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孟波 馬凈
萊鋼軋鋼廠中小型車間加熱爐為步進(jìn)爐，用來(lái)對(duì)連鑄坯進(jìn)行加熱。使用燃料為高爐和焦?fàn)t混合煤氣，鋼坯需要經(jīng)五段加熱區(qū)加熱到適當(dāng)溫度后出爐。加熱爐燃燒介質(zhì)各參數(shù)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，它直接影響到燒坯的質(zhì)量,并涉及著安全生產(chǎn)等重大問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)加熱爐爐壓和溫度的穩(wěn)定有嚴(yán)格的要求，比如燃?xì)獾牧髁亢蜏囟鹊鹊取Ｒ雽?shí)現(xiàn)這些參數(shù)的穩(wěn)定，并且達(dá)到較好地配比有不同的方法可以實(shí)現(xiàn)。爐區(qū)儀控的熱工檢測(cè)控制量共573點(diǎn)，其中模擬量輸入98點(diǎn)，模擬量輸出24點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸入261點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出190點(diǎn)。調(diào)節(jié)回路16套，分別對(duì)加熱爐的煤氣、空氣的流量、壓力，爐內(nèi)溫度，換熱器的保護(hù)等進(jìn)行控制。
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品在其功能和性能指標(biāo)上都大大地豐富和完善，因此，筆者就應(yīng)用PLC的一些特殊功能模塊和一些普通的I/O模塊對(duì)加熱爐的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，包括前面提到的各種參數(shù)，以及通過(guò)PLC和變頻器的通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸出頻率的控制。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)上選用一臺(tái)上位機(jī)MASTER VIEW,一臺(tái)監(jiān)控站Operate Station520配以ABB ADVANT BUILD軟件包，PLC部分選用ABB MASTER PIECE200/1，它具有成本低、運(yùn)行可靠、功能較強(qiáng)的特點(diǎn)。本系統(tǒng)大致可以分為三個(gè)部分；系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖所示：① 儀控系統(tǒng)以及PID調(diào)節(jié)部分，② 雙交叉限幅燃燒系統(tǒng)，③ PLC和變頻器的通訊部分。系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。
2 儀控系統(tǒng)組成及控制功能
現(xiàn)儀控系統(tǒng)16套自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中，均采用PID調(diào)節(jié)，操作方式分為自動(dòng)、手動(dòng)方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有14套電動(dòng)方式，2套液動(dòng)方式。操作站實(shí)行對(duì)爐子的狀態(tài)監(jiān)控、意外事件報(bào)警等功能。
(1) 儀控系統(tǒng)的檢測(cè)
入爐煤氣、空氣的流量檢測(cè)由管路孔板檢測(cè)差壓，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（4~20mA）進(jìn)PLC。入爐煤氣、空氣的壓力從管路取壓口取壓與大氣壓力比較所得差壓信號(hào)，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)PLC。爐子的爐溫（S型）、換熱器處溫度（K型）由熱電偶檢測(cè)進(jìn)PLC。所有信號(hào)經(jīng)PLC分別計(jì)算轉(zhuǎn)換后，參與控制，并可在操作站顯示。
圖1 系統(tǒng)配置圖
(2) 加熱爐壓力控制
為保證助燃空氣與煤氣壓力保持穩(wěn)定，使?fàn)t內(nèi)燃燒順利進(jìn)行，煤氣和空氣的壓力必須進(jìn)行控制。加熱爐爐內(nèi)壓力過(guò)高，過(guò)低都不恰當(dāng)，過(guò)高會(huì)使?fàn)t門(mén)噴火并損傷爐子設(shè)備，過(guò)低會(huì)使加熱爐吸入冷空氣，影響加熱爐燃燒質(zhì)量及效果，爐內(nèi)壓力的控制也很重要。
① 助燃空氣壓力控制
助燃空氣壓力的大小，是保證噴嘴正常工作的重要條件。助燃空氣壓力調(diào)節(jié)是PID調(diào)節(jié)。如果設(shè)定值與反饋值存在偏差，PID調(diào)節(jié)開(kāi)始進(jìn)行，盡可能在短時(shí)間內(nèi)使偏差最小。當(dāng)反饋值大于設(shè)定值，經(jīng)PID運(yùn)算后向閥門(mén)輸出控制信號(hào)，使閥門(mén)關(guān)小，于是壓力下降，當(dāng)反饋值小于設(shè)定值，經(jīng)PID運(yùn)算向閥門(mén)輸出信號(hào)，使閥門(mén)開(kāi)大，壓力升高。
② 煤氣壓力控制
煤氣壓力控制閥主要起安全保護(hù)作用，煤氣和空氣若是出現(xiàn)低壓，將會(huì)出現(xiàn)事故。所以在煤氣和空氣主管道上，分別裝有兩個(gè)低壓開(kāi)關(guān)，在換熱器前后也各裝有一個(gè)。任意一個(gè)低壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將會(huì)使煤氣主關(guān)斷閥都會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，停爐，保護(hù)加熱爐。
③ 加熱爐爐內(nèi)壓力控制
爐內(nèi)壓力一般要求保持微正壓控制。爐壓滯后大，時(shí)間常數(shù)小，因此采用前饋-負(fù)反饋調(diào)節(jié)。系統(tǒng)調(diào)節(jié)方塊圖如圖2所示。
(3) 換熱器保護(hù)
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)