1、當爐溫控制中心——儀表溫度控制系統及其整個加熱控制電器鏈路中某個環節發生故障，都將造成爐溫失常。輕者，會延長部件處理時間和交貨周期，過分消耗能源；嚴重時將導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，個別大型箱式電爐更高達180KW。考慮到控制電器負荷對加熱功率的限制和電爐絲工作溫度對壽命的影響，電爐絲在爐內從中間被物理分開，呈現兩段獨立加熱的控制方式。箱式電爐分為前和后加熱區；井式電爐分為上和下兩個加熱區，在爐門上部還安裝有攪拌電機，用于強制平衡爐內溫場。雖然這兩種加熱爐體存在結構性的不同，溫度控制回路采用的電器通、斷開關也存在本質性的差異，但是它們所凸現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探詢溫度失衡的故障機理。

2.1箱式結構電爐控溫原理

大型箱式電爐具有內部容積大，工件平臺可以受控移出，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用。（圖一）是180KW箱式電爐的溫度控制電路簡圖。

通過對電爐絲的測量，爐體中的兩個獨立加熱區的阻值差異較大，前區分別為3.53歐和9.41歐；后區12.5歐和9.21歐，這是因為爐門上的電爐絲與前加熱區的一路為并聯結構，但這不妨礙前、后兩個獨立加熱區域的劃分。前、后溫區分別由兩個300安培的交流接觸器控制380V加熱電源的通斷。

在爐體上方兩個獨立加熱區域各自的中間部位，分別插入一根1.2米長測溫用K型雙芯熱電偶，插入爐內深度應不超過150mm。其產生的能代表爐膛真實溫度的4路熱電勢信號，通過K型補償導線送給兩組四塊、分別用于溫度設定的數字控制儀表和擔負工藝曲線記錄并兼查看加溫時間的圓圖記錄儀表。兩塊數字儀表分別將兩路溫度控制信號，以"位式"開關量的形式直接輸出給中間繼電器，通過其通斷，進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 井式結構電爐控溫原理

井式電爐的溫度自動控制電路系統部分簡圖見（圖二）。

井式爐被設于地面之下，占地空間小，受內部容積的限制，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"應用會升溫至900度，雖然功率略小于箱式爐，但由于經常要處理到"鋁座板"有色金屬的緣故，故對測溫控制系統要求極高。因此，控制回路不再沿用控溫精度低，溫區間存有溫差的交流接觸器那種"位式"控制方式。井式爐上部加熱區和下部加熱區各自中間位置的雙芯K型熱電偶，拾取出代表爐內真實溫度的熱電勢信號，通過補償導線傳輸給數字顯示控制儀表和記錄用圓圖儀表。數字控溫儀表時時比對預設溫度與實際溫度值之差，經過PID運算后，會輸出與設定溫度值呈反比之差的4-20MA的直流信號送給周波發生器，周波發生器同比例輸出0—12V直流電壓調整可控硅（雙向可控硅或故態塊）的導通量，對電爐進行全功率升溫、保溫以及保溫過程中微小溫值修正等，令其在全功率輸出轉至微弱功率輸出之間，做無極平滑調整送入電爐的工作電壓，從而達到**的控溫要求。實踐也證明這種配備有補助攪拌電機的井式熱處理爐，通過保溫過程中低電壓間接調控爐內溫度，在取得較為**的爐內溫度的同時，兩個溫區的儀表讀數也會完全吻合，為工件質量提供保障的同時，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構成后，不難看出，對于兩個相互獨立的加熱系統，我們要求并獲得的是爐體內兩段溫區分別到達設定點后的實際平衡溫度。而緣于兩路相互獨立測溫與控制電路的存在，可以預見，若爐內前、后兩段或者井式爐的上、下兩段加熱溫區因某種故障導致不能同步升溫并進入保溫狀態，自然就會產生多種溫度失衡的加熱故障，***終導致加溫工藝曲線無法完成。

3、箱式與井式電爐共性故障成因的探討

通過多年對這兩類電爐加熱狀態的跟蹤發現，即使控溫回路的開關不同，交流接觸器與可控硅之間，一個是物理性通斷，一個是半導體導通量大小之差異，但它們的故障卻似同出一轍，并呈現出如下極具共性的典型故障：

3.1 前、后區域（或井式爐上、下區域）升溫速度嚴重的不一致

經常出現某加熱區儀表已指示到溫，甚至還超過控溫設定點近百度，并且確定供電已經停止；而同時另一加熱區雖然一直處在給電加溫狀態，但儀表卻顯示升溫速度緩慢，始終不能升溫至設定點。

對策與分析

此類故障時常發生在電爐內部大修并更換電爐絲之后，以及參與生產中的電爐在連續高溫使用，又被閑置多天并再次起用升溫所反映出來的癥狀。故障排查著實走了一段彎路，初期懷疑是大修后電爐絲材質不符或者功率配比不當，造成加熱功率嚴重失衡所致。但經反復電阻測試和三相工作電流比對斷定，問題并不在此。疑點被收回到測溫元件的身上，當把升溫緩慢的那個區域的測溫熱電偶更換之后，電爐溫度恢復平衡。究其原因是熱電偶在連續高溫使用后，保護管氧化破損。經過一段時間擱置，偶絲測量端出現開裂并拌有雜質侵入，這就是熱電偶的"劣化"現象，其結果是熱電偶反映靈敏度低，熱電勢輸出弱小，儀表顯示的自然也不會是爐內真實的溫度。

3.2 控溫系統紊亂

某加熱區已經到達設定溫度，但交流接觸器或可控硅卻未能斷開供電，加溫工作仍在延續；而此時，另一加熱區的儀表顯示溫度雖然未能達到已設定溫度，但交流接觸器或可控硅卻已經停止送電。此時，兩區儀表示值之間溫度差異極大。

對策與分析

這是電爐廠家對其實施大修之后反映出來的故障。測試電爐絲供電線路并無短路和控制失常的特征，儀表和熱電偶檢定也無異常。后依故障現象分析認定，這是典型的人為故障，廠家在大修之后，操作人員誤將前區和后區（上區或下區）的熱電偶位置顛倒所至。兩支被插錯位置的熱電偶獲得的爐溫信號傳給兩塊控制儀表之后，輸出的控制信號分別控制著另一溫區的電爐絲，所謂正確的信號卻是錯位的執行，這才是故障的結癥所在。

3.3 爐內溫度超溫與升溫速度較平時遲緩

前者，儀表顯示溫度已經超越設定溫度，初步查看交流接觸器或可控硅不在送電，爐內溫度仍有小幅上升，同時出現降溫緩慢，兩區溫度始終不能趨于平衡。后者，交流接觸器或可控硅長期處于吸合/導通狀態，電爐絲處于通電狀態下，爐內溫度卻始終不能加熱至設定點。

對策與分析

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

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

3.4 這屬于可控硅控制回路獨有故障

升溫段過程初期至接近溫度設定點之間并不是處于快速升溫狀態，而是呈現有規律、間歇性的加熱、斷電；再加熱、再斷電……直至到溫度設定點，而保溫段則無異常顯現。如此造成升溫過程慢于平常，延緩工件出爐時間。另外，也曾發現過一臺箱式可控硅控制電爐出現爐溫到達設定點，可控硅停止供電，待爐溫微降后，電爐不能及時加電補溫；但偶爾又能恢復加溫，如此造成保溫段記錄紙呈現不規則鋸齒性擾動。

對策與分析

這是在夏季高溫季節反映出來的一種蹊蹺的病癥。升溫記錄紙曲線并非平滑上升，而是呈現有規律階梯狀上升，波峰間周期約35分鐘。通過揣摩其故障端媚，并經過實際觀察配電柜功率器件的工作狀態，***終查實故障所在部位。供電的三只可控硅開關器件背部分別安裝有體積碩大的方形鋁質散熱器，每個散熱器下端裝有一個軸流強制散熱風機，當然，這個風機轉動與否受制于散熱器上的一個80oC雙金屬溫度開關，超過這個溫度，降溫風機啟動。另外一個92oC雙金屬溫度開關在檢測到散熱器溫度居高不下、并持續升高到限定溫度（92oC）時，就會及時斷開觸發鏈路，避免可控硅因散熱不良而燒毀的同時并引發電器火災。探明工作原理，故障排除自然就不費力氣，原來是風機供電線路斷路，令其散熱功能盡失，***終，92oC雙金屬溫度開關就成可控硅工作與否的指揮官。

另外，對于箱式可控硅保溫段呈現不規則鋸齒性擾動的現象，經確定是其中一路可控硅內部觸發電路伴有無規律性開路的故障，就是所謂的虛連；而串聯觸發的設計控制方式自然又擾亂并牽制另外兩路可控硅的工作狀態，***終造成保溫過程中不規則鋸齒性擾動現象的發生。