книги из ГПНТБ / Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие

12.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ МЕЖДУ ЗОНАМИ ПЛАМЕННОЙ ПЕЧИ

При решении вопроса о распределении общей тепловой нагруз­ ки между зонами печи условимся считать, что Qx соответствует температуре на поверхности заготовки, поступающей в зону выдерж­ ки обработки давлением. Такое соответствие должно сохраняться как при изменении производительности печи, так и других возму­ щающих параметров.

Если принять в качестве регулирующих параметров темпера­ туру поверхности металла в зонах выдержки и форсированного на­

грева (соответственно С и ^мп-і), то удовлетворим требованию наиболее экономичного использования теплоты топлива в этих зо­ нах, так как исключим возможность перегрева поверхности металла по отношению к температуре операции. Однако, хотя на первый взгляд и будут поддерживаться заданные температуры поверхности металла на выдаче из зоны выдержки, тепловая нагрузка зоны может оказаться недостаточной, вследствие чего неравномерность прогрева контрольного сечения будет выше допустимой нормы. Это указывает на недостаточный контроль за распределением тепловой мощности между зонами выдержки и форсированного нагрева. В связи с этим в схему целесообразно включить дополнительный регулируемый параметр по перепаду температуры в сечении метал­ ла (Дгкон) на выдаче его из печи. Наличие такого импульса позволит корректировать общую тепловую нагрузку.

Функциональная схема распределения тепловой нагрузки Qx между зонами печи (с общим числом зон п = 3) показана на рис. 12.3. Пунктиром на этом рисунке выделен блок решающей при­ ставки, который позволяет находить (управлять) величину Qx при переменном режиме работы печи.

При составлении схемы (рис. 12.3) в качестве регулируемых параметров приняты температура поверхности заготовки в зонах продуктов сгорания. Следует отметить, что минимальному угару отвечает сравнительно низкое значение температуры дымовых газов (ниже температуры операций ковки, штамповки, прокатки). В связи с этим приходится искать компромиссные решения, которые одно­ временно удовлетворяли бы небольшому удельному расходу тепло­ ты, температурному графику и сравнительно слабому окалинообразованию. Для многозонных нагревательных печей такая задача имеет ряд вариантов, одним из которых является такое пропорционирование расходов топлива и воздуха, при котором регулируемым параметром в зоне форсированного нагрева служит температура дымовых газов, а зоне выдержки — состав продуктов горения, и в частности содержание О?. В соответствии со сказанным регуляторы

! "'' Наряду с температурой, газов и составом атмосферы сильное влияние на угар и удельный расход тепла оказывает давление в ра­

*292

бочем пространстве печи. В связи с этим давление также следует регулировать.

Блок-схемы (рис. 12.3 и 12.4) регулирования тепловой нагрузки зон с учетом обстоятельств, обеспечивающих должное качество сжигания топлива, должны быть соответствующим образом допол­ нены (рис. 12.5 и 12.6).

Рис. 12.3. Блок-схема регулирования тепловой нагрузки многозонной печи.

Рис. 12.4. Блок-схема регулирования тепловой нагрузки однозон­ ной печи.

На рис. 12.5 показана структурная схема автоматического ре­ гулирования теплового режима (распределение и управление тепло­ вой нагрузкой печи). На рис. 12.6 дана такая же структурная схема и перепад температур по сечению на выдаче металла из печи. К параметрам, подлежащим управлению, относятся производитель­ ность, удельный расход топлива и в случае окислительного нагрева угар металла.

Возмущающие воздействия вызваны изменением температур­ ного режима, темпа выдачи заготовок и марки стали.

Для камерной печи блок-схема, представленная на рис. 12.3, существенно упрощается (рис.. 12.4). Как видно, блок-схема авто-

293

Рис. 12.5. Блок-схема автоматического регулирования многозоннон печи.

матизации теплового режима многозонной нагревательной (терми­ ческой) печи (рис. 12.3) состоит из двух частей: счетно-решающего устройства, позволяющего управлять общей тепловой нагрузкой пе­ чи, регулятора Q$ и схемы автоматического управления тепловой нагрузкой отдельных зон, включающей регуляторы температуры

Дь і£г, ^мз и корректирующее устройство с импульсом по величине конечной неравномерности прогрева контрольного сечения А^КОн-

и в предыдущем случае, регулятор Qz воспринимает корректирую­ щее воздействие по Д^кои и, кроме того, по температуре на поверх­ ности заготовки.

Регулируя тепловую нагрузку печи или ее отдельных зон, сле­ дует наиболее рационально вести процесс горения топлива, прикотором поддерживаются минимальные теплопотери с химической неполнотой горения и уходящими газами. Последнее сильно ослож­ няется стремлением сократить окалинообразование, величина кото­ рого определяется составом печной атмосферы и температурой, но применительно к камерной печи.

Схемы содержат элементы автоматического выбора и поддер­ жания на нужном уровне общей тепловой нагрузки печи, ее распре­ деление по отдельным зонам и автоматическое пропорционирование топлива с воздухом, а также регулирование давления в зоне вы­ держки или камере.

Схемы включают первичные датчики:

1)температуры поверхности заготовок при их переходе из зоны

взону. В качестве датчиков используются радиационные или опти­ ческие пирометры (табл. 12.1) ОППИР, ФЭП и РАПИР,;

2)температуры поверхности металла в зоне выдержки. Для этой цели применяются пирометры ОППИР, ФЭП или РАПИР;

295

3)перепада температур по сечению металла в месте его вы­ грузки из печи;

4)температуры подогрева воздуха. Отбор импульса выполня­

5)температуры подогрева топлива. В качестве датчика может быть использована термопара градуировки ХК;

6)температуры продуктов сгорания, покидающих рабочее про­

странство печи. Температура газов измеряется термопарами, имею­ щими градуировки ПП и ХА;

7)темпа выдачи заготовок или изделий. Датчиком может слу­ жить путевой выключатель или другое устройство,;

8)содержания кислорода в дымовых газах зоны выдержки. Непрерывный отбор импульса по Ог производится автоматическим

газоанализатором МГК-358 (табл. 12.3); 9) температуры продуктов сгорания топлива в зонах рабочего

пространства. В качестве датчика используется термопара градуи­ ровки ПП.

296

297

298

Схема также содержит элементы для ручного ввода и вычислитель­ ное устройство величин, пропорциональных потерям тепла в окру­ жающую среду и коэффициентов ki, k2 и k3, а также величин At и р.

Кроме того, схема включает вычислительное устройство, выпол­ няющее расчет общей тепловой нагрузки печи и ее управление в соответствии с выражением (12.30), а также корректирующее устройство.

Схема оснащена автоматическими регуляторами:

1)общего расхода топлива на печь;

2)температуры поверхности металла, для чего служит регуля­ тор непрямого действия, например регулятор РУ (табл. 12.4 и 12.5);43

Т а б л . 12.4. Характеристика автоматических регуляторов

3)давления в рабочем пространстве зоны выдержки. Для этого могут использоваться различные регуляторы, например БРМ;

4)соотношения «топливо —■воздух». Наиболее часто в качестве такого регулятора применяется электрический регулятор БРМ, хотя

суспехом могут быть использованы и другие регуляторы.

В схему также включены регуляторы, выполняющие функции корректирования заданий регулятором соотношения «топливо — воздух». Коррекция выполняется по импульсам температуры и ве­ личины Ог.

299

Та б л . 12.5. Модификация бесконтактных регулирующих устройств типа БРУ

12.4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, СООТНОШЕНИЯ «ТОПЛИВО — ВОЗДУХ»,. ДАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТА РЕКУПЕРАТОРА ОТ ПЕРЕГРЕВА

Схемы автоматического регулирования и разного рода защит будем изображать в соответствии с принятыми в табл. 12.6 обозна­ чениями.

12.4.1. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Регулирование температуры — один из наиболее важных эле­ ментов схем управления тепловой нагрузкой и качеством сжигания топлива. В зависимости от сорта топлива регулирование темпера­ туры дымовых газов или поверхности металла может выполняться по одной из схем, показанных на рис. 12.7, а и б.

Рис. 12.7. Схема регулирования температуры в зоне:

300

Табл. 12.6. Условные обозначения, принятые при изображении схем автоматического регулирования и теплового контроля

301