AI无纸记录仪在SZDJLSLX-4186型超低温深冷箱的应用_液氮深冷箱_AI程序调节器

AI无纸记录仪在SZDJLSLX-4186型超低温深冷箱的应用

2009/12/17 0:00:00

关键词：液氮深冷箱、AI程序调节器、AI无纸记录仪
一、概述：

现代工业竟争力正面临工业结构转型与升级，也必须做出正确的改变，品质是保持其生存必要条件，如今工业产品如何提高效能，是所有产业所必须面临的课题。如今，设备的更新为的是品质达到一定的水准。当品质保证已经不能再提高时，金属材料的基础工程更显的重要，热处理的基础工作让工业产品的品质未趋完善，虽然热处理 (淬火、回火) 附予金属材料生命，但是未给予寿命与效能。完整的基础的工程除前置的热处理外，尚包括后序的金属深冷处理，方是保证品质的基础工作。金属深冷处理将是如今唯一的选择。

①深冷处理原理

深冷处理是利用冷媒作为冷却介质，对材料进行程序化深冷处理(-196℃)和低温回火，从而达到改善和强化金属材料性能的目的。深冷处理是近年来国际上最新的一种改善和强化金属材料性能的新工艺技术，是目前最有效、最经济的一种技术手段。

所谓深冷处理，即从室温逐渐降温至-196℃，然后从一196℃逐渐升温至室温的这一过程，采用最新的加热技术、控温技术和液氮分散技术，使程控升温、恒温、降温各过程均匀稳定。以液氮为制冷剂，满足降温及环保要求。金属中大量残余奥氏体转变为马氏体，特别是过饱和的亚稳定马氏体在处理过程中会降低饱和度，析出弥散、尺寸仅为20-60μ，并与基体保持共格关系的超微细碳化物，可以使马氏体晶格畸变减少，微观应力降低，而细小弥散的碳化物在材料塑性变形时可以阻碍位错运动，

②应用领域

程序温度控制深冷箱主要是针对金属材料的低温处理、低温回火和时效／应力释放或样品冷冻需要的不同降温速率要求等而研制的。深冷处理改性技术对节省材料，提高工作效率，提高加工质量，降低成本具有十分明显的效果，该技术的优良特性可以和当今各种镀膜技术、离子注入技术组合、即深冷处理+镀膜(注入)技术，形成新的工艺技术，总之，深冷处理技术在十分广泛的领域均可得到应用，如：

科研、教学、材料实验和检测部门的相关应用

硬质合金刀具、刃具、钻头耐磨性能和使用寿命的提高

高速工具钢刀具、刃具、量具、钻头耐磨性能和使用寿命的提高

金刚石钻头、锯片、顶锤的性能改善和热稳定性的提高；

精密机械零件尺寸稳定性的提高；

机械制造中热作模具、冷作模具抗冲击能力和使用寿命的提高；

油嘴、弹簧、齿轮、轴承耐磨性能和使用寿命的提高。

铜合金材料、电器、通讯铜插件的使用寿命成倍提高。

③深冷箱的结构

深冷处理箱，由冷藏柜和液氮贮槽构成，它是内层箱和外层箱两层嵌套，上部设有开盖的箱式结构，内层箱为冷处理箱，由液氮冷却，外层箱是冷柜。该设备能完全满足小容量深冷（－８０℃～－１８０℃）处理要求，冷处理温度范围宽，控制精度高，设备投资低，既可作冷处理用又可作冷藏箱用。　其特征为所述处理箱由内层箱和外层箱两层嵌套，上部设有开盖的箱式结构，所述内层箱为冷处理箱，箱体内侧设有蛇形管换热器，蛇形管上端入口处与取液氮管连通，取液氮管的另一端与液氮贮槽连通，所述外层箱是一个冷柜，上设开盖，下部和侧面分别设有制冷压缩机，液氮制冷罐。数字程序控制仪表及触摸屏数字无纸记录仪。

二、控制系统硬件配置：

程序仪表AI-708PE5L4L1L1S；AI706ME5J0J0J0L5L5S；AI-2057C触摸屏数字无纸记录仪。SZDJLSLX-4186型超低温深冷箱程序控制深冷箱配套100L自增压液氮容器；真空绝热输液软管；温度传感器选用PT100铂电阻；控制系统见下图1。

三、温度程序控制及自整定

1、自动控制功能：程序仪表温度设定，宇电AI-708P程序仪表，的程序编排是按统一－采用温度－时间－温度格式，其定义是，从当前段设置温度，经过该段设置的时间到达下一温度。温度设置值的单位都是℃，而时间值的单位都是分钟；

2、数据记录：AI-2057无纸记录仪全屏显示温度数据，，采用CF卡1～4G存储记录空间；数据保存按先进先出的原则，转存数据点立即保存；数据通过读卡器在PC上直接打开，串口备份至计算机上，用Excel电子表格打开CSV格式的数据文件；无存储功能时可作终端显示操作屏使用，主机内存可记录大约1小时的数据及报警参数，保存15条升降温程序配方在中。采集的数据可通过CF卡在计算机上打印，也可在无纸记录仪上用微型打印机来打印报表曲线。

3、程序设置：设置深冷箱控温经过为：25℃经过80分钟降到-180℃，-180℃保温60分钟后经过120分钟升温到160℃，然后在160℃保温60分钟停止。控温曲线如下图2

4、自整定的方法：程序控制深冷箱采用AI调节器结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能，及、无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。自整定是让温控器执行ON/OFF（位式）控制，经2－3次振荡周期后仪表内部微处理器根据位式控制产生的震荡，分析其周期、幅度及波形来自动计算出M5、P、T等控制参数。PID参数合适的PID参数。自适应是PID调节过程，通过判断输出和偏差的变化再对PID参数进行微调以作为自整定参数不准确的补充。有时候还需要人工干预微调改变PID参数。

4、系统监测：在环境恒温在25℃。在工作腔内用支架空间分布9个测温点，温度传感器用Pt100；分别在深冷箱内温度达-180℃和160℃并且保温20分钟待工作腔内温度稳定后开始测温。其中测温点的分布如上图所示：图 2 箱体内测温点空间分布

5、控温结果与分析：深冷箱在-180℃最大温差为0.97℃，最小温差为0.21℃；在160℃时最大温差为1.35℃，最小温差为0.88℃；具体温差带如下图3、4。