книги из ГПНТБ / Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали

Если Ат^О.З Т, то экспоненту можно аппроксимиро­ вать прямой (напряжение на обкладках конденсатора пропорционально среднему времени поступления от k —1 импульса).

В установившемся режиме динамического равнове­ сия для токов заряда (г'і) и разряда (і'г) справедливы выражения:

~~ H ~ C%U]_N\

и — и,

а напряжение, замеренное на обкладках конденсатора, равно

Так как измерение напряжения на зажимах конден­ сатора без создания контура дополнительных утечек за­ труднительно, более удобно измерять силу тока заря­ да Іі

и— и1

'Ri + R* '

7Т(и — £г Я) ’

Пользуясь выражениями (ІѴ-20) и (ІѴ-21), можно отградуировать измеритель среднего времени пребыва­ ния заданного числа заготовок при известных ии R, Т. Динамические свойства измерителя определяются выбо­ ром Ri\ Сі; С2 схемы.

Поскольку подключение схемы коррекции может быть выполнено при разных тепловых состояниях печи,

обеспечения возможности накопления требуемого числа импульсов; одновременно с этим значение R зарядной цепи должно быть ограничено — для обеспечения воз­ можности измерения силы тока заряда.

2. Необходимо правильно подобрать отношение

С-1- Со

1"и—- , так как оно определяет динамические характе­ ра

ристики прибора, именно: время переходного процесса установления тока и амплитуды колебания тока при вы­ ходе на установившееся значение. Амплитуда не должна превышать ширины зоны нечувствительности регулято­ ра. Для печей со средней производительностью 50—

отражать все процессы, происходящие в печи, и его по­ казания не могут быть приняты как единственный кор­ ректирующий импульс, характеризующий темп прокат-

ки. Поэтому в качестве дополнительного используется импульс, получаемый от радиационного пирометра, из­ меряющего температуру поверхности металла в методи­ ческой зоне.

Испытания, проведенные на РМЗ и АзТЗ, показали, что при длительных простоях печи и отсутствии импуль­ са по средней частоте выдачи требуется вручную изме­ нять задания регуляторам. При наличии же импульса по средней частоте выдачи необходимость ручного вме­ шательства отпала, и качество нагрева выдаваемого металла улучшилось.

Несмотря на то, что при изменениях профиля метал­ ла в печи изменение настройки устройства не происхо­ дило и не менялась доля вводимой им коррекции, систе­ ма работала удовлетворительно и качество нагрева выдаваемого металла не ухудшалось. Указанное обстоя­ тельство свидетельствует о том, что при правильном первоначальном выборе периода усреднения импульсов дальнейшие динамические настройки прибора не обяза­ тельны (при условии формирования суммарного коррек­ тирующего сигнала на основе измерения средней часто­ ты выдачи металла и измерения температуры поверхно­ сти металла в методической зоне).

Датчиком прибора являются выходные контакты фо­ тореле, которые запускают пульс-пару разрядного кон­ тура. Большое значение имеют способ получения им­ пульса и выбор места установки датчика.

Перед пуском в эксплуатацию устройство для каж­ дой конкретной печи настраивают таким образом, чтобы то пр было немного больше мСр. При соблюдении этого условия динамическая настройка прибора в процессе работы не требуется, и прибор, с достаточной точностью является аналогом соответствующего динамического ка­ нала. При использовании такого прибора в систему регу­ лирования проникает только полезный, должным обра­ зом усредненный сигнал.

Устройство может иметь на выходе интегратор для подсчета заготовок, выданных из печи. Устройство со­ стоит из следующих узлов (рис. 36) : силового блока со стабилизированным источником напряжения; конденса­ тора-накопителя (Сі и С2); зарядного сопротивления; делителя напряжения; пульс-пары.

Все узлы прибора могут быть размещены в корпусе стандартного прибора-потенциометра. Делитель напря­

жения подключается к входу потенциометра со 100%- ным задатчиком. Для обеспечения надежной работы прибора и стабильности его показаний выбраны конден­ саторы с малой утечкой типа МПГП с полистириловой изоляцией, а его выводы защищены от попадания пыли и влаги. Блок питания собран по мостовой схеме на по­ лупроводниковых диодах типа Д211, а стабилизация на-

К Э Л П Ч 2 0

Рис. 3G

Схема фиксатора темпа

пряжения осуществляется последовательно стабилитро­ нами типа СГ-1П и СГ-2П. Выход измерителя средней частоты выдачи заготовок подключен к потенциометру ЭПП-129 со шкалой 0—40 мв.

Как указывалось выше, величина входного сопротив­ ления потенциометра, к которому подключается выход схемы, ограничена для ЭПП-09 и ПСР, и мощность сиг­ нала недостаточна; в этом случае между выходом схемы ■и измерительным прибором устанавливают катодный повторитель. Выходной сигнал снимается с потенциомет­ ра, напряжение на котором пропорционально величине тока разбаланса между правой и левой половинками лампы. Смещение выбирают из расчета работы схемы на прямолинейной части характеристики лампы.

Благодаря потенциометрическому выходу обеспечи­ вается возможность подключения фиксатора темпа к любому вторичному прибору, на вход которого обычно

Схсма измерителя среднего времени пребывания заданного числа заготовок в печи

вана для использования в системах автоматического ре­ гулирования теплового режима нагревательных печей. Кроме того, схема прибора может быть также исполь­ зована как регистратор производительности при по­ штучной выдаче продукции.

Одним из недостатков описанного выше измерителя темпа являлись дополнительные возмущения, вносимые в схему регулирования при каждой выдаче металла из печи.

На рис. 37 приведена разработанная в ПК.И «Автоматпром» схема, в которой обеспечивается ограничение амплитуды возмущений, поскольку в схему прибора

введены устройства, отключающие компенсирующий двигатель потенциометра на время, меньшее или равное минимальному интервалу между выдачами. Характери­ стики фиксатора, который внедрен на печах стана 2000 НЛМЗ, стане горячей прокатки Миньярского метиз­ но-металлургического завода и стане 900/750 РМЗ, по­ зволили значительно повысить чувствительность схемы управления температурным режимом.

Кольцевые печи

Необходимость получения информации о времени пребывания металла в зонах печи установлена в преды­ дущих главах работы; там же приведены расчетные за­ висимости между временем пребывания металла и ко­ нечными значениями температур в зонах горения.

Технологическими инструкциями регламентируется время нагрева всего сортамента заготовок. Длякольце­ вых печей трубопрокатных станов 250-1 АзТЗ и 400 РМЗ время нагрева колеблется в пределах 1,5—3,75 ч, т. е. средняя частота выдачи может колебаться от 0,5— 2,5 шт/мин (интервалы между выдачами 0,5—2 мин). Установлено, что для каждого профиля прокатки суще­ ствует определенная частота, с которой обычно работа­ ет стан, и значительные отклонения в сторону пониже­ ния частоты, как правило, являются следствием наруше­ ния нормальной работы прокатного оборудования, что влечет за собой значительные по времени простои печи.

При простоях, сопоставимых по величине с постоян­ ными времени переходного процесса при возмущениях по производительности, эффективность ввода управляю­ щих воздействий на основе среднего времени нахожде­ ния металла в зоне снижается, в то время как управля­ ющее воздействие по тепловому состоянию приобретает доминирующее значение.

Таким образом, область эффективного использования

10 мин— в зависимости от мощности печи. Это обеспе­ чит управление нагревом (без вмешательства сварщика) во всем рабочем диапазоне изменения производительно­ сти. При интервалах между выдачами выше 5—10 мин снижение тепловой нагрузки обеспечивается узлом из­ мерения теплового состояния печи.

Анализ переходных процессов, протекающих в печи, и сопоставление их со статистикой, характеризующей колебания производительности печи, показывает, что по­ следние имеют частоту, превышающую частоту среза тепловых параметров печи, т. е. печь является низкоча­ стотным фильтром по каналу изменения производитель­ ности. Так, время переходного процесса без учета запаз­ дывания составляет 500—600 сек, в то время как интер­ валы между выдачами колеблются в пределах 30— 120 сек. Это же следует из рассмотрения кривых разгона и амплитудно-фазовых характеристик; если значение ча­ стоты среза при возмущении производительностью со­ ставляет ю£р =0,025 рад!сек, то при возмущении расхо­

дом топлива для подогревательной зоны со*р = = 0,04 рад/сек.

Следовательно, управление процессом нагрева по ин­ формации, источником которой является сама печь, при нормальной работе стана неосуществимо. Управление нагревом можно осуществить, используя информацию о среднем времени нахождения металла на участках го­ рения в сочетании с информацией о тепловом состоянии печи.

Известны устройства, при помощи которых опреде­ ляются следующие показатели:

а) длительность интервала между двумя следующи­ ми друг за другом выдачами. Формирование управляю­ щих воздействий по информации от указанного устрой­ ства возможно только для нагревательных устройств, в которых интервалы между выдачами превышают вре­ мя переходного процесса (колодцы, группы печей, рабо­ тающих на стан большой производительности и т. д.);

б) средняя частота выдачи металла из печи, изме­ рения непосредственно у стана. Динамические свойства устройства вполне могут обеспечить формирование пра­ вильного управляющего воздействия, однако недостат­ ком ее является неизменность времени интегрирования (присущая всем устройствам подобного типа), увеличи­ вающая погрешность при измерении;

в) среднее время пребывания заданного числа заго­ товок в печи. Устройство при соответствующих его на­ стройках ' может быть применено для формирования управляющих воздействий в системах регулирования температуры в зонах кольцевых печей. Однако учитывая

узкую полосу частот выдачи заготовок, применение ука­ занного универсального устройства не всегда оправда­ но (особенно вследствие конструктивных усложнений, вносимых универсальностью устройства и вызывающих снижение надежности его работы).

В разработанной системе автоматического управле­ ния температурным режимом кольцевой печи для полу­ чения информации о среднем времени нахождения ме­ талла в зоне использован индикатор приборного типа, разработанный ПКИ «Автоматпром» и ЦАМ АзТЗ. Ни­ же приводится краткое описание индикатора среднего времени нахождения металла в зонах печи (принципи­ альная схема индикатора представлена на рис. 38).

Входная часть, представляющая собой электронное реле времени, выполнена на лампе 1/2 Л\. Начало от­ счета времени совпадает со срабатыванием фотореле, фиксирующего выдачу каждой заготовки из печи, или командоаппарата механизма привода пода печи, фикси­ рующего поворот пода на определенный угол в направ­ лении к выдаче. Командоаппарат снабжен устройством для учета реверса пода при переводе печи на режим средних и длительных простоев.

Выбор того или другого способа фиксации выдачи металла из печи зависит от конкретных условий: от по­ рядка загрузки металла (для печей с однорядной за­ грузкой предпочтительнее применение фотореле, а для печей с многорядной загрузкой — командоаппарата). Выдержка времени (время хода стрелки «вперед») регу­ лируется потенциометром RA, а скорость хода стрелки «назад» — потенциометром R&, для переключения двига­ теля Д на реверс предусмотрены контакты реле R\.

Контакт реле Р2 (ЭРг), фиксирующий выдачу оче­ редной заготовки из печи, управляет двигателем, вал ко­ торого связан со стрелкой прибора RÄ и 120-ом 100%- ным задатчиком Зд, предназначенным для выработки входных сигналов в схему устройства формирования управляющих сигналов в зависимости от изменения вре­ мени пребывания металла в зонах печи.

Время вращения двигателя в направлении «вперед» определяется выдержкой реле R], а скорость его враще­ ния зависит от положения движка реохорда (/?д), осу­ ществляющего отрицательную обратную связь по ско­ рости. После опускания реле Р2 двигатель Д возвраща­ ет с постоянной скоростью (выбранной в зависимости

I U O