Контроль температуры в рабочем пространстве печи осуществляется с помощью термопар типа ТПР-1788.
Контроль температуры нагреваемого металла производится автоматическим оптическим пирометром ARDOCELL PZ20 фирмы Siemens.
Контроль температуры отходящих газов осуществляется с использованием термопар ТХА-2388.
Давление в печи измеряется измерительным преобразователем «Сапфир-22М-ДИВ»
Расход газа и воздуха измеряется перед регулирующими органами комплектом приборов, состоящих из зондов измерения расхода SDF фирмы SKI и измерительных преобразователей SITRANS P фирмы Siemens, размещенных по месту на трубопроводах газа и воздуха. Применение зондов обусловлено необходимостью минимизации потерь давления по воздушному тракту печи и существенно более широким в сравнении с измерительными диафрагмами диапазоном измерения. Программой контроллера предусматривается демпфирование мгновенных (текущих) измерений значений расхода газа и воздуха для сглаживания пульсации результатов.
Положения заслонок газа, воздуха и дымоудаления, связанных через тяги с исполнительными механизмами контролируется блоками БСПТ-10 встроенными в МЭО.
К контролируемым дискретным параметрам относятся информационные сигналы:
положение и состояние вспомогательных механизмов печи; минимальное и максимальное открытие МЭО; наличие срабатывания электромагнитных клапанов горелок; наличие контроля факела горелок и сигналов с датчиков автоматики безопасности; текущее состояние кнопок управления.
Информация о положении и состоянии вспомогательных механизмов печи поступает на входы контроллера с сухих контактов промежуточных реле и служит для целей диагностики.
Сигналы о минимальном и максимальном открытии МЭО поступают при срабатывании их встроенных конечных выключателей и служат для ограничения хода исполнительных механизмов.
Наличие срабатывания электромагнитных клапанов фирмы Kromschroeder контролируется встроенными указателями положения.
Наличие пламени факела горелок контролируется приборами Ф34.3.
Текущее состояние каждой кнопки управления постоянно отслеживается контроллером и при его изменении производятся действия в соответствие с функциональным назначением соответствующей кнопки.
Подсистема визуализации, контроля, диагностики и протоколирования. Подсистема визуализации, контроля, диагностики и протоколирования предназначена для организации доступа в диалоговом режиме оператора-технолога и мастера КИП и А печи к выполнению операций предусмотренных технологией при работе ПСН. В состав подсистемы функционально входят промышленный компьютер SIMATIC RI 25P (компьютер) и панель оператора SIMATIC OP7 (панель оператора ОР7), работающие под управлением контроллера SIMATIС S7-315 DP (контроллер), все оборудование фирмы Siemens.
Компьютер и панель оператора ОР7 выполняют функцию отображения переменных технологического процесса (температура, давление и т.д.), ввода технологии, параметров (задания регуляторам, настроечные коэффициенты и т.д.) и служат как средство для выдачи управляющих команд на контроллер под управлением оператора-технолога.
Для мастера КИП и А предусмотрена возможность изменения настройки параметров регуляторов, параметров вентиляции, розжига и т.д., а также изменения конфигурации компьютера и панели оператора ОР7 (работа с аварийными сообщениями, изменение паролей, установка времени и т.д).
При работе ПСН система диагностики контроллера осуществляет непрерывной контроль за состоянием механизмов и параметров технологического процесса и управляет выдачей текстовых сообщений на монитор компьютера и панель оператора ОР7, а также световой и звуковой сигнализацией.
После запуска режима печи по температурно-временному графику производиться протоколирование хода технологического процесса с записью на жесткий диск памяти промышленного компьютера.
3.3 Подсистема автоматического регулирования
Подсистема автоматического регулирования предназначена для управления тепловым режимом печи и включает в себя три контура регулирования:
контур регулирования температуры печи, контур регулирования соотношения «газ-воздух»; контур регулирования давления в печи.
Регулирование температуры в печи осуществляется путем воздействия на исполнительный механизм, связанный регулируемой тягой с заслонкой на газопроводе, в функции изменения температуры печи по температурно-временному графику нагрева. Задание регулятору формируется в контроллере по алгоритму управления в виде единичных значений в зависимости от заданной технологии (изменение задания температуры по скорости или во времени). t: 130%; widows: 0; orphans: 0"> Регулирование соотношения “газ – воздух” осуществляется путем воздействия на исполнительный механизм, связанный регулируемой тягой с заслонкой на воздушном трубопроводе, в функции каскадной схемы регулирования соотношения газовоздушной смеси. По этой схеме ведущий регулятор (температуры) работает в функции изменения температуры печи по температурно - временному графику нагрева и при этом формирует текущее задание ведомому (соотношения “газ-воздух”) по графику соотношения расходов газа и воздуха, а ведомый регулятор в свою очередь формирует управляющее воздействие на исполнительный механизм.
Регулирование давления в рабочем пространстве печи осуществляется в функции поддержания постоянным заданного давления в печи, путем воздействием на исполнительный механизм связанный регулируемой тягой с заслонкой дымоудаления.
Элементы подсистемы автоматического регулирования унифицированы и состоят из бесконтактных тиристорных реверсивных пускателей ПБР и исполнительных электрических механизмов МЭО. Контроль положения исполнительного органа ведется через токовый датчик обратной связи и индицируется на соответствующем экране компьютера или панели оператора ОР7.
Управление исполнительными механизмами возможно и при отключенных регуляторах - в ручном режиме, дистанционно, с технологической клавиатуры панели оператора ОР-7 или с клавиатуры компьютера.
3.4 Подсистема автоматики безопасности
Подсистема автоматики безопасности предназначена для эксплуатации в составе оборудования печи скоростного нагрева. Функционально аппаратная часть автоматики безопасности работает автономно от контроллера и управляет электромагнитом, устанавливаемым на предохранительно-запорном клапане на вводе газа к печи.
Схема безопасности реализована на базе контроллера “LOGO!” фирмы Siemens . Контроллер “LOGO! “ представляет собой логическое устройство с 12 дискретными входами (24В),8 релейными выходами и реализует алгоритм управления отсечным газовым клапаном печи и аварийной звуковой и световой сигнализацией.
Включение электромагнита отсечного газового клапана осуществляется кнопкой «Отсечной клапан. Включить». Включение отсечного клапана возможно в том случае, если не выполняются условия отсечки газа.
Отсечка газа осуществляется в следующих случаях:
при понижении давления газа после регулятора давления ниже допустимого предела; при повышении давления газа после регулятора давления выше допустимого предела; при понижении давления воздуха в воздухопроводе печи ниже допустимого предела; при нажатии кнопки «Отсечной клапан. Отключить»; при нажатии кнопки «Аварийный стоп»; при сигнале от контроллера «Газ отключить» (данный сигнал выдается контроллером при погасании факелов горелок или при падении давления в печи ниже аварийно допустимого предела).
При срабатывании отсечного клапана выдается звуковой сигнал и загорается лампа, сигнализирующая о причине отсечки газа:
при понижении давления газа после регулятора давления ниже допустимого предела – лампа «Давление газа мало»; при повышении давления газа после регулятора давления выше допустимого предела – лампа «Давление газа велико»; при понижении давления воздуха в воздухопроводе печи ниже допустимого предела - лампа «Давление воздуха мало»; при нажатии кнопки «Отсечной клапан. Отключить», при нажатии кнопки «Аварийный стоп» и при сигнале от контроллера «Газ отключить» - лампа «Отсечка газа».
Анализ существующей системы управления и постановка задачи проектирования
Существующая в базовом варианте система управления печью ПСН обладает рядом достоинств и недостатков. К достоинствам следует отнести централизованное управление всем участком ДТО от одного контроллера, высокую степень автоматизации процесса нагрева валка и механизации загрузочно-разгрузочных работ. К недостаткам такой системы можно отнести следующие:
применение электроприводов вращения и ориентирования, имеющих значительные габариты, стоимость и обладающие значительно меньшей надежностью в сравнении с аналогичными гидравлическими приводами; применение электрических регулирующих механизмов в магистралях подачи газа и воздуха, обеспечивающих регулирование в очень узком диапазоне; отсутствие синхронизации работы приводов и регуляторов подачи газовоздушной смеси; отсутствие контроля потребления энергоносителей (природного газа и электроэнергии); применение в системе управления дорогостоящего импортного оборудования.
Следовательно, проектируемая система должна быть, по возможности избавлена от этих недостатков или, по крайней мере, сводить их к минимуму. Основными задачами проектирования являются:
разработка следящей системы регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей для снижения себестоимости конечного продукта – валков для прокатных станов; замена электрических приводов на гидравлические, обладающие меньшими габаритами (не требуется установки редукторов и других передаточных механизмов), стоимостью (реализованы на аппаратуре отечественного производства) и надежностью; установка регуляторов подачи газовоздушной смеси с пропорциональным электрическим управлением, обеспечивающих регулирование в широком диапазоне с высокой точностью; обеспечение синхронизации работы приводов и регуляторов подачи для поддержания процесса прогрева валка с оптимальными параметрами; обеспечение минимальных затрат на установку самой системы путем возможно минимального изменения уже существующей – т.е. без изменения общей структуры участка в целом и печи в частности.