Статические и динамические характеристики объекта

Автоматизированное управления секционными печами

Для проведения скоростного нагрева, уменьшающего степень окисления и увеличивающего производительность агрегата, круглые заготовки для прокатки и трубы перед термической обработкой нагревают в секционных печах.

Секционная печь состоит из ряда камер-секций, отапливаемых с помощью двух горелок, расположенных на противоположных сторонах. В тамбурах, разделяющих секции, находятся водоохлаждаемые ролики печного рольганга, осуществляющие транспортировку заготовок через печь с одновременным их вращением. Последнее достигается за счет расположения роликов под углом 8° к продольной оси печи. Привод роликов групповой или индивидуальный.

В качестве топлива используются смешанный, природный газ и мазут. Газовые горелки обычно двухпроводные, воздух для сжигания топлива предварительно подогревают в металлических рекуператорах, устанавливаемых на каждой секции или общих - на несколько секций, образующих зону. Топливо и воздух также обычно подаются на объединенные в единую зону отопления и регулирования несколько секций печи (от двух до восьми секций).

Металл в печи нагревается со всех сторон за счет излучения кладки и газов, а также за счет тепла конвекции газов, омывающих движущуюся заготовку. Высокая скорость нагрева металла до заданной температуры 1000-1200 °С (0,5—5 мин) обеспечивается за счет значительного перепада температур между секцией (1380-1450 °С) и проходящим через нее металлом. Последние по ходу движения заготовки секции образуют зону выдержки для выравнивания температур по сечению. Температура в них несколько ниже и определяется заданной технологией обработки.

Секционные печи работают в условиях непрерывного производственного потока: прокатные станы и агрегаты термообработки задают темп производства в технологической линии. Изменяющаяся производительность печей также обусловливается изменением массы нагреваемых изделий и марки металла. Последний фактор определяет изменение и условий теплообмена, но в большей степени необходимость изменения температурного режима печи.

Задача управления процессом нагрева в секционных печах заключается в выборе и поддержании режима работы, обеспечивающего получение металла заданного качества с минимально возможным удельным расходом топлива в условиях работы агрегата с переменной производительностью.

Режим работы секционной печи скоростного нагрева характеризуется следующими выходными величинами: температурой нагрева металла, давлением в зонах печи, температурой подогрева воздуха в рекуператорах, составом атмосферы. При работе в системе автоматического управления действует ряд возмущений: изменение производительности печи, изменение тяги, изменение давления газа и воздуха, подаваемых в горелки, их неравномерное распределение по отдельным горелкам и секциям зоны, изменение температуры подогрева воздуха, изменение условий загрузки.

Основными управляющими воздействиями являются температура в зонах печи, расходы газа и воздуха на зоны, скорость движения металла в рабочем пространстве печи.

Характеристики секционных печей определяются их конструкцией и сортаментом металла. Статические характеристики по температуре в зонах изменяются в зависимости от производительности сортамента металла: тепловая нагрузка на печах может меняться в полтора-четыре раза, причем в первых по. ходу металла зонах это изменение больше, а в последующих - меньше.

При распределении топлива по секциям одной зоны температурные характеристики при изменении расхода топлива на зону различны. На холостом ходу печи зависимость линейна, а при нагрузке влияние изменения расхода топлива меньше и оно нелинейно.

Открытие общего дымового шибера в печи, разбитой на шесть зон, практически линейно и одинаково влияет на давление в зонах печи.

Изменение расхода газа в одной зоне практически влияет на величину давления только в данной зоне.

Динамические характеристики тех же параметров могут быть аппроксимированы звеном чистого запаздывания и апериодическим звеном первого порядка. Исследования, проведенные на промышленных печах, указывают на значительную зависимость коэффициента передачи объекта по каналу температура зоны - расход топлива от производительности печи.

По своим характеристикам секционная печь является статическим объектом регулирования.

Дата добавления: 2015-03-29