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摘自《儀表技術(shù)與傳感器》2006年第四期
寶雞鈦業(yè)股份有限公司板帶廠 作者：劉林虎 |
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摘要：本文著重論述了新型溫控裝置在天津爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用，較為詳細地對溫控系統(tǒng)的組成，構(gòu)成器件的原理、性能、功用進行了闡釋說明。文中對系統(tǒng)的運行原理，使用效果進行了分析說明。最后指出，該溫控系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟適用、控制效果顯著并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。 |
| 關(guān)鍵詞：溫控 加熱爐 智能控制 爐溫 AI-808P |
| 1．引言 |
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天津爐主要由輥子傳動系統(tǒng)和溫控加熱系統(tǒng)構(gòu)成。原天津爐溫控加熱系統(tǒng)主要由接觸器及溫控儀表組成。天津爐加熱系統(tǒng)總功率為546KW，分5個加熱區(qū)。加熱體采用鐵鉻鋁材料，使用溫度為0～1100℃，采用鎳鉻鎳硅熱電偶做為溫度測量，溫度顯示儀表為圓圖式溫度記錄儀。同時利用圓圖式溫度記錄儀控制繼電器加熱，由繼電器控制接觸器通與斷，從而使加熱溫度與給定溫度基本一致。使用加熱電源為低壓380V三相動力電源。加熱體采用星形連接，它們布設(shè)在爐子的爐頂及爐底。應(yīng)用此溫控加熱系統(tǒng)存在著諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）由于該控制方式為三位式控制（加熱、保持、停止），這種控制方式存在著溫度控制波動大，溫度控制精度差（±10度），加熱功率不可調(diào)節(jié)，因而能源浪費大，加熱效率低。其它繼電器觸點動作頻繁，因而觸點磨損嚴重。故障率逐年攀升，已經(jīng)給生產(chǎn)構(gòu)成嚴重威脅。
（2）溫控儀表老化嚴重，存在控制失靈等故障，儀表控制精度也難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的精度要求。而且此儀表要求日常頻繁維護。
（3）系統(tǒng)運行時噪音大，振動較大（接觸器吸合不良形成）。這樣接觸器機構(gòu)件極易松動，造成連接處發(fā)熱嚴重，極易形成火災(zāi)事故及其它電氣故障。
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| 2．新型的溫控系統(tǒng) |
2．1溫控系統(tǒng)的組成
新型溫控加熱系統(tǒng)由溫控儀表和可控硅觸發(fā)回路及無紙記錄儀儀表等低壓控制元件組成。系統(tǒng)包括1臺進線柜，3臺控制柜，分別控制天津爐的主電源系統(tǒng)和五區(qū)加熱系統(tǒng)及爐門傳動控制系統(tǒng)（前后爐門的點動升降控制）。具體說明如下：
2．1．1進線柜操作
進線柜操作包括合閘及分閘操作。面板指示有電壓指示、工作電源正常指示、空開分離指示和有功功率計量。
2．1．2爐門傳動控制系統(tǒng)
爐門傳動控制系統(tǒng)執(zhí)行前后爐門的升降操作，爐門控制系統(tǒng)為點動操作控制。電氣控制上具有上下限及升降聯(lián)鎖控制。
2．1．3控制電源系統(tǒng)
控制電源主要提供五區(qū)加熱回路的控制電源及儀表和爐門的控制電源。其中儀表電源為保證儀表的安全及可靠性，應(yīng)用380V／220V隔離變壓器供電。控制電源的操作通過分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實現(xiàn)。
2．1．4五區(qū)加熱回路操作
五區(qū)加熱回路操作分為單動及聯(lián)動操作。單動時選擇單動／聯(lián)動按鈕為單動位置，此時通過操作各區(qū)的起停按鈕實現(xiàn)各區(qū)的停送電操作，停送電時對應(yīng)相應(yīng)的指示燈亮。聯(lián)動時選擇在聯(lián)動位置，按下起動按鈕，各區(qū)接觸器吸合，對應(yīng)運行指示燈亮；按對應(yīng)聯(lián)動停止按鈕時，各區(qū)接觸器斷開，對應(yīng)停止指示燈亮。聯(lián)動、單動操作前，各區(qū)動力空開及控制空開均在合位置。
2．1．5無紙記錄儀(EN880)
EN880的主要功能為:豐富的顯示畫面；強大的設(shè)置功能；完善的流量處理；實用的磁盤操作功能；方便的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能；靈活的報警功能；可靠的通訊功能；隨機提供的數(shù)據(jù)管理軟件。
2．1．6 宇電AI-808PAXI2溫控表
2．1．6．1 宇電AI-808PAXI2溫控表性能：
AI－808P程序型儀表用于需要按一定時間規(guī)律自動改變給定值進行控制的場合。它具有強大的編程及操作能力，可進一步提高控制設(shè)備的自動化程度。它具備50段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值升/降斜率；具有跳轉(zhuǎn)、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運行中修改程序；具備二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作，進一步提高設(shè)備自動化能力；可通過安裝外部開關(guān)執(zhí)行程序運行/暫停/停止等操作，以實現(xiàn)連鎖、同步啟動運行或方便操作；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。
2．1．6．2功能及概念：
程序段：段號可從1－30，當(dāng)前段(STEP)表示目前正在執(zhí)行的段。
設(shè)定時間：指程序段設(shè)定運行的總時間，單位是min，有效數(shù)值從1－9999。
運行時間：指當(dāng)前段已運行時間，當(dāng)運行時間達到設(shè)置時間時，程序自動跳下一段運行。
跳轉(zhuǎn)：程序段可編程為自動跳轉(zhuǎn)到1－30段中的任意段執(zhí)行，可實現(xiàn)循環(huán)控制。通過修改STEP的數(shù)值也可實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。
運行/暫停（run/HoLd）：程序在運行狀態(tài)時，計時，給定值按預(yù)先編排的程序曲線變化。程序在暫停狀態(tài)下，停止計時，給定值保持不變。儀表能在程序段中編入暫停操作，也可由人隨時執(zhí)行暫停/運行操作。暫停狀態(tài)下儀表仍然保持調(diào)節(jié)功能。
停止（stoP）：執(zhí)行停止操作，將使程序停止運行，此時運行時間被清0，事件輸出開關(guān)復(fù)位，并且停止控制輸出。在停止?fàn)顟B(tài)下執(zhí)行運行操作，則儀表將從STEP設(shè)置的段號啟動運行程序。可在程序段中編入自動停止的功能，并同時對運行段號STEP值進行設(shè)置。也可人為隨時執(zhí)行停止操作（執(zhí)行后STEP被設(shè)置為1，不過用戶可再進行修改）。
事件輸出：由程序編排發(fā)生。可在程序運行中控制2路報警開關(guān)動作，以方便控制各種外部設(shè)備同步或連鎖工作。
停電/開機事件：指儀表接通電源或在運行中意外停電，可提供多種處理方案供用戶選擇。用戶可以通過設(shè)置儀表的參數(shù)（run）設(shè)置儀表重新上電后的運行狀態(tài)。
準備（rdy）/測量值啟動功能：在啟動運行程序由于爐體的溫度和儀表設(shè)置的初始溫度之間有偏差，并且其差值大于正（或負）偏差報警值(dHAL及dLAL)時，儀表并不立即進行正（或負）偏差報警，而是先將測量值調(diào)節(jié)到其誤差小于偏差報警值，此時程序也暫停計時，也不輸出偏差報警信號，直到正、負偏差符合要求后才再啟動程序。準備/測量值啟動功能用于設(shè)置無法預(yù)知升／降溫時間的段也十分有用。要允許或取消準備/測量值啟動功能，可在run參數(shù)中進行設(shè)置。準備/測量值啟動功能可保證了運行整條程序曲線的完整性，準備/測量值啟動功能用于解決啟動運行時測量值與給定值不一致而對程序運行產(chǎn)生的不確定性，以獲得高效率、完整并符合用戶要求程序運行結(jié)果。
2．1．7 宇電AIJK3移相觸發(fā)器
宇電AIJK3系列是應(yīng)用了單片機技術(shù)的智能化三相移相觸發(fā)及周波過零兩用觸發(fā)器，功能強大且可靠性高，能適應(yīng)各種電阻絲、硅碳棒及負載采用變壓器降壓的硅鉬棒、鎢絲等各種類型工業(yè)電爐，也可用于電機軟啟動的控制。
AIJK3的主要性能：0-20mA（0-5V）/4-20mA（1-5V）信號兼容輸入；采用計算機技術(shù)進行線性化功率修正，當(dāng)負載為阻性時，其輸出功率與輸入信號成正比；缺相檢測、過流檢測及報警功能；AIJK3還具備可控硅擊穿及負載開路檢測功能；自動同步功能，連接可控硅觸發(fā)線時不需要對相序；AIJK3甚至不需要對極性；采用全光電隔離及“燒不壞”技術(shù)，可靠性非常高，對輸入端造成干擾小；電流反饋或延遲時間可調(diào)的軟啟動/軟停止功能，適應(yīng)硅鉬棒、鎢絲、電動機及感性負載；內(nèi)含開關(guān)電源，可直接用220VAC電源供電，并具備5V及24V兩組直流電源輸出。
AIJK3在下述情況下報警：主回路斷線或缺相；主回路接觸器斷開；阻容壓敏吸收損壞（不影響加熱）。
2.1.8儀表控制
儀表控制分為單動與聯(lián)動，在儀表電源及變壓器正常的情況下，各柜內(nèi)儀表空開在合狀態(tài)下，在2＃柜內(nèi)選擇單動／聯(lián)動按鈕開關(guān)，儀表即可執(zhí)行單動或聯(lián)動操作。儀表控制由運行（RUN）、停止（STOP）、保持（HOLD）三種狀態(tài)。
儀表單動操作用于控制1個區(qū)的1臺儀表運行，聯(lián)動操作用于控制1～5區(qū)的所有儀表運行。儀表運行的3種狀態(tài)無論在單動或聯(lián)動操作下，均可通過點動按住聯(lián)動溫控儀表按鈕進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換見圖1：
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| 圖1：單動、聯(lián)動狀態(tài)下儀表運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 |
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| 接觸器在停止?fàn)顟B(tài)下上電，儀表會自動轉(zhuǎn)入STOP狀態(tài)，主回路接通時各區(qū)儀表在單動或聯(lián)動操作下才能進入運行加熱狀態(tài)，這是出于對接觸器機構(gòu)及觸頭的保護。因為帶載狀態(tài)接觸器吸合，會對接觸器觸頭造成電沖擊，一致燒蝕觸頭降低使用壽命。 |
| 3．溫控系統(tǒng)運行原理 |
| 3.1運行原理如圖2所示： |
| 圖2：溫控系統(tǒng)運行原理圖 |
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AI-808PAXI2儀表第一次運行時，啟用了自整定功能，便較快的找到了最佳MPT參數(shù)。自整定過程是采用位式控制來進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)的， 系統(tǒng)經(jīng)過2-3次振蕩后，儀表內(nèi)部的微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出M5、P、T等控制參數(shù)。AI系列儀表中引入專家自整定系統(tǒng)后，不僅降低了操作人員的勞動強度，方便了操作，而且進一步提高了控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。
采用過零觸發(fā)主要是過零觸發(fā)較移相觸發(fā)對電網(wǎng)諧波污染極小，極小影響電網(wǎng)其它電氣設(shè)備可靠運行。
3．3 AI-808PAXI2儀表的有關(guān)操作
3．3．1烘爐操作
在加熱爐爐體或加熱體檢修完畢后，為確保爐體及加熱體長期安全、可靠運行，提高加熱體的使用壽命，一般要對加熱爐進行烘爐操作，這是需要調(diào)烘爐曲線進行烘爐。烘爐曲線根據(jù)加熱爐有關(guān)規(guī)程進行設(shè)定，一般是多溫度區(qū)線段運行，經(jīng)歷按一定溫度上升率升溫，升到第一溫度段后保溫若干時間，在循環(huán)第二、第三等溫度段，最后爐子烘爐結(jié)束進入運行階段。調(diào)烘爐曲線時，儀表在上電窗口下按“ 循環(huán)設(shè)置鍵”兩次，進入“STEP X”，改X值為5。操作儀表控制按鈕使儀表運行便可進入烘爐，在烘爐完畢后儀表自動轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段，并保持上次設(shè)定的生產(chǎn)溫度。在這種情況下需要首先設(shè)定好初次生產(chǎn)的溫度C01和C02，以免設(shè)備在烘爐結(jié)束后出現(xiàn)不正常的溫度狀態(tài)。
3．3．2儀表的工藝生產(chǎn)設(shè)定
在上電窗口下需要設(shè)定值時，按“向左鍵”進入“C01 XXXX”，通過“向上鍵”或“向下鍵”
設(shè)定XXXX為生產(chǎn)設(shè)定值，再按“向下鍵” 到“C02 XXXX”使XXXX為生產(chǎn)溫度設(shè)定值，在保溫狀態(tài)下，兩次設(shè)定值設(shè)定的生產(chǎn)溫度相同，使儀表進入運行狀態(tài)。重復(fù)以上操作，改變XXXX設(shè)定值即可改變溫度值。 |
| 結(jié)論 |
| 此溫控系統(tǒng)運行半年來，系統(tǒng)工作可靠，而廈門宇電的AI-808P和AIJK系列觸發(fā)器在此系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，控溫精度極高（穩(wěn)態(tài)時達到±1℃），實現(xiàn)了溫度控制的無超調(diào)高精度控制，而且已達到免維護無故障運行。系統(tǒng)調(diào)整操作方便，運行經(jīng)濟可靠，節(jié)省電能。并且系統(tǒng)具有極強的抗干擾性，極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，使該廠的企業(yè)自動化水平有較大提高。該溫控系統(tǒng)確是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟適用、控制效果顯著并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。 |
