马钢H型钢轧机加热炉燃烧控制系统电流继电器

马钢H型钢轧机加热炉燃烧控制系统

马钢H型钢轧机加热炉燃烧控制系统 2011： 马钢H型钢厂加热炉燃烧控制系统采用二级计算机控制系统。二级监控系统基于先进的最佳加热温度控制曲线数据库，采集并计算炉内坯料的实际温度，进行最佳燃烧控制。一级燃烧控制采用软件控制代替传统的仪表控制系统，实现温度自动控制、煤气／空气的交叉限幅控制。其控制水平、高效节能、灵活可靠诸方面均达到国际90年代初的先进水平。

1　加热炉控制系统概况　　马钢H型钢轧机系统的步进式加热炉(用混合煤气作燃料，炉长31m，炉宽12.3m)控制系统是从美国ITAM公司引进的，其结构框图如图1所示。其中，监控计算机以COMPAQ PROLIANT 1000RM为主机，主要功能有炉料跟踪、钢温在线模拟、基于最佳加热曲线以及轧线停轧时间和出炉实际温度反馈诸因素的各段炉温自动设定、步进节奏控制和设置在操作室的显示画面提供对上述功能进行监视、实时修改。顺控PLC及其相应MMI主要完成加热炉区的液压系统控制，步进梁、进出料机及其炉门控制，入炉辊道传动，钢坯自动测长与炉前自动定位，与轧线自动化控制系统的逻辑信号联锁等功能。燃控PLC及其相应MMI可根据来自监控计算机的燃烧指令实施最佳燃烧控制。在监控计算机离线时亦可独立完成加热炉燃烧控制功能。本文将就加热炉一、二级控制系统中相应的燃烧控制部分作一分析说明。

2　燃烧控制系统的主要功能及其结构　　加热炉燃烧控制系统的主要功能有：燃烧控制；炉膛压力控制；助燃风机及空气压力控制；换热器保护控制。　　燃烧控制系统可分为两级。二级为监控计算机系统，主要完成加热炉最佳燃烧设定控制；一级由西门子公司的可编程控制器S5-155U(C-PLC)和操作员工作站(MMI)COROS-LB及其相应检测执行元件系统来完成其功能的。系统采用远程输入／输出组件ET-200，通过L2-DP数据通信网络来完成数据采集和设备驱动。　　通过操作员工作站的20几幅画面可对炉内燃烧状况进行监视并进行相应操作。通常C-PLC接受来自监控计算机的温度设定值进行温控，亦可直接在MMI上人工设定温度进行控制。　　助燃风机控制采用西门子SIMOVERT-MASTER交直交变频传动控制装置。燃烧控制系统共控制8个燃烧段，每段控制结构基本相同，其结构框图如图2所示。

加热炉炉膛温度的测量采用双支S型热电偶；热风温度测量采用单支K型热电偶；水温测量采用RTD热电阻。流量采用SS孔板，环室取压；煤气和其他介质流量采用SS孔板，法兰取压。变送器为1151型智能变送器；执行器为带有电／气定位器的气动执行器。

3　燃烧监控(二级)系统　　加热炉燃烧控制中的监控系统对于提高加热炉效率及其加热质量是必不可少的。其主要目的是使物料具有所要求的金属特性和热特性，且能量消耗、氧化和脱碳都控制在最小。系统针对坯料的钢种、进炉温度、产品尺寸及生产节奏确定最佳加热温度曲线，且在加热的动态过程中根据实际情况周期性修正设定值，以使实际的加热温度曲线和设定最大程度的吻合。3.1　最佳加热温度曲线的确定　　最佳加热温度曲线实际上是由静态的温度加热曲线和在实际控制中动态的修正以完成最佳加热温度控制的过程。在确定最佳加热温度曲线时，其控制要求呈多样性，诸如最大的产量、最小的燃料消耗、耐火材料和换热器的寿命、合适的出炉温度以及最小的脱碳和氧化铁皮损耗等等。显然，各种要求是有着互相制约的关系的，系统只能根据某种原则来进行最佳控制。　　马钢H型钢加热炉燃烧系统采用了在确定的出炉温度前提下，对各控制段温度设定将使燃料消耗最少的原则。ITAM公司根据其长期的经验以及实验用加热炉所获得的各种参数及数据，对应于不同的钢种、入炉温度、坯料形状和尺寸范围，并考虑到不同的生产节奏，计算出相应的最佳加热温度曲线，建立以上述各类变量为函数关系的数据库。3.2　数学模型计算　　在实际应用中，由于炉况、煤气热值、环境温度等诸多因素的影响，实际的加热温度曲线会因此而不断的动态调整，形成动态加热温度曲线，它将最大限度地和设定曲线吻合。因而，系统必须周期地采集坯料在相应控制区段的温度，以便对下一个设定值进行相应调整，从而达到实际意义上的最佳燃烧控制的目的。但是，炉内的钢坯温度仅仅靠热电偶检测是不足以反映钢坯的实际温度的。事实上钢坯温度是炉膛温度、坯料在炉内位置及时间、坯料形状、炉墙和炉顶结构、耐火材料特性、烧嘴特性、燃料特性、坯料钢种信息等诸因素的函数。其坯料钢种信息包括密度、热能吸收系数、含碳量、热传导温度、燃料热函温度。据此经过相应数学模型计算得出的钢坯在线温度将被系统作为钢坯相应的实际温度。　　ITAM公司根据其长期的加热炉燃烧控制经验，使用了一个二维在线数学模型对坯料沿其步进方向移动时计算其横截面的温度分

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