Автоматизация процесса обжига в туннельной печи

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА В ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Автоматизация процесса обжига в туннельной печи дает значительные преимущества: все регулируемые параметры поддерживаются около их оптимальных значений, то есть весь процесс может протекать в оптимальных условиях; готовые изделия получаются одинакового качества; сокращается численность обслуживающего персонала.

Основные регулируемые параметры туннельной печи: давление газа в газопроводе, расход газа на печь, давление в зоне обжига, температура перед дымососом, температура в зоне подогрева и обжига.

Краткое описание КИП и автоматики

Система КИП и автоматики оснащена приборами теплового контроля, автоматического регулирования и автоматики безопасности туннельной печи.

4.1 Система КИП и А туннельной печи осуществляет контроль следующих параметров:

- температуры изделий в зоне обжига – по позициям;

- температуры поступающего теплоносителя в сушило печи;

- температуры отработанного теплоносителя в сушиле печи;

- разряжения в сушиле (поз. 1, поз. 10);

- температуры в зонах туннельной печи по позициям;

- расхода газа на печь;

- давления природного газа перед печью;

- давления природного газа перед печью;

- давления первичного воздуха;

- разряжения / давления в печи по позициям (1.10.27.44);

- температуры дымовых газов перед дымососом;

- давления газа и воздуха перед каждой горелкой.

4.2 Перечень регулируемых параметров в печи приведён в таблице 4.1

Таблица 4.1 Регулируемые параметры туннельной печи.

4.3 Автоматика газовой безопасности осуществляет отключение (отсечку) природного газа. Отсечка природного газа выполняется автоматически быстродействующим предохранительно-запорным клапаном ПКН-200, а также кнопками по месту и дистанционно со щита КИП. Отсечка природного газа осуществляется при отклонении от норм следующих параметров:

- понижение давления газа ниже 80кгс/м²

- понижение давления воздуха на горение менее 80кгс/м²

- падения разряжения в печи ниже < 1кгс/м²

- отключение электроэнергии

4.4 Световая сигнализация предусмотрена при нарушении следующих параметров:

- понижение давления природного газа

- понижение давления воздуха

- отсутствие разряжения в рабочем пространстве печи

Табло световой сигнализации и звонок расположены на щитах КИП и А.

4.5 Все приборы, размещённые внутри и на щитах оснащены надписями о функциональном назначении прибора.

4.6 Измерение температуры изделий в зоне обжига обеспечивает компьютерная система непрерывного пирометрического контроля температуры изделий в процессе обжига (далее по тексту «КС» или «система»).

4.6.1. Назначение системы

Назначение системы – автоматизация температурного контроля за ходом технологического процесса обжига огнеупоров в туннельной печи. КС снимает температурные параметры садки по позициям печи и информирует оператора-технолога об отклонении этих параметров от норм в технологических картах.

КС является непрерывно действующей измерительной системой на базе высокоточных пирометров «Термоскоп – 004» с дополнением последней информационной компьютерной системой для обеспечения автоматизированного сбора информации о температурных режимах обжига, оперативного предоставления этой информации оператору и накопления архива данных о ходе технологического процесса для последующего просмотра и использования в системе контроля качества

Система автоматического регулирования (САР) стабилизации – температуры в зоне обжига туннельной печи расходом природного газа.

К_об=13 ^оС/%ХРО (коэффициент передачи объекта)

τ_об=42 сек (время запаздывания)

Т_об=120 сек (постоянная времени объекта)

τ_рег=480 сек (время регулирования)

R_д=0,62 (динамический коэффициент регулирования)

П=20% (перерегулирование)

ΔХ_вх=9%ХРО (возмущение)

Х_доп=±10 ⁰С (допустимое отклонение регулируемого параметра)

Выбор регулятора и определение его настроек.

1. Определим величину стабилизируемого технологического параметра

ΔХ_вых=13∙100=1300 ⁰С

По величине ΔХ_вых=1300 ⁰С выбираем платино – родиевую термопару ТПР – 0679.

2. Определим максимальное динамическое отклонение (Х₁) из выражения динамического коэффициента регулирования (R_д):

Х₁=R_д∙К_об∙ΔХ_ВХ (4.2.)

Х₁=0,62∙13∙9=72,5 ⁰С

3. Выбор типа регулятора по методу А.П.Копеловича производится при зададанной степени перерегулирования П=20% и коэффициенте динамического регулирования R_д=0,62 в зависимости от отношения τ_об/T_об=42/120=0,35. По графикам рис.6 [11] выбираем регулятор, обеспечивающий нужные значения R_д=0,62 и τ_об/T_об=0,35 и по графику рис.7 [11] проверяем, обеспечит ли выбранный регулятор заданное время регулирования.

Из графика видим, что при данных R_д и τ_об/T_об могут быть использованы П-регулятор, ПИ-регулятор и ПИД-регулятор.

Проверим П-регулятор на время регулирования.

t_рег/τ_об=6, т.е. t_рег=6·42=252 сек, что меньше заданного значения t_рег<τ_рег

Находим величину заданного отклонения при работе П-регулятора по рис.8 [11]

Остаточное отклонение

Х_ст=δ^/·К_об∙ΔХ_вх (4.4.)

Х_ст=0,34∙13∙9=39,78 ⁰С, что значительно выше допустимого значения, т.е. П-регулятор не подходит и следует выбрать другой регулятор.

Проверим ПИ-регулятор на время регулирования.

t_рег/τ_об=13, т.е. t_рег=13·42=546 сек, что больше заданного значения t_рег<τ_рег, т.е. ПИ-регулятор не подходит по времени регулирования

Проверим ПИД-регулятор на время регулирования

t_рег/τ_об=7,5, т.е. t_рег=7,5·42=315 сек, что меньше заданного значения t_рег<τ_рег, т.е. ПИД-регулятор подходит по времени регулирования.

4. Рассчитаем настройки ПИД-регулятора.

Передаточная функция ПИД-регулятора запишется так

Вывод: данный регулятор соответствует существующему РП 4-Т-08.