申请/专利权人：佛山市天禄智能装备科技有限公司

申请日：2024-05-10

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118149606B

主分类号：F27D19/00

分类号：F27D19/00;F27B17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.25#实质审查的生效;2024.06.07#公开

摘要：本发明适用于热能与动力工程技术领域，公开了一种硅烷间歇炉及其加热控制方法，硅烷间歇炉的加热控制方法包括：集中控制单元接收温度传感器传来的数据后，对各个监控区域内的温度数据进行分析，确定是否存在温度偏差；调节加热元件后，控制单元通过热流动力学模型预测加热后的温度分布，以判断是否达到预期的温度均匀性；通过对热流动力学模型的预测结果进行分析，获取是否需要进一步调整隔板位置和加热强度的信息，以优化温度梯度；控制单元根据新的实时温度数据，通过温度闭环控制模型进行数据处理，确定各加热元件下一阶段的工作参数；调节加热元件后，集中控制单元记录此次温度调节的历史数据，为未来更高效的温度控制提供参考依据。

主权项：1.一种硅烷间歇炉的加热控制方法，其特征在于，包括：在所述硅烷间歇炉的不同水平位置分别安装温度传感器，形成水平面上多个温度监控区域，获取炉体的水平温度分布情况，所述温度传感器将第一温度数据传输至控制单元；所述控制单元接收第一温度数据后，对各个温度监控区域内的第一温度数据进行分析，判断是否存在温度偏差，并得出温度实时监测算法分析结果；根据温度实时监测算法分析结果，若某一温度监控区域的温度超出预设范围，则所述控制单元发出指令调节该区域的加热元件；调节所述加热元件后，所述控制单元通过热流动力学模型预测加热后的温度分布，以判断是否达到预期的温度均匀性；通过对热流动力学模型的预测结果进行分析，获取是否需要调整隔板位置和加热强度的信息；根据热流动力学模型的分析结果，调整所述隔板的位置，定向控制热量流动后，再次采用所述温度传感器监测各温度监控区域的温度变化，获取炉体内温度的第二温度数据；所述控制单元根据所述第二温度数据，通过温度闭环控制模型进行数据处理，确定各加热元件下一阶段的工作参数；调节所述加热元件后，所述控制单元通过热流动力学模型预测加热后的温度分布，以判断是否达到预期的温度均匀性，包括:在有限元模型中，所述控制单元将加热区域划分为若干个规则的网格单元，每个单元的温度由相邻单元的热传导、热对流和热辐射决定，并考虑边界条件和初始条件的影响；所述控制单元采用隐式差分格式，将热传导方程离散化为代数方程组，通过迭代算法，求解每个时间步长内各网格单元的温度值，直到收敛为止，得到稳态条件下的温度分布曲面；所述控制单元采用自适应网格划分方法，根据温度梯度的大小，动态调整网格单元的密度和尺寸，在温度变化剧烈的区域使用细化网格，在温度变化平缓的区域使用粗化网格；通过对热流动力学模型的预测结果进行分析，获取是否需要调整隔板位置和加热强度的信息，包括:热流动力学模型根据得到的温度分布数据，采用有限差分法，计算出加热区域内部的热流密度矢量场，热流密度的大小和方向分别对应温度梯度的模和方向，得到温度梯度分布的数值解；根据热流密度矢量场，计算出每个网格单元的热通量，热通量是热流密度矢量在单元表面法向量上的投影，表示单位时间内通过单元表面的热量，热通量的大小表示热传导的强弱，方向表示热传导的路径；对热通量数据进行统计分析，得到整个加热区域的平均热通量和最大热通量；根据热通量分析的结果，判断是否需要调整所述隔板的位置，若在所述隔板附近出现热通量的局部高峰或低谷，且峰谷值或低谷值与平均值的偏差超过20%，则在此处调整隔板的位置；根据热通量与加热强度的相关性分析，判断是否需要调整所述加热元件的功率；所述硅烷间歇炉包括气动执行机构、伸缩杆、支架以及导轨，所述导轨固定于所述炉体的内壁，所述气动执行机构设置于所述炉体外，所述伸缩杆的一端与所述气动执行机构连接，另一端穿过所述炉体与支架连接，所述支架通过滑块与所述导轨滑动连接;其中，根据热流动力学模型的分析结果，调整所述隔板的位置，定向控制热量流动后，再次采用所述温度传感器监测各温度监控区域的温度变化，获取炉体内温度的第二温度数据，包括:根据热流动力学模型的分析结果，在所述炉体内位置安装两块隔板，将所述隔板固定在支架上，采用气动执行机构驱动伸缩杆带动支架沿炉壁导轨移动，调节隔板的轴向位置；所述隔板上开设有圆孔阵列，所述圆孔覆盖整个所述隔板的表面；调整所述隔板的位置后，采用所述温度传感器监测所述炉体内各温度监控区域的温度变化情况；所述控制单元接收到各温度监测区域的第二温度数据后，采用最小二乘法，对每个轴向截面的温度分布曲线进行拟合，得到轴向温度梯度dTdy与隔板位置y的函数关系式dTdy=fy，所述炉体底部位置的y=0，并求出各截面的平均温度梯度ΔTΔy，将其与优化目标值ΔT0Δy0进行比较，计算相对误差e=ΔTΔy-ΔT0Δy0ΔT0Δy0，当相对误差的绝对值小于5%时，认为温度均匀性达到要求，停止所述隔板调节，当相对误差的绝对值大于5%时，根据相对误差的正负号，判断所述隔板是否需要向所述炉体的前部或后部方向移动，移动步长Δy与误差值成正比，Δy=k·e，其中系数k取经验值50mm，重复上述调节过程，直到相对误差收敛至5%以内。

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