC）時(shí)，就會(huì)及時(shí)斷開(kāi)觸發(fā)鏈路，避免可控硅因散熱不良而燒毀的同時(shí)并引發(fā)電器火災(zāi)。探明工作原理，故障排除自然就不費(fèi)力氣，原來(lái)是風(fēng)機(jī)供電線路斷路，令其散熱功能盡失，***終，92oC雙金屬溫度開(kāi)關(guān)就成可控硅工作與否的指揮官。

另外，對(duì)于箱式可控硅保溫段呈現(xiàn)不規(guī)則鋸齒性擾動(dòng)的現(xiàn)象，經(jīng)確定是其中一路可控硅內(nèi)部觸發(fā)電路伴有無(wú)規(guī)律性開(kāi)路的故障，就是所謂的虛連；而串聯(lián)觸發(fā)的設(shè)計(jì)控制方式自然又?jǐn)_亂并牽制另外兩路可控硅的工作狀態(tài)，***終造成保溫過(guò)程中不規(guī)則鋸齒性擾動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。