В наиболее ответственных точках рабочего пространства туннельной печи температуры поддерживаются постоянными:
t0 = const.
Поддержание контролируемых температур в ответственных точках рабочего пространства печи связана с процессом регулирования других параметров, которые тоже необходимо контролировать.
Контроль и регулирование температур в печи связаны непосредственно с контролем расхода топлива. Для повышения температуры печи необходимо увеличить расход топлива, и соответственно для уменьшения температуры – уменьшить расход топлива, например, изменением положения регулирующего клапана на газопроводе. В этом случае температура печи регулируется по уравнению:
tn = f(B).
Температура горения топлива и величина тепловыделений зависят в большей степени от других факторов, чем от расхода топлива, например, от количества воздуха, подаваемого для горения и от температуры его подогрева. Расход воздуха при контроле и регулировании температуры в печи – важный параметр. Количество воздуха, подаваемого для горения, зависит от расхода топлива. Для полного горения топлива и получения необходимой температуры горения следует поддерживать постоянным коэффициент избытка воздуха, выбор которого обуславливается эффективностью сжигания топлива в данной печи.
В существующих конструкциях туннельных печей воздух для горения топлива поступает из зоны охлаждения. В зону охлаждения его подают в количестве, значительно превышающем количество, необходимое для горения. Избыток воздуха из зоны охлаждения используют в сушилах или выбрасывают в атмосферу. При этом количество воздуха, подаваемого к горелкам, зависит от общего его количества, подаваемого в печь и от количества, отбираемого из зоны охлаждения. В этом случае для регулирования количества воздуха, подаваемого к горелкам, необходимо стабилизировать количество воздуха, отбираемого из печи:
Vвоз = const.
6.1.2 Назначение системы управления
Целью создания системы управления является необходимость обеспечить наиболее эффективную работу печи с технологической и экономической точек зрения, максимально упростить обслуживание печи и обезопасить ее работу.
Для реализации этих задач на систему управления возложены функции теплового контроля, автоматического регулирования, технологической сигнализации и защиты.
| № п/п | Параметр теплового контроля | Номинальное значение | Характеристика среды | Место установки вторичного прибора | Вид контроля | Класс точности |
| 1 | Температура печи | 6000С 9300С 9800С | Дымовые газы | На щите | IR | 1,5 |
| 2 | Температура дымовых газов | 1500С | Дымовые газы | На щите | I | 1,0 |
| 3 | Температура воздуха на сушило | 2500С | Воздух | На щите | I | 1,0 |
| 4 | Расход природного газа | 206,6 м3/ч | Природный газ | На щите | IR | 2,0 |
| 5 | Расход воздуха на сушило | 10764 м3/ч | Воздух | На щите | IR | 2,0 |
| 6 | Расход воздуха на зону охлаждения | 6552 м3/ч | Воздух | На щите | IR | 2,0 |
| 7 | Расход отходящих газов | 10063 м3/ч | Дымовые газы | На щите | IR | 2,0 |
| 8 | Давление природного газа | 1 кПа | Природный газ | По месту | I | 1,5 |
| 9 | Давление воздуха на горение | 0,45 кПа | Воздух | По месту | I | 1,5 |
Таблица 7.2 Техническое задание на автоматическое регулирование
| № п/п | Регулируемый параметр | Номинальное значение | Допустимое отклонение | Пределы нагрузок | Характер и величина возмущения | Требования к быстродействию | Примечание | ||
| Кратковременное | Длительное | Максимум | Минимум | ||||||
| 1 | Температура в печи | 6000С | +600С | +18 0С | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
| 2 | Температура в печи | 9300С | +930С | +30 0С | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
| 3 | Температура в печи | 9800С | +980С | +32 0С | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
| 4 | Расход воздуха на зону охлаждения | 6552 м3/ч | +655 м3/ч | +172 м3/ч | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
| 5 | Расход воздуха, отбираемого на сушило | 10764 м3/ч | +1076 м3/ч | +287 м3/ч | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
| 6 | Соотношение газ-воздух | 11,4 м3/м3 | +1,14 м3/м3 | +0,345 м3/м3 | 100% | 20% | Ступенчатый | ||
Система автоматизации имеет иерархическую структуру. Она включает в себя нижний и верхний уровень. Реализация нижнего уровня достигается с помощью средств локальной автоматики, решающая следующие задачи анализ ситуаций, идентификация, стабилизация режимов работы, контроль, измерение, сигнализация, защита, регулирование. На верхнем уровне находится микропроцессорный контроллер. Он решает задачи оптимизации и адаптации (изменение параметров настройки в процессе работы), рассчитывает технико-экономические показатели, к.п.д. работы оборудования. Верхний уровень управления имеет информацию о всех параметрах технологического процесса. Система автоматизации должна содержать ряд подсистем:
- контроль: здесь осуществляется контроль значение технологических параметров, контроль состояния оборудования, контроль технико-экономических показателей;
- анализ: анализ ситуации и принятия решений и подготовка информации для других систем;
- управление: реализует принятое решение и передает информацию выше стоящим структурам.
Подсистема анализа и принятия решений реализуется с помощью участия человека-диспетчера на основе информации, поступающей из подсистемы «контроль». Реализация решений осуществляется путем передачи этого решения на объект управления с помощью АСУ ТП. АСУ работает в супервизорном режиме. Основная задача супервизорной системы управления - автоматическое поддержание технологического процесса вблизи оптимальной рабочей точки путем оперативного воздействия на него.
Работа вычислительного комплекса заключается в следующем: вычислительный комплекс выполняет функции централизованного контроля, вычисление технико-экономического показателя, контроля работы и состояния оборудования, анализ поступающей информации и поиск оптимальных решений, формирование воздействий и настройка регуляторов.
Комплекс технических средств (КТС), должен обеспечить реализацию всех функций системы и возможность их расширения.
Все технические средства системы должны быть рассчитаны на непрерывную круглосуточную работу.
Комплекс технических средств КТС должен включать:
- средства сбора информации о состоянии объекта управления;
- средства регулирования и управления;
- средства предоставления информации оперативному персоналу;
- средства дистанционного управления исполнительными механизмами.
Получение, формирование и передача информации осуществляется при помощи серийно выпускаемых средств КИПиА.
Датчики и преобразователи должны обеспечить однозначность измерений. Они должны быть устойчивы к воздействию окружающей и измеряемой среды.
Для обеспечения нормальной работы надо провести ряд мероприятий:
- ежедневно проверять правильность функционирования приборов в составе системы автоматизации по показателям КИП;
- при отключении напряжения питания проверить надежность крепления приборов и их внешних электрических соединений.
6.1.4 Технико-экономическое обоснование системы автоматизации
В сложных технологических объектах с большим количеством контролируемых параметров невозможно обеспечить безопасную работу при управлении объектом вручную. Человека в этом процессе заменяет система автоматизации, которая ведет контроль, анализ и регулирование параметров. В случае возникновения аварийных ситуаций система автоматизации оповещает об этом световой и звуковой сигнализацией обслуживающий персонал и автоматически предотвращает выход параметра за критическое. Использование автоматики уменьшает время настройки параметра и улучшает качество регулирования.
При автоматическом регулировании повышается качество измерения и настройки технологических параметров, это приводит к повышению качества продукции (чем ближе к заданным будут значения параметров, тем меньше брака готовой продукции).
Для реализации узлов регулирования используются технические средства системы «Каскад 2», выпускаемые московским заводом тепловой автоматики, который обеспечивается Пи-законом регулирования.