Регулирование температуры в методической печи с шаговым подом

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В МЕТОДИЧЕСКОЙ ПЕЧИ С ШАГОВЫМ ПОДОМ

Формулировка, цель проекта и задачи

 

• Целью проекта является разработка системы автоматического регулирования, осуществляющей выбор и поддержание температуры в методической нагревательной печи с шаговым подом.
• К основным задачам управления процессом относятся:
• - исключение погрешности при регулировании температуры;
• - возможность своевременного создания или изменения температурного режима;
• - упрощение эксплуатации системы автоматического управления;
• - снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудования;
• - получение экономического эффекта от рационального использования энергоресурсов.

 

 

Технологический процесс, как объект автоматизации

 

• Методическая печь — это агрегат непрерывного действия для нагрева металла перед его прокаткой или ковкой. В данном проекте рассматривается методическая печь с шаговым подом.
• Для нагрева длинномерных металлических изделий, содержащая корпус, свод, шагающий под с подвижными и неподвижными балками, футерованные сварочные и томильные зоны с горелками и соплами, размещенными в своде, сводовый пережим, установленный между сварочной зоной и томильной, с торцевыми горелками, размещенными под углом к горизонту для формирования газового потока.
•        Методическая печь состоит из рабочего пространства, где происходит сжигание топлива и нагрев металла, и ряда систем: отопление, транспортировка заготовок, охлаждения элементов печи, управление тепловым режимом и др.
• На рисунке 1 изображена методическая печь

 

 

Рисунок 1 Методическая печь с  шаговым подом

 

1 Рольганг загрузки; 2 Заслонка;  3 Механизм подъема заслонки; 

4 Дымоотбор; 5 Поддерживающие  кладку водоохлаждаемые трубы;  6 Газо- и воздухопроводы по  зонам регулирования ; 

7 Заготовки; 8 Горелки; 9  Подвижные балки; 10 Неподвижные  балки;

11 Рольганг выдачи; 12 Подвижная  заслонка; 13 Склиз

В методических нагревательных  печах система автоматического  управления включает следующие  узлы:  
1. Регулирования температуры 
2. Регулирования давления 
3. Регулирования соотношения газ-воздух 
Автоматическое регулирование печной установкой заключается в регулировании давления газа, производительности горелок, давление в рабочем пространстве печи, путем открытия шибера в канале, на дымовые газы из печи, и температуры путем регулировании подвода газа в печи. В каждой из зон печи установлен прибор для измерения температуры. Измерительные приборы соединены с регуляторами температуры, которые управляют регулирующими дроссельными клапанами, установленными в газопроводах. Если изменяется количество подводимого газа, то газо-воздушный вентилятор изменяет пропорционально и количество воздуха. 
 

 

Разработка функциональной схемы

Описание функциональной схемы

 

•      Функциональная схема состоит из ряда отдельных контуров автоматического регулирования.
• Первый контур регулирования температуры по зонам печи. Сигнал от датчика, как правило, это термопара, поступает на вход микроконтроллера также на вход МК подается значение с задатчика. Контроллер формирует регулирующее воздействие (4-20мА), которое подается с МК на вход БРУ. С БРУ сигнал подается на пускатель, формирующий сигнал 0-220В, который воздействует на регулирующий орган типа МЭО, который, изменяя положение шибера, изменяет подачу топлива по зонам печи. Аналогично производится регулирование температуры по остальным отапливаемым зонам печи.
• Второй контур регулирует соотношение газ-воздух, подаваемых к горелкам печи. Для измерения расхода топлива и воздуха используется диафрагма. С диафрагмы снятые давления поступают на расходомер, на выходе он формирует сигнал 4-20 мА, который подается на МК. Также на МК подаются с задатчиков коэффициенты для расчета необходимого количества воздуха. Параллельно измеряется расход воздуха и подается на МК. Контроллер производит необходимые вычисления и выдает регулирующее воздействие. РВ попадает на вход БРУ и далее аналогично по контуру 1, сигнал подается на пускатель, формирующий сигнал 0-220В который воздействует на регулирующий орган МЭО, изменяя расход воздуха по горелкам.
• Третий контур регулирует давление в рабочем пространстве печи. Сигнал от датчика поступает на МК. В МК поступает сигнал от задатчика. Контроллер производит необходимые вычисления и выдает регулирующее воздействие. РВ попадает на вход БРУ и далее аналогично контуру 1, сигнал подается на пускатель, формирующий сигнал 0-220В который воздействует на регулирующий орган МЭО.

Выбранные технические средства

 

• Датчик давления                                               Сапфир 22 ДД
• Исполнительный механизм                                             МЭО
• Пускатель                                                                     ПБР-2М
• Блок ручного управления                                            БРУ-32
• Контроллер                                                 SIMANTIC S7-200
• Диафрагма                                                                         ДКС
• Датчик расхода                                              Digital YEWFLO
• ПЭВМ                                                                Intel Pentium 4
• Задатчики                                                                   РЗД – 22
• Датчик температуры                                    ТПП Метран 211

Расчет структуры и состава  службы КИП и А 

 

• Начальник
• Бригадир                          Отделение ремонта
• Отделение эксплуатации            1 электромеханик I
• 1 электромеханик III 1 электромеханиковIII
• 1электромеханик IV 1 электромехаников IV
• 1 электромехаников V

ВЫВОД

 

•    В рамках данного курсового проекта были рассмотрены контуры контроля и регулирования.
• Система будет поддерживать температуру в заданных пределах, устанавливая температуру подогрева воздуха, тем самым регулируя расход газо-воздушной смеси на газовом трубопроводе.
•  Таким образом, разработанная система автоматизации методической печи удовлетворяет заданным техническим и технологическим требованиям. Необходимо отметить достоинства и недостатки данного устройства. К достоинствам относятся в первую очередь беспонтанное измерение температуры: 
        - простая элементная база; 
        - возможность построить пороги срабатывания на определенную температуру. 
        К недостаткам относится: 
        - дороговизна датчика; 
        - нелинейность сигнала датчика. 
      .