步進(jìn)式加熱爐爐溫控制系統(tǒng)

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文內(nèi)蒙古科技大學(xué)過程控制課程設(shè)計(jì)論文 題 目：步進(jìn)式加熱爐爐溫過程 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：羅成慶學(xué) 號(hào)：1067112304專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班 級(jí)：測控10-3班指導(dǎo)教師：閆俊紅18加熱爐爐溫過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義加熱爐作為鋼鐵工業(yè)軋鋼生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備和能耗設(shè)備,其自動(dòng)化控制水平直接影響到能耗、燒損率、廢鋼率、產(chǎn)量、質(zhì)量等指標(biāo)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展,如何采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)與設(shè)備,提高基礎(chǔ)自動(dòng)化控制效果與水平,確保鋼坯的加熱質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能、減少污染是本文研究的意義所在。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的軋鋼廠應(yīng)該配置大型化的、高度自動(dòng)化的步進(jìn)梁式加

2、熱爐，其生產(chǎn)應(yīng)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求，以提高其產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力。本文主要研究的內(nèi)容是爐膛溫度控制系統(tǒng)，采用串級(jí)控制系統(tǒng)通過控制空燃比來達(dá)到控制溫度的效果。關(guān)鍵詞：步進(jìn)式加熱爐；爐膛溫度控制；控制方法前言加熱爐不僅是軋線上最重要的設(shè)備之一，而且也是耗能大戶。鋼坯加熱的技術(shù)直接影響帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量、能源消耗和軋機(jī)壽命。因此加熱爐優(yōu)化設(shè)定控制技術(shù)的推廣對(duì)鋼鐵企業(yè)意義重大。加熱爐的生產(chǎn)目的是滿足軋制要求的鋼坯溫度分布，并實(shí)現(xiàn)鋼坯表面氧化燒損最少和能耗最小。由于加熱爐具有非線性、不確定性、耦合等特點(diǎn)，其動(dòng)態(tài)特性很難用數(shù)學(xué)模型加以描述，因此采用經(jīng)典的優(yōu)

3、化控制方法難以收到理想的控制效果，只能依靠操作人員憑經(jīng)驗(yàn)控制底層回路設(shè)定值，當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí)，往往使工藝指標(biāo)實(shí)際值偏離目標(biāo)值范圍，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降，消耗增加。目錄第一章 加熱爐控制系統(tǒng)概述- 1 -1.1步進(jìn)式加熱爐的發(fā)展和國內(nèi)概況- 1 -1.2爐溫控制基本原理- 2 -1.3 計(jì)算飛剪運(yùn)行時(shí)間T- 3 -第二章 控制系統(tǒng)具體方案設(shè)計(jì)- 5 -2.1 飛剪的控制目標(biāo)- 5 -2.2 飛剪計(jì)算- 7 -2.3 剪切過程存在問題- 9 -第三章 步進(jìn)式加熱爐過程控制方案的設(shè)計(jì)過程- 10 -3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)- 10 -3.2 飛剪的位置控制- 11 -3.2.1 剪切周期- 11 -3.3 控制

4、系統(tǒng)的選擇及流程- 13 -3.4 儀表選型- 14 -第四章 總結(jié)- 15 -第一章 加熱爐控制系統(tǒng)概述1.1步進(jìn)式加熱爐的發(fā)展和國內(nèi)概況步進(jìn)式加熱爐是機(jī)械化爐底加熱爐中使用較為廣泛的一種，是取代推鋼式加熱爐的主要爐型。70年代以來，國內(nèi)外新建的許多大型加熱爐大都采用了步進(jìn)式加熱爐，不少中小型加熱爐也常采用這種爐型。 步進(jìn)式加熱爐的爐底基本由活動(dòng)部分和固定部分構(gòu)成。按其構(gòu)造不同又有步進(jìn)梁式、步進(jìn)底式和步進(jìn)梁、底組合式加熱爐之分。一般坯料斷面大于(120×120)mm2多采用步進(jìn)梁式加熱爐，鋼坯斷面小于(100×100)mm2多采用步進(jìn)底式加熱爐。與推鋼式加熱爐相

5、比，步進(jìn)式加熱爐有下列優(yōu)點(diǎn)：  1)加熱的坯料不受斷面形狀和尺寸的限制，可以加熱推鋼式加熱爐難以加熱的大型板坯、異形坯以及細(xì)小和較薄的鋼坯。 2)加熱制度靈活，適應(yīng)性較大。在爐長一定的情況下，可以通過改變鋼料之間的距離即可改變爐內(nèi)裝料的數(shù)目，以適應(yīng)軋機(jī)產(chǎn)量和鋼種變化的需要。而調(diào)整步進(jìn)周期，即可變化鋼料在爐內(nèi)的加熱時(shí)間，從而適應(yīng)不同鋼種不同加熱速度的需要。1967 年第1 座步進(jìn)梁式加熱爐投產(chǎn)。步進(jìn)梁式爐比推鋼爐具有許多優(yōu)點(diǎn)，因而成為新建軋鋼廠的首選爐型。熱軋寬帶鋼廠的規(guī)模正向大型化發(fā)展，步進(jìn)梁式爐的特點(diǎn)之一是爐長不受推鋼長度限制，因而能適應(yīng)軋機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量增長的形勢

6、。北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院近20 年設(shè)計(jì)投產(chǎn)的40 余座步進(jìn)爐，已遍及熱連軋、型鋼、棒線材、帶鋼、無縫管、開坯、鍛壓等鋼廠以及鋼帶廠，1994年相繼投產(chǎn)的太鋼、梅山熱連軋廠的步進(jìn)梁式爐，額定產(chǎn)量分別為180 t/ h 和280 t/ h ，重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院為攀鋼1450 熱連軋廠設(shè)計(jì)的步進(jìn)梁式爐，額定產(chǎn)量為150 t/ h ，也在1992 年投產(chǎn)。 步進(jìn)式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進(jìn)、下降、后退的動(dòng)作把料坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底，或者有固定梁和步進(jìn)梁。前者叫做步進(jìn)底式爐，后者叫做步進(jìn)梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成。步進(jìn)梁式爐

7、可對(duì)料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。同推鋼式爐相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)料靈活，必要時(shí)可將爐料全部排出爐外；料坯在爐底或梁上有間隔地?cái)[開，可較快地均勻加熱；完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，因而使?fàn)t的長度不受這些因素的限制。改進(jìn)的步進(jìn)式加熱爐，屬于冶金行業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，它包括爐體，爐體的側(cè)墻由內(nèi)向外分別是低水泥料層、隔熱磚層、硅酸鋁纖維氈隔熱層，爐體分為預(yù)熱段、加熱段、均熱段，加熱段的兩面?zhèn)葔ι显O(shè)置調(diào)焰燒嘴，均熱段的上加熱段設(shè)置平焰燒嘴，均熱段的下加熱段設(shè)置調(diào)焰燒嘴，調(diào)焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設(shè)置電磁閥和調(diào)節(jié)閥，平焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥，空氣總管道和煤氣總管道設(shè)置在爐頂。加熱爐將物料

8、或工件加熱的設(shè)備。廣泛應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。1.2爐溫控制基本原理爐溫控制系統(tǒng)的主要目的是將爐溫控制在允許的范圍內(nèi), 并保證燃燒的合理性, 力求達(dá)到最佳的燃燒狀態(tài)。在燃燒過程中, 如果空氣過剩則會(huì)氧化所加熱的鋼坯; 如果天然氣過剩則會(huì)浪費(fèi)燃料, 污染環(huán)境。本爐溫控制基本原理為雙交叉限幅燃燒控制系統(tǒng), 在升溫或降溫的過程中, 空氣流量和天然氣流量交替的跟蹤對(duì)方流量值的增大或減小, 從而使空燃比始終保持在設(shè)定空燃比的允許范圍內(nèi), 使空氣流量和天然氣流量受到燃料過剩界限和空氣過剩界線的限制。從而嚴(yán)格控制了空燃比, 以保證在

9、爐溫調(diào)節(jié)過程中, 燃料和空氣都達(dá)到充分燃燒, 這樣既可節(jié)約能源, 減少燒損, 又可防止環(huán)境污染。1引起爐溫波動(dòng)的因素引起爐溫波動(dòng)的主要因素有以下3個(gè)方面:(1) 天然氣壓力突然大幅波動(dòng), 引起爐溫劇烈變化。由于天然氣由外部管網(wǎng)提供, 用戶種類復(fù)雜且投運(yùn)的用戶數(shù)量不穩(wěn)定, 造成天然氣壓力波動(dòng), 特別是能源量不足的情況下, 因本環(huán)形爐處于分配管網(wǎng)的低級(jí)別, 會(huì)引起大幅波動(dòng), 甚至低到天然氣總管切斷閥聯(lián)鎖值。天然氣壓力的大幅波動(dòng)會(huì)直接導(dǎo)致天然氣流量的大波動(dòng), 雖然為保證空燃比, 空氣流量也會(huì)跟著調(diào)節(jié), 但調(diào)節(jié)速度與波動(dòng)值往往會(huì)不成比例, 因此引起爐溫劇烈變化, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)定值。(2) 開出料爐門引起

10、均熱段爐溫變化。環(huán)形爐出料爐門在均熱II段一側(cè), 故一開爐門會(huì)有冷空氣進(jìn)入爐內(nèi), 爐內(nèi)熱量也會(huì)向外散出, 所以均熱段爐溫會(huì)受到較大影響。尤其當(dāng)開、閉爐門之間的間隔時(shí)間比較久, 爐溫振蕩比較大。(3) 爐膛壓力一定要保證微正壓范圍, 如果壓力過高, 會(huì)造成爐子向外噴火, 增加熱損失, 且污染環(huán)境; 如果壓力過低, 爐內(nèi)吸進(jìn)大量空氣, 致使?fàn)t內(nèi)溫度降低, 要保持同樣爐溫, 天然氣需求量增加, 同時(shí)由于吸進(jìn)大量空氣, 使氧化鐵皮增加, 加大了燒損。爐溫控制系統(tǒng)的改進(jìn)措施針對(duì)上述影響環(huán)形爐爐溫的各種因素, 在控制程序中給出了相應(yīng)的解決措施:(1) 天然氣壓力突然下降到報(bào)警聯(lián)鎖值, 程序會(huì)自動(dòng)關(guān)閉天然氣

11、切斷閥。操作人員接收到信號(hào)之后要將調(diào)節(jié)系統(tǒng)打到手動(dòng)狀態(tài), 更要及時(shí)聯(lián)系天然氣管網(wǎng)處, 若不能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)壓力, 需要去現(xiàn)場關(guān)閉燒嘴, 避免事故發(fā)生, 一定要確定壓力恢復(fù)正常之后再手動(dòng)打開切斷閥。(2) PID 快速調(diào)節(jié): 前兩個(gè)因素都可能導(dǎo)致爐溫大幅度下降, 當(dāng)實(shí)際溫度與設(shè)定值偏差大于等于10攝氏度, 程序自動(dòng)啟動(dòng)PID 快速調(diào)節(jié)程序, P、I被賦給較大的參數(shù)值, 加快了調(diào)節(jié)速度, 因此避免了爐溫大幅度變化。當(dāng)然, P、I參數(shù)值是經(jīng)過反復(fù)調(diào)試, 并且研究爐溫曲線使其達(dá)到最佳而確定的。(3) 設(shè)定死區(qū): 為了避免爐溫在要求的精度范圍內(nèi)(溫度設(shè)定值± 5 ) PID控制器調(diào)節(jié)輸出繼續(xù)變

12、化, 從而引起爐溫的較大波動(dòng), 為PID調(diào)節(jié)輸出設(shè)定± 2 的死區(qū), 當(dāng)爐膛溫度與設(shè)定值之間的偏差在± 2 之間時(shí), PID 的輸出值不會(huì)發(fā)生變化, 空氣調(diào)節(jié)閥開度保持不變, 避免了爐溫的超調(diào)。(4) 爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)與手動(dòng)2種控制方式, 通過控制煙道閘板的開度來調(diào)節(jié)爐膛壓力。正常情況為自動(dòng)控制, PLC 系統(tǒng)接收現(xiàn)場檢測到的爐膛壓力信號(hào), 通過控制程序的PID 運(yùn)算得出輸出信號(hào), 調(diào)節(jié)閘板開度, 保證爐膛壓力在工藝要求范圍內(nèi)。1.2步進(jìn)式加熱爐結(jié)構(gòu)加熱爐主要有步進(jìn)式和推送式，目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)大多采用步進(jìn)式加熱爐，以某鋼廠的步進(jìn)式加熱爐為研究對(duì)象，沿著該加熱爐的爐

13、長方向可以把加熱爐分為預(yù)熱段、加熱段、均熱段三段。按爐溫分布，爐膛沿長度方向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段；進(jìn)料端爐溫較低為預(yù)熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實(shí)現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。用于加熱小斷面料坯的爐子只有預(yù)熱段和加熱段。習(xí)慣上還按爐內(nèi)安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段，依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式，以至五段式、六段式等。5060年代，由于軋機(jī)能力加大，而推鋼式爐的長度受到推鋼長度的限制不能太長，所以開始在進(jìn)料端增加供熱帶，取消不供熱的預(yù)熱段，以提高單位爐底面積的生產(chǎn)率。

14、用這種爐子加熱板坯，爐底的單位面積產(chǎn)量達(dá)9001000公斤/（米2·時(shí)），熱耗約為(0.50.65)×106千卡/噸。70年代以來，由于節(jié)能需要，又由于新興的步進(jìn)式爐允許增加爐子長度，所以又增設(shè)不供熱的預(yù)熱段,最佳的爐底單位面積產(chǎn)量在600650公斤/(米2·時(shí)),熱耗約為(0.30.5)×106千卡/噸。連續(xù)加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤，有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量，在煙道內(nèi)安裝預(yù)熱空氣和煤氣的換熱器，或安裝余熱鍋爐。1.3步進(jìn)式加熱爐工藝流程步進(jìn)式加熱爐簡介步進(jìn)式加熱爐步進(jìn)式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進(jìn)、下降、后退的動(dòng)作把料

15、坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底，或者有固定梁和步進(jìn)梁。前者叫做步進(jìn)底式爐，后者叫做步進(jìn)梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成。步進(jìn)梁式爐可對(duì)料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。步進(jìn)式加熱爐特點(diǎn)和推送式連續(xù)加熱爐相比，步進(jìn)式加熱爐具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 可以加熱各種形狀相比的料坯，特別適合推送式爐不便加熱的大板坯和異型坯。2. 生產(chǎn)能力大，爐底強(qiáng)度可以達(dá)到800-100kg/m2 h,與推送式爐相比，加熱等量的料坯，爐子長度可以縮短10%-15%。3. 爐子長度不受推送比的限制，不會(huì)產(chǎn)生拱料、粘連現(xiàn)象。4. 爐子的靈活性大，在爐長不變的情況下，通過改變料坯之間的距離，就可以改變爐

16、內(nèi)料塊的數(shù)目，適應(yīng)產(chǎn)量變化的需要。而且步進(jìn)周期也是可調(diào)的，如果加大每一周期前進(jìn)的步距，就意味著料坯在爐內(nèi)的時(shí)間縮短，從而可以適應(yīng)不同金屬加熱要求。5. 單面加熱的步進(jìn)式爐沒有水管黑印，不需要均熱床。兩面加熱的情況比較復(fù)雜，對(duì)黑印的影響要看水管絕熱良好與否而定。6. 由于坯料不在爐底滑道上滑動(dòng)，料坯的下面不會(huì)有劃痕。推送式爐由于推力震動(dòng)，使滑道及絕熱材料經(jīng)常損壞，而步進(jìn)式爐不需要這些維修費(fèi)用。7. 軋機(jī)故障或停軋時(shí)，能踏步或?qū)⑽锪贤顺鰻t膛，以免料坯長期停留爐內(nèi)造成氧化和脫碳。8. 可以準(zhǔn)確計(jì)算和控制加熱時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化。步進(jìn)式加熱爐存在的缺點(diǎn)：和同樣生產(chǎn)能力的推送式爐相比，造價(jià)高15%-

17、20%；其次步進(jìn)式爐（兩面加熱的）爐底支撐水管較多，水耗量和熱耗量超過同樣生產(chǎn)能力的推送式爐。經(jīng)數(shù)據(jù)表明，在同樣小時(shí)產(chǎn)量下，步進(jìn)式爐的熱耗量比推送式爐高160KJ。 工藝過程如圖第二章 控制系統(tǒng)具體方案設(shè)計(jì)加熱爐燃燒控制系統(tǒng)對(duì)加熱爐控制來說，占有很重要的地位。它對(duì)于坯料加熱溫度的均勻，溫度控制的準(zhǔn)確，合理的進(jìn)行燃燒，節(jié)約燃料，防止冒黑煙，減少有害氣體對(duì)環(huán)境的污染，都有重要的意義。傳統(tǒng)的加熱爐爐溫控制通常采用并行串級(jí)控制方法或雙交叉限幅控制燃燒方法。并行串級(jí)控制方法比較簡單、實(shí)用，而且負(fù)荷跟蹤速度較快，但是在動(dòng)態(tài)特性變化比較頻繁的生產(chǎn)過程中，不能保持空氣、燃料的較好跟隨關(guān)系，難以實(shí)現(xiàn)最佳空燃配比

18、。而雙交叉限幅控制方法則能保證最佳空燃配比的實(shí)現(xiàn)，但同時(shí)也導(dǎo)致了整體上負(fù)荷跟蹤速度的降低。所謂雙交叉就是煤氣折算流量Ig和空氣折算流量Ia通過一些環(huán)節(jié)，各自送入對(duì)方的主調(diào)節(jié)系統(tǒng)。煤氣流量Ig直接送入第二重比例積分(PI1)調(diào)節(jié)運(yùn)算單元中去，作為煤氣流量的被調(diào)參數(shù)；此Ig還通過增量單元+K4或-K2，與空氣量調(diào)節(jié)的第三重比例積分(PI2)運(yùn)算單元聯(lián)系起來，這就叫煤氣流量與空氣調(diào)節(jié)回路的交叉。同樣，空氣折算流量Ia直接與空氣回路的主調(diào)節(jié)器PI2相連，作為它的被調(diào)參數(shù)；此Ia的另一路，通過比值器2后，Ia=I'a，再連接于增量單元-K3或+K1后，與煤氣回路主調(diào)節(jié)器PI1聯(lián)系起來，這叫空氣流

19、量與煤氣調(diào)節(jié)回路的交叉。所謂限幅就是通過增量單元，使閥門開度每一次的變化量限制在某一值范圍內(nèi)，目的是使?fàn)t溫較平緩的變化。圖中，-K3、+K1與+K4或-K2，就是增量值。爐溫控制采用具有快速補(bǔ)償響應(yīng)及抗積分飽和功能的雙交叉限幅燃燒控制方法.加熱爐各段爐溫控制采用PID控制，過程值來自于選定的熱電偶的測量值。2根熱電偶檢測的溫度偏差回路實(shí)時(shí)監(jiān)視偏差值，溫度偏差高時(shí)將報(bào)警提示操作工。爐溫控制器有自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式。當(dāng)煤氣/空氣調(diào)節(jié)閥輸出達(dá)到60%以上而煤氣/空氣的流量過程值低于20%時(shí)，煤氣/空氣顯示故障并停段。在燃燒負(fù)荷發(fā)生急劇變化的情況下，由于空氣流動(dòng)管道與煤氣流動(dòng)管道特性間的差異，各閥門

20、的響應(yīng)速度和系統(tǒng)的響應(yīng)速度不同，會(huì)帶來缺氧燃燒現(xiàn)象和過氧燃燒現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，燃料系統(tǒng)所需的煤氣流量和空氣流量理論上同時(shí)上升，但由于空氣流量通常滯后，燃燒空氣過少，此時(shí)燃料不能得到充分燃燒，致使熱效率降低，同時(shí)造成煙囪冒黑煙，污染環(huán)境。相反負(fù)荷減少時(shí)，燃燒空氣過多，多余的空氣被加熱后隨廢氣一同帶走，造成熱效率降低，因此在燃燒控制中采用雙交叉限幅控制。其結(jié)構(gòu)是以出爐溫度為一個(gè)主控回路，煤氣流量和空氣流量構(gòu)成兩個(gè)并聯(lián)串級(jí)控制系統(tǒng)。其中，溫度控制器是主控制器，實(shí)現(xiàn)溫度的粗調(diào)，煤氣流量控制器和空氣流量控制器是平行的副控制器，完成精確控制。通過雙交叉限幅，副回路控制器會(huì)在主回路的輸出以及防止燃燒

21、系統(tǒng)出現(xiàn)過氧和缺氧燃燒的上下限中選擇一個(gè)合適的值給副回路控制器作為設(shè)定值，這樣，煤氣流量和空氣流量會(huì)嚴(yán)格地按照一個(gè)合理的比值交替地上升，使實(shí)際的空燃比保持在合理的范圍之內(nèi)，從而克服了傳統(tǒng)的串級(jí)控制系統(tǒng)存在的不足。具有快速補(bǔ)償響應(yīng)功能的交叉限幅控制方法,雙交叉限幅燃燒控制的響應(yīng)速度受燃料流量控制和空氣流量控制,響應(yīng)速度的制約取決于其應(yīng)較慢一方,通常是空氣流量.控制的響應(yīng)速度在爐溫設(shè)定值動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)定的燃燒系統(tǒng)中,這一問題顯得尤為突出，通常的解決方法,是當(dāng)爐溫設(shè)定值的變化率較大時(shí),取消雙交叉限幅功能代之以串級(jí)并行控制.本文采用的方法是在現(xiàn)有的雙交叉限幅燃燒控制的基礎(chǔ)上增加一快速響應(yīng)功能,以改善空氣流

22、量控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度.這種控制方法主要思想是在正常狀態(tài)下采用雙交叉限幅燃燒控制方法,當(dāng)負(fù)荷大幅度升降變化超過響應(yīng)速度和較快的燃料系統(tǒng)限制的能力時(shí),燃料系統(tǒng)限制環(huán)節(jié)的輸入輸出之差,經(jīng)過特性補(bǔ)償方向性增益補(bǔ)償和補(bǔ)償量限制環(huán)節(jié)后,與空氣系統(tǒng)限制環(huán)節(jié)的輸出相加,以此信號(hào)作為空氣流量控制系統(tǒng)的設(shè)定值。實(shí)行強(qiáng)制性前饋?zhàn)饔靡源藖砑涌炜諝庀到y(tǒng)的響應(yīng)速度,迅速解除對(duì)燃料系統(tǒng)的限制作用。 圖中A 為爐溫調(diào)節(jié)器的輸出,B和 D分別為根據(jù)空氣流量測量值求得的黑煙界限和空氣過剩界限，C 和 E分別為根據(jù)燃料流量測量求得的黑煙界限和空氣過剩界限，K1-K4 為偏置數(shù) ,為量程修正系數(shù) ,為空氣過剩率設(shè)定?？蓜h 【煤氣/空

23、氣流量控制當(dāng)空氣和煤氣管道壓力過小的時(shí)候會(huì)造成回火事故，使加熱爐既不能正常工作。為了保證不發(fā)生這樣的事故，煤氣管道壓力不能太小，因此需要在煤氣和空氣管道壓力持續(xù)減小，而溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法發(fā)揮作用的時(shí)候需要完全切斷煤氣供應(yīng)，對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，以防止回火，造成不必要的損失。煤氣空氣管道壓力控制系統(tǒng)框圖如圖(5)所示：氣體管道壓力控制器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥壓力檢測變送圖（5）管道壓力控制框圖圖壓力設(shè)定PTPC流量壓力給定壓力圖（6）管道壓力控制流程圖 其控制流程圖如圖(6)所示：爐膛壓力控制 爐膛壓力是實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)爐膛壓力過高時(shí)，火煙就會(huì)從入(出)料口處大量冒出。這不僅使大量有效熱量散

24、失，增加爐子的燃料消耗，而且也容易燒壞爐子的鋼結(jié)構(gòu)和爐墻鋼板，降低爐子的使用壽命。同時(shí)，爐壓過大引起的冒火還會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境的惡化。當(dāng)爐膛壓力過低時(shí)，會(huì)吸入大量的冷風(fēng)，不但增加爐子的熱耗還會(huì)增加鋼坯的氧化燒損，甚至引起燒鋼。因此，必須對(duì)爐膛壓力進(jìn)行有效控制。在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制可以通過控制煙道閘門的開啟度或引風(fēng)機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)。 爐膛壓力主要通過設(shè)于排煙管道上調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，正常時(shí)應(yīng)保持爐膛微正壓1020Pa，以防止外部冷空氣侵入和火焰外逸。以均熱段爐壓測點(diǎn)為被控參數(shù)，蓄熱系統(tǒng)的排煙管道上的調(diào)節(jié)閥為操縱量。以爐氣平衡出發(fā)，煙道排煙量應(yīng)該以供風(fēng)量相平衡，故采用簡單的單回

25、路控制系統(tǒng)對(duì)爐膛壓力進(jìn)行控制，有壓力檢測變送裝置反饋回來的信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)爐膛壓力增大時(shí)，增大煙道閥門的開度；當(dāng)爐膛壓力減小時(shí)，減小煙道閥門的開度；爐子待軋熄火時(shí)，煙道閘門應(yīng)完全關(guān)閉，以保證爐溫不會(huì)很快降低。爐壓控制系統(tǒng)方框圖如圖(7)所示： 壓力控制器煙道閘門爐膛壓力檢測變送煙道管道壓力設(shè)定圖（7）爐內(nèi)壓力控制框圖爐膛壓力其控制流程圖如圖(8)所示：出口壓力PTPCPr+煙道圖（8）爐內(nèi)壓力控制流程圖第三章 步進(jìn)式加熱爐過程控制方案的設(shè)計(jì)過程步進(jìn)式加熱爐過程控制系統(tǒng)主要包括爐膛溫度控制系統(tǒng)、空燃比控制系統(tǒng)、爐膛壓力控制系統(tǒng)、熱空氣溫度控制系統(tǒng)、煤氣壓力控制系統(tǒng)、廢氣溫度控制系統(tǒng)等幾個(gè)子控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)是爐膛溫度控制系統(tǒng)、空燃比控制系統(tǒng)和爐膛壓力控制系統(tǒng)?？蓜h 3.1控制系統(tǒng)的選擇3.1.1爐膛溫度控制系統(tǒng)以爐膛溫度為主被控量、燃料流量和空氣流量并列為副被控變量的串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖如圖3.1所示，其中，兩個(gè)并列的副環(huán)具有邏輯比值功能。使該控制系統(tǒng)在穩(wěn)定