RU2068006C1 - Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи - Google Patents

Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи Download PDF

Info

Publication number
RU2068006C1
RU2068006C1 RU94042790A RU94042790A RU2068006C1 RU 2068006 C1 RU2068006 C1 RU 2068006C1 RU 94042790 A RU94042790 A RU 94042790A RU 94042790 A RU94042790 A RU 94042790A RU 2068006 C1 RU2068006 C1 RU 2068006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
value
temperature
fuel consumption
heating
control
Prior art date
Application number
RU94042790A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94042790A (ru
Inventor
Е.Ф. Хорошавин
Е.Н. Чудов
Original Assignee
Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" filed Critical Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Priority to RU94042790A priority Critical patent/RU2068006C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2068006C1 publication Critical patent/RU2068006C1/ru
Publication of RU94042790A publication Critical patent/RU94042790A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при проведении различных видов термообработки или при нагреве перед прокаткой. Существо изобретения заключается в том, что расходом топлива управляют по изменяемому в соответствии с предварительно установленным графиком задающему параметру расхода (ЗП). Величину ЗП по ходу процесса изменяют сначала циклически - от большего значения к меньшему, от цикла к циклу, а затем, корректируя значение последнего циклического задания путем суммирования с текущим значением сигнала регулирующего воздействия, формируемого по рассогласованию между текущими значениями температуры и требуемым значением. Временные интервалы, определяющие продолжительность циклов, фиксируют по достижению текущим значениям температурного рассогласования заданных значений в области отрицательного разбаланса. При этом устанавливают контролируемую величину превышения требуемого значения температуры и при выявлении ее достижения в качестве постоянной составляющей упомянутого суммарного сигнала используют значение, соответствующее минимально возможной по технологии величине расхода топлива. В результате обеспечивается оптимум по скорости подъема температуры и мягкий переходный режим с гарантированным ограничением выбега температуры установленным пределом. 3 ил.

Description

Изобретение относится к управлению технологическим процессом нагрева металла в пламенных металлургических агрегатах и может быть использовано при проведении различных видов термообработки или при нагреве металла перед прокаткой, в том числе в проходных нагревательных печах с разбивкой рабочего пространства печи на самостоятельные зоны регулирования.
Известен способ управления нагревом металла, при котором воздействуют на расход топлива по величине скорости изменения теплового центра металла, а при достижении максимального значения этого параметра и при отклонении его текущего значения от заданного на 5% переходят с непрерывной подачи топлива на импульсную (см. а. с. N 1470792, кл. С 21 D 11/00). При этом скважность управляющих импульсов изменяют в зависимости от степени нагрева, снижая таким образом расход топлива.
Недостатки этого способа обусловлены тем, что текущую информацию о регулируемом параметре получают по модели (от датчика-имитатора), а заданную временную программу изменения температуры устанавливают расчетным путем. Таким образом, и текущая, и заданная информация несут в себе погрешность допущений, что снижает качество регулирования, а соответственно и качество нагрева, которое определяет в свою очередь качество конечной продукции. Кроме того, необходимость имитации усложняет реализацию способа, особенно в условиях достаточно широкого ассортимента марочного состава, когда требуется иметь набор датчиков-имитаторов.
За прототип принят широко используемый метод управления, основанный на измерении рассогласования между текущим значением температуры в рабочем пространстве печи и заданным значением с формированием по результатам измерения регулирующего сигнала, которым воздействуют на расход топлива (см. например, А. М. Беленький и др. Автоматическое управление металлургических процессов, М. Металлургия, 1989 г. с. 362-364).
Основной недостаток этого метода запаздывание управляющего воздействия, обусловленное инерционностью как самой печи, так и измерительной системы, что приводит к непроизводительному расходу топлива и снижает качество нагрева.
Цель изобретения повышение эффективности процесса путем обеспечения оптимума (с точки зрения качества и экономичности нагрева) по скорости подъема температуры до требуемого значения.
Для достижения этой цели в известном способе управления нагревом металла, при котором измеряют рассогласование между текущим значением температуры в рабочем пространстве печи и требуемой температурой нагрева, а по результатам измерения формируют регулирующий сигнал, который используют при управлении подачей топлива, дополнительно определяют текущее значение расхода топлива на нагрев, сравнивают его с задающим параметром подачи и по результатам сравнения формируют управляющий сигнал, которым воздействуют на регулировочный орган в подводящем трубопроводе топлива.
Величину задающего параметра подачи по ходу процесса изменяют, сначала циклически со снижением его в предварительно установленном диапазоне значений от цикла к циклу, начало и окончание которых фиксируют по моментам достижения текущим значением температурного рассогласования заданных значений в области отрицательного разбаланса температуры, а затем суммированием последнего циклического задания с текущим значением регулирующего сигнала. При этом устанавливают контролируемую величину превышения текущим значением температуры требуемого значения и при выявлении ее достижения суммирование упомянутого текущего значения осуществляют с величиной минимально возможного по технологии расхода топлива.
Таким образом, согласно предлагаемому способу управляющим воздействием является расход топлива к горелкам (на рабочее пространство камеры или на зоны печи), а управление состоит сначала в стабилизации заданного расхода с циклическим изменением величины задания В, от большего к меньшему по предварительно установленному графику, а затем в отработке задающего воздействия, которое формируют путем алгебраического суммирования заданной постоянной величины с текущим значением BT(t) регулирующего воздействия по отклонению температуры. В качестве постоянной составляющей используют значение последнего циклического задания Bn, а при наличии контролируемой величины (+εк) превышения требуемого значения температуры - значение, соответствующее минимально возможному по технологии расходу топлива (Bмин).
Графики нагрева устанавливают экспериментальным путем (для каждого сортамента и состава изделий) с выбором задающих параметров, исходя из условия получения металла заданного качества с минимально возможным расходом топлива.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ, а на фиг. 2 пример выполнения коммутатора этого устройства, на фиг. 3 а, б графики изменения температуры относительно требуемого значения и задающего параметра подачи топлива соответственно на примере процесса управления нагревом для отпуска рельсов Р65 в первой зоне нагревательной роликовой печи, отапливаемой газом.
Графики фиг. 3 предопределяют изменения расхода топлива, обеспечивающие нагрев с оптимальным сочетанием быстрого подъема температуры с мягким переходом в режим регулирования при минимально возможных затратах топлива.
Устройство на фиг. 1 содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, соединенные соответственно с прямым и инвертирующим входами сумматора 3. Выходной сигнал сумматора 3 (сигнал рассогласования ε) подан на вход блока 4 (например ПИ-регулятор), формирующего корректирующий сигнал, и на входы пороговых компараторов 5 (с уставкой на нуль-органах). На схеме в соответствии с рассматриваемым примером показано три элемента 5.1, 5.2 и 5.3. Выход блока 4 через управляемый ключ 6 соединен с первым входом сумматора 7, на второй вход которого подан выход коммутатора 8. Информационные входы коммутатора 8 соединены с задатчиком 9 значений расходного параметра В. Первый управляющий вход коммутатора подключен к источнику 10 опорного напряжения, соответствующего сигналу логической единицы. Второй и третий управляющие входы соответственно через логические инверторы 11 и 12 соединены с выходами компараторов 5.1 и 5.2. Его четвертый управляющий вход связан с первым выходом компаратора 5.3, настроенным на срабатывание в области положительных значений температурного рассогласования. Второй выход этого элемента (настроенный на срабатывание в области отрицательных значений) соединен с входом установки в единичное состояние триггера 13 управления (RS-триггер) через логический инвертор 14. Входом установки в нулевое состояние триггер 13 подключен к выходу компаратора 5.1. Ключ 6 управляется триггером 13. Выход сумматора 7 соединен с инвертирующим входом сумматора 15, прямой вход которого связан с датчиком 16 расхода топлива, а выход с входом блока 17 управления.
Датчик 1 температуры представляет собой термопару, установленную в средней части контролируемой зоны, работающую в комплекте с вторичным электронным прибором. В качестве датчика 16 расхода топлива может быть использован дроссель в комплекте с электрическим дифманометром (дроссель установлен на участке перед горелками зоны). Коммутатор, показанный на фиг. 2, построен по схеме логического переключателя и состоит из четырех RS-триггеров 18.1, 18.2, 18.3 и 18.4, управляющих ключами 19.1, 19.2, 19.3, 19.4 и двух элементов 20, 21 ИЛИ.
Блок 17 управления образован регулирующим блоком (ПИ-регулятор) и исполнительным устройством (электропривод), вал которого является выходом блока управления и предназначен для сочленения с регулировочным элементом в трубопроводе топлива.
Пороговые компараторы 5, сумматоры 3, 7, 15 и задатчики 2, 9 реализуются на типовых средствах автоматики.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения (в скобках указаны числовые значения параметров для рассматриваемого примера):
tз время пребывания металла в зоне (24 мин);
Tз требуемая температура нагрева (500oC);
B1, B2, B3 задающая последовательность значений расходного параметра В (3000, 2400, 2110 м3/час) по циклам стабилизации подачи:
1, -ε2, -ε3 значения температурного рассогласования, которые определяют задающие точки A1, A2, A3, A4, фиксирующие начало и окончание циклов и соответствующие им временные интервалы τ1, τ2, τ3 (в примере этим значениям соответствуют 0,6% Тшк, 0,4% Тшк, 0,1% Тшк, где Тшк шкала прибора, регистрирующего температуру в контролируемой зоне, здесь - 800oC);
τ4, τ5 временные интервалы, на которых в качестве задающего воздействия используют корректируемые по BT(t) значения B3 и Вмин, (Bмин 1900 м3/час);
к- контролируемая величина температурного рассогласования, по которой фиксируют задающую точку Aк, определяющую момент замены B3 на Bмин при корректировании и начало последнего временного интервала.
В рассматриваемом примере точки A3 и Aк определяются одной и той же величиной ε (по модулю), поэтому в схеме устройства не предусмотрены отдельные элементы 5 с уставками -ε3 и +εк,, а использован один элемент 5.3 с соответствующей настройкой его выходов по полярности порогового значения ± ε3..
Задающие параметры (В и ε) для всех зон управления одни и те же по величине.
Устройство работает следующим образом.
Перед обработкой партии изделий выставляются уставки температуры Tз на задатчике 2 и значений B1, B2, B3, Bмин на задатчике 9. На нуль-органах компараторов 5.1, 5.2, 5.3 устанавливают пороги срабатывания, соответствующие значениям -ε1, -ε2, -ε3 и +εк..
При загрузке холодной садки в нагретую печь температура в зоне падает и на выходе сумматора 3 появляется разностный сигнал отрицательной полярности, который при превышении пороговых уставок -ε1, -ε2, -ε3 вызывает последовательное срабатывание компараторов 5.3, 5.2, 5.1. Выходные сигналы компараторов поступают на входы элементов 11, 12, 14, которые инвертируя эти сигналы, выполняют функцию запрета прохождения их на второй и третий управляющие входы коммутатора 8 и на S-вход триггера 13. Последний сигналом с выхода компаратора 5.1 устанавливается в нулевое состояние, снимая сигнал с управляющего входа ключа 6 и размыкая цепь 4-7. При этом на коммутаторе 8 задействован первый управляющий вход, связанный с источником 10, и на выход коммутатора подан сигнал задания B1, соответствующий максимально допустимому расходу газа на зону. Задающий сигнал через сумматор 7 (на втором входе его нулевой сигнал) поступает на инвертирующий вход сумматора 15, где сравнивается с сигналом датчика 16 расхода топлива. Сигнал рассогласования поступает на вход блока 17 управления, который вырабатывает управляющее воздействие, необходимое для стабилизации расхода на заданном уровне. Подача газа с максимальным уровнем расхода B1 осуществляется до тех пор, пока не сработает на отключение компаратор 5.1 при уменьшении сигнала рассогласования с выхода блока 3 до значения -ε1 (точка A2 на кривой подъема фиг. 3а). На этом заканчивается первый цикл управления подачей топлива (интервал τ1), который позволяет быстрее, чем при регулировании по отклонению температуры, остановить процесс падения температуры в зоне и обеспечить ее подъем с максимально возможной скоростью (участок A1A2 кривой фиг. 3а).
Появление нулевого сигнала на первом выходе компаратора 5.1 приводит к появлению на втором управляющем входе коммутатора 8 логической единицы с выхода инвертора 11. По этому сигналу коммутатор передает на вход сумматора 15 (через сумматор 7, на другом входе которого нулевой сигнал) новое, уменьшенное, задание B2. Блок 17 компенсирует возмущение, связанное с изменением задания, и поддерживает подачу газа на постоянном уровне B2 на временном интервале τ2, ограниченном достижением уменьшающимся сигналом рассогласования с выхода блока 3 значения -ε2 (точка A3 на фиг. 3а). При этом компаратор 5.2 через инвертор 12 переключит выход коммутатора 8 на задание B3. Дальше процесс происходит аналогично предыдущему циклу управления, обеспечивая постоянный уровень расхода B3 до момента достижения выходным сигналом сумматора 3 порогового значения -ε1 (точка A4, интервал τ3 на фиг. 3). На этом заканчивается последний цикл управления с постоянным уровнем подачи газа.
Таким образом, на временных интервалах, фиксируемых по срабатыванию компараторов 5.1, 5.2, 5.3 на отключение, достигается целенаправленное снижение скорости подъема температуры и обеспечивается плавный выход (на участках A1-A3, A3-A4 кривой фиг. 3а) в область значений, близких к заданной температуре Tз.
Появление нулевого сигнала на втором выходе компаратора 5.3 вызывает через инвертор 14 и триггер 13 замыкание ключа 6. С этого момента (и на все время нахождения металла садки в контролируемой зоне) выход регулятора 4 соединен с первым входом сумматора 7 и последний выполняет алгебраическое суммирование сигнала задания (с выхода коммутатора 8) с выходным сигналом Bт(t) регулятора 4, корректируя таким образом величину задания B3 в зависимости от величины температурного рассогласования. Непрерывный суммарный сигнал, несущий в себе переменную составляющую Bт(t), сравнивается в сумматоре 15 с информацией датчика 16 о фактическом текущем расходе газа, а результат сравнения непрерывно отрабатывается блоком 17, приводя подачу топлива на горелки зоны в соответствие с изменившейся величиной задания (временной интервал τ4). При этом если блок 5.3 не фиксирует переход сигнала ε(t) через точку Aк (превышение контрольного значения +εк не имеет места), то переходной процесс регулирования продолжается по задающему воздействию B3±Bт(t) до достижения требуемой температуры нагрева и выхода металла из контролируемой зоны, а интервал τ4 определяется промежутком времени τз-(τ123)..
На фиг. 3 приведен вариант управления в ситуации выявления превышения контрольного значения +εк.. Единичный сигнал со второго выхода блока 5.3 (фиксирующий наличие превышения) поступает на четвертый управляющий вход коммутатора 8 и переключает его выход на задание Вмин. В результате дальнейший процесс управления (на интервале τ5) протекает по задающему сигналу Bмин±Bт(t).
Процесс управления заканчивается с перемещением металла во вторую зону, где вступает в работу схема идентичного устройства управления нагревом, и процесс реализуется аналогично описанному выше, но с соответствующим (в зависимости от входного возмущения, вызванного взаимным влиянием зон и другими факторами) выбором начального задающего параметра, например это может быть значение B2.
Использование контролируемой величины превышения требуемого значения Tз с введением при этом в качестве постоянной составляющей задающего сигнала минимальной величины расхода топлива повышает чувствительность схемы к величине ε(t), что в условиях отстройки от влияния изменений в газопроводе гарантирует переходный режим без перерегулирования.
Использование предлагаемого способа при отпуске рельсов в пятизонной нагревательной печи (вместо управления расходом топлива по отклонению температуры) обеспечило сокращение расхода газа на обработку каждой партии не менее, чем на 5% и позволило улучшить качество обработки по результатам испытаний рельсов на остаточные напряжения установлено повышение характеристик не менее, чем на 13% а по твердости стабильное соответствие требованиям ГОСТа. ЫЫЫ2

Claims (1)

  1. Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи, при котором измеряют рассогласование между текущим значением температуры в рабочем пространстве печи и требуемой температурой нагрева, а по результатам измерения формируют регулирующий сигнал, который используют при управлении подачей топлива в горелки, отличающийся тем, что дополнительно определяют текущее значение расхода топлива на нагрев, сравнивают его с задающим параметром подачи и по результатам сравнения формируют управляющий сигнал, которым воздействуют на регулировочный орган в подводящем трубопроводе топлива, причем величину задающего параметра подачи по ходу процесса изменяют сначала циклически со снижением его в предварительно установленном диапазоне значений от цикла к циклу, начало и окончание которых фиксируют по моментам достижения текущим значением температурного рассогласования заданных значений в области отрицательного разбаланса температуры, а затем суммированием последнего циклического задания с текущим значением регулирующего сигнала, при этом устанавливают контролируемую величину превышения текущим значением температуры требуемого значения и при выявлении ее достижения суммирование текущего значения упомянутого сигнала осуществляют с величиной минимально возможного по технологии расхода топлива.
RU94042790A 1994-12-05 1994-12-05 Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи RU2068006C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94042790A RU2068006C1 (ru) 1994-12-05 1994-12-05 Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94042790A RU2068006C1 (ru) 1994-12-05 1994-12-05 Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2068006C1 true RU2068006C1 (ru) 1996-10-20
RU94042790A RU94042790A (ru) 1997-02-27

Family

ID=20162896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94042790A RU2068006C1 (ru) 1994-12-05 1994-12-05 Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2068006C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497957C1 (ru) * 2012-06-08 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Устройство для автоматического управления процессом нагрева жидкого металла в газовой отражательной печи
RU2553783C2 (ru) * 2010-10-26 2015-06-20 Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. Способ и устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия
RU2633411C2 (ru) * 2013-05-22 2017-10-12 Смс Груп Гмбх Устройство и способ управления и/или регулирования печи для отжига или термообработки в производственной линии обработки металлического материала

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1470792, кл. С 21 D 11/00, 1989. Беленький А.М. и др. Автоматическое управление металлургических процессов.- М.: Металлургия, 1989, с. 362 - 364. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553783C2 (ru) * 2010-10-26 2015-06-20 Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. Способ и устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия
RU2497957C1 (ru) * 2012-06-08 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Устройство для автоматического управления процессом нагрева жидкого металла в газовой отражательной печи
RU2633411C2 (ru) * 2013-05-22 2017-10-12 Смс Груп Гмбх Устройство и способ управления и/или регулирования печи для отжига или термообработки в производственной линии обработки металлического материала
US10077942B2 (en) 2013-05-22 2018-09-18 Sms Group Gmbh Device and method for controlling and/or regulating an annealing or heat treatment furnace of a production line processing metal material

Also Published As

Publication number Publication date
RU94042790A (ru) 1997-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4606529A (en) Furnace controls
US4396478A (en) Method of control of chemico-thermal treatment of workpieces in glow discharge and a device for carrying out the method
RU2068006C1 (ru) Способ управления нагревом металла в пламенной нагревательной печи
US4577278A (en) Method and system for controlling a selected zone in a fuel fired furnace
JPH0791590B2 (ja) 連続焼鈍炉の板温制御における速度変更方法
JP4093513B2 (ja) 燃焼設備におけるバーナのon−off制御方法
JPH08246058A (ja) 連続式加熱炉における自動燃焼制御方法
JPH09216011A (ja) 熱延鋼板の冷却制御方法
JPH01246322A (ja) 連続加熱炉の炉温設定装置
SU725277A1 (ru) Способ регулировани теплового режима методической индукционной установки и устройство дл его реализации
JPH0759722B2 (ja) 先にガス加熱されたスラブの後続の誘導加熱時の誘導加熱制御方法
SU974083A1 (ru) Способ управлени тепловым режимом печи и устройство дл его осуществлени
SU1296612A1 (ru) Способ автоматического управлени температурным режимом методической печи
JPH0331765B2 (ru)
JPH0323835B2 (ru)
SU1517885A1 (ru) Способ управлени тепловым режимом выпечки в хлебопекарной печи
SU1057768A2 (ru) Способ управлени процессом обжига материала в печи
SU746464A1 (ru) Устройство дл регулировани температуры
SU322384A1 (ru) Способ автоматического регулирования теплового режима методических печей
JPH03193826A (ja) 連続焼鈍炉の板温制御方法
SU681029A1 (ru) Устройство дл управлени тепловой обработкой бетонных изделий в вертикальных камерах непрерывного действи
SU939611A1 (ru) Способ регулировани процесса термосшивани хемосорбционной нити
SU295950A1 (ru) Способ автоматического управления режимом горения методических пламенных печей
JPH02163325A (ja) 連続焼鈍炉における金属板の温度制御方法
CN118291743A (zh) 带钢连退避免炉内带钢擦划伤的控制方法和系统