2022年步进式加热炉加热质量控制系统的方案设计书 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 步进式加热炉加热质量掌握系统的设计 摘 要： 目前,工业掌握自动化技术正在向智能化、网络化和集成 化方向进展；本文通过对步进式加热炉加热质量掌握系统的设计,从而反映出当今自动化技术的进展方向；同时,介绍了软件设计思 想和脉冲式燃烧掌握技术原理特点及在本系统的应用；一、 引言加热炉是轧钢工业必需配备的热处理设备；随着工业自动化技 术的不断进展,现代化的轧钢厂应当配置大型化的、高度自动化的 步进梁式加热炉,其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害 以及生产操作自动化的工艺要求,以提高其产品的质量,增强产品 的市场竞争力；我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种,但推钢 式炉有长度短、产量低,烧损大,操作不当时会粘钢造成生产上的 问题,难以实现治理自动化；由于推钢式炉有难以克服的缺点,而 步进梁式炉是靠专用的步进机构,在炉内做矩形运动来移送钢管,钢管之间可以留出间隙,钢管和步进梁之间没有摩擦,出炉钢管通 过托出装置出炉,完全排除了滑轨擦痕,钢管加热断面温差小、加 热匀称,炉长不受限制,产量高,生产操作敏捷等特点,其生产符 合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要 求；名师归纳总结 全连续、全自动化步进式加热炉；这种生产线都具有以下特点: 第 1 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 生产能耗大幅度降低；产量大幅度提高；生产自动化水平非常高,原加热炉的掌握系统大多是单回路外表和继电规律掌握系统,传动系统也大多是模拟量掌握式的供电装置,现在的加热炉的掌握系统都是 PLC 或 DCS 系统,而且大多仍具有二级过程掌握系统和三级生产治理系统；传动系统都是全数字化的直流或沟通供电装置；本工程是某钢铁集团新建的 180 小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备；二、 工艺描述本系统的工艺流程图见图 1 图 1 步进式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉；装出料方式：侧进,侧出；炉子布料：单排；活动梁和固定梁均为耐热铸钢,顶面带齿形面,直径小于 141.3mm钢管,每个齿槽内放一根钢管；直径大名师归纳总结 153.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管；活动梁升程180mm,第 2 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 上、下各 90mm ,齿距为 190mm,步距为 145mm；因此每次步进时,钢管都能转动一角度,使钢管加热匀称,并防止在炉内弯曲变形；步进梁能进行正循环,送循环、单动、点动各种动作,升降时对钢管轻托轻放,前进时缓起缓停,无振动冲击和失控现象；同时,具有踏步功能,踏步时向后步距为 内不断转动；45mm ,使钢管在原齿槽固定梁用带保温支柱支撑其顶面高出炉底520mm；使炉气能环绕钢管形成良好的循环,保证匀称加热；淬火炉沿炉长方向分为装料段、加热段和保温段；装料段炉顶 压低,不装排烟予热钢管（三个测量温度点）,以免钢管突然受到 强大热流冲击产生弯曲变形；加热段沿炉宽方向分为四个区段进行比例燃烧和温度掌握；保 温段沿炉宽方向分 4 区段进行脉冲燃烧和温度掌握（用二套掌握器）,以确保保温区炉温± 5和保温后钢管全长温度匀称性在10 以内的要求；同时更便利用户掌握钢管端温度,满意淬火需 要；淬火炉最高掌握炉温960 ,答应 max1050；回火炉沿炉长方向分为装料段,加热段,均温段和保温段；同样装料段不设烧嘴；加热段沿炉宽方向分二个温区,中间 8 个烧嘴为一个温区,两边各4 个烧嘴合起来为一温区,用一个脉冲掌握器掌握；均温段、保温段沿炉宽方向各分为四区（每二个温区一个控 制器）,均采纳脉冲燃烧温度掌握；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 确保炉温掌握 ± 5,保温后钢管全长温度匀称性 10 的要 求；回火炉最高掌握炉温750 ,答应 max800（为生产高压锅炉管作储备）；淬火炉、回火炉炉内烟气均经装料段下方的八个分烟管引出,进入集烟管,由集烟管中部引至总烟管,通过空气予热器回收烟气 余热,再经烟道由烟囱排入大气；这种方式可有效防止炉内烟气的 偏流；淬、回火炉进出料均采纳侧进,侧出方式；淬火炉装出料悬臂 辊采纳斜 80 角安装,使钢管在入炉和出炉时产生自转并靠向装出 料端墙一侧靠齐,其目的是防止钢管入炉时弯曲并有利装出料定 位；三、步进式加热炉生产中的关键掌握技术 3.1 生产节奏的掌握 步进式加热炉生产中的生产节奏的掌握是特别重要的,在管材 线全自动、全连续工作时,加热炉区的机械设备如进料辊道、步进 梁、出料辊道、液压站及其它公辅设施,设备运行节奏必需高度统 一,才能实现管材物流全过程精确定位,以实现全自动、全连续工 作；依据生产调度方案而需要装炉时,通过上料台架输送至装料辊 道,经光电开关及金属探测器而自动输送到炉外辊道上；待炉内装 料端空出位置时,自动开启炉门,由其及炉内辊道托入炉内放置到名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 固定梁上,并由此开头进行炉内的管材物流跟踪；管材通过炉子步 进梁自装料端一步步地移送到炉子的出料端；由装在出料端的光电 开关检测到管材边缘并在步进梁完成此时的步距运行后,暂停步进 梁的移送动作, PLC 同时测算等待出炉管材的位置；在加热炉接到 出钢信号后,再自动开启出料炉门,由出料辊道运至炉外出料辊道 上；当金属检测器探测到管材时,在由出料辊道输送至其他设备,进行下一道工艺；管材输送、测量、装出料、物流跟踪以及管材的数据信息交换 通过 PLC 和二级运算机系统进行次序、定时、联锁与规律掌握,实 现操作自动化和运算机治理；3.2 加热炉燃烧掌握 工业炉的燃烧掌握水平直接影响到生产的各项指标,例如：产 品质量、能源消耗等；目前国内的工业炉一般都采纳连续燃烧掌握 的形式,即通过掌握燃料、助燃空气流量的大小来使炉内的温度、燃烧气氛达到工艺要求；由于这种连续燃烧掌握的方式往往受到燃 料流量的调剂和测量等环节的制约,所以目前大多数工业炉的掌握 成效不佳；随着工业炉工业的迅猛进展,脉冲式燃烧掌握技术也应 运而生,并在国内外得到肯定程度的应用,取得了良好的使用效 果；目前高档工业产品对炉内温度场的匀称性要求较高,对燃烧气 氛的稳固可控性要求较高,使用传统的连续燃烧掌握无法实现；随名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 着宽断面、大容量的工业炉的显现,必需采纳脉冲燃烧掌握技术才 能掌握炉内温度场的匀称性；本系统主要采纳脉冲燃烧系统；它是一种间断燃烧的方式,使 用脉宽调制技术,通过调剂燃烧时间的占空比（通断比）实现窑炉 的温度掌握；燃烧状态下的燃料流量可通过主燃料掌握阀门在线调 节,燃烧器一旦燃烧,就处于其设计的正确燃烧状态,保证燃烧器 燃烧时的燃气出口速度不变；掌握系统使炉内燃烧器交替燃烧,通 过燃气在炉内的不断搅拌,使炉内温度场匀称分布；当需要升温 时,燃烧器燃烧时间加长,间断时间减小；需要降温时,燃烧器燃 烧时间减小,间断时间加长；并依据炉内的设定温度来掌握燃烧时 的燃料流量,当设定温度较低时,将主燃料掌握阀门关小,当设定 温度较高时,将主燃料掌握阀门开大,防止炉内处于低温状态时,燃气与炉内的温度差过大,对炉内制品造成的直接热冲击；脉冲燃烧系统的主要优点为：1） 系统简洁牢靠,造价低；2） 可提高炉内温度场的匀称性；3） 传热效率高,大大降低能耗；4 ） 燃烧器的负荷调剂 比； 5） 无需在线调整,即可实现空燃比的精确掌握；与传统的比例燃烧掌握相比,脉冲燃烧掌握系统中参加掌握的 外表大大削减,仅有温度传感器、掌握器和执行器,省略了大量价 格昂贵的流量、压力检测掌握机构；并且,由于只需两位式开关控 制,执行器也由原先的气动（电动）掌握阀门变为电磁阀门,增加 了系统的牢靠性,大大降低了系统造价；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一般烧嘴的空燃比一般为1：4 左右,当烧嘴在满负荷工作时,燃气流速、火焰外形、热效率均可达到正确状态,但当烧嘴流 量接近其最小流量时,热负荷最小,燃气流速大大降低,火焰外形 达不到要求,热效率急剧下降,高速烧嘴工作在满负荷流量 50% 以 下时,上述各项指标距设计要求就有了较大的差距；脉冲燃烧就不 然,无论在何种情形下,烧嘴只有两种工作状态,一种是满负荷工 作,另一种是不工作,只是通过调整两种状态的时间比进行温度调 节,所以采纳脉冲燃烧可补偿烧嘴调剂比低的缺陷,需要低温掌握 时仍能保证烧嘴工作在正确燃烧状态；在使用高速烧嘴时,燃气喷 出速度快,使四周形成负压,将大量炉内烟气吸人主燃气内,进行 充分搅拌混合,延长了烟气在炉内的滞留时间,增加了烟气与制品 的接触时间,从而提高了对流传热效率；四、 系统简介 4.1 系统构成 系统拓扑图见图 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2 系统拓扑图本加热炉自动化掌握系统由基础自动化系统（L1 ）和过程运算机掌握系统（ L2）共同构；本系统一级基础自动化掌握系统由淬火炉电气传动部分、回火炉电气传动部分和淬火炉仪控部分、回火炉仪控部分四个掌握站；淬火炉电气传动部分 PLC 为 S7 315-2DP 带 4 个 ET200M 从站和 3 个 PROFIBUS-DP 卡的西门子变频器 MM440 系列,实现辊道的顺控,钢管在入炉辊道上的定位掌握,步进梁掌握的功能；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 淬火炉传动系统采纳变频掌握,变频器是由西门子公司供应的MM440系列； 3 个带 PROFIBUS-DP卡的 MM440系列变频器控制 3 组辊道；回火炉电气传动部分 PLC 为 S7 315-2DP 带 3 个 ET200M 从站和 2 个带 PROFIBUS-DP 卡的西门子变频器 MM440 系列 ,实现辊道的顺控,钢管在入炉辊道上的定位掌握,步进梁掌握的功能；回火炉传动系统采纳变频掌握,变频器是由西门子公司供应的MM440系列； 2 个带 PROFIBUS-DP卡的 MM440系列变频器控制 2 组辊道；淬火炉仪控部分 PLC 主要由 S7 315-2DP及功能模 FM355C闭环掌握模块构成,每套 PLC 及其相应的 PID 模块负责掌握淬火炉 的全部外表,用来完成加热炉工艺参数的数据采集与过程掌握；采 用西门子 FM355C 闭环掌握模块掌握加热炉的工艺参数以达到加热 炉正确燃烧的掌握成效；回火炉仪控部分 PLC 与淬火炉仪控部分PLC 的构成与功能基本上是一样的；在过程运算机掌握系统中,淬火炉和回火炉各设置 一台运算机,对各自的加热炉系统进行硬件的组态与参数设置、通 讯的定义、编写、调试用户程序及画面的监控与数据的纪录,最终 实现集中监控和操作；两台运算机为 SIEMENS 工控机,配置为 P4 2.0G ,256M ,并且带有工业以太网处理器CP1613 ；运算机借助于CP1613 ,通过工业以太网光纤交换机OSM ,与 PLC 进行通讯；工业以太网光名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 纤交换机 OSM ,带有两个光纤接口和6 个电气接口；连接电缆采用多模纤维光缆,可用于强电磁干扰环境；冗余10M/100M 工业以太网大大提高了网络性能,网络配置和扩展也特别简洁；用两根光缆即可,而且是冗余配置,掌握柜接线也很简洁；4.2 编程和组态及功能模块 FM355C （1） PLC 编程软件采纳 STEP7 ,STEP 7 编程软件在windows2000/XP 下运行； STEP7 编程语言供应了特别丰富的指令集,它使复杂功能的编程变得简洁快捷； STEP7 供应了结构化 的程序设计方法,以块形式治理用户编写的程序和资料,可以通过 调用语句将它们组成结构化的用户程序,增加了程序的可读性和易 爱护性；系统为用户供应了大量预先编制的功能块,用户可直接使 用这些功能块,从而大大缩短了编程时间；标准软件包的功能 标准软件支持自动任务创建过程的各个阶段,如：· 建立和治理工程· 对硬件和通讯作组态和参数赋值· 治理符号· 创建程序,例如为S7 可编程掌握器创建程序· 下载程序到可编程掌握器· 测试自动化系统· 诊断设备故障名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）运算机上安装的SCADA 软件为 WinCC ,操作系统为windows2000 ；WinCC 具有广泛的应用和极高的兼容性,供应成熟牢靠的操作和高效的组态性能；Wincc 可用于自动化领域中全部的操作员掌握和监控任务；Wincc 可将生产过程中的状态以图像、文字、棒图、曲线或报警形式清晰地表达出来；它同时能够将所发生的大事、过程数据记录下来,供历史数据查询使用；可很便利地组态产生所需的报表格式,按时间或大事触发打印；Wincc 在 Windows环境下,通过 OLE 和 ODBC 很简洁将其他控件集成到应用软件中；也可通过 DDE 方式与其他应用程序进行通信；在 Wincc 中,嵌套一个标准c 语言,在工程中,可随便地完成任务；同时可拜访 Wincc 的 API 编程接口来达到某些特别功能；Wincc 的具有开放通信协议,支持多种 PLC 系统；（3）FM355C 是用于闭环掌握任务的 块, 它有如下功能 : . 可用于温度、压力和流量掌握 . 便利用户的在线自优化温度掌握 . 预编程的掌握器结构 . FM 355C 作为连续动作掌握器 . 4 个模拟输出端用于掌握执行元件 . CPU 停机或故障后仍能连接运行 FM 355C 掌握器具有以下性能 : 4 通道闭环掌握模名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - . 工厂预制的掌握器结构用于固定设定点掌握,串联掌握,比例掌握, 3 重量掌握；依据所挑选的掌握器结构,几个掌握器可结 合到一个结构中；. 不同的操作方式 自动、手动、安全方式、跟随方式、后备方式 . 2 种掌握算法；自优化温度掌握算法 PID 算法 本系统应用了模块基本的功能,取得了较好的成效；五、 掌握软件的设计 本系统的掌握方式有以下几种：1）手动方式：用于设备调试、检修时的操作；2）半自动方式：用于在手动方式下对单体设备的自动掌握；3）自动方式：用于对全部设备的自动掌握；掌握软件设计主要有以下几部分：辊道掌握；步进梁控；掌握；空气总管压力掌握；炉温掌握； 炉压掌握；煤气总管压力 热风温度掌握；紧急停炉爱护其中主要的是步进梁的掌握和炉温掌握及紧急停炉爱护,下面主要说一下步进梁掌握、炉温掌握、紧急停炉爱护的掌握思想；5.1 步进梁掌握 步进梁的动作方式有周期方式和踏步方式,周期方式用于运输 钢管向前移动,而踏步方式用于等待出钢；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 步进梁的周期方式：活动梁上升 180mm,前进 145mm,下降 180mm,后退145mm,钢管前进一个齿距；其运行轨迹如下：图 3 步进梁动作轨迹图其运行速度如下图所示：图 4 步进梁运行速度图在步进梁接近固定梁面时,放慢步进梁的上升速度,以使步进梁轻接触固定梁上的钢管,同样下降时也是如此；步进梁的掌握系统如图名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5 步进梁掌握原理图 步进梁踏步方式：活动梁上升 180mm,后退 45mm ,下降 180mm,前进45mm 钢管在固定梁原齿槽内转动；运行轨迹如下图所示：图 6 步进梁踏步轨迹图 5.2 炉温掌握 炉子温区划分 淬火炉共 8 个控温区；加热段沿炉宽分四个区,即加热 1、加热 2、加热 3、加热 4、；保温段沿炉宽也分 保温 2、保温 3 和保温 4 ；4 个区,即保温 1、回火炉共 10 个控温区；加热段沿炉宽分二个区,加热 1 为中间段,加热 2 为左右两段组成；均温段沿炉宽分 1、均温 2 、均温 3、均温 4；保温段沿炉宽也分 1、保温 2 、保温 3 和保温 4；4 个区,即均温 4 个区,即保温名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 以上每个区均为独立控温； 各区炉温的设定方式 各区的温度有二种设定方式：手动设定方式：即在工控机上手动转变各区温度设定值对炉温进行设定；程序设定方式：对于不同规格及材质的钢管,按工艺要求对应不同的设定温 度,操作者可予先将不同规格和材质的钢管的炉温设定值以数据库形式储存在 PLC 内,并在工控机CRT 的钢管挑选界面上,可按需要,通过 “一触式 ”软按键对各区炉温进行批量设定； 各区温度的调剂方式采纳 PID 调剂方式,其过程是由热电偶检测来的实际炉温传给FM355 PID 模块,并与该区设定值进行比较,由该模块实现 PID运算并输出 420mA 信号,并将此信号传输至 Krom 公司的连续掌握或脉冲掌握器的输入端,再去掌握燃烧系统,实现温度掌握；其体掌握过程如下：对于淬火炉加热 1、加热 2、加热 3、加热 4 四个温区,是采用德国 Krom 公司的比例燃烧连续掌握系统,温度模块的 PID 输出420mA 信号掌握系统的空气电磁蝶阀；空气电磁蝶阀开度发生变化,通过空 / 燃比例调剂阀使烧嘴前煤气压力发生变化,从而使供名师归纳总结 热发生变化,实现炉温的自动掌握；见图7 第 15 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7 连续燃烧掌握原理图1 燃气电磁阀 2 烧嘴掌握器 3 点火变压器 4 空燃比例阀 5 流量调节阀 6 手动蝶 7 波纹管 8 烧嘴对于淬火炉的保温1、保温 2、保温 3、保温 4 四个区和回火炉的各区而言,是采纳德国Krom公司的脉冲燃烧掌握系统,脉冲掌握器 MPT-700 ,接受 PID 模块的 PID 输出信号并将该信号变成 具有脉冲调宽时序信号去掌握脉冲烧嘴的开关时序及开关时间比 例,从而达到调剂空气、煤气的流量,达到掌握炉温的目的；为保证炉温匀称度 ± 5和沿钢管全长温度匀称性小于 10 要 求,淬火炉的保温段及回火炉均采纳脉冲燃烧掌握,在脉冲燃烧控 制中,烧嘴只工作在开或关两种状态下,依据对烧嘴的功率、混合比、喷出速度等要求,将烧嘴一次性调至正确工作状态,我们采纳 的是 Krom 公司的调温烧嘴,这样对于提高燃烧效率,降低排放物 污染程度都有明显成效；其掌握系统示意图见图 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 8 脉冲燃烧掌握原理图 5.3 紧急停炉爱护和连锁（1）自动停炉 当发生以下情形时应自动停炉：车间煤气总管压力超低限；热风压力超低限；冷却水压力超低 限或断水；助燃风机故障停转；停电；自动停炉过程：总管煤气紧急迫断氮气吹扫管道管道内煤 气放散；（2）紧急手动停炉 它用于掌握系统显现故障等特别情形；该系统为独立于 PLC 掌握的联锁系统,由操作者按急停按钮完 成停炉；停炉过程仍具有下面联锁功能：总管煤气紧急迫断氮气吹扫管道管道内煤气放散；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六步进式加热炉掌握方案设计步进梁式加热炉主要性能参数 炉子额定才能： 90t/h 有销炉底强度： 500Kg/m2*h 钢坯加热温度： 10501080摄氏度,最高 1150摄氏度 燃料：高焦炉混合煤气设计发热值： 7531KJ/m3 煤气接点压力： 8000pa 炉膛掌握温度：均热段11001200摄氏度, 加热段 11501250 摄氏度,预热段 700850摄氏度,炉膛最高温度 1350度烧嘴数量：均热段：共 28 个,加热段 34 个烧嘴型号： BMT-3.34 煤气调焰烧嘴炉膛掌握压力： 020Pa 空燃比： 1.24.5（随热值调整）掌握系统详细方案设计 加热炉燃烧掌握系统对加热炉掌握来说,占有很重要的位置；它 对于坯料加热温度的匀称,温度掌握的精确,合理的进行燃烧,节 约燃料,防止冒黑烟,削减有害气体对环境的污染,都有重要的意 义；传统的加热炉炉温掌握通常采纳并行串级掌握方法或双交叉限幅 掌握燃烧方法；并行串级掌握方法比较简洁、有用,而且负荷跟踪 速度较快,但是在动态特性变化比较频繁的生产过程只能中,不能 保持空气、燃料的较好跟随关系,难以实现正确空燃配比；而双交 叉限幅掌握方法就能保证正确空燃配比的实现,但同时也导致了整 体上负荷跟踪速度的降低；炉温掌握采纳具有快速补偿响应及抗积分饱和功能的双交叉限幅燃烧控制方法 . 加热炉各段炉温掌握采纳PID 掌握,过程值来自于选定的热电名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 偶的测量值； 2 根热电偶检测的温度偏差回路实时监视偏差值,温度偏差高时将报警提示操作工；炉温掌握器有自动、手动两种掌握方式；当煤气 / 空气调剂阀输出达到60%以上而煤气 / 空气的流量过程值低于 20%时,煤气 / 空气显示故障并停段；在燃烧负荷发生急剧变化的情形下,由于空气流淌管道与煤气 流淌管道特性间的差异,各阀门的响应速度和系统的响应速度不 同,会带来缺氧燃烧现象和过氧燃烧现象的发生；当负荷增加时,燃料系统所需的煤气流量和空气流量理论上同时上升,但由于空气 流量通常滞后,燃烧空气过少,此时燃料不能得到充分燃烧,致使 热效率降低,同时造成烟囱冒黑烟,污染环境；相反负荷削减时,燃烧空气过多,余外的空气被加热后随废气一同带走,造成热效率 降低,因此在燃烧掌握中采纳双交叉限幅掌握；其结构是以出炉温 度为一个主控回路,煤气流量和空气流量构成两个并联串级掌握系 统；其中,温度掌握器是主掌握器,实现温度的粗调,煤气流量控 制器和空气流量掌握器是平行的副掌握器,完成精确掌握；通过双 交叉限幅,副回路掌握器会在主回路的输出以及防止燃烧系统显现 过氧和缺氧燃烧的上下限中挑选一个合适的值给副回路掌握器作为 设定值,这样,煤气流量和空气流量会严格地依据一个合理的比值 交替地上升,使实际的空燃比保持在合理的范畴之内,从而克服了 传统的串级掌握系统存在的不足；具有快速补偿响应功能的交叉限幅掌握方法 制的响应速度受燃料流量掌握和空气流量掌握, 双交叉限幅燃烧控 , 响应速度的制约取决于其应较慢一方 , 通常是空气流量 . 掌握的响应速度在炉温设定值动态优化设定的燃烧系统中, 这一问题显得尤为突出通常的解决方法,是当炉温设定值的变化率较大时, 取消双交叉限幅功能代之以串级并行掌握 . 本文采纳的方法是在现有的双交叉限幅燃烧掌握的基础上增 加一快速响应功能 , 以改善空气流量掌握系统的响应速度 . 这种掌握方法主要思想是在正常状态下采纳双交叉限幅燃烧控制方法 , 当负荷大幅度升降其变化超过响应速度 制的才能时 , 燃料系统限制环节的输入输出之差, 较快的燃料系统限 , 经动特性补偿方向性增益补偿和补偿量限制环节后, 与空气系统限制环节的输出相加,此信号作为空气流量掌握系统的设定值. 实行强制性前馈作用以此来名师归纳总结 加快空气系统的响应速度, 快速解除对燃料系统的限制作用；第 19 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图中 A 为炉温调剂器的输出 ,B 和 D 分别为依据空气流量测量值求得的黑烟界限和空气过剩界限,量求得的黑烟界限和空气过剩界限,正系数 , 为空气过剩率设定；煤气 / 空气流量掌握C 和 E 分别为依据燃料流量测 K1-K4 为偏置数 , 为量程修当空气和煤气管道压力过小的时候会造成回火事故,使加热炉既 不能正常工作；为了保证不发生这样的事故,煤气管道压力不能太 小,因此需要在煤气和空气管道压力连续减小,而温度调剂系统无 法发挥作用的时候需要完全切断煤气供应,对燃烧系统进行爱护,以防止回火,造成不必要的缺失；煤气空气管道压力掌握系统框图如图 5 所示：压力设定压力掌握器电动调剂阀气体管道压力检测变送图（ 5）管道压力掌握框图图名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其掌握流程图如图 6所示：压力PT 压力给定PC 流量图（ 6）管道压力掌握流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 炉膛压力掌握炉膛压力是实现加热炉自动掌握的一个重要参数；当炉膛压力过高 时,火烟就会从入 出 料口处大量冒出；这不仅使大量有效热量散 失,增加炉子的燃料消耗,而且也简洁烧坏炉子的钢结构和炉墙钢 板,降低炉子的使用寿命；同时,炉压过大引起的冒火仍会导致劳 动环境的恶化；当炉膛压力过低时,会吸入大量的冷风,不但增加 炉子的热耗仍会增加钢坯的氧化烧损,甚至引起烧钢；因此,必需 对炉膛压力进行有效掌握；在加热炉正确燃烧掌握系统的基础上,炉膛压力掌握可以通过掌握烟道闸门的开启度或引风机调速来实 现；炉膛压力主要通过设于排烟管道上调剂阀的开度进行调剂,正常时 应保持炉膛微正压 1020Pa,以防止外部冷空气侵入和火焰外逸；以均热段炉压测点为被控参数,蓄热系统的排烟管道上的调剂阀为 操纵量；以炉气平稳动身,烟道排烟量应当以供风量相平稳,故采 用简洁的单回路掌握系统对炉膛压力进行掌握,有压力检测变送装 置反馈回来的信号与给定值进行比较,当炉膛压力增大时,增大烟 道阀门的开度；当炉膛压力减小时,减小烟道阀门的开度；炉子待 轧熄火时,烟道闸门应完全关闭,以保证炉温不会很快降低；炉压掌握系统方框图如图7所示：烟道管道炉膛炉膛压力压力设定烟道闸门压力掌握器压力检测变送图（ 7）炉内压力掌握框图名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其掌握流程图如图 8所示：出口压力 PT PC Pr + 烟道图（ 8）炉内压力掌握流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 七 终止语 本系统设计采纳了先进的自动化技术,达到了加热炉生产的高 产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求；现在该系统自投运以来,运行稳固牢靠,操作简便,深受现场工作 人员的欢迎,达到了比较好的预期成效；名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 24 页