王旭東

摘?要： 目前，我國是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新時期，我國工業(yè)發(fā)展十分迅速，該文針對加熱爐控溫技術(shù)存在的問題，分別對溫度場均勻性和熱效率2個影響因素進(jìn)行分析。具體因素有各區(qū)溫升速率差異大、燒嘴燃燒不穩(wěn)定、測量顯示儀表損壞老化嚴(yán)重、導(dǎo)流箱體和噴流槽變形、密封損傷、爐體銹蝕、爐壓控制不當(dāng)、排煙溫度、爐膛溫度和煙氣氧含量控制不當(dāng)?shù)取；诟饕蛩靥岢隽丝刂七^?？諝庀禂?shù)、減少爐熱損失、維修加熱爐、增加控制手段、改進(jìn)控制技術(shù)、優(yōu)化控制參數(shù)和加強(qiáng)人員操作培訓(xùn)等措施。這些措施有效地提升了產(chǎn)品工藝性能。

關(guān)鍵詞： 加熱爐;溫度控制;影響因素;問題分析;改進(jìn)措施

【中圖分類號】TG307?????【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?????【文章編號】1674-3733（2020）01-0190-01

引言：在工業(yè)控制領(lǐng)域，很多系統(tǒng)控制效果的好壞取決于辨識模型的精確度，從而實現(xiàn)對被控對象的控制，但大多數(shù)被控對象隨負(fù)荷變化或干擾因素的影響，其特征參數(shù)或結(jié)構(gòu)都將發(fā)生變化，其數(shù)學(xué)模型也會發(fā)生變化。隨著計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，將模糊控制與PID控制相結(jié)合，不需用建立精確的數(shù)學(xué)模型，也可對加熱爐的溫度進(jìn)行控制，并且能提高控制溫度的精度和快速性。

1?加熱爐的原理

真空相變加熱爐是一種依靠熱媒水的沸騰蒸發(fā)與冷凝換熱而傳遞熱量使原油、天然氣、水等工質(zhì)加熱的換熱設(shè)備。燃料燃燒放出的熱量使真空室內(nèi)熱媒水產(chǎn)生飽和蒸汽，蒸汽上升至冷凝段在冷凝換熱盤管外凝結(jié)并放出汽化潛熱，將熱量傳遞給換熱盤管內(nèi)的原油、天然氣、水等工質(zhì)，將工質(zhì)加熱到一定的溫度送出。這樣，水不斷地在封閉的空間內(nèi)進(jìn)行著“沸騰=蒸發(fā)=冷凝=蒸發(fā)"的循環(huán)，完成循環(huán)加熱過程。本站真空相變加熱爐的結(jié)構(gòu)在上述原理的基礎(chǔ)上有所升級，燃燒介質(zhì)為燃油和伴生氣兩種，油氣兩用是依靠燃燒器實現(xiàn)的（現(xiàn)有奧林燃燒器和百得燃燒器各一臺）。那么如何實現(xiàn)油氣兩用呢？燃燒器控制柜的PLC系統(tǒng)帶有燃料模式的選擇，燃油管路和燃?xì)夤苈穬商坠苈罚ㄌ貏e之處：燃?xì)夤苈飞细接袦p壓閥），進(jìn)氣閥可調(diào)節(jié)空氣與燃?xì)獾娜剂吓浔?。油氣兩用的?yōu)點(diǎn)：（1）燃燒效率高;（2）通過風(fēng)門調(diào)節(jié)，配風(fēng)合理，保證燃料燃燒穩(wěn)定;（3）環(huán)保并且運(yùn)行噪聲小;真空相變加熱爐與油氣兩用燃燒器結(jié)合，從而做到了節(jié)能降耗。

2?存在問題及影響因素分析

2.1?爐壓控制不當(dāng)

設(shè)計時，工程師只是通過爐氣和鑄錠溫度來控制加熱爐整個加熱工藝過程，未考慮到爐壓變化對加熱系統(tǒng)和產(chǎn)品性能質(zhì)量的影響，所以未安裝爐壓表，致使加熱爐加熱工藝控制系統(tǒng)存在缺陷，爐壓運(yùn)行情況處于不可控狀態(tài)，爐壓與排煙蝶閥的關(guān)系也無法控制。爐壓對于鑄錠的加熱質(zhì)量、加熱時燃料消耗的影響較大。在正常情況下，加熱爐進(jìn)行鑄錠加熱工作時應(yīng)處于微正壓狀態(tài)，爐壓過大會造成熱量從爐門及墻縫中溢出，造成燃料浪費(fèi)，給企業(yè)造成嚴(yán)重的損失;而處于負(fù)壓時會吸入冷風(fēng)，使鑄錠氧化燒損，降低爐內(nèi)的熱效率，使加熱周期延長，超出工藝所允許的時間，并造成鑄錠溫度不均勻，產(chǎn)品性能改變。另外，爐壓不穩(wěn)定也不利于工藝的制定和執(zhí)行。

2.2?換熱效果差

鍋筒內(nèi)有空氣;處理：檢查各密封點(diǎn)，重新啟動、排氣、投產(chǎn)。負(fù)荷太大;處理：查對加熱介質(zhì)流量與標(biāo)牌流量，應(yīng)降至小于等于標(biāo)牌流量。

2.3?熱空氣循環(huán)不均

導(dǎo)流箱體的導(dǎo)流板和噴流口因鑄錠刮碰及熱脹冷縮造成變形、扭曲、移位，熱空氣被循環(huán)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)，而不是通過導(dǎo)流箱體及導(dǎo)流槽、噴流口噴出到鑄錠上，導(dǎo)致爐膛內(nèi)熱風(fēng)循環(huán)分布不均勻，溫度有所偏差，加熱效果不理想，延長加熱時間，增加燃料消耗。

3?技術(shù)措施改進(jìn)

3.1?模糊控制規(guī)則

電路溫度隨控制信號變化的原則：當(dāng)誤差（希望值減去實際值）大或較大時，選擇控制量輸出以盡快消除誤差為主;當(dāng)誤差較小時，選擇控制量要增加穩(wěn)定性、注意防止超調(diào)。當(dāng)誤差為負(fù)的情況，若誤差為負(fù)大時（說明溫度高于希望值），且誤差變化率也為負(fù)，這時誤差有增大的趨勢，為盡快消除已有的負(fù)大誤差并抑制誤差變大，所以控制量的變化取正大（控制量增變大控制可控硅的移相控制角增大，輸出電壓變大，使得溫度上升）。當(dāng)誤差為負(fù)同時誤差變化率為正時，系統(tǒng)自身已有減少誤差的趨勢。為盡快消除誤差而又不超調(diào)，系統(tǒng)應(yīng)輸出較小的控制量。

3.2?感應(yīng)加熱溫度控制分層優(yōu)化結(jié)構(gòu)

由于鋼坯在加熱爐內(nèi)部為單次連續(xù)通過，無法實現(xiàn)反饋控制。為此，本系統(tǒng)采用分層優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)通過數(shù)據(jù)采集程序從下位機(jī)PLC獲得中頻電源及鋼坯各類參數(shù)，然后通過建模手段實現(xiàn)對加熱過程的數(shù)學(xué)建模，最后在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上采用隨機(jī)優(yōu)化方法針對目標(biāo)溫度曲線進(jìn)行加熱電壓優(yōu)化曲線的計算，并將該電壓優(yōu)化曲線下傳給PLC。PLC內(nèi)部根據(jù)電壓優(yōu)化曲線作為控制電壓設(shè)定值進(jìn)行實時跟蹤控制。當(dāng)單條鋼坯完成加熱過程后，由于可能出現(xiàn)期望溫度曲線與實際溫度曲線不一致的情況，系統(tǒng)采用反饋修正的方法修正數(shù)學(xué)模型。

3.3?更換老舊熱電偶和儀表并選擇合適量程

及時更換不合格的熱電偶和老化控制顯示儀表，保證測量顯示的準(zhǔn)確性，避免因儀表器件誤差造成損失。除此以外，溫度測量的準(zhǔn)確與否，不僅與選用的測溫儀表的準(zhǔn)確度等級有關(guān)，而且還與測量儀表量程范圍有關(guān)。相同準(zhǔn)確度等級，量程不同的測溫儀表，它們可能產(chǎn)生的絕對誤差是不同的。因此，在選用儀表量程時，同樣準(zhǔn)確度等級的儀表應(yīng)盡量選用測量上限與被測溫度相近的儀表，也就是說，在選用儀表時，盡量使它們工作在測量上限附近。

結(jié)語：經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、分析，改善后的加熱爐爐溫整體均勻性比較穩(wěn)定，目標(biāo)鑄錠在加熱、均熱過程中，物料溫度可控制在±5℃范圍之內(nèi)，已具備對中高端鋁產(chǎn)品進(jìn)行加工的條件，能夠達(dá)到產(chǎn)品所需的性能指標(biāo)，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了資源利用率，降低了生產(chǎn)成本。

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