Регулювання температури зони

Лекція № 40

Локальні схеми регулювання секційних печей.

Локальні системи автоматичного регулювання секційних печей

Для управління піччю в умовах змінної продуктивності, і різних обурюючих дій секційні печі обладнані наступними вузлами автоматичного регулювання (див. мал. 1):

- температури в зоні 2;

- співвідношення витрат газу і повітря на зону печі 3;

- тиску в зоні 4;

- температури диму перед ексгаустером (захист ексгаустера) 8.

 

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

 

Кожна секція печі фактично є окремою піччю в мініатюрі з індивідуальними пальниками і відведенням продуктів згорання. Тому найбільш раціональною системою регулювання режиму в печі є схема, що включає регулювання температури, тиск і співвідношення «повітря – паливо» на кожну секцію печі. Сучасні печі швидкісного нагріву включають від 24 (нагрів труб перед термообробкою) до 56 секцій (нагріваючи заготовки перед прокатуванням), тому установка приладів на кожну секцію викликає значне збільшення вартості печі. Для зміншення кількості необхідних приладів і апаратури секції печі групують по зонах з самостійним управлінням кожній з них. Необхідно правильно визначити число секцій в кожній зоні.

Регулювання температури зони

При регулюванні температури зони вимірювання здійснюється датчиком температури, встановленим в одній з середніх секцій. При роботі печі із змінною продуктивністю, а, отже, і із змінним тепловим навантаженням отримати однакову температуру в усіх секціях зони при такому регулюванні практично неможливо. При однакових витратах палива і повітря на кожну секцію при холостому ході печі температури в усіх секціях зони будуть однакові і рівні температурі середньої секції. При нагріві металу, рухомого через зону, температури у всіх секціях, окрім середньої, по якій ведеться регулювання, змінюються: по-перше по ходу металу стануть менш ніж заданою: холодний метал інтенсивно відбирає тепло на нагрів, а в секціях за середньою - вище ніж задано: нагрітий метал відбирає менше тепла. При збільшенні теплового навантаження і числа секцій в одній зоні різниця температур між ними збільшувалася. За технологічними умовами ця різниця не повинна перевищувати 30-40 °С; так, при завданні 1500 °С перевищення температури веде до оплавлення окалини або кладки печі, зниження температури зменшує інтенсивність теплопередачі, збільшує тривалість нагріву і зменшує продуктивність печі.

Експерименти, проведені на промислових секційних печах, опалювальних газом, дозволяють дати наступні рекомендації по числу секцій, що об'єднуються в одну зону регулювання: до восьми секцій при зміні теплового навантаження в півтора-два рази, до чотирьох секцій при зміні навантаження в три рази, до двох секцій при зміні в три-чотири рази. При такому розбитті печі зональне регулювання температури забезпечить допустимий перепад температур між секціями усередині однієї зони.

Регулювання температури в зоні ведеться по пірометру, що встановлений в центральній секції зони (вузол 2). Сигнал з пірометру подається на самописний потенціометр, реостатний датчик якого включений у вимірювальну схему регулятора температури. При відхиленні температури від заданої регулятор змінює положення регулюючої заслінки на підводі газу до зони. У зонах нагріву встановлюють П - регулятори, а в останніх зонах, де відбувається вирівнювання температури заготівки по перетину і теплове навантаження практично не змінюється, можна застосовувати ПІ - або ПІД - закон регулювання.

У роботі термічних секційних печей часто виникають обурення, пов'язані з перервами в завантаженні виробів. Під час перерви піч працює на холостому ходу, у момент початку завантаження холодний метал різко знижує температуру секцій. Регулятори температур, що мають настройки для забезпечення якісного регулювання при номінальній продуктивності, ліквідують це глибоке обурення лише через 8-15 мин. Тому заготовки, що проходять через піч в цей час, не встигають нагрітися до заданої температури і бракуються.

Після проходження останньої заготівки даної партії (пакету) температура в зонах печі, що працювала перед цим з високими тепловими навантаженнями, починає підвищуватися, що може привести до оплавлення кладки і окалини.

У деяких схемах управління температурним режимом печі використовується автоматична зміна завдань зональним регуляторам відповідно до температури заготовок на виході з печі (корекція по продуктивності).