A、測溫點的選取
對爐溫控制而言,起關(guān)鍵作用的是燒成帶。為此,目前隧道窯的整個溫度制度的控制,通常簡化為對燒成帶內(nèi)若干個特定點的溫度定值控制,即將燒成帶的所有燃燒室分成若干個區(qū),每一區(qū)選擇一個測溫點作為溫度控制點。其溫度控制數(shù)值由工藝給定的溫度控制來決定。
采用熱電偶作為檢測元件的有兩種測溫點選擇方案;一種是選在側(cè)墻上,將熱電偶按垂直方向插入窯內(nèi),另一種是選在窯頂上,將熱電偶按垂直方向插入窯內(nèi)。采用全輻射高溫計作為檢測元件的一般是在側(cè)墻上留出水平方向的測溫孔。
B、對溫度測量信號的處理
用全輻射高溫計測量窯內(nèi)火焰空間的溫度時,很容易受到各種干擾因素的影響。其中特別是火焰的脈動干擾,常使測量信號也出現(xiàn)嚴(yán)重的脈動情況。全輻射高溫計輸出的熱電毫伏信號,直接送至電子電位差計記錄下來的溫度曲線,其脈動輻度可達(dá)30~40℃,而把這樣的溫度測量信號送入爐溫控制系統(tǒng)是不適當(dāng)?shù)摹R驗檫@種脈動信號將使調(diào)節(jié)器的輸出電流也隨著發(fā)生波動,導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的頻繁動作,顯然這種情況對控制系統(tǒng)的工作是十分不利的。為此,必須設(shè)法減少溫度測量信號的脈動,經(jīng)常采用的方法是利用由電容和電阻組成的電子濾波器,對脈動信號進(jìn)行濾波。全輻射高溫計輸出的熱電毫伏信號送至DBW型溫度變送器,變送器輸出的脈動電信號進(jìn)入RC濾波器,濾除脈動分量后的電流信號經(jīng)電阻R1進(jìn)入調(diào)節(jié)器。同時從電阻R1上取得電壓毫伏信號送至電子電位差計作記錄用。
RC濾波器中的電阻R和電容C的取值,可以通過實驗來確定,一般R取1KΩ左右,C取4000uF左右。
C、熱電偶的安裝
為了保證熱電偶的測量精度,靈敏度和可檢驗性,使用壽命,以及安裝和維護(hù)的方便,必須注意熱電偶在窯爐上的安裝基本方法和特點。
①窯爐碹頂上安裝熱電偶
測量燃燒式工業(yè)窯爐火焰空間溫度時,一般采用窯爐碹頂上安裝熱電偶,在碹頂測量點耐火磚預(yù)留孔內(nèi),插入WRR型或WRP型熱電偶,并用耐火泥填塞孔隙,防止竄火,這是最簡單的安裝方法。插入深度可由撐架調(diào)整。一般認(rèn)為,熱電偶保護(hù)套伸入爐內(nèi)30~50mm就可確保得到精確的示值和良好的動作靈敏度,但由于火焰的燒蝕,會縮短熱電偶的壽命。
為了便于安裝和更換,延長熱電偶的使用壽命,有時可以適當(dāng)降低測溫精度和靈敏度,采用未鉆通的測溫磚來插熱電偶。熱電偶被軸套和螺絲銷子固定在平板上,平板由螺母固定在立柱上,高度可調(diào),立柱支于碹頂上。
②窯爐側(cè)墻上安裝熱電偶
熱電偶露在測溫磚外部的部分,可用蝶形螺母和夾板壓緊在枕座上,枕座和絲桿連在一起,絲桿插在夾子中,夾子可沿著焊在鋼架上的立桿移動調(diào)整熱電偶的插入高度。
③爐底上安裝熱電偶
④供料槽頂部安裝熱電偶
D、爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計
a、控制手段的選擇
一般采用的辦法是改變?nèi)剂嫌昧俊τ谌加妹夯蛎悍鄣母G爐來說,直接調(diào)整用煤量是控制爐溫的主要手段。對于燃用氣體燃料的窯爐來說,調(diào)整燃?xì)庥昧縼砜刂茽t溫。不過它有兩種控制手段,例如在低壓空氣通過混合器引射煤氣的燃燒系統(tǒng)中,可以采用調(diào)整空氣流量來間接改變煤氣流量,實現(xiàn)爐溫控制。
燃用液體燃料(重油等)時,有"直接調(diào)油","油氣比值",和"以氣調(diào)油"三種控制手段可供選擇。其中"油氣比"是指重油和霧化氣用量同時按比例改變的控制方式;"以氣調(diào)油"是指通過調(diào)霧化氣流量來間接改變重油流量的控制方式。高壓噴嘴的結(jié)構(gòu)特點是提供了"以氣調(diào)油"的可能性。
采用"直接調(diào)油"控制方式時,調(diào)節(jié)閥可以安裝在主油管上,實現(xiàn)直接或間接調(diào)整重油用量的目的。目前,以重油為燃料的燃燒式工業(yè)窯爐大多采用直接調(diào)油的控制手段。"以氣調(diào)油"的控制手段曾用于大型平板玻璃池窯的分區(qū)爐溫系統(tǒng),它雖有管路系統(tǒng)和施工比較簡單設(shè)備投資較少的優(yōu)點,但也存在霧化氣耗量大,噴油量多時霧化不良的缺點,故應(yīng)用不廣泛。
b、執(zhí)行器的選擇
控制氣體和液體燃料以及霧化氣和助燃空氣的流量,通常采用改變調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)。利用電動執(zhí)行器輸出軸來帶動調(diào)節(jié)閥是十分方便的。利用電-氣轉(zhuǎn)換器將電流信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號,來推動氣動薄膜調(diào)節(jié)閥也是很容易的,正是因為這樣,電動調(diào)節(jié)閥和氣動薄膜調(diào)節(jié)閥都是常用的執(zhí)行器。
c、調(diào)節(jié)方案的選擇
窯爐爐溫控制,主要采用按連續(xù)PID控制規(guī)律進(jìn)行定值控制的方案。被控變量-爐溫,一般都是窯內(nèi)某些特定測溫點的火焰空間溫度。在根據(jù)這些溫度設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)時,必須注意維持一定的火焰特性,以免嚴(yán)重影響窯爐內(nèi)的溫度制度和氣氛制度。從這一點出發(fā),最好能同時調(diào)節(jié)重油和霧化氣的流量,以及燃料和助燃空氣的流量,即保持它們一定的配合比例。
對于采用低壓霧化噴嘴的隧道窯,進(jìn)行重油-霧化氣流量的比值控制是合適的。
由于霧化氣占全部助燃空氣量的80%以上,所以對霧化氣的比值控制,基本上也可以看成是對助燃空氣的比值控制。
對于采用高壓霧化噴嘴的玻璃池窯,由于霧化氣用量只占全部助燃空氣量的很小部分,所以同時采用重油-霧化氣流量比值控制和重油-助燃空氣流量比值控制的方案是合理的。
大型窯爐和隔焰式窯爐的熱容量很大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,可以采用串級控制系統(tǒng)控制爐溫。多燃燒室的隧道窯,大型退火窯和橫火焰玻璃池窯等大中型窯爐可以采用分區(qū)爐溫控制方案。