Закалочная печь

Введение

 

Комплекс  регулирующих и функциональных блоков на микроэлектронной базе «Каскад-2»  это система, состоящая из набора автономных устройств, выполняющих  в различных сочетаниях типовые  функции, необходимые для построения систем контроля и автоматизации в отраслях промышленности, представляет собой комплекс регулирующих функциональных блоков на микроэлектронной базе «Каскад-2». Комплекс обеспечивает управление технологическими процессами с электрическими исполнительными однооборотными механизмами типа МЭО и МЭО-К. Блоки комплекса «Каскад-2» образуют группы регулирующих и функциональных устройств.

Блоки комплекса выпускаются в приборном  исполнении, имеющим унифицированную  конструкцию, и предназначены для  утопленного щитового монтажа на вертикальной плоскости в закрытых взрывобезопасных помещениях

при отсутствии агрессивных компонентов.

В состав «Комплекса-2» входят регулирующие аналоговые блоки с непрерывным  выходным сигналом и с импульсным выходным сигналом.

Блоки с непрерывным выходным сигналом обеспечивают формирование по выбору П-, ПИ-, или ПИД- закона регулирования, двухстороннее регулироемое ограничение выходного сигнала, демпфирование сигнала отклонения, безударное переключение режимов работы и ручное управление выходным сигналом, введение сигнала задания, формирование сигнала задания.

Блоки с импульсным выходным сигналом обеспечивают формирование по выбору П-, ПИ-, или ПИД- законам регулирование, а также трехпозиционное и двухпозиционное регулирование, демпфирование сигнала отклонения, индикацию выходного сигнала, введение сигнала задания, формирование сигнала отклонения.

 

 

 

 

 

1 Общая часть

1.1 Краткая характеристика устройства  работы и теплового режима  закалочной печи. Основные параметры процесса, требования к автоматизации.

 

Прокат 4 предназначен для получения горячего листа различных марок стали. Закалочная печь предназначена для нормализации и закалки углеродистой, нержавеющей и низколегированной стали.

Печь  представляет собой камеру, размеры  которой составляют: длина 65м, высота 4 метра, ширина 2 метра.

Передвижение  полосы проката по печи осуществляется с помощью водоохлаждающих роликов, работающих в непрерывном режиме или в режиме покачивания, количество роликов 62 штуки. Каждая группа роликов соединена через редуктор и имеет свой электропривод. Ролики располагаются так, чтобы между ними и кладкой печи не было подсосов холодного воздуха.

Для соблюдения выбранного режима нагрева  и удобства регулирования печь разбита  на 4 самостоятельные зоны. Топливом печи является коксо-смешанный газ  с теплотой сгорания 1400 . Давление газа подаваемого на печь составляет 1500 .

Для получения факела применяются инжекционные горелки, расположенные в шахматном  порядке. По длине печи в стенах расположено 49 горелок.

Подогрев заготовок осуществляется сверху и снизу. Для наилучшего сгорания топлива газ подогревают в металлическом трубчатом рекуператоре до температуры . Продукты сгорания удаляются через три дымовые шибера, расположенных по длине печи, и поступают в рекуператоры для нагрева газа, а затем через дымоход в атмосферу.

Металл  на закалочную печь поступает со стана 2300 при помощи крана металл загружают  на загрузочную машинную. При помощи этой машины металл укладывается на рольганг для подачи в печь.  После нагрева листа металла до нужной температуры, лист проходит через туширующее устройство, где под напором воды охлаждается. После охлаждения листа, он поступает в правильную машину.

   Основными параметрами являются:

а) температура  в процессе и на выходе из печи, так как определить температуру металла и ее распределение по сечению, что имеет большое значение, почти невозможно, то управление процессом нагрева ведется по температуре в каждой зоне;

б) температура  дымовых газов;

в) давление в рабочем пространстве печи. По его значению оценивают гидравлический режим печи. На уровне роликов оно составляет 4-6 Па.

Основные  возмущающие воздействия:

а) изменение  производительности печи;

б) изменение  давления газа;

в) изменение  тяги дымовой трубы;

г) изменение температуры сгорания топлива;

д) непрерывный  расход воздуха и топлива по горелкам и ….

Основные  управляющие воздействия:

а) температура  в зонах;

б) расход газа и воздуха по зонам;

в) тяга дымовых газов из печи;

г) скорость движения заготовки вдоль печи.

 

1.2 Обоснование, выбор и краткое описание систем контроля, управления и защиты параметров закалочной печи

 

В процессе проектирования на основании знаний по работе и параметров объекта управления выбираются контролируемые и регулируемые параметры, а также способы их регулирования. Все эти вопросы решаются при разработке структурных схем управления, а на базе их строятся функциональные схемы автоматизации. Предлагаемая схема автоматизации управления параметрами нагревательной печи разработана и представлена на листе 1 графической части.

Непосредственное  управление параметрами нагревательной печи осуществляется с помощью локальных  систем контроля, регулирования и  управления, построенных на базе аппаратуры агрегатного комплекса Каскад-2 и состоит из следующих узлов.

Контроль температуры в начале 1 и 2 зоны

Измерение температуры в начале и в конце 1 и 2 зоны необходимо для визуального  контроля температуры в 1 и 2 зонах. С  термоэлектрических преобразователей ТПП (поз. 1а, 1б, 1в), сигнал термоэдс подается с помощью компенсационных проводов на вход регистрирующего прибора типа Диск 250 (поз. 1г).

Дистанционное управление газовым  дросселем

Дистанционное управление газовым дросселем осуществляется для поддержания теплового режима зон 1 и 2.

Поворотная  регулирующая заслонка ПРЗ (поз. 2а, 3а) механически сочленена с исполнительным механизмом типа МЭО (поз. 2б, 3б), на который поступает сигнал от переключателей HS (поз. SA1, SA2). Указатель положения В-12 (поз. 2в, 3в)показывает степень открытия ПРЗ.

Система регулирования температуры в конце 3 и 4 зоны

Система регулирования температуры служит для поддержания заданного температурного режима в рабочем пространстве 3 зоны

Так как температура составляет 1300 ⁰С, то предлагается выбрать термоэлектрический преобразователь типа ТПП (поз. 4а, 5а). Сигнал с него в виде термоэдс поступает на нормирующий преобразователь типа Ш-78 (поз. 4б, 5б), который предназначен для преобразования сигнала в унифицированный токовый сигнал (0 - 5 мА). Сигнал одновременно поступает на регулятор типа Р27 (поз. 4д, 5д) и на вторичный регистрирующий прибор типа Диск 250 (поз. 4в, 5в), который показывает и регистрирует действительное значение параметра.

На регулятор  помимо действительного значения температуры  подается заданное значение от задающего устройства типа ЗУ-05 (поз. 4г,5г). На выходе регулятора формируется управляющее воздействие в виде сигнала 24В.

В системе  регулирования предусмотрен блок ручного управления типа  БУ-21 (поз. 4е,5е).

Напряжение  24В  усиливается  с  помощью  пускателя  типа  ПБР-2М  (поз. 4ж, 5ж) до величины 220В для привода исполнительного механизма типа МЭО (поз. 4к, 5к). Исполнительный механизм механически сочленен с регулирующей заслонкой типа ПРЗ (поз. 4л, 5л), установленной в трубопроводе смешанного газа. Указатель положения В-12 (поз. 4и, 5и) показывает степень открытия ПРЗ.

Измерение температуры в начале 3 и 4 зоны

Измерение температуры в начале и в конце 3 и 4 зоны необходимо для визуального  контроля температуры в 3 и 4 зонах. С  термоэлектрических преобразователей ТПП (поз. 6а, 6б), сигнал термоэдс подается с помощью компенсационных проводов на вход регистрирующего прибора типа Диск 250 (поз. 6г).

Измерение температуры смешанного газа

Измерение температуры смешанного газа осуществляется для визуального контроля за степенью нагретости смешанного газа. С термоэлектрического преобразователя ТХА (поз. 7а), установленной в трубопроводе смешанного газа и термоэлектрического преобразователя ТХА (поз. 7б), установленной в рекуператоре, сигнал термоэдс подается с помощью компенсационных проводов на вход регистрирующего прибора типа А-100Н (поз. 7в).

Измерение давления в печи

Измерение давления в рабочем пространстве  печи   необходима для

визуального контроля за обеспечением нужного гидравлического режима, устранения подсоса холодного воздуха и выбивания пламени из горелок.

Отбор давления из первой зоны поступает  на измерительный преобразователь  Сапфир 22 ДИ (поз. 8а), который преобразует давление в унифицированный токовый сигнал. Он поступает на вторичный регистрирующий прибор типа Диск 250 (поз. 8б).

Дистанционное управление дымовыми шиберами

Дистанционное управление дымовыми шиберами осуществляется для поддержания давления в рабочем пространстве печи.

Шибер (поз. 9а, 10а) механически сочленен с  исполнительным механизмом (поз. 9б, 10б) на который поступает сигнал от переключателей HS (поз. SA3, SA4). Указатель положения В-12 (поз. 9в, 10в) показывает степень открытия шибера.

Система регулирования  давления смешанного газа  подаваемого на      

        закалочную  печь

Отбор давления подается из трубопровода на измерительный преобразователь типа Сапфир 22 ДИ (поз. 11а), который преобразует давление в унифицированный токовый сигнал. Он поступает одновременно на вторичный регистрирующий прибор типа Диск 250 (поз. 11б) и на регулирующее устройство типа Р27 (полз. 11г).На регулятор подается заданное значение от задающего устройства типа ЗУ-05 (поз. 11в). На выходе формируется управляющее воздействие в виде сигнала 24В.

В системе  регулирования предусмотрен блок ручного управления типа  БУ-21 (поз. 11д). Блок ручного управления работает в двух режимах: «А» (автоматическое регулирование) и «Р» (ручное управление).

Напряжение 24В усиливается с помощью пускателя типа ПБР-2М (поз. 11е) до величины 220В для привода исполнительного механизма типа МЭО 630/10-0,25-87 (поз. 11и). Исполнительный механизм механически сочленен с ПРЗ (поз. 11к), которая установлена в трубопроводе смешанного газа. Указатель положения В-12 (поз. 11ж) показывает степень открытия ПРЗ.

Система регулирования расхода смешанного газа

Система предназначена для управления режимом  горения топлива с тем, чтобы  топливо сгорало экономично без потерь.

Система состоит из одной измерительной диафрагмы типа ДКС (поз. 12а) установленной в трубопроводе газа. Перепад давления газа поступает на преобразователь измерительный типа Сапфир 22 ДД (поз. 12б), где перепад давления преобразуется в унифицированный токовый сигнал, который далее поступает на блок вычислительных операций типа А-35 (поз. 12в), который установлен в режиме извлечения корня для линеаризации статической характеристики расходомера. С выхода блока А-35 сигнал поступает на вход аналогового, показывающего и регистрирующего прибора типа Диск 250 (поз. 12г) для контроля и регистрации расхода газа, и одновременно поступает на регулирующий прибор типа Р27 (поз. 12д), к которому подключается ручной задатчик типа ЗУ-05 (поз. 12е). Регулятор сравнивает эти сигналы, суммирует, выявляет сигнал рассогласования. С выхода регулятора сигнал проходит через блок ручного управления типа БУ-21 (поз. 12ж), на котором имеется переключатель «А» - «Р» и поступает на бесконтактный реверсивный пускатель типа ПБР-2М (поз. 12и), где сигнал преобразуется в напряжение 220В для управления исполнительным механизмом типа МЭО (поз. 12л). Исполнительный механизм механически сочленен с поворотной регулирующей заслонкой типа ПРЗ (поз. 12м), установленной в трубопроводе. Указатель положения В-12 (поз. 12к) показывает степень открытия ПРЗ.

Измерение температуры металла  на выходе из печи

Измерение температуры металла на выходе из печи необходима для визуального контроля за степенью прогретости. С преобразователя пирометрического типа ППТ (поз.13а) сигнал поступает на преобразователь измерительный типа ПВВ (поз.13б). В качестве вторичного регистрирующего прибора используется прибор аналоговый  типа А100Н (поз.13в).

Сигнализация падения давления газа и отсечка 

Система предназначена для отключения подачи газа к горелкам при падении давления газа ниже предела устойчивости работы горелок.

Отбор напора производится из трубопровода газа и подается к датчику реле напора типа ДН  (поз. 14а).  При падении давления   замыкается контакт микровыключателя реле-напора, и сигнал поступает в схему сигнализации. В  схеме  предусмотрены  кнопки  управления   КЕ-011 (SB1 – для опробования сигнализации, SB2 – для отключения звукового сигнала). Одновременно сигнал поступает на электропневматический привод типа ЭПК (поз. 13б), перемещающий отсечной клапан типа ПКН (поз. 14в), установленный в газопроводе, и он мгновенно отключает подачу газа в печь.