CWD2005熱值儀在中厚板熱處理的應(yīng)用與改進(jìn)

摘 要：本文介紹了CWD2005熱值儀的系統(tǒng)組成部分、測(cè)量原理，并結(jié)合其在熱處理生產(chǎn)線多年的使用、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)其常見故障作出分析，總結(jié)出合理的處理方法，并在此基礎(chǔ)上作出改進(jìn)，以保證熱值儀工作的穩(wěn)定性，測(cè)量精確性。

關(guān)鍵詞：熱值儀；熱值；過濾裝置；故障處理

前言

在熱處理生產(chǎn)線最主要的設(shè)備便是熱處理爐，而熱處理爐的主要能源介質(zhì)就是冶金行業(yè)最為通用的焦?fàn)t煤氣或者混合煤氣。如何在保證加熱能力的條件下，又能夠防止燒嘴過燒，損壞設(shè)備，這是一個(gè)非常值得研究的問題。燃?xì)鉄嶂凳侨細(xì)庾钪饕馁|(zhì)量指標(biāo)[1-2]，及時(shí)測(cè)量燃?xì)鉄嶂?，并以此為參考同步調(diào)整燃?xì)鈮毫?、流量，?duì)于保證爐體正常加熱能力和有效利用燃?xì)饽茉从兄匾囊饬x。

1.熱值儀測(cè)量系統(tǒng)簡介

1.1系統(tǒng)組成

本文介紹的熱值儀是德國尤尼公司CWD2005熱值儀，該儀器是一種高速數(shù)字燃?xì)鉄嶂祪x，能夠連續(xù)在線測(cè)量可燃?xì)怏w的熱值，并能同時(shí)輸出熱值、比重、華白指數(shù)這三種參數(shù)的4～20mA信號(hào)。

該儀器主要包括兩大部分，一部分為熱值儀分析室，一部分為燃?xì)忸A(yù)處理裝置。

1.2測(cè)量原理

尤尼熱值儀是根據(jù)熱平衡原理進(jìn)行測(cè)量的。熱值計(jì)算公式：

通過把煤氣華白和比重準(zhǔn)確測(cè)量出來分別輸入到微處理器中，經(jīng)過計(jì)算得到燃?xì)鉄嶂怠?/p>

1.2.1華白指數(shù)測(cè)量

華白指數(shù)是通過熱電堆測(cè)出來的。根據(jù)在燃?xì)饬?、空氣量及環(huán)境條件不變的情況下，華白指數(shù)與所測(cè)溫度成正比的原理，將被測(cè)燃?xì)膺M(jìn)入熱值儀燃燒后，用熱電堆測(cè)出燃燒氣體的溫度，得出燃?xì)馊A白指數(shù)。

1.2.2比重測(cè)量

尤尼熱值儀配備有專門的比重測(cè)量單元。所謂比重就是燃?xì)馀c空氣的密度比。該值以阿加密度計(jì)原理為基礎(chǔ)，利用一個(gè)中間帶隔膜振蕩器的兩腔室裝置為主體的電壓激勵(lì)比重單元，通過壓力傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)氣體的振幅，同時(shí)變成電信號(hào)經(jīng)過整流、濾波形成一個(gè)和燃?xì)獗戎爻烧鹊?-5VDC信號(hào)，該信號(hào)輸入到CPU就可折算出真實(shí)的比重的大小，控制燃?xì)膺M(jìn)入比重測(cè)量單元上腔的流量穩(wěn)定就可準(zhǔn)確測(cè)出燃?xì)獾谋戎亍?/p>

2.熱值儀測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用

該熱值儀安裝在熱處理爐煤氣輸入總管前端，主要用于在線測(cè)量混合煤氣的熱值，并將該數(shù)值反饋至電腦程序，程序根據(jù)設(shè)定以及燃?xì)饧磿r(shí)的熱值參數(shù)及時(shí)調(diào)整煤氣支管壓力，以保證熱處理爐燒嘴正常加熱能力，同時(shí)有效防止燒嘴因熱值波動(dòng)而引發(fā)的故障及過燒情況。

3.熱值儀使用過程中常見故障及問題

3.1熱值儀由于測(cè)量的燃?xì)怆s質(zhì)較多，同時(shí)，所測(cè)量燃?xì)鉁囟容^周圍環(huán)境要低，且濕度較大，容易在管道內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，經(jīng)常造成預(yù)處理裝置中減壓閥和精過濾器堵塞，進(jìn)氣壓力過低（一般要求3～4bar），從而導(dǎo)致分析值較低，并且引起燃燒中斷、熄火，分析中止，就需要進(jìn)行過濾器更換及管路清理，無法進(jìn)行連續(xù)在線分析測(cè)量。

3.2空氣過濾器堵塞，導(dǎo)致助燃空氣壓力不足，燃燒效果差，嚴(yán)重時(shí)引起熄火，無法進(jìn)行連續(xù)在線分析測(cè)量。

3.3熱值儀分析室空調(diào)故障，無法保證穩(wěn)定的工作環(huán)境溫度，影響分析時(shí)熱平衡，導(dǎo)致分析測(cè)量產(chǎn)生誤差，同時(shí)導(dǎo)致管路冷凝水的形成，造成過濾器、減壓閥的堵塞。

4.熱值儀測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)

4.1 燃?xì)忸A(yù)處理系統(tǒng)的改進(jìn)

熱值儀原設(shè)計(jì)燃?xì)忸A(yù)處理裝置如下圖3所示，主要包括兩個(gè)串聯(lián)的盛有煤油的清洗裝置以及一個(gè)精過濾器裝置。當(dāng)發(fā)生過濾器、管路或者減壓閥堵塞時(shí)，就必須停機(jī)進(jìn)行清理后方能恢復(fù)正常使用。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下圖4所示的并聯(lián)的過濾裝置，系統(tǒng)A、B可在熱值儀不停機(jī)的狀態(tài)下相互切換，方便管路堵塞時(shí)進(jìn)行清理維護(hù)，并維持熱值儀連續(xù)在線分析測(cè)量。

圖3煤氣預(yù)處理裝置

圖4 改造后煤氣預(yù)處理裝置

4.2熱值儀測(cè)量系統(tǒng)軟件改進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，我們對(duì)熱值儀出廠設(shè)置的一些參數(shù)進(jìn)行了修改，以提高熱值儀工作穩(wěn)定性和測(cè)量精度：

4.2.1為提高測(cè)量準(zhǔn)確性，將原出廠設(shè)置的標(biāo)定周期由原來的每四周一次改為兩周一次；

4.2.2熱值儀點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間由出廠時(shí)的60s改為80秒，延長點(diǎn)火時(shí)間，保證點(diǎn)火穩(wěn)定性。

4.3熱值儀工作室環(huán)境的改善

在熱值儀工作室內(nèi)安裝防爆空調(diào)，使得室內(nèi)溫度穩(wěn)定在30±3℃，減小因溫差大而引起的比重測(cè)量誤差過大，以及管路形成冷凝水造成堵塞的情況，使得熱值儀能夠維持穩(wěn)定、精確的連續(xù)在線測(cè)量。

5.結(jié)束語

前期由于管路堵塞等問題導(dǎo)致器熱值儀測(cè)量系統(tǒng)故障頻繁，無法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。但是，通過改造后，熱值儀測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)過一年多的運(yùn)行，情況良好，由管路堵塞而導(dǎo)致的分析中斷現(xiàn)象得到明顯改善。同時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性大大提高，為熱處理爐高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的條件，有效降低了燃?xì)狻浼南牧?，同時(shí)也大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的工作量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：鄭曉軍（1984 -），男，2007年畢業(yè)于北京科技大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，現(xiàn)為濟(jì)鋼中厚板廠熱處理車間助理工程師，從事熱處理設(shè)備工藝技術(shù)工作。