1.3 Опис вузла регулювання аср температури в печі

Режим тиску в робочому просторі в значній мірі впливає на температурний режим печі та якість нагрівання металу в загальному випадку тиск необхідно підтримувати таким щоб звести до мінімуму втрати тепла крізь нещільності та виключити підсос повітря із оточення. В нагрівальних та термічних печах найбільш раціональним є підтримування нульового тиску на рівні поду печі.

В цьому випадку знижується забруднення навколишнього середовища, знос зовнішніх конструкцій печі угар металу, поліпшуються умови обслуговування агрегату.

Первинний датчик температури - термопара

Термопара – з’єднання двох різних металів. Змінення температури в цих металах перетворюється в термоелектрорушійну силу.

Термоелектричний термометр (термопара) – це вимірювальний перетворювач, чутливий елемент якого розташований в спеціальній захисній арматурі, яка забезпечує захист термоелектродів від механічних пошкоджень та дії виміряного середовища.

Захисні чохли виконуються з матеріалів через які не проходять газ, вони витримують високі температури і агресивну дію середовища. При високих температурах застосовують керамічні чохли: фарфорові, карбофраксові, алундові, з диборида цирконію, при температурі 1000 ^оС застосовують металеві чохли з углеродистої або нержавіючої сталі.

В якості термоелектродів використовується дріт діаметром 0,5мм (благородні метали) і до 3 мм (неблагородні метали). Термоелектроди спаюються в одну точку, яка називається робочим кінцем.

Термопари випускають двох типів: занурюючі і поверхносні. У поверхносних - робочий спай приводиться в безпосередній контакт з вимірюваним середовищем.

Конструктивно термопари мають різноманітне оформлення, що дозволяє їх використовувати в різноманітних умовах.

Стандартні і нестандартні термоелектричні термометри: для вимірювання в металургії найбільш широке застосування отримали термопари (ТТ) зі стандартним градуюванням: платинородій - платинові (ТПП), платинородій – платинородієві (ТПР), хромель – алюмінієві (ТХА), хромель – копілієві (ТХК), вольфрамреній – вольфрамнієві (ТВР). В ряді випадків використовують також ТТ з нестандартним градуюванням: мідь – константові, вольфрам – молібденові (ПВМ) та інше.

ДИСК – 250

Прилад ДИСК-250 призначений для вимірювання напруги постійного струму, а також неелектричних величин, які перетворюються у підсилений сигнал і активний опір. Пристрій ДИСК-250 може працювати з серійно випускаючими датчиками, які не мають власних джерел живлення, індуктивності, ємності, які можна встановити у вибухонебезпечних зонах приміщень. Пристрій розрахований на роботу з вхідними сигналами

- від термоелектричних перетворювачів з номінальною статичною характеристикою перетворення, згідно з ДЕСТ-3044-84;

- від термоперетворювачів опору з номінальною статичною характеристикою перетворення згідно з ДЕСТ 6651-84;

- 0-5 і 4-20мА; 0-5 і 0-10; 0-50 і 0-100мВ, згідно з ДЕСТ26.011-80.

Сумарний опір лінії зв’язку і внутрішній перетворювачів не повинен перевищувати 200Ом. Опір кожного дроту лінії зв’язку термоперетворювачів опору з пристроями не повинен перевищувати 5Ом.

Прилад має наступні вихідні пристрої:

- пристрій перетворення вхідних сигналів у вихідний безперервний сигнал 0-5 або 4-20мА, згідно з ДЕСТ 26.011-80;

- пристрій пропорційно-інтегральний регулюючий ;

- пристрій регулюючий з безконтактним, а для ДИСК-250 і контактним виходом для формування трьохпозиційного закону регулювання з незалежним встановленням нижньої і верхньої межі регулювання;

- два двох позиційні пристрої сигналізації з релейним виходом.

Номінальна середня швидкість обертання діаграмного диска оберт за 8 або 24 години. Потужність, яку використовує прилад при номінальній напрузі живлення ( 220 В ), не перевищує 20 ВА. Маса приладу не перевищує 10,5кг. Основна похибка приладу, виражена у відсотках від нормуючого значення по ДЕСТ 7164-78, не виходить за межі допустимих значень, рівних:

- - по показанням і по перетворенню;

- - по реєстрації, регулюванню і по сигналізації.

Реєстрація на діаграмному диску здійснюється безперервною лінією. Ширина лінії реєстрації не перевищує 0,8мм.

Прилад відповідає технічним вимогам при наступних умовах:

- температура оточуючого повітря (20 2 )⁰С;

- відносна вологість від 30 до 80%;

- атмосферний тиск від 86 до 106,7 кПа;

- напруга живлення (220 4,4 ) В;

- частота струму живлення (50 1) Гц;

- коефіцієнт вищих гармонік, які живлять коло не більш 5%;

- відсутність зовнішніх електричних і магнітних полів, які впливають на роботу приладу.

Принцип дії приладу. В основу роботи приладу покладений принцип електромеханічного слідкуючого урівноваження. Вхідний сигнал від датчика попередньо підсилюється і лише після цього здійснюється урівноваження його сигналом компенсуючого елемента (реохорда).

Вихідний сигнал датчика поступає на вхідний пристрій (ВХП), який призначений для підсилення і нормалізації сигналу по нижній межі (-0,5 В). Потім сигнал поступає на ПВС, який складається з попереднього підсилювача (ПП), кінцевого підсилювача (КП) і призначений для нормалізації сигналу по верхній межі (-8,5 В). На вхід блоку ПН одночасно надходять сигнали від датчика і сигнал з реохорда (діапазон 0,5-8,5 В). Якщо виникає сигнал розузгодження, то в роботу включається двигун (ДВ), який переміщує движок реостата до тієї миті, поки вхідні сигнали підсилювача небалансу не зрівняються по абсолютному значенню. До виходу блоку вхідного сигналу під’єднані вихідні пристрої (ВП1-ВП4).

А – датчик; ВХП – вхідний пристрій; ПП – попередній посилювач; КП - кінцевий посилювач; ПН - посилювач небалансу; ДВ - двигун; ПР - посилювач реохорда; Р – реохорд; ДЖ – джерело живлення; ВП1 – вихідний сигнал, призначений для перетворення вхідного сигналу в уніфікований вихідний (0-5 мА, 4-20 мА); ВП2 – регулюючий трьохпозиційний нуль-орган; ВП3, ВП4 – сигналізуючи вихідні пристрої, призначені для сигналізації при виході вимірюваного параметру за нижню і верхню межу; ПВС – пристрій вхідного сигналу.

Рисунок 6 – Структурна схема вторинного приладу ДИСК-250

На внутрішньому боці шасі розташовані: реохорд; реверсивний двигун; привід діаграмного диска; клемна колодка; блок конденсаторів; розділювальний трансформатор.

Основною намоткою реохорда служить ізольований мідний дріт. Реохорд розташований на металевому важелі, який кріпиться на втулки, які приводяться в рух реверсивним електродвигуном. Реохорд закритий з'ємною кришкою, яка захищає його від механічних пошкоджень.

На приладі ДИСК-250 встановлений асинхронний конденсатор, електродвигун Д32, виконаний конструктивно разом з редуктором, який знижує обороти до 24 або 72 об/хв.

Конструкція приладу. Прилад конструктивно виконаний у прямокутному корпусі, який пристосований для втопленого щитового монтажу, корпус закривається скляною кришкою зі встановленою на ній шкалою. На кришці розташовані кнопки 1 і резистори 2, встановлення меж регулювання і сигналізації, індикатори спрацьовування пристроїв регулювання і сигналізації 3, індикатор зеленого кольору, сигналізуючий про ввімкнення приладу у коло 4, індикатор червоного кольору, сигналізуючий про обрив датчика, підключенні його з порушенням полярності або про знаходження вхідного сигналу позадіапазоном вимірювання 5.

На зовнішньому боці шасі розташовані: вказівник, устрій кріплення діаграмного диску, пристрій реєструючий (перо і утримувач), вимикач приладу і вставка плавка.

На внутрішньому боці шасі розташовані: реохорд, реверсивний двигун, привід діаграмного диску, клемна колодка, блок конденсаторів, а у приладі іскробезпечного виконання – розділовий трансформатор.

Основною намоткою реохорда слугує ізольований мідний дріт. Реохорд розташований на металевому важелі, що кріпиться на втулку, яка приводиться в рух реверсивним електродвигуном. Реохорд закритий з’ємною кришкою, яка захищаю його від механічних пошкоджень. На приладі ДИСК-250 встановлений асинхронний конденсаторний електродвигун Д32, виконаний конструктивно разом з редуктором, який зменшує кількість обертів до 24 або 72 об/хв.

1 - кнопки; 2 - резистори; 3 - індикатори пристрою регулювання і сигналізації; 4 - індикатор сигналізації про ввімкнення; 5 - індикатор сигналізації про аварійний стан приладу; 6 - пристрій кріплення діаграмного диска; 7 - вказівник; 8 - пристрій реєструючий.

Рисунок 7 – Зовнішній вигляд приладу ДИСК-250

Регулюючий прилад Р27

Регулюючий прилад Р27 входить до складу КТС системи «Контур». Він реалізує в комплекті з ИМ постійній швидкості закон ПІ-регулювання з демпфуванням вхідного сигналу.

Прилади Р27 працюють в комплекті з диференціально-трансформаторними датчиками, термометрами опору, термоелектричними термометрами і уніфікованими струмовими перетворювачами на 0-5, 0-20 мА, а також 0-10 В (останній подається на спеціальний вхід).

При включенні по спеціальній схемі прилади можуть працювати з реостатними і феродинамічними датчиками.

Прилади випускаються в двох виконаннях: з вбудованим індикатором положення ИМ і без нього.

П рилади Р27 працюють в комплекті з пускачами = 24/ ~ 220 В і ИМ типа МЕО; магнітними підсилювачами У-101 і ИМ типа МЕОБ, електрогідравлічними ИМ типа ГИМ, а також можуть безпосередньо управляти ИМ з електродвигунами потужністю не більш 80 В*А.

Рисунок 8 - функціональна схема приладу Р27

Вона містить вимірювальний блок Р-012 або Р-013 і регулюючий блок Р-011, однаковий для всіх модифікацій приладів. Вимірювальний блок Р-012 однаковий для приладів Р27.1 і Р27.2. Модифікації вимірювальних схем реалізуються за рахунок різної комутації роз'ємів і підключення додаткових елементів. Вимірювальний блок включає суматор нормуючий операційний підсилювач 2, побудований на інтегральній мікросхемі (ИМС), і стабілізоване джерело напруги постійного струму 3.

У суматорі вимірювального блоку Р-012 підсумовуються сигнали від датчиків (диференціально-трансформаторних або струмових) і сигнал від моста «задатчик - коректор». Сумарний сигнал випрямляється, фільтрується і поступає на вхід нормуючого операційного підсилювача.

Електронний блок Р-011 призначений для формування закону регулювання і комутації вихідних ланцюгів. Він включає демпфер 4, що підсумовує підсилювач 5, схему порівняння 6, вихідні ключі 7, операційний підсилювач зворотного зв'язку 8, інерційна ланка блоку негативного зворотного зв'язку 9.

Сигнал розузгодження з вимірювального блоку поступає на демпфер 4, що є RС- ланкою з регульованою постійною часу демпфування Т_дф. З виходу демпфера сигнал поступає на вхід підсилювача суматора 5, виконаного на ИМС, де підсумовується з сигналом зворотного зв'язку, надходячим з виходу ланки 9. Робота ланки зворотного зв'язку приладу Р27 аналогічна роботі ланки зворотного зв'язку регулюючого блоку РБИ. Підсилювач 5 має передавальну функцію аперіодичної ланки першого порядку з коефіцієнтом підсилення 10. Далі сигнал поступає на один з двох тригерів схеми порівняння 6 залежно від полярності сигналу на виході підсилювача 5. Схема порівняння має регульовані зону нечутливості _нч і зону повернення (неоднозначності) _в. При сигналі розузгодження, перевищуючому поріг спрацьовування, на виході схеми порівняння стрибком з'являється сигнал, який подається на вихідні ключі 7 і в ланцюг негативного зворотного зв'язку. Залежно від полярності сигналу на вході електронного блоку відкривається один з вихідних ключів і комутується зовнішній ланцюг. Ланка негативного зворотного зв'язку має регульовані параметри: _п- коефіцієнт передачі; Т_із - постійну часу ізодрому; _{t імп} - тривалість імпульсу.

Задаючий пристрій типу ЗУ-05

Для встановлення заданих значень регульованих параметрів в системі “Каскад“ мається два типи задаючих пристроїв: ЗУ-05 – для формування уніфікованого сигналу постійного струму 0-5 мА і ЗУ-5 – для дистанційної зміни завдань, які подаються у вимірювальний блок. Загальний вигляд задаючого пристрою типу ЗУ-05 приведений на рисунку. На зовнішній панелі пристрою винесені ручки завдання, які пов’язані зі шкалою з поділками 0-100%. Пристрій розрахований на втоплений монтаж на вертикальній або горизонтальній площині. Для підключення зовнішніх електричних кіл пристрої забезпечені штепсельними рознімами. Задаючий пристрій ЗУ-05 представляє собою регульоване джерело постійного струму 0-5 мА при опорі навантаження 0-3 кОм. Електрична схема пристрою виконана на печатних платах. Живлення кіл задавача здійснюється від джерела живлення через стабілітрон. Споживання потужності складає не більше 10 Ват.

Задавач складається з панелі та кронштейна. З іншої сторони задавач має клеми. Перевірку працездатності проводять наступним чином:

- підключають задатчик до схеми

- встановлюють ручку задавача на 0%, 50%, 100%

- при цьому амперметр повинен показувати відповідно 0 мА, 2,5 мА, 5мА.

Рисунок 9 – Електрична схема задатчика типу ЗУ-05

Блок управління БУ- 21

Призначення:

- Для ручного перемикання управління навантаженням релейного регулюючого блоку з автоматичного "А" на ручне " Р" або зовнішнє " В " положення;

- Для комутації ланцюгів ручного управління.

Функціональні особливості БУ - 21:

- Перемикання виду управління ланцюгами навантаження релейного регулятора з автоматичного на ручне , або від зовнішніх приладів , що фіксується за допомогою галетного перемикача;

- Ручне управління за допомогою кнопкового перемикача " Більше" - "Менше " з само поверненням;

- Електрична блокування від одночасного включення перемикачів " Більше" / "Менше ";

- Світлова сигналізація напруги постійного або змінного струму величиною до 35 В здійснюється двома світлодіодами з кнопкою індикації «І »;

- Підключення через штепсельний роз'єм.

Короткі технічні характеристики БУ- 21 Блок управління:

- допустимі електричні навантаження перемикача управління та кнопкового перемикача в межах:

- напругу від 20 до 300 В;

- струм від 0,033 до 0,6 А;

- розривна потужність до 25 ВА;

- Опір ізоляції електричних ланцюгів щодо шасі блоку при нормальних умовах не менше 40 МОм;

- Габаритні розміри: 60х60х165 ( 206 ) мм;

- Вага : не більше 0,5 кг.

Умови експлуатації БУ- 21 Блок управління:

- Робоча температура повітря при експлуатації - від +5 до +50;

- Верхнє значення відносної вологості повітря 80 % при 35 град С і більш низьких температурах без конденсації вологи;

- Атмосферний тиск від 84 до 10 кПа;

- Вибухонебезпечні та агресивні компоненти в навколишньому повітрі повинні бути відсутні;

- Монтаж щитової, втоплений.

Рисунок 10 – Електрична схема БУ-21

Пускач безконтактний реверсивний ПБР-2М

Пускач призначений для безконтактного управління електричним виконавчим механізмом з однофазним конденсаторним і електродвигуном. Пускач призначений для експлуатації в таких умовах:

- температура від +5 до +50 ⁰С;

- відносна вологість від 30 до 80% при +35 ⁰С;

- вібрація: частота до 25 Гц, а амплітуда до 0,1 мм;

- магнітні поля постійні або змінні (частота 50 Гц) до 400 А/м.

Технічні дані:

- живлення: однофазна мережа змінного струму напругою 220+22 (- 33) В, частотою 50 Гц;

- вхідний опір пускача не менше 750 Ом:

- максимальний комутуючий струм – 4 А;

- динамічні характеристики пускача:

- швидкодія (час запізнення вихідного струму при подачі і знятті управляючого сигналу) не більше 25 м/с;

- різниця між тривалістю вхідного і вихідного сигналів не більше 20 м/с;

- повна потужність, споживана пускачем, не більше 10 ВА;

- напруга джерела живлення кіл управління 22-26 В (середнє значення двопівперіодного випрямленого струму);

- середній термін роботи пускача – 20 років;

- маса пускача – не більше 4,5 кг.

Конструкція

Пускач складається з плати, литого кожуха і передньої панелі. На передній панелі розміщені дві клемні колодки для підключення пускача до зовнішніх кіл, а також гвинт заземлення. Клемні колодки закриваються кришками. На платі встановлюються елементи схеми пускача. Плата встановлюється в кожух і закріплюється трьома гвинтами.

Принцип роботи

Схема пускача складається зі схеми управління безконтактними ключами, силової схеми комутуючої напруги живлення механізму і джерела живлення для дистанційного управління пускачем.

Рисунок 11 - Електрична схема приладу ПБР-2М

Вхідний сигнал управління пускачем – постійна напруга 24+-6 В, подається на клеми 8-7 або 8-9. На клему 8 (вхід “Ср”) подається позитивний потенціал на клему 7 (вхід “М”) або 9 (вхід “Б”) негативний потенціал сигналу управління. Причинами виходу з дії пускача можуть бути: обрив кола напруги живлення; порушення контактів у схемі через обриви, особливо в місцях пайки; вихід з ладу напівпровідникових приладів та інші внутрішні пошкодження.

Вибір виконавчого механізму

Вибір виконавчого механізму (приводу) визначається:

- типом регулятора (електричний, пневматичний, гідравлічний);

- величиною зусилля, необхідного для переміщення регулюючого органу;

- необхідною швидкодією;

- умовами експлуатації, температурою, вологістю, запиленістю, хімічною агресивністю оточуючого середовища, вибухонебезпечністю та ін.;

- умовами розміщення і зчленування з регулюючим органом і умовами монтажу;

- номенклатурою випускаємих механізмів.

На основі цих даних обираємо механізм виконавчий електричний однообертовий типу МЕО 630/25-0,25.

Призначення. Механізм виконавчий типу МЕО 630 призначений для переміщення регулюючих елементів у відповідності з командними сигналами, які надходять від регулюючих і керуючих пристроїв.

Умови експлуатації. Виконавчий механізм МЕО 630 призначений для експлуатації в стаціонарних умовах. Механізми встановлюються

з горизонтальним розташуванням вихідного валу і можуть допускати нахил до 15º у будь-який бік від робочого положення. Виконавчий механізм призначений для роботи в наступних умовах: температура повітря 5-50 ⁰С; відносна вологість повітря 30-80 %; постійна вібрація з частотою до 30 Гц з амплітудою до 0,2 мм.

Механізм не призначений для роботи в середовищах, які містять агресивні гази, пари та речовини, які викликають руйнування покриття, ізоляції та матеріалів.

Пристрій механізму. Виконавчий механізм виконаний на базі однієї конструкції, яка складається із наступних основних елементів: електродвигуна, редуктора, ручного приводу, гальма, блока датчиків, вузла упорів, штепсельного розніму зі штуцерним вводом і важелем. В якості приводу використаний двохфазний асинхронний електродвигун ДАУ-4.

Вказання заходів безпеки. Всі роботи, пов’язані з монтажем при встановленні, з підсилювачем, треба проводити при відключеній напрузі живлення. Корпус механізму заземлений.

Виконавчий механізм може бути встановлений на підлозі, стіні, регулюючих елементах і проміжних конструкціях із будь-яким положенням вихідного валу.

Рисунок 12 – Електрична схема виконавчого механізму

Кріплять механізм до основи чотирма гвинтами. Механізм припускає і фланцеве кріплення на регулюючому елементі.

При дотриманні правил експлуатації механізм забезпечує нормальну роботу протягом одного року без обслуговування.

Упаковка, транспортування і зберігання. Механізм повинен зберігатися у приміщенні при температурі 5-35 ⁰С і відносній вологості повітря 80 % в законсервованому стані. Повітря у приміщенні не повинно містити пилу і домішків агресивних парові газів.

Дистанційний вказівник положення типу ДУП-М

Дистанційний вказівник положення призначений для дистанційного контролю положення вихідного валу виконавчого механізму.

Принцип роботи приладу. ДУП-М являє собою вимірювальний міст, плечі якого створюються змінним опором та опором індуктивного датчика.

Вимірювальний прилад послідовно ввімкнений з опором – вони створюють діагональ моста. Живлення моста здійснюється змінним струмом. Змінним опором встановлюється необхідна чутливість приладу. При зміні положення вихідного валу виконавчого механізму змінюється відношення опорів пліч датчиків, що веде за собою зміну струму в діагоналі моста, а внаслідок цього змінюються показання вимірювального приладу.

Рисунок 13 – Електрична схема ДУП-М

Налагодження приладу проходить наступним чином: встановити вихідний вал виконавчого механізму в початкове положення; обертаючи вісь

змінного опору встановити вказівник приладу на позначку “нуль %”; вихідний вал виконавчого механізму встановити в кінцеве положення; обертаючи вісь змінного опору встановити вказівник приладу на позначку “100 %”.

Причинами несправностей приладу ДУП-М можуть бути пошкодження резисторів, трансформатора, вихід з ладу діодів, пошкодження з’єднувальних дротів в середині приладу та дротів, які йдуть до клемної колодки.