Автоматический контроль. Статические и динамические характеристики

Статические и динамические характеристики

Режим работы печи характеризуется температурой нагрева металла, составом атмосферы, показателями качества металла, давлением в камерах печи. При работе в системе автоматического регулирования возникает ряд возмущений: изменение скорости ленты, изменение геометрических параметров ленты (толщины, ширины), изменение расхода защитной атмосферы, изменение температуры ленты на входе в зону регулирования.

Основными управляющими воздействиями являются температура в зонах печи, скорость движения металла (время цикла обработки), состав атмосферы. Характеристики протяжных печей в значительной степени определяются их конструкцией, видом обработки. Статические характеристики зон печи изменяются в зависимости от производительности и от размеров ленты: тепловая нагрузка на печах изменяется в 2-4 раза, причем в первых по ходу металла это изменение больше, а в последующих и особенно в камере выдержки меньше. Наиболее существенное влияние оказывают на режим работы изменения скорости и толщины ленты. Протяжные печи являются емкостными объектами с самовыравниванием. Их динамические характеристики могут быть достаточно точно аппроксимированы звеном чистого запаздывания и апериодическим звеном первого порядка. По каналам "температура" и "давление" отношение τ/Т обычно >0,2, что дает возможность использовать регуляторы непрерывного типа. По температуре в зонах печь является достаточно инерционным объектом. Время чистого запаздывания для башенных печей (первые зоны нагрева) составляют τ = 30 с, а для цинковального агрегата τ₁=6,8 мин, τ₁₂=5 мин (соответственно 1 и 12-зоны камеры нагрева). Для камер выдержки в ряде случаев применяют позиционное регулирование в зонах.

Протяжные печи в значительной мере насыщены приборами автоматического контроля параметров процесса обработки ленты. Основные измерения следующие:

1. Температура отдельных зон камер печи.

2. Температура ленты после камер и на выходе из печи.

3. Давление в камерах.

4. Состав атмосферы.

5. Расход газа и воздуха на зону.

6. Расход газа на печь.

7. Расход воды на увлажнение газа.

8. Расход защитного газа или отдельных его компонентов.

9. Давление газа и воздуха.

10. Давление защитного газа.

11. Давление воды.

12. Скорость ленты.

13. Температура и уровень цинка.

14. Температура радиантных труб или электронагревателей.

15. Контроль качества готовой ленты.

Температура в зонах камер печи измеряется с помощью термометров типа ХК или ХА, работающих в комплекте со вторичными регистрирующими приборами.

Для измерения температуры движущегося металла на выходе из камер или в переходных тамбурах устанавливаются пирометры излучения (ПИ), работающие в комплекте с быстродействующими регистрирующими приборами. Эксплуатация ПИ показала, что они не дают объективной информации о действительной температуре металла вследствие переменной и практически заранее неизвестной (в большинстве случаев) излучательной способности полосы, а также в результате достаточно мощного фона излучения кладки и нагревателей. Для исключения влияния данных параметров разработаны комбини­рованные установки, включающие пирометр частичного излучения (ПНИ) и контактный термоэлектрический термометр (КТТ) скользящего типа.

В условиях действующего агрегата с помощью КТТ градуируют пирометр по действительной температуре металла. Затем температура, ленты постоянно контролируется только ПЧИ, а КТТ используется лишь для периодической проверки его показаний. Данная комбинированная установка обеспечивает точность измерений ±(8—10) °С при скорости транспортировки до 70—90 м/мин.

Указанный способ сочетает достоинства бесконтактной пирометрии (высокое быстродействие, возможность установки датчика вне печи и его включения в АСУ ТП) с преимуществами контактных устройств (исключение влияния переменного фона излучения клад­ки и изменяющейся степени черноты ленты).

Давление в нескольких точках по высоте или длине камер контролируется с помощью комплекта приборов, включающих дифманометр и вторичный регистрирующий прибор.

Для контроля состава атмосферы в различных тачках агрегата предусматривается установка приборов газового анализа. Они измеряют и регистрируют содержание кислорода, водорода, метана, окиси углерода и влаги в печи при проведении термохимической обработки металла.

Расходы газа и воздуха, подаваемых к горелкам зон, газа на печь, защитной атмосферы на отдельные камеры и на всю печь, расход воды на увлажнение контролируются с помощью стандартных комплектов измерительной аппаратуры: измерительных диафрагм или сопел, устанавливаемых на трубопроводах, дифманометров - датчиков расхода и вторичных регистрирующих приборов, которые в случае измерения общих расходов имеют интеграторы для подсчета количества измеряемой среды.

Давления сред, подаваемых в печь, а также сжатого воздуха питания пневматических приборов контролируются с помощью мембранных показывающих напоромеров и вторичных самопишущих приборов, работающих в комплекте с датчиками давления, устанавливаемых непосредственно у точек отбора. Напоромеры, которые размещаются на панелях в помещении теплового щита, используются только для измерения давления взрывобезопасных газов (технического азота, воздуха и т.п.).

Скорость движения ленты измеряется с помощью тахометра, сигнал которого поступает на вторичный регистрирующий (потенциометр) или показывающий (вольтметр) приборы.

Температура цинка в цинковальных агрегатах измеряется с помощью термометра ХА или ХК в защитном чехле и вторичного регистрирующего прибора. Бесконтактный датчик обеспечивает контроль уровня жидкого цинка в ванне.

Для контроля за состоянием нагревателей зон (радиантных труб или электроспиралей) устанавливают датчик температур. В первом случае это контактные термопары, привариваемые к корпусу трубы, во втором - пирометры, визируемые на спираль, либо термоэлектрические термометры ТХА, рабочий спай которых располагается в непосредственной близости от электронагревателей.

В лабораториях или посредством автоматических приборов, устанавливаемых в линии непрерывного агрегата, осуществляется измерение ряда параметров, характеризующих качество полученного металла: степень обезуглероживания, твердость, толщину и фазовый состав цинкового покрытия и т.п. Для проведения лабораторных исследований методами спектрального, химического, металлографического анализа из готового металла вырезают образцы. Недостаток такого контроля: большая длительность и невозможность включить его систему автоматического управления процессом обработки ленты в протяжных печах. Ряд датчиков - электрических, магнитных и термоэлектрических - позволяет значительно ускорить проведение измерений, а некоторые, например радиоактивный измеритель твердости ленты, обеспечивают непрерывный контроль параметра и используются для автоматического внесения изменений в задания регуляторам системы управления режимом печи.

Дата добавления: 2015-03-29