Автоматическое регулирование температуры печей сопротивления

Автоматизация технологического процесса печей сопротивления подразумевает регулирование температуры в печах. Необходимая стабильность температуры зависит от назначения печи и может составлять 25-50С при нагреве под ковку, штамповку, прокатку,10-15С при термообработке в общепромышленных печах,2-3С при термообработке в лабораторных печах,0,5-1С в прецизионных печах, связанных с производством полупроводниковых и оптических материалов.

В лабораторных и прецизионных печах обычно используют непрерывное управление мощностью с помощью ТИП.

Датчик температуры связан с автоматическим измерительным прибором. Он осуществляет сравнение заданной температуры с действительным значением температуры и выдает аналоговый сигнал, пропорциональный ошибке регулирования (T). Этот сигнал обрабатывается в регулирующем устройстве, которое формирует ПИД закон управления. Выходным сигналом регулирующего устройства управляется ТИП.

Устойчивость и требуемое качество процесса обеспечивается выбором коэффициента П, Д и И регуляторов.

В общепромышленных печах осуществляют ступенчатое управление.

~

К

Нагреватель печи сопротивления может подключаться и отключаться от сети с помощью силовых контактов контактора К. катушка К коммутируется минимальным контактом автоматического измерительного прибора.

Если действительная температура меньше заданной, минимальный контакт замкнут, нагреватель подключен к сети. Если действительная температура больше или равна заданной, контакт разомкнут, нагреватель отключен от сети.

Так как рассматриваемая система является релейной, то в ней должны быть автоколебания. Период автоколебаний определяется тепловой инерцией печи, запаздыванием термопары, гистерезисом линейного элемента, отличием мгновенных мощностей в момент включения и отключения средней мощности. Этот период может составлять секунды. Существенное влияние на период автоколебаний, а следовательно, на точность поддержания температуры оказывает запаздывание в термопаре (). Уменьшения запаздывание добиваются использованием термопар без защитных чехлов, и размещением их вблизи нагревателя.

Особенности электрооборудования печей сопротивления.

Установки эл. печей сопротивления имеют следующие элементы:

1. Эл. печь.

2. Вспомогательные механизмы с электро-, пневмо- или гидроприводом, обеспечивающие загрузку или выгрузку садки, и перемещение в рабочем пространстве печи.

3. Комплектующее электрооборудование – это эл. щиты, пульты, панели управления, предназначенные для автоматического регулирования теплового режима, управления приводами вспомогательных механизмов, аппаратуру управления вакуумной системой для вакуумных печей, аппаратуру управления газовых печей для печей с контролируемой атмосферой, аппаратуру, обеспечивающую работу печей в автоматических линиях, трансформаторы или автотрансформаторы (согласующие и регулировочные), тиристорные переключатели, источники питания.

4. Датчики систем измерения и регулирования температуры, аппаратуру измерения и контроля вакуума и давления, аппаратуру контроля потока и температуры воды и другую измерительную аппаратуру.

Так как печи сопротивления обычно питаются напряжением 220 или 380 вольт, то из силовое оборудование обычно простое. Включает в себя трансформаторы в сухом исполнении, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, обычная защитная и комплектующая аппаратура (автоматы, предохранители, контакторы, магнитные пускатели и т.д.)

Большинство печей сопротивления не имеют трансформатора и включаются прямо в сеть.

Трансформаторы используют в соляных ваннах, в высокотемпературных печах, карборундовые, угольные или вольфрамовые нагреватели которых резко изменяют с температурой свое сопротивление.

Аппаратура управления (ключи, кнопки, реле, конечные выключатели) применяются обычного исполнения.

Каждая печь сопротивления должна быть оборудована пирометрическими материалами. Для мелких неответственных печей это может быть термопара с указывающим прибором, в большинстве промышленных печей обязательно автоматическое регулирование температуры. Оно осуществляется с помощью приборов, регистрирующих температуру печи.

Аппаратура контроля, управления и регулирования одной температурной зоны электрической печи сопротивления сосредоточена на одном щите. Для включения и управления печами до 500 В обычно выпускают комплектные щиты и станции управления.

Принципиальное отличие их в том, что в щитах установлена как коммутационная аппаратура, так и приборы теплового контроля, а в станциях – только коммутационная аппаратура.

Щиты выпускаются на токи до 350 А, а станции – до 630 А. В крупных печах целесообразно сосредоточить щиты всех зон для всех печей в одном или нескольких контрольно распределительных пунктах (КРП). Также в КРП могут быть установлены силовые трансформаторы.

В том случае, если отдельные печки находятся далеко друг от друга, щиты надо устанавливать отдельно рядом с конструкцией.