ЖУРНАЛ «СТА» №3/2006

3000 Па управлялись обжигальщиком вручную и позволяли вести процесс обжига по заданному графику с точно- стью –50…+30°C. Контроль процесса сводился к замеру температуры под сводом камеры и записи показаний на вторичном приборе (самописце). Оче- видно, что кроме низкой точности со- блюдения графика обжига заготовок, такой способ управления приводил к неоправданно высокому перерасходу топлива и значительному браку на пе- ределе изза большого перепада темпе- ратуры по высоте камеры. В начале 1996 году на Новочеркас- ском электродном заводе совместно с НПК «Югцветметавтоматика» были начаты работы по переводу обжиговой печи на импульсный режим сжигания газа при нагреве заготовок. Основны- ми целями разработки и внедрения со- ответствующей системы управления были следующие: ● значительное повышение точности соблюдения режима нагрева загото- вок; ● обеспечение равномерного разогрева камер печи; ● сокращение расхода дорогостоящего топлива; ● уменьшение влияния «человеческого фактора» на результаты технологиче- ского процесса. Более подробно проблемы создания системы управления обжиговой печью обсуждаются в [2]. В результате выпол- ненной работы впервые в отечествен- ной практике на реконструированной обжиговой печи была внедрена АСУ ТП, позволившая исключить ручное управление пробковыми кранами пода- чи топлива и резко (почти в два раза) со- кратить расход топлива на обжиг. Точ- ное поддержание температурного режи- ма и уменьшение перепада температуры по высоте камеры привели к снижению выхода бракованной продукции. Т ЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И ОСНАЩЕНИЕ ПЕЧИ Что же позволило получить такие ре- зультаты? Прежде всего, изменение схемы подачи топлива: вместо двух диффузионных горелок, используемых по традиционной схеме, она осуществ- ляется при помощи пяти инжекцион- ных импульсных горелок, установлен- ных на передвижных рампах, каждая напротив своей кассеты. Сжигание топлива, в отличие от печей старой конструкции, производится в огневых шахтах, а не непосредственно над за- сыпкой материала. Подача топлива (природного газа) на сопло горелки происходит в импульсном режиме с за- данными частотой и длительностью импульсов. Соотношение газ/воздух поддерживается автоматически за счёт инжекции воздуха, необходимого для оптимального сгорания газа, в момен- ты импульса газового потока, обеспе- чивающего требуемую кратность ин- жекции подсасываемого воздуха и ско- рость вылета газовоздушной смеси из кратера горелки. Исполнительными органами в сис- теме управления подачей газа служат электромагнитные клапаны, работаю- щие с достаточно высокой частотой. Клапаны крепятся на входном патруб- ке горелок. Для контроля горения газа используются ионизационные датчики факела. Горелки с клапанами и датчики факела устанавливаются на специаль- ной рампе, которая может быть совме- щена со сводом камеры или переме- щается отдельно при помощи цехового мостового крана. Рампы расположены непосредственно над огневыми колод- цами. Общий вид рампы показан на рис. 2. Кроме рампы с исполнительны- ми механизмами, на своде камеры монтируются термопары для контроля температуры газовой фазы в подсводо- вом пространстве. Значения заданного температурного режима и измеренной температуры являются основой алго- ритма подачи топлива. Управление клапанами ведётся при помощи микроконтроллерных регуля- торов расхода газа типа МРРГ02, раз- работанных в НПК «Югцветметавто- матика» на базе PICконтроллера 16C74. Для контроля температуры под сводом камеры используется термопа- ра в чехле из бескислородной керами- ки. Контролируемое напряжение тер- мопары при помощи преобразователей DSCA37S06 производства компании Dataforth трансформируются в норми- рованный токовый сигнал 4...20 мА. Этот сигнал передаётся в МРРГ02, где он оцифровывается и по шине RS485 (протокол ModBus RTU) поступает в центральный контроллер. Использова- ние выделенного преобразователя DSCA37S06 обусловлено, вопервых, высокими температурами в зоне голов- ки термопары и, вовторых, высокими эксплуатационными характеристика- ми изделий такого рода компании Dataforth. После вычисления новых значений частоты и длительности им- пульсов подачи газа центральный кон- троллер пересылает эти значения в МРРГ02, в котором генерируется по- следовательность соответствующих управляющих импульсов. Кроме измерительной и управляю- щей частей системы управления, на рампе также монтируются обязатель- ные устройства системы безопасности. В их состав входят ионизационные датчики контроля факела для каждой горелки и устройство защиты от пога- сания факела (УЗПФ), обрабатываю- щее сигналы от датчиков контроля фа- кела и генерирующее сигналы тревоги для МРРГ02. При получении такого сигнала МРРГ02 блокирует на аппа- ратном уровне передачу управляющей последовательности импульсов на кла- паны подачи газа и активизирует све- товой и звуковой сигналы тревоги на мнемосхеме печи. Кроме того, инфор- мация о погасании факела передаётся на центральный контроллер и фикси- руется в отчёте тревог. С ТРУКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Система управления обжиговой пе- чью имеет трёхуровневую иерархиче- скую структуру, графически представ- ленную на рис. 3. Нижний уровень системы представ- лен устройствами полевой автоматики и МРРГ02. К устройствам полевой ав- томатики для каждой из тридцати ка- мер печи относятся термопары и пре- образователи сигнала температуры, клапаны импульсной подачи газа на горелки, ионизационные датчики и УЗПФ. Кроме перечисленных, в состав устройств полевой автоматики входят приборы контроля технологических параметров для печи в целом: ● температуры отходящих газов в пер- вом и втором боровах печи, ● температуры отходящих газов до и после фильтра, ● температуры отходящих газов перед дымососом и перед дымовой трубой, ● разрежения на хвостовой камере в системе огня, ● давления природного газа на входе печи. Все эти сигналы преобразуются при помощи соответствующих преобразо- вателей в токовые сигналы и передают- ся на средний уровень. Территориально приборы нижнего уровня расположены как непосредст- венно на камерах печи, в газоходах, на газорегулирующем устройстве, так и в операторском помещении. В частно- СИС Т ЕМНА Я ИН Т Е Г РАЦИ Я / МЕ ТАЛЛ У Р Г И Я 27 СТА 3/2006 www.cta.ru