蓄熱式臺(tái)車加熱爐控制系統(tǒng)的幾點(diǎn)改進(jìn)

劉海龍

摘? ?要：本文詳細(xì)分析了蓄熱式臺(tái)車加熱爐實(shí)際使用中爐壓、工件氧化燒損、低溫點(diǎn)火、爐溫均勻性、臺(tái)車驅(qū)動(dòng)等存在的問(wèn)題，并對(duì)上述問(wèn)題提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：蓄熱式? 控制系統(tǒng)? 爐窯自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TG307? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（a）-0092-02

臺(tái)車式加熱爐是一種間斷式變溫爐，爐膛不分區(qū)段，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械行業(yè)，適用于重量較大且難于在連續(xù)式加熱爐內(nèi)輸送的鋼料加熱。蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用在臺(tái)車加熱爐上，降低了加熱爐的排煙溫度，提高了能源利用率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能效果明顯。但我公司在實(shí)際使用中卻發(fā)現(xiàn)了幾點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)加熱爐的正常使用造成一定影響，因此急需解決這幾項(xiàng)問(wèn)題，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

1? 目前存在問(wèn)題

1.1 爐壓波動(dòng)大且爐壓偏高

爐壓是臺(tái)車加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要工藝參數(shù)，爐壓的高低不僅影響到爐內(nèi)的氣氛，而且還影響到爐窯設(shè)備的使用壽命。爐壓過(guò)高會(huì)造成爐門跑火冒火，溢出的高溫爐氣直接烘烤爐門鋼板、爐門立柱和其他電氣設(shè)備，直接影響爐門護(hù)板及電氣元件的使用壽命。爐壓過(guò)低會(huì)造成吸冷風(fēng)，影響爐內(nèi)氣氛，使得工件的氧化燒損率上升，還會(huì)使?fàn)t溫降低，造成能耗過(guò)高。

蓄熱式臺(tái)車加熱爐由于爐型結(jié)構(gòu)、排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)與常規(guī)加熱爐不同，導(dǎo)致其爐壓波動(dòng)較常規(guī)加熱爐更為明顯。蓄熱式臺(tái)車加熱爐為減少閥門故障率，多采用集中換向形式，這樣更加劇了爐壓的波動(dòng)。

1.2 工件的氧化燒損日益嚴(yán)重

臺(tái)車式加熱爐爐溫一般運(yùn)行在1200℃～1240℃的高溫狀態(tài)下，在此高溫狀態(tài)下，爐內(nèi)鋼件十分容易氧化。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，設(shè)鋼件在800℃的氧化燒損量為1，則1000℃氧化燒損量為其4倍，1200℃約為10倍，1300℃時(shí)增加到20倍。所以臺(tái)車加熱爐工件氧化燒損問(wèn)題越發(fā)吸引工業(yè)加熱生產(chǎn)者的關(guān)注。

1.3 低溫點(diǎn)火不穩(wěn)定和爐溫均勻性差

作為間斷性周期爐，爐溫經(jīng)常由室溫升到最高爐溫。在低溫狀態(tài)下，蓄熱式燒嘴無(wú)法實(shí)現(xiàn)自燃，通常采用點(diǎn)火燒嘴將其引燃。由于換向作用，點(diǎn)火燒嘴經(jīng)常在蓄熱式燒嘴引煙過(guò)程中熄滅。蓄熱式燒嘴通常采用彌散式燃燒，由于燃?xì)鉅t低溫主要靠對(duì)流傳熱、高溫主要靠熱輻射進(jìn)行傳熱，故蓄熱式臺(tái)車爐在低溫狀態(tài)下的爐溫均勻性較差。

1.4 臺(tái)車驅(qū)動(dòng)密封問(wèn)題

臺(tái)車在啟動(dòng)時(shí)速度較快，易造成工件跌落，會(huì)砸壞臺(tái)車砌磚座沙封等部件。同時(shí)因其速度較快，在返回爐膛內(nèi)時(shí)臺(tái)車在碰到電氣限位后，因臺(tái)車裝載量一般在70t以上，造成慣性較大，仍然會(huì)向前運(yùn)行，對(duì)爐體后墻及機(jī)械限位造成一定沖擊，同時(shí)碰撞機(jī)械限位時(shí)可能會(huì)將臺(tái)車反彈一小段距離。造成定位精度差影響爐體的密封性。

1.5 換向閥故障問(wèn)題

原有的蓄熱式臺(tái)車加熱爐采用分散換向的形式，這種形式雖然有利于爐壓的穩(wěn)定，但由于閥門數(shù)量增多，帶來(lái)了故障點(diǎn)多，維修頻繁的問(wèn)題。由于換向閥多采用氣動(dòng)控制，閥體與閥板之間的振動(dòng)較大造成閥門故障。

2? 問(wèn)題解決方案

2.1 解決爐壓波動(dòng)大且爐壓偏高

對(duì)排煙系統(tǒng)、燃控系統(tǒng)進(jìn)行了改造。在原有引煙的排煙系統(tǒng)上，加上了爐后的輔助排煙功能。引煙蓄熱回路采用引煙溫度控制排煙量。這樣有效防止燒嘴蓄熱體過(guò)燒和管道過(guò)熱導(dǎo)致的閥門卡死現(xiàn)象。輔助排煙采用爐壓控制排煙量。爐壓控制回路采用PID調(diào)節(jié)，爐壓從臺(tái)車面取壓后，經(jīng)壓力PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輔助排煙的煙道閘板的開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)整爐壓。針對(duì)爐壓波動(dòng)，傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器無(wú)法正常工作的問(wèn)題，我們?cè)跔t壓取樣回路采用爐壓阻尼器，對(duì)爐壓的波動(dòng)進(jìn)行平滑，使?fàn)t壓調(diào)節(jié)效果有了明顯改善。在燃控系統(tǒng)方面，我們采用了連續(xù)式溫度調(diào)節(jié)方式。這樣，燒嘴的供熱量是連續(xù)變化的過(guò)程，爐膛內(nèi)部的氣氛大部分時(shí)間也是一個(gè)連續(xù)過(guò)程變化的過(guò)程，有利于爐壓的穩(wěn)定調(diào)整。

2.2 解決工件的氧化燒損日益嚴(yán)重

工件氧化燒損必須具備兩個(gè)條件：（1）較高的爐溫;（2）爐膛氣氛中有多余的氧氣。工件要在較高的溫度下才能滿足工藝生產(chǎn)的要求，因此不能采用降低爐溫的方法來(lái)降低氧化燒損。只能通過(guò)降低爐內(nèi)氣氛來(lái)降低氧化燒損。

針對(duì)此問(wèn)題，我們進(jìn)行兩方面改進(jìn)來(lái)改善爐內(nèi)氣氛：一是控制好空燃比例，在保證燃料完全燃燒的前提下，最大限度的降低空氣過(guò)剩系數(shù)。在控制系統(tǒng)中在空燃?xì)庵鞴苌戏謩e安裝流量測(cè)量裝置，根據(jù)爐溫狀況分別計(jì)算出所需的空氣量、燃?xì)饬坎⒎謩e進(jìn)行隨動(dòng)控制?？諝饬吭谟?jì)算過(guò)程中，在空氣過(guò)剩系數(shù)方面，要考慮在1.05～1.2之間。這樣既保證燃料的充分燃燒，又防止了爐內(nèi)過(guò)氧氣氛。二是保證爐壓在微正壓狀態(tài)，防止?fàn)t壓過(guò)低，爐外空氣進(jìn)入爐內(nèi)。通過(guò)對(duì)排煙系統(tǒng)、燃控系統(tǒng)進(jìn)行改造，對(duì)爐壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的PID控制，爐壓控制精度明顯改善，能夠始終保持在微正壓。

2.3 解決低溫點(diǎn)火不穩(wěn)定和爐溫均勻性差

在原有蓄熱式燒嘴的基礎(chǔ)上，添加若干支常規(guī)燒嘴。在低溫狀態(tài)時(shí)，常規(guī)燒嘴點(diǎn)燃，蓄熱式燒嘴停止工作，系統(tǒng)會(huì)在某一設(shè)定的溫度下自動(dòng)切換到蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)，這樣，極大地改善了蓄熱式臺(tái)車爐低溫狀態(tài)下的爐溫均勻性。也解決了蓄熱式燒嘴點(diǎn)火不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2.4 解決臺(tái)車驅(qū)動(dòng)密封問(wèn)題

在臺(tái)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中做改進(jìn)，增加了變頻器。臺(tái)車在啟動(dòng)過(guò)程中，變頻器起到軟起動(dòng)的作用，使臺(tái)車啟動(dòng)平穩(wěn)、可靠。解決了因臺(tái)車啟動(dòng)過(guò)快易造成工件跌落的問(wèn)題。另外在臺(tái)車返回爐膛內(nèi)時(shí)，在快進(jìn)到位的地方設(shè)置減速限位，通過(guò)變頻器調(diào)整，讓臺(tái)車能夠提前減速，這樣減少了臺(tái)車慣性，降低了臺(tái)車對(duì)爐體密封及爐后限位的沖擊，同時(shí)提高了臺(tái)車的定位精度。改造后爐門與臺(tái)車、爐體的密封性能較改造前有了明顯改善。

2.5 解決換向閥故障問(wèn)題

由分散換向改為集中換向形式，通過(guò)對(duì)爐壓的改進(jìn)，解決了集中控制對(duì)爐壓的影響。改造后由原來(lái)的八個(gè)三通換向閥改為兩個(gè)四通換向閥，這樣有效減少了故障點(diǎn)。另外在換向閥驅(qū)動(dòng)方面采用液壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)效果較氣動(dòng)方式平穩(wěn)，有效減少了振動(dòng)，也降低了閥門的故障率。在控制方面，換向閥兩個(gè)狀態(tài)均設(shè)置限位，當(dāng)換向閥不到位時(shí)即有故障指示，提示操作人員及時(shí)處理。

3? 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述幾點(diǎn)問(wèn)題的分析解決，解決了蓄熱式加熱爐在使用過(guò)程中存在的幾點(diǎn)問(wèn)題，使得蓄熱式燃燒技術(shù)在臺(tái)車式加熱爐上的應(yīng)用性提高。蓄熱式臺(tái)車加熱爐在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上的優(yōu)勢(shì)十分明顯，具備廣泛的推廣價(jià)值。

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