李夜 王志春

【摘要】以包鋼薄板廠步進式加熱爐為研究背景，討論溫度控制方法對產品質量、能耗等技術經(jīng)濟指標的重要性，并詳細介紹了爐溫雙閉環(huán)比值控制與爐溫雙交叉限幅控制兩種爐溫控制方法。

【關鍵詞】加熱爐；溫度控制；節(jié)能降耗

1 前言

在冶金工業(yè)中，加熱爐是軋鋼生產企業(yè)主要的耗能設備，國內外新建的熱軋車間，大多采用步進式爐。加熱爐系統(tǒng)具體生產工藝為：板坯經(jīng)連鑄輥道送來，在入口處進行核對、稱量和確認，合格的板坯進入加熱爐，在加熱爐內加熱到合適范圍后，再將板坯送到出爐輥道上，鋼在軋制前加熱的好壞直接影響到產量、質量、能耗等技術經(jīng)濟指標，由此可見，加熱爐溫度的控制是該工藝過程的關鍵。

2 控制方法

加熱爐爐溫控制的關鍵是燃燒控制，為保證燃料煤氣的合理經(jīng)濟燃燒，必須對進入爐膛的空、煤氣流量進行合理配比，依靠控制空氣煤氣等介質的給定量來實現(xiàn)控制目的。下面介紹兩種爐溫控制方法：

2.1 煤氣流量-空氣流量雙閉環(huán)比值控制

雙閉環(huán)比值控制方案是煤氣和空氣流量控制系統(tǒng)的一種，它對比值控制系統(tǒng)的主、從動量均進行了閉環(huán)調節(jié)，如圖1所示，

圖1 煤氣和空氣雙閉環(huán)控制系統(tǒng)圖

系統(tǒng)中煤氣流量是主動量，空氣流量是從動量，穩(wěn)定狀態(tài)時煤、空氣流量以一定比值進入加熱爐中，當受到干擾時，爐溫控制器的輸出一面對煤氣流量進行控制；另一面經(jīng)比值器對空氣流量進行控制，具體為:1、當爐溫升高時，爐溫控制器輸出減小，煤氣流量設定值減小，同時經(jīng)比值器給空氣流量的設定值也減小，因空、煤氣測量值暫時無變化，所以空、煤氣流量控制器輸出減小，相應地調節(jié)閥開度減小，溫度降低。2、當爐溫降低時，爐溫控制器輸出增大，煤氣流量設定值增大，同時經(jīng)比值器給空氣流量的設定值也增大。因空、煤氣測量值暫時無變化，所以空、煤氣流量控制器輸出增大，相應地調節(jié)閥開度增大，溫度升高。

綜上可知，雙閉環(huán)比值控制對控制系統(tǒng)的主從動量均進行閉環(huán)調節(jié)，不但能保證兩種物料流量之間的靜態(tài)比值關系，而且控制系統(tǒng)的動態(tài)比值特性也較好。

控制系統(tǒng)實現(xiàn)的四種具體操作方式：

1）手動操作。是指從空、煤氣流量調節(jié)器處直接對空、煤氣調節(jié)閥進行操作，給出閥門的開度，在手動操作的情況下，調節(jié)器不起調節(jié)作用，空燃比由操作員手動調節(jié)。

2）流量自動操作。是指空、煤氣流量調節(jié)器設定值由操作員給出，調節(jié)器根據(jù)設定值對調節(jié)閥進行調節(jié)，直到實際流量與設定值相等，操作員在給出流量設定值時應考慮到空、煤氣流量設定值的比值要和空燃比相符。

3）溫度自動操作。是坯料加熱時經(jīng)常使用的方式，流量調節(jié)回路、溫度調節(jié)回路都工作在閉環(huán)狀態(tài)，其溫度設定值由操作員給出，系統(tǒng)自動成比例的調節(jié)空、煤氣流量。

4）上位機全自動操作。是指通過L2（二級計算機）根據(jù)加熱爐數(shù)學模型定期向溫度自動基礎級下發(fā)溫度設定值，基礎級接收設定值，完成溫度自動操作（同上）。

2.2 煤氣流量-空氣流量雙交叉限幅控制

雙交叉限幅控制實質是在雙閉環(huán)比值控制的基礎上，增加交叉限幅功能，構成具有兩個并聯(lián)回路的串級調節(jié)系統(tǒng)，即燃料的流量與空氣的流量相互影響，相互牽制，最終達到一個平衡點——合適的空燃比。這樣達到的目的有：

1)根據(jù)實際空氣流量，可以通過模塊內的“低選器”對燃料流量進行控制；

2)通過實際燃料氣流量通過“高選器”對空氣流量進行控制；

這樣就構成了“交叉限幅”，系統(tǒng)框圖如圖2所示，

圖2 爐溫雙交叉限幅控制系統(tǒng)框圖

當生產過程處于穩(wěn)定、平衡的時候，溫度控制器輸出與燃料量，空氣量三者的值處于平衡狀態(tài)，這時的控制系處于穩(wěn)定狀態(tài)。當溫度發(fā)生變化，假定實際溫度高于設定溫度，這就要減少燃料氣的量使爐溫低，調節(jié)過程如下：溫控器的SV

3 結束語

選擇有效的爐溫控制方法可以保證燃燒系統(tǒng)工作在最佳燃燒區(qū)域內，減少了缺氧燃燒和過氧燃燒帶來的熱損失，并且最大程度上降低了黑煙等污染物給環(huán)境帶來的污染，對冶金行業(yè)的節(jié)能降耗方面具有重大意義。

參考文獻

[1]王臘梅.步進式加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)[J].山西冶金2009,2:25~26

[2] 陳冠軍.簡談軋鋼加熱爐問題及節(jié)能 [J].冶金能源2008,6：32~36

（作者單位：1.內蒙古科技大學； 2.包頭鋼鐵職業(yè)技術學院）