Материал: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие

Коэффициенты дифференциального уравнения (12.25) обычно определяются опытным путем, не прибегая к расчету по формулам (12.17) — (12.20).

Как видно из полученного уравнения динамики зоны (12.25), регулируемый объект — одноемкостный с положительным саморе­ гулированием.

12.2. УРАВНЕНИЕ ОБЩЕЙ ТЕПЛОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПЕЧИ

Общую тепловую нагрузку печи обозначим через Q2. Тогда для камерной или многозонной проходной печи можно записать

где Qi и 2 Qi — соответственно полезно использованная и теряемая печью теплота, ккал/ч (er);

Т|и.т — коэффициент использования топлива. В свою очередь

Імвыгр и ^мзагр — соответственно температуры металла в момент вы-

m

грузки и загрузки в печь:

Срм(/мвьггр—Амзагр) = А і ккал/кг (дж/кг)-

х' — темп выдачи металла из печи, 1/ч (1/сек). Выполнив замену, получим

Величина г]и.т запишется

Іот“ЬівН- ^т h.yx

Т | и . т —

ИЛИ

ѴѴ1

Для одного и того же топлива его пирометрическая характеристи­ ка іт и отношения

Кроме того, входящая в уравнение (12.26) величина при пере­ менной нагрузке и первом приближении может быть принята также постоянной:

2Q i=const; 2 Qi = A.

После подстановки формула (12.26) примет вид

Q 2= ______P b ‘ f + A ______

(1£30)

1—I—/z1 —^З^г.ух

Записанная в таком виде формула для тепловой нагрузки мо­ жет быть положена в основу разработки метода автоматического управления общей тепловой нагрузки печи.

Для значений переменной нагрузки выражение (12.30) обңчио решается с помощью вычислительного устройства, включенного в схему регулирования. Блок-схема такой вычислительной, при­ ставки будет показана при рассмотрении вопроса о распределении

тепловой нагрузки печи между отдельными ее зонами!

.... ?‘і'.ѵі

19*

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