книги из ГПНТБ / Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали

ности изодромных регуляторов с тем, чтобы согласовать коэффициенты передачи объекта и регуляторов при раз­ личных нагрузках печи. По последней цепи осуществля­ ется непрерывная корректировка задания регулятору давления в печи.

Сумматор СУТ-М093

Рис. 60 Схема выработки корректирующих импульсов:

I — к ЭПЗД томильной зоны; I I — то же, верхней зоны; I I I — то же, нижней зоны; I V — коррекция в узле регулирования давления печи; V — самонастройка регуляторов температуры зон; / — вторичный прибор фиксатора темпа; 2 — вто­ ричный прибор измерения температуры металла; 3 — ручной задатчик тепловой нагрузки

В целом схема коррекции представляет собой следя­ щее. устройство, которое осуществляет слежение за из­ менением производительности печи, а следовательно, и темпом прокатки и выполняет непрерывное автомати­ ческое изменение заданий регуляторам температуры в сторону увеличения или уменьшения тепловой нагрузки печи на величину, соответствующую измененному темпу прокатки.

Установка в схеме специального устройства форми­ рования корректирующего сигнала типа СУТ-М093, позволяющего суммировать до трех корректирующих воздействий с произвольно выбираемыми коэффициен­ тами, выдавать команды на изменение задания и изме-

нені-îe настроек на четырех регуляторах и включающе­ го все настроечные элементы, обеспечивает возможность компоновки любых вариантов систем коррекции тепло­ вой нагрузки методических печей и значительно облег­ чает настройку системы и ее эксплуатацию.

Регуляторы соотношения топливо — воздух в зонах печи устанавливают расход воздуха в соответствии с расходом топлива и заданным коэффициентом расхода воздуха.

Давление в рабочем пространстве печи регулирова• лось по импульсу, отбираемому под сводом томильной зоны. При изменении тепловой нагрузки печи небходимо изменять задание регулятору давления так, чтобы при любом режиме работы поддерживать давление в печи на оптимальном уровне. Изменение задания регу­ лятору давления выполняется суммирующим устройст­ вом СУТ-М093 в зависимости от суммарного импульса температуры металла в методической зоне и средней частоты выдачи металла из печи. Промышленные испы­ тания различных вариантов системы проводили на ме­ тодических печах ряда заводов черной металлургии страны.

Система регулирования теплового режима, внедрен­ ная на печи № 1 стана 320 РМЗ, работает следующим образом.

Температура в отдельных зонах печи, измеряемая платинородий-платиновыми термопарами, поддержива­ ется изодромными регуляторами. Потенциометры ЭПДЗМ093, измеряющие температуру в зонах, оснащены специальными устройствами для дистанционного изме­ нения задания. Температура металла в методической зоне измерялась радиационным пирометром ПРК-600, работающим в комплекте с электронным потенциомет­ ром ЭПП-120 со встроенным 100%-ным реостатным датчиком. Сигнал с реостатного датчика подавался на вход сумматора корректирующих импульсов СУТ-М093. Одновременно на вход этого сумматора подавались также сигналы от дистанционного реостатного задатчи­ ка, позволяющего вручную управлять тепловым режи­ мом печи при длительных простоях, и от системы сни­ жения тепловой нагрузки при кратковременных про­ стоях.

Выходы сумматора СУТ-М093 подавались в систе­ мы дистанционной перестановки задания регуляторам

температуры соответствующих зон. Таким образом осу­ ществлялась коррекция задания регуляторам темпера­ туры в зонах печи в зависимости от ее производитель­ ности.

Степень воздействия сумматора на заданные значе­ ния температуры в отдельных зонах печи настраивается соответствующими настроечными элементами. Настроеч­ ные коэффициенты выбираются в соответствии со ста­ тической характеристикой: температура металла в мето­ дической зоне — производительность печи. Кроме того, в систему входит специальная схема сброса тепловой нагрузки при простоях печи (5—30 мин—I ступень, бо­ лее 30 мин—II ступень).

Дистанционный задатчик позволяет корректировать тепловую нагрузку в тех случаях, когда воздействие системы автоматического регулирования бывает недо­ статочным. Эти случаи наблюдаются при нарушениях технологического режима, например при посаде заго­ товок крупного сечения следом за заготовками мелкого сечения. Это неминуемо приводит к оплавлению метал­ ла в начале сварочной зоны вследствие резкого форси­ рования печи системой автоматики или вследствие дли­ тельных простоев, когда печь переводится в режим хо­ лостого хода, обеспечивающий минимальный угар ме­ талла.

Система управления тепловым режимом, внедренная на методической печи № 1 стана 700 АзТЗ, в схемном исполнении и аппаратурном оснащении почти аналогич­

пирометра, замеряющего температуру металла, а также возможны попадания в поле визирования пирометра промежутков между заготовками (это искажает показа­ ния и вносит добавочные погрешности в систему регу­ лирования), температура металла измерялась с обеих сторон печи, и на потенциометр подавалась полусум­ ма э.д.с. Это позволило организовать работу узла изме­ рения температуры металла более стабильно и на­ дежно.

Кроме того, вместо узла сброса тепловой нагрузки по времени при простоях печи применили специальный

прибор, измеряющий среднюю частоту выдачи металла из печи (см. п. I, гл. IV).

Таким образом, на сумматор СУТ-М093 подавалось три сигнала: с потенциометра, измеряющего темпера­ туру металла в методической зоне; с измерителя сред­ ней частоты выдачи металла из печи и сигнал с дистан­ ционного задатчика, позволяющий по усмотрению об­ служивающего персонала форсировать или сбрасывать тепловую нагрузку при различных отклонениях от тех­ нологии нагрева, с которыми система не в состоянии справиться. Примеры таких отклонений указывались выше.

Следовательно, общий корректирующий импульс складывался из указанных выше трех воздействий, со­ отношения между которыми определялись эксперимен­ тально при наладке системы.

Испытания приборов системы связанного регулиро­ вания, проведенные на РМЗ и АзТЗ, показали, что но­ вая система обладает достаточной надежностью и удоб­ на в эксплуатации. Простота конструкции суммирую­ щего устройства СУТ-М093 обусловливает значитель­ ную надежность в работе и гибкость при компоновке любых вариантов этой системы.

Система дистанционного изменения задания, вмонти­ рованная в потенциометр ЭПДЗ-М093, достаточно на­ дежно и просто позволяет осуществлять коррекцию теп­ ловой нагрузки по зонам печи, а установка указателя задания дает возможность облегчить контроль и наст­ ройку системы.

Электронный потенциометр с дистанционным изме­ нением задания представляет собой модификацию по­ тенциометра ЭПП-120 со шкалой 0—1600°С и отличает­ ся от последнего тем, что в нем имеется дополнительная следящая система, перемещающая задатчик регулятора в зависимости от величины и знака корректирующего сигнала.

В схеме коррекции теплового режима методических печей формирование корректирующего импульса про­ исходит в сумматоре СУТ-М093 (см. рис. 60). Блок суммирования представляет собой прибор, в котором со­ бирается информация об изменениях динамических свойств регулируемого объекта. Для рассматриваемого случая в сумматор подается непрерывная информация об изменениях температуры поверхности металла в ме­

тодической зоне, которая характеризует изменение производительности, а следовательно, и &0б, и информа­ ция об изменении средней частоты выдачи нагретого металла из печи, которая также отражает изменения производительности печи. Третий входной канал сум матора используется для ручного задатчика. Сум­ мирующее устройство можно также применять в систе­ мах, когда количество информации, т. е. входных вели­ чин, больше, чем в рассматриваемом случае [78].

На входе прибора, как было указано выше, выраба­ тывается три разных, для различных зон корректирую­ щих напряжения, которые затем поступают в схемы дистанционного изменения задания температуры по зо­ нам печи.

Основная погрешность суммирования не превышает ±0,5% разности пределов измерения. Порог чувстви­ тельности сумматора составляет не более ±0,3% раз­ ности пределов измерения.

Положение движков потенциометров определяется сигналами от датчиков, измеряющих температуру ме­ талла в методической зоне и среднюю частоту выдачи металла, а также от ручного задатчика. Величины каж­ дого из входных сигналов устанавливаются в диагона­ лях входных мостов с соответствующим сопротивлением (500 ом). Рукоятки входных мостов выведены на перед­ нюю панель прибора. Напряжение обратной связи оп­ ределяется положением движка реостата обратной свя­ зи, кинематически связанного с выходным валом ком­ пенсирующего двигателя. Таким образом, сумма вы­ ходных сигналов определяет угол поворота выходного вала двигателя Д-32. С этим выходным валом связаны движки трех потенциометров и трех выходных реоста­ тов, а также подвижная рамка индукционного датчика ИД, которая может быть использована в схеме дистан­ ционного изменения задания регулятору давления в ра­ бочем пространстве печи.

Результаты промышленных испытаний комплекта нестандартных приборов ЭПДЗ-М093, СУТ-М093 и измерителя средней частоты выдачи металла (фиксато­ ра темпа) показали надёжную и стабильную работу указанных приборов, что позволило в дальнейшем ре­ комендовать Челябинскому заводу «Теплоприбор» их серийное изготовление,

2. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ КОЛЬЦЕВЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Система решает основную технологическую задачу управления нагревом металла; управляет тепловым ре­ жимом в функции переменного темпа прокатки (произ­ водительности печи) и параметров садки. Блок-схема системы управления представлена на рис. 61.

Принципиальное отличие указанной системы от дру­ гих существующих систем заключается в том, что уп­ равление тепловым режимом ведется в зависимости от: а) среднего времени нахождения металла на участках горения (в предыдущих системах от средней частоты выдачи или среднего времени пребывания заданного числа заготовок в печи); б) теплового состояния печи, т. е. от отклонения температуры поверхности металла, измеренной в определенном месте подогревательной зо­ ны, от заданной технологией нагрева (в предыдущих системах от абсолютного значения этой температуры или температуры отходящих газов) ; в) изменения па­ раметров садки с учетом местонахождения границ са­ док в рабочем пространстве печи (в предыдущих систе­ мах вообще не учитывались).

Управляющие сигналы для стабилизации температу­ ры на участках горения вырабатываются двумя само­ стоятельными устройствами. Первое устройство выра­ батывает управляющие сигналы в функции времени

странстве.

При конструктивном оформлении системы особое внимание уделялось максимально возможному исполь­ зованию стандартных средств контроля и регулирования, серийно выпускаемых приборостроительными заводами страны. Поэтому следует отметить, что узлы стабилиза­ ции основных параметров теплового режима почти це­ ликом собраны на стандартной, опробованной в промыш­ ленных условиях аппаратуре, за исключением потенци­ ометров с дистанционным изменением задания типа ЭПДЗ-120, примененных в узлах стабилизации темпе­ ратуры на участках горения и в узле определения теп­ лового состояния печи. Однако измерительная часть

указанных потенциометров не отличается от стандарт­ ных потенциометров типа ЭПП-120.

Потенциометры типа ЭПДЗ-120, опытная партия ко-

.торых. изготовленная Челябинским заводом «Теплоприбор» по техническим условиям ЦПКБ и ПКИ «Автоматпром» прошла успешные промышленные испытания на кольцевой печи трубопрокатного агрегата 250-1 АзТЗ. Эти потенциометры аналогичны потенциометрам типа ЭПДЗ-М093, разработанным ВНИИАчерметом [86], и отличаются от них только более совершенным конст­ руктивным исполнением и добавлением к узлу дистан­ ционного изменения задания устройства для перена­ стройки регуляторов-стабилизаторов температуры. Прин­ ципиальная схема потенциометра ЭПДЗ-120 представле­ на на рис. 62.

Потенциометр состоит из двух самостоятельных ча­ стей: измерительной части и узла дистанционного из­ менения положения стрелки задатчика, совместное воз­ действие которых на 10%-ный 120-сш реостатный за­ датчик, находящийся в схеме регулирования, достига­ ется при помощи специальной рычажной системы.

Изменение положения вала двигателя 1, а следова­ тельно, и сидящих на этом валу устройств происходит или при нарушении баланса моста следящей системы вследствие изменения сопротивления плеч реостата установки задания 2, или при появлении напряжения небаланса на выходе устройства 3. Для изменения со­ противления плеч реостата установки задания и вве­ дения напряжения небаланса в цепи / —// предусмот­ рены устройства 3 и 4, входящие в систему управления (подробно эти устройства описаны ниже). Изменять положение стрелки задатчика можно вручную, изменяя положение ползуна реостата 2, ручка которого выве­ дена на переднюю панель потенциометра. На переднюю панель выведена также ручка реостата 5, предназна­ ченного для выбора необходимой скорости перемещения стрелки задатчика для настройки системы.

Съемный профилированный кулачок 6 предназначен для выбора закона изменения заданных значений тем­ пературы, различных для разных зон. Устройство пе­ ренастройки регуляторов 7 предназначено для дискрет­ ного изменения сопротивлений в цепи во входной схеме регулятора температур; причем сопротивления Ri-з, изменяющие динамические настройки регуляторов при

изменениях производительности, рассчитывают заранее и подключают к ламелям сектора, по которым переме­ щается ползун устройства 7. Сопротивление R4 служит для предварительной настройки устройства.

Р И С . 62

Принципиальная схема потенциометра ЭПДЗ-120

Узлы дистанционного изменения положения стрелок задатчиков (заданных значений регулируемых пара­ метров) — это последние звенья системы управления тепловым режимом кольцевой печи. Эта система, как указывалось выше, состоит из двух самостоятельных

устройств (см.' рис. 61): устройства выработки управ­ ляющих сигналов при изменениях параметров садки 4 и устройства выработки управляющих сигналов при из­ менениях среднего времени пребывания металла на участках горения и теплового состояния печи 3.

Ниже приводится описание устройства выработки управляющих сигналов при изменениях среднего време­ ни пребывания металла на участках горения и тепло­ вого состояния печи. Структурная схема устройства при­ ведена на рис. 63.

Устройство собрано на базе электрического сумма­ тора типа СБМ-238, разработанного ПКИ «Автоматпром». Челябинским заводом «Теплоприбор» серийно выпускаются две модификации сумматора указанного типа: СБМ-236— на три входных канала и шесть вы­ ходных; СБМ-238— на три входных канала и восемь выходных.

Применение на кольцевых печах сумматора той или иной модификации зависит от числа отапливаемых зон (на заводах черной металлургии СССР в основном экс­ плуатируются печи с шестью — восемью участками го­ рения).

Для правильного формирования управляющих сиг­ налов при изменении времени пребывания металла на участках горения и теплового состояния печи необхо­ димо, чтобы устройство имело три входных канала и от шести до восьми выходных. На вход сумматора посту­ пают сигналы от: а) задатчика вторичного прибора уз­ ла измерения среднего времени пребывания металла на участках горения (120 ом, 100%); б) задатчика вторич­ ного прибора узла определения теплового состояния печи (120 ом, 100%); в) ручного задатчика тепловой нагрузки (120 ом, 100%).

Сопротивления плеч задатчиков образуют с перемен­ ными сопротивлениями R4, Rs и Re самостоятельные мосты, питание которых осуществляется тремя обмот­ ками (по 6,3 в) трансформатора Трі. В диагонали мос­ тов включены сопротивления Rlt R2 и R3, при помощи ко­ торых напряжения небаланса мостов суммируются и в соответствующих долях поступают на входную обмотку размножающего трансформатора Тр2, при этом суммар­ ное напряжение измеряется вольтметром со шкалой 0—7,5 в; наличие напряжения в цепях питания сиг­ нализируется лампой Л С. Арматура сигнальной лампы,