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1、- -0 - 05.自动化仪表控制系统5.1 概述自动化仪表系统设计和供货的范围主要有步进底式梁加热炉燃烧系统和净循环水冷却系统的监测和控制。加热炉分设 1 整段控制供热。加热炉配备 1 台助燃风机,1 台废气引风机，系统采用空气单蓄热方式，换向阀采用大型四通阀。围绕上述条件做出下列控制方案。5.2 仪表检测控制系统的特点加热炉自动化仪表和检测控制系统的装备以先进、经济、实用、可靠为原则，选择在其它类似加热炉上使用具有成功经验的控制系统和检测控制仪表为基础，以满足加热炉的高效率、低消耗、安全、自动的操作的控制要求，确保生产和产品的质量等技术经济指标。该系统为过程自动化控制系统，就是对现场一次检
2、测元件和执行机构实时在线检测和控制，达到控制加热炉各项功能要求。控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作。处理问题快捷方便。系统能稳定运行，连续长时间工作，故障少，故障的恢复时间快。控制系统设置了 UPS 不间断电源，工厂区域停电时 UPS 系统留有充足的时间不低于 30 分钟进行故障处理，完成必要的安全工作。PLC 系统的 24V 直流电源系统采用 N+1 冗余设计，即任意一台电源出现故障，其余电源完全满足系统供电要求，可以在线更换故障电源。5.3 加热炉本体主要控制功能5.3.1 能源介质的安全监控在能源介质供应异常时报警，若可能危及人身、设备安全时，控制系
3、统将自动处理到安全状态。为了满足燃烧系统需要在天燃气总管上安装快速切断阀用于在特殊情况下能够安全切断天燃气，确保加热炉燃烧系统安全稳定、安全节能、提高钢坯质量等目的。当天燃气和其它能源介质压力过低不能保证加热炉正常生产时，PLC 送出信号控制装在天燃气总管上的切断阀，紧急切断天燃气,同时天燃气总管上又安装有自力式调压阀、流量调节阀,并设有压力、流量检测点，通过自力式调压阀来保证天燃气压力稳定，通过 PLC 控制天燃气流量调节阀来调节天燃气流量。 助燃空气总管压力控制:在助燃空气热风总管上取压经变送器转为电信号送 PLC,由 PLC 按设定值控制助燃风机的风门执行机构，以调节和稳定空气总管压力，
4、同时可有效防止鼓风机发生喘震造成机械设备和电气的损坏，同时在助燃空气热风总管上安装有流量孔板和流量调节阀以检测和调节空气流量。其它如动力压缩空气、冷却水、压缩空气、蒸汽等压力均受到监控，异常时报警。5.3.2 炉内温度与燃烧控制5.3.2.1 炉内温度控制本加热炉分为 1 个燃烧控制段，全炉共设有 2 个空气四通阀。 在加热炉整个控制段顶部安装 2 支 B 分度热电偶信号送给 PLC，热电偶的测量信号由 PLC 进行处理并在 HMI 上显示，作为控制该段炉温的检测信号。热电偶的测量信号由 PLC 进行处理并在 HMI 上显示。控制方式：自动方式（A 方式）：在 HMI 上由人工给定的供热段温度
5、设定值和空燃比值作为天燃气和空气流量调节回路的设定值进行天燃气/空气双交叉限幅控制。半自动方式（HM 方式）：在 HMI 上由操作人员需要升温时（加大空燃气流量）手动开大空气调节阀，天燃气调节阀根据空气流量按照空燃比值自动调节天燃气流量；需要降温时（减少空燃气流量）手动关小天燃气调节阀，空气调节阀根据天燃气流量按照空燃比值自动调节空气流量。手动方式（M 方式）：在 HMI 上由人工分别对天燃气、空气调节阀进行手动控制。 控制功能:比值控制;温度超限报警;温差超限报警;热电偶断偶报警。 5.3.2.2 燃烧控制回路控制说明:天燃气流量经流量计检测后送 PLC 进行处理，经双交叉限幅控制方式输出调
6、节信号至天燃气流量调节阀，按炉温需要调节天燃气流量；各段助燃空气流量经流量计检测，经差压变送器转为电信号后送 PLC 进行处理，经双交叉限幅控制方式输出调节信号至助燃空气流量调节阀，按需要调节助燃空气流量；每个烧嘴旁边配有点火控制器，烧嘴中心装有点火枪，枪中设有电子点火杆，整个烧嘴的点火过程自动化。全炉共有 9 个燃烧单元（18 只烧嘴） 。5.3.3 换向控制四通阀的换向过程执行先关后开的原则。每加热段换向阀可以单独投入自动和手动操作。在正常情况下一侧燃烧另一侧排烟。当某一侧由排烟状态换向为燃烧时，四通阀排烟关闭并有效延时后（保证动作到位）空气四通阀进气打开再延时后，天燃气快阀进气打开。对侧
7、换向阀执行相反动作，由燃烧转为排烟状态完成换向，换向方式有以下两种：a.定时换向:系统正常运行状态按照换向周期作定时周期换，换向周期为40S80S。b.定温控制：是指燃烧过程还没有达到换向周期，排烟温度超过设定温度时，系统会自动发生连锁保护，强制换向，避免因排烟温度过高造成设备损坏。阀位报警：换向系统中每一四通阀设置有开关位置反馈，在正常运行状态下，每一个阀位状态全部显示在 HMI 上。当其中一个阀出现故障时致使阀位反馈信号错误，系统会自动发出报警，提示检修人员及时处理故障，彻底分散了设备故障点，使系统更加安全可靠。5.3.4 炉膛压力-排烟温度控制:在热段炉两侧炉墙设 2 个炉膛取压点，在辅
8、助烟道设有烟道闸板。通过调节烟道闸板的开度，将炉压控制在允许范围之内。在烟囱前端烟道出口安装 1支 K 型热电偶来测排烟温度，烟道上设有掺冷风阀，通过控制掺冷风阀来控制排烟温度在允许温度之内。手动方式（M 方式）：由操作人员根据各段排烟温度设定值手动调节调节各 段废气温度调节阀；由操作人员根据炉压设定值手动调节烟道闸板；由操作人员根据烟道排烟温度设定值手动调节掺冷风 阀。自动方式（A 方式）：由 PLC 系统根据各段排烟温度设定值调节各段废气温度调节阀；由 PLC 系统根据炉压设定值调节烟道闸板；由 PLC 系统根据烟道排烟温度设定值调节掺冷风阀。5.3.5 安全和保护:各种故障分为重故障和轻
9、故障。轻故障时进行报警，重故障发生时进行燃烧切断。在发生天燃气低压、助燃空气低压、压缩空气低压、鼓风机停机、引风机停机等重大故障时系统发生连锁自动切断总管天燃气，同时切断煤气切断阀进气，并将各段换向模式转为手动方式。在系统控制柜中布置独立的硬件连锁功能（紧急事故人工按钮） ，保证系统故障时有效切断天燃气。5.4.净环水冷却系统主要控制功能5.4.1 净环水总管检测装置在加热炉净环水进水总管上布置压力、流量、温度检测点。净循环水主要水冷点有：装出料炉门、装出料端水冷吊管、激光检测器（炉尾 1 套）等，共 6 支路流量、温度检测，在 HMI 上集中显示和报警5.4.2 水封槽水位控制水封槽中安装静
10、 1 台液位变送器用于检测水封槽水位，当水位下降到下限时，系统自动打开补水 O 型切断阀进行补水，当水位到达上限时系统关闭 O 型切断阀停止补水，保证水位控制在一定范围内。5.4.3 地坑水位控制根据地坑水位测量值判断是否到达高限,通过启停排水泵实现水位控制。设有手动/自动工作方式。5.5 现场仪表现场仪表选型：重要现场仪表均为电子式智能仪表。装在现场的流量、压力、差压变送器、调节阀等防护等级为 IP65。装在控制室内仪表与电气设备的防护等级为 IP20。调节阀为气动调节阀。切断阀为气动阀。温度检测用热电偶、热电阻。流量，气体采用标准孔板，净环水采用电磁流量计。其它部位和介质流量检测用先进合理的测量仪表。5.6 仪表控制用电源和气源(1)仪表控制用电源仪表控制用电源为 220VAC 50HZ,容量 6kVA。负荷类别与工艺设备相同。电源由电气控制室提供。(2)仪表气源仪表气源为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供气动调节阀、四通阀和切断阀及其它仪表装置使用。
