Автоматичний контроль параметрів секційних печей.
Лекція № 39
Автоматизація секційних печей
1 Секційні печі як об’єкти автоматизації.
2 Автоматичний контроль параметрів секційних печей.
Секційні печі як об’єкти автоматизації.
Для проведення швидкісного нагріву, що зменшує ступінь окислення і агрегату, що збільшує продуктивність, круглі заготовки для плющення і труби перед термічною обробкою нагрівають в секційних печах.
Секційна піч складається з ряду камер-секцій, опалювальних за допомогою двох пальників, розташованих на протилежних сторонах. У тамбурах, що розділяють секції, знаходяться водоохолоджувані ролики пічного рольгангу, що здійснюють транспортування заготовок через пекти з одночасним їх обертанням. Останнє досягається за рахунок розташування роликів під кутом 8° до подовжньої осі печі. Привід роликів груповий або індивідуальний.
Як паливо використовуються змішаний, природний газ і мазут. Газові пальники зазвичай двопровідні, повітря для спалювання палива заздалегідь підігрівають в металевих рекуператорах, що встановлюється на кожній секції або загальних - на декілька секцій, створюючих зону. Паливо і повітря також зазвичай подаються на об'єднані в єдину зону опалювання і регулювання декілька секцій печі (від двох до восьми секцій).
Метал в печі нагрівається з усіх боків за рахунок випромінювання кладки і газів, а також за рахунок тепла конвекції газів, що омивають рухому заготівку. Висока швидкість нагріву металу до заданої температури 1000-1200°С (0,5-5хв.) забезпечується за рахунок значного перепаду температур між секцією (1380-1450 °С) і металом, що проходить через неї. Останні по ходу руху заготовки секції утворюють зону витримки для вирівнювання температур по перетину. Температура в них декілька нижче і визначається заданоюй технологією обробки.
Секційні печі працюють в умовах безперервного виробничого потоку: прокатні стани і агрегати термообробки задають темп виробництва в технологічній лінії. Змінна продуктивність печей також обумовлюється зміною маси нагрітих виробів і марки металу. Останній чинник визначає зміну і умови теплообміну, але більшою мірою необхідність зміни температурного режиму печі.
Завдання управління процесом нагріву в секційних печах полягає у виборі і підтримці режиму роботи, що забезпечує отримання металу заданої якості з мінімально можливою питомою витратою палива в умовах роботи агрегату із змінною продуктивністю.
Режим роботи секційної печі швидкісного нагріву характеризується наступними вихідними величинами:
- температурою нагріву металу,
- тиском в зонах печі,
- температурою підігріву повітря в рекуператорах,
- складом атмосфери.
При роботі в системі автоматичного управління діє ряд обурень:
- зміна продуктивності печі,
- зміна тяги,
- зміна тиску газу і повітря, що подаються в пальники, їх нерівномірний розподіл по окремих пальниках і секціях зони,
- зміну температури підігріву повітря,
- зміну умов завантаження.
Основними діями, що управляють, є:
- температура в зонах печі,
- витрати газу і повітря на зони,
- швидкість руху металу в робочому просторі печі.
Автоматичний контроль параметрів секційних печей.
1 - температура секцій; 2 - температура зон; 3 - витрати газу і повітря на зону; 4 - тиск у зоні; 5 - температура повітря і контроль роботи рекуператора; 6 - температура заготівки у процесі нагріву і на виході з печі; 7 - витрата палива на піч; 8 - температура продуктів згорання перед ексгаустером.
Малюнок 1 - Принципова схема контролю і регулювання секційної печі
Система автоматичного контролю включає вузли для вимірювання наступних величин (мал. 1): температури секцій 1; температури зон 2; витрат газу і повітря на зону 3; тиску в зоні 4; температури повітря і контролю роботи рекуператора 5; температури заготовки в процесі нагріву і на виході з печі 6; витрати палива на пекти 7; температури продуктів згорання перед ексгаустером 8.
Температуру кожної секції вимірюють за допомогою пірометра, візіруємого на дно карборундового стакана, встановленого в зведенні або бічній стінці секції. Карборундовий стакан виступає в робочий простір печі на 20-50 мм. Як вторинний регіструючий прилад в комплекті з пірометром працює багатоточковий електронний самописний потенціометр. На деяких печах в зонах витримки температура секції досягає 1200-1250 °С і її вимірюють за допомогою платінородій-платинових термометрів у фарфоровому і карборундовому чохлах. Температура однієї з секцій, частіше центральної, береться за температуру зони, а сигнал її датчика температури подається на самописний потенціометр з реостатним датчиком.
Витрати повітря і газу на зону вимірюються за допомогою діафрагм і типового комплекту приладів із записом зміряних величин. Витрати мазуту вимірюють поршневими мазутомером.
Відбір для вимірювання тиску газів в печі здійснюють в зведенні середньої секції зони (або групи зон). До дифманометру датчика тиску підводиться друга лінія паралельно основний для компенсації гідростатичного натиску, залежного від температурних умов, що змінюються, в цеху.
Температура повітря після рекуператорів вимірюється хромель-копельовими термометрами (ТХК) в сталевих чохлах. Через багатоточковий перемикач сигнал з ТХК будь-якого рекуператора зони подається на показуючий мілівольтметр.
Температура диму в першій секції рекуператору вимірюється за допомогою хромель-алюмельового (ТХА) і вторинного реєструючого потенціометра
Температуру металу контролюють в декількох крапках по довжині печі і на виході з печі (у останньому тамбурі) пірометрами, візірованими на рухому заготівку через спеціальний отвір в бічній стінці тамбура. Для охолоджування корпусу приладу подається вода. Температура, зміряна пірометром, записується на діаграмній стрічці швидкодіючим потенціометром - час пробігу шкали 1 с.
Витрата газу на піч визначається стандартним комплектом приладів для вимірювання витрати методом змінного перепаду тиску. Вторинний прилад працює в комплекті з суматором, що забезпечує інтеграцію витрати і реєстрацію кількості газу, споживаного піччю за звітний період - зміну, день, тиждень, місяць і тому подібне
Температура диму перед ексгаустерами, що створюють тягу в печі, вимірюється за допомогою ТХА і самописного потенціометра.
Окрім вказаних параметрів, па секційної печі вимірюють температуру води після роликів (скляними термометрами) і витрата води, що охолоджує, на пекти (стандартним комплектом приладів для вимірювання витрати газу або рідини).