劉松林

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101）

熱處理爐點(diǎn)火系統(tǒng)的不穩(wěn)定性分析

劉松林

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼中厚板廠(chǎng)熱處理2#爐燒嘴點(diǎn)火系統(tǒng)故障頻繁，致使?fàn)t溫不能達(dá)到正火生產(chǎn)要求，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)效率。對(duì)此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察和試驗(yàn)，對(duì)燒嘴控制環(huán)節(jié)高發(fā)故障和不穩(wěn)定的原因進(jìn)行了深入的分析。

熱處理；燒嘴控制；點(diǎn)火故障；點(diǎn)火控制器

1 前言

熱處理爐的主要工藝要求就是溫度的穩(wěn)定控制。達(dá)到一定的溫度，并保持穩(wěn)定對(duì)提高鋼板性能有著關(guān)鍵性的影響。因此對(duì)熱處理爐的點(diǎn)火、燃燒控制系統(tǒng)的可靠性要求也就非常的高。而目前的2#熱處理爐燒嘴點(diǎn)火控制系統(tǒng)存在著較高的故障率，這些嚴(yán)重的影響了爐溫的提高和穩(wěn)定保持。找出控制系統(tǒng)故障率高的原因，并提出有效的改進(jìn)措施對(duì)于提高熱處理爐運(yùn)行效益有著重大意義。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及點(diǎn)火流程

整個(gè)熱處理爐共有300多個(gè)燒嘴，由PLC經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。控制方式為脈沖式，即PLC根據(jù)設(shè)定值和溫度檢測(cè)反饋決定各個(gè)燒嘴處于燃燒或關(guān)閉的時(shí)間，所以每個(gè)燒嘴都是處于頻繁點(diǎn)燃-關(guān)閉的工作狀態(tài)中。這種控制方式既可以提高效率又可以保證爐子和鋼板的溫度均勻性。每個(gè)燒嘴均為獨(dú)立自動(dòng)點(diǎn)火和火焰監(jiān)測(cè)，并將故障信號(hào)反饋回PLC。控制流程為：PLC發(fā)出指令到點(diǎn)火控制器，點(diǎn)火控制器開(kāi)啟燃?xì)夂椭伎諝忾y門(mén)并接通點(diǎn)火電極，就能點(diǎn)燃燒嘴。燃燒系統(tǒng)點(diǎn)火后，點(diǎn)火電極通過(guò)離子火焰檢測(cè)返回的電流信號(hào)（也有uV鏡紫外檢測(cè)）監(jiān)測(cè)火焰，將燃燒信號(hào)返回點(diǎn)火控制器。根據(jù)控制流程，我們可以將其分解為三個(gè)主要部分：燃?xì)夤?yīng)，點(diǎn)火瞬間和燃燒反饋。

燃?xì)夤?yīng)是指點(diǎn)火控制器接收到點(diǎn)火指令后，輸出電壓到煤氣空氣電磁閥，控制其打開(kāi)，使煤氣空氣按照一定的比例到達(dá)輻射管式燃燒室。流程中的關(guān)鍵點(diǎn)為：控制器的輸出，電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁力，電磁閥打開(kāi)，煤氣空氣按一定比例輸入到燃燒室。

點(diǎn)火瞬間就是點(diǎn)火控制器驅(qū)動(dòng)變壓器輸出高壓在點(diǎn)火電極頭部發(fā)生尖端放電的過(guò)程。其中點(diǎn)火控制器對(duì)點(diǎn)火變壓器的驅(qū)動(dòng)是否正常，點(diǎn)火變壓器的升壓，點(diǎn)火電極的尖端放電間隙，電極的尖端氧化情況及其它部位的絕緣性都直接影響著放電過(guò)程。

點(diǎn)火之后，燒嘴的正常燃燒中，點(diǎn)火電極和點(diǎn)火變壓器通過(guò)離子火焰監(jiān)測(cè)的方式反饋一個(gè)微安級(jí)的電流信號(hào)（或UV鏡紫外檢測(cè)）到點(diǎn)火控制器，用以實(shí)現(xiàn)燃燒反饋。離子火焰檢測(cè)是利用高溫?zé)煔饩哂袉蜗螂婋x作用的原理，在火焰中加上一個(gè)交流電壓，通過(guò)檢測(cè)電流的有無(wú)確認(rèn)火焰狀態(tài)。流程中的關(guān)鍵點(diǎn)為：加載的電壓和火焰的大小，決定了信號(hào)的大小，控制器檢測(cè)的靈敏度等。UV鏡紫外檢測(cè)是利用光電管對(duì)火焰中紫外線(xiàn)感應(yīng)生成微安信號(hào)的原理，那就要求火焰直接照射到光電管上才能生成正常信號(hào)。

3 主要故障原因和不穩(wěn)定分析：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的維護(hù)和分析，根據(jù)在燒嘴調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，按照燒嘴控制的三個(gè)主要流程，得出了系統(tǒng)中的頻發(fā)故障原因和不穩(wěn)定因素。

（1）點(diǎn)火信號(hào)輸入之后，控制器會(huì)輸出到電磁閥。通過(guò)觀察，部分電磁線(xiàn)圈出現(xiàn)沒(méi)有磁力或磁力不夠打開(kāi)閥門(mén)，個(gè)別出現(xiàn)時(shí)而能打開(kāi)的現(xiàn)象。電磁線(xiàn)圈沒(méi)有吸力只能是三個(gè)原因控制器沒(méi)有輸出，線(xiàn)接地?cái)嗦?，和線(xiàn)圈斷路。后兩種原因出現(xiàn)較少，處理之后可即可排除故障。多數(shù)屬于第一種原因，更換新的控制器即可正常?？紤]控制器輸出直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，在長(zhǎng)期運(yùn)行之后內(nèi)部電路老化嚴(yán)重，不能可靠的輸出電壓或是內(nèi)阻偏大導(dǎo)致電磁閥打不開(kāi)。

（2）對(duì)不能正常點(diǎn)燃的燒嘴做測(cè)試，絕大部分的點(diǎn)火變壓器的輸出都是正常的，問(wèn)題基本出現(xiàn)在燒嘴內(nèi)部。如電極的尖端碳化嚴(yán)重，電極在燒嘴的內(nèi)部放電間隙不夠或電極的絕緣低等。

（3）如果點(diǎn)火成功，信號(hào)反饋正常就是最后的關(guān)鍵因素了。有相當(dāng)一部分燒嘴表現(xiàn)出能點(diǎn)燃，但是信號(hào)反饋沒(méi)有或反饋信號(hào)出現(xiàn)不穩(wěn)定的閃爍現(xiàn)象。目前的火焰檢測(cè)有兩種方式，一種是單電極離子檢測(cè)方式，一種是UV鏡紫外檢測(cè)方式。在兩種檢測(cè)方式中離子檢測(cè)方式在點(diǎn)火初期出現(xiàn)信號(hào)閃爍。閃爍的時(shí)間大約有3秒左右，分析有兩種原因，一是點(diǎn)火初期的煤氣空氣混合比搭配不合理，火焰不穩(wěn)定，或手動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度不夠，火焰太??；二是由于檢測(cè)信號(hào)線(xiàn)上加載了170v左右的交流電壓，但是在點(diǎn)火的時(shí)候同時(shí)是點(diǎn)火高壓的負(fù)端。這時(shí)的感應(yīng)電壓對(duì)離子電流產(chǎn)生了干擾或是影響，以至于造成了信號(hào)的閃爍。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)和分析認(rèn)為第二種原因的可能性要小。UV鏡檢測(cè)方式的大部分故障原因是火焰太小或觀察窗上鏡片臟了，導(dǎo)致火焰不能照射到光電管上以至于沒(méi)有信號(hào)輸出。

4 改進(jìn)措施

影響燒嘴故障頻繁和不穩(wěn)定的主要因素有：控制器到電磁閥的輸出在長(zhǎng)期運(yùn)行后故障率較高；點(diǎn)火電極的質(zhì)量和安裝標(biāo)準(zhǔn)不高；空燃比和火焰大小的調(diào)整不合適等。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期的跟蹤維護(hù)和認(rèn)真的分析試驗(yàn)，對(duì)此我們提出了一些改進(jìn)措施：

（1）在控制器的輸出和電磁閥之間增加中間繼電器。這樣不僅降低控制器的輸出負(fù)荷，使對(duì)電磁閥的驅(qū)動(dòng)更加可靠，延長(zhǎng)控制器的使用壽命，而且在電磁閥短路或接地的時(shí)候保護(hù)控制器不受損害。

（2）逐步更換點(diǎn)火電極的型號(hào)，采用抗氧化性能良好的點(diǎn)火電極。安裝過(guò)程中，保證絕緣瓷套管的完整性，尖端放電間隙適中，固定可靠。

（3）調(diào)試時(shí)逐一通過(guò)手動(dòng)閥門(mén)調(diào)試空燃比，適當(dāng)增大閥門(mén)開(kāi)口度，以沒(méi)有或減少火焰信號(hào)閃爍時(shí)間為準(zhǔn)。

（4）定期清潔UV鏡檢測(cè)的觀察窗。

5 結(jié)語(yǔ)

點(diǎn)火控制器的質(zhì)量不高，但是更換型號(hào)成本太高，所以采用增加繼電器的方式，既降低了負(fù)荷，增加對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)的可靠性，并延長(zhǎng)了控制器的使用壽命，又節(jié)約改造成本。UV檢測(cè)方式比離子檢測(cè)方式更直接，抗干擾能力強(qiáng)，但是對(duì)檢測(cè)條件的要求高，各有利弊，以消耗備件為主，暫不考慮換型。另外，精細(xì)的維護(hù)也是保障設(shè)備的關(guān)鍵因素，只有在維護(hù)中不斷的增加要求，提高標(biāo)準(zhǔn)，才能保證設(shè)備運(yùn)行越來(lái)越穩(wěn)定。

［1]劉春，宋耀華，徐暉，等.輻射管式熱處理爐燒嘴故障原因分析及燃燒優(yōu)化途徑探討［J］.寬厚板，2009（4）：45-48

劉松林，男，助理工程師，從事電氣、儀表自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)改造工作。