【正文】 TD —— 考慮相互干擾系數(shù)后的實(shí)際微分時(shí)間； IK —— 積分增益； DK —— 微分增益。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 32 ① 位置算法 )]1()([)()()1()()()()( 00 ?????? ?????? ?? ?? kekeKieKkeKt kekeTKtieTKkeKku DkiIcDckiI cc （ ） 式中， Kc 為比例增益； KI為積分系數(shù)； KD為微分系數(shù) ； 積分系數(shù) KI＝ KcTS/TI， TI為積分時(shí)間 ； 微分系數(shù) KD＝ KcTD/TS， TD為微分時(shí)間。由于采樣周期選定后， TS就是常數(shù)，因此速度算式與增量版式?jīng)]有本質(zhì)上的差別?？刂破骺刂埔?guī)律的選擇可以參照下面一些基本原則： ① 對(duì)于不太重要的參數(shù)，例如中間儲(chǔ)罐的液位、熱量回收預(yù)熱系統(tǒng)等，控制一般要求不太嚴(yán)格，可考慮比例控制，甚至采用開(kāi)關(guān)控制； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 33 ② 對(duì)于不太重要的參數(shù)，但是慣性較 大，又不希望動(dòng)態(tài)偏差較大，可考慮采用比例－微分控制器，但是對(duì)于系統(tǒng)噪聲較大的參數(shù)，例。 ⑵ 控制規(guī)律的選擇 過(guò)程工業(yè)中常見(jiàn)的被控參數(shù)有溫度、壓力、液位和流量。 ② 增量算法 )1()()( ???? kukuku ＝ ??? ?)]2()1([)1()()()( ????????? kekekekeKkeKkeKc DI ＝ )]2()1(2)([)()]1()([ ???????? kekekeKkeKkekeKc DI （ ） 式中， )(ku? 對(duì)應(yīng)于在兩次采樣時(shí)間間隔內(nèi)控制閥開(kāi)度的變化量。 在數(shù)字式控制器和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)每個(gè)控制回路的被控變量處理在時(shí)間上是離散斷續(xù)進(jìn)行的，其特點(diǎn)是采樣控制。 理想的 PID 調(diào)節(jié)器的運(yùn)算規(guī)律可用下式表示 ???????? ???? ?t DIP dtdTdtTKy01 ??? () 也可用傳遞函數(shù)表示為 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 31 ? ? ? ?? ? ???????? ????? sTsTKsE sYsW DIP11 () 式中 ， 第一項(xiàng)為比例 (P)部分，第二項(xiàng)為積分 (I)部分，第三項(xiàng)為微分 (D)部分，各變量的意義如下： K p —— 調(diào)節(jié)器的比例增益 ； TI —— 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 ； TD —— 調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間 。 熱電阻廣泛用于測(cè)量－ 200~+850℃范圍內(nèi) 的 溫度，在特殊情況下，低溫可測(cè) 1K 左右，高溫可測(cè)到 1000℃。該種熱電偶的正極為含鉻 10%的鎳鉻合金，負(fù)極為含硅 3%的鎳硅合金。 此控制中冷卻水排水溫度控制精度要求高，希望動(dòng)態(tài)偏差較小，應(yīng)加積分控制。 冷卻水溫度檢測(cè)用 Pt100 熱電阻 ，如果發(fā)現(xiàn)超溫，則應(yīng)檢查供水管網(wǎng)壓力或溫度，以及入水口過(guò)濾器是否堵塞。高溫急劇下降保護(hù)罩可能產(chǎn)生輕微的不密封現(xiàn)象。4波形管 。圖 是分流快速冷卻設(shè)備示意圖。 冷卻器排水溫度控制 快速冷卻設(shè)備用到的是分流快速冷卻設(shè)備，所謂分流快速冷卻設(shè)備是指在爐臺(tái)中心照常安裝一臺(tái)爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)， 與 沒(méi)安 裝分流快速冷卻設(shè)備一樣，正常操作運(yùn)轉(zhuǎn)。 P R A6 0 1 6 0 3P YP T6 0 2P I6 0 6P I C6 0 4H I C6 0 5M保 護(hù) 氣 體排 氣 口爐 膛壓 力檢 測(cè) 點(diǎn)M保 護(hù)氣 體H I C5 0 1 圖 爐膛壓力控制 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 28 由于電動(dòng)閥符號(hào)為正，其放大倍數(shù)為正，對(duì)象為 爐膛 壓力。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是保護(hù)氣體，保護(hù)氣體必須要保證高純度，含氧量要小于 20ppm，露點(diǎn)在－ 50℃以下，這樣才能保證爐膛氣氛的可靠性，實(shí)現(xiàn)光亮退火。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 27 爐 膛 壓力控制 退火鋼卷防止氧化的關(guān)鍵性問(wèn)題之一是必須使保護(hù)罩內(nèi)的壓力滿足工藝要求。當(dāng)閥門開(kāi)度增大時(shí)，壓力將上升，對(duì)象放 大倍數(shù)為正，變送器放大倍數(shù)為正。 從燃料管路上 取壓并安裝一臺(tái)壓力變送 器，壓力變送器 的輸出 送到調(diào)節(jié)器，從調(diào)節(jié)器出來(lái)的控制信號(hào)去控制 執(zhí)行器 的動(dòng)作。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 25 圖 是空燃比控制系統(tǒng) 圖 ，通過(guò)它便可以使空氣和燃料的比值達(dá)到穩(wěn)定，從而可以控制爐溫，屬于爐膛溫度控制的一部分。對(duì)于主環(huán)，主對(duì)象的輸入信號(hào)為爐膛溫度即副變量，輸出信號(hào)為鋼卷溫度即主變量，當(dāng)爐膛 溫度增大時(shí)，鋼卷溫度會(huì)上升，因此主對(duì)象的放大倍數(shù)符號(hào)為正。 主 回 路 P I D調(diào) 節(jié) 器副 回 路 P I D調(diào) 節(jié) 器煤 氣 執(zhí) 行 器 外 罩 內(nèi) 罩外 溫 熱 電 偶內(nèi) 溫 熱 電 偶內(nèi) 溫 設(shè) 定值外 溫 設(shè) 定值_ _ 圖 罩式退火爐串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 此控制系統(tǒng)中被控參數(shù)為鋼卷內(nèi)部溫度，此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)測(cè)溫?zé)犭娕?、變送器輸出到主調(diào)節(jié)器，在主調(diào)節(jié)器內(nèi)與內(nèi)溫設(shè)定值進(jìn)行比較，得到的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)主調(diào)節(jié)器計(jì)算 后 ，其 輸出 信號(hào) 作為外溫 調(diào)節(jié)器 的設(shè)定值， 該設(shè)定值 與外溫?zé)犭娕挤答伝貋?lái)的信號(hào)進(jìn)行比較，偏差信號(hào)在副調(diào)節(jié)器內(nèi)通過(guò)計(jì)算，輸出的信號(hào)去控制煤氣 執(zhí)行器 ，從而可以使?fàn)t膛溫度達(dá)到穩(wěn)定。 405TYPIC604404TRA605403HIC402TIC401TT316FfPY 313 312PRAM308PIC307PTPY603502FYTY 204FYTY 306104MMMM601PRA602PT103TRA203TRA305FRHICM風(fēng)機(jī)501HIC內(nèi)罩外罩保護(hù)氣體冷卻器冷卻水排出空氣燃料301FT303FT302FC102TC101TT202TC201TTFR310311FYPI606圖 罩式退火爐 自動(dòng)測(cè)控 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 23 第四章 罩式退火爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 罩式退火爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 爐 膛 溫 度 控制 根據(jù)退火 鋼 卷的材 質(zhì) 和 爐 體的具體 狀況來(lái)制 定 工藝 制度。 爐膛壓力控制系統(tǒng)也是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)爐膛保護(hù)氣體的排氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)爐膛壓力的穩(wěn)定，一旦爐膛壓力超過(guò)一定值時(shí)，便會(huì)發(fā)出報(bào)警。 總體 測(cè)控 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 圖 從以上分析我們可以設(shè)計(jì) 出 罩式退火爐自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的總體 原理 圖，如圖 所示?？梢钥紤]通過(guò)鋼卷內(nèi)部溫度與爐膛溫度組成一個(gè)溫度的串級(jí)控制 系統(tǒng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)爐溫的控制。從圖 ，在退火爐升溫前必須經(jīng)過(guò)預(yù)吹洗和吹洗的過(guò)程，這期間向退火爐通入保護(hù)氣體，通 入保護(hù)氣體的流量和時(shí)間也需要得到控制，可以采用調(diào)節(jié)保護(hù)氣體的進(jìn)氣閥和出氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸Ｗo(hù)氣體直接影響爐膛的壓力和產(chǎn)品的質(zhì)量。 總 體設(shè)計(jì)思路 我們可以從罩式退火爐的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程、參數(shù)要求來(lái)理清一下設(shè)計(jì)的思路。 ⑷ 旁路風(fēng)機(jī)及旁路冷卻閥的行程控制 在退火過(guò)程的快冷過(guò)程中，旁路冷卻風(fēng)機(jī)對(duì)不同介質(zhì)和不同溫度情況下也有不同要求。根據(jù)此罩式爐設(shè)備情況，退火過(guò)程的燃燒控制 PID 調(diào)節(jié)器 采用串級(jí)控制調(diào)節(jié)來(lái)完成，溫度環(huán)為主環(huán)，燃?xì)饬髁繛楦杯h(huán)控制，并在副環(huán)控制中進(jìn)行相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)校正值系數(shù)來(lái)優(yōu)化流量值的設(shè)定值。氫氣流量調(diào)節(jié)閥采用時(shí)序控制。本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè) PLC 控制 2 臺(tái)全氫罩式退火爐的系統(tǒng)模式，系統(tǒng) 由SIEMENS 公司的 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線組成，包括 S7－ 400 控制器，分布式 I/O ET200，OP 操作面板和 CIMPLICITY 顯示基本監(jiān)控畫(huà)面。 全氫罩式退火爐自動(dòng)控制 全氫罩式爐是一種目前退火工藝水平很高的罩式退火設(shè)備，具有生產(chǎn)效率高、退火產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，介質(zhì)、能量消耗低等優(yōu)點(diǎn)，是改善和提高冷軋產(chǎn)品特別是冷軋帶鋼表面質(zhì)量的重要設(shè)備， 其主要優(yōu)點(diǎn)是利用氫氣的強(qiáng)還原性和密度小、熱傳導(dǎo)性高等特點(diǎn) , 與高速旋轉(zhuǎn)的爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)相 配合 , 使?fàn)t內(nèi)氣氛具有高的流動(dòng)速度和傳熱速度 , 爐溫均勻。 在罩式退火爐上應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)，操作直觀 方便，深受現(xiàn)場(chǎng)工人的歡迎。 在溫控過(guò)程中，根據(jù)要求可隨時(shí)監(jiān)視當(dāng)前程序段設(shè)定值大小。 罩式退火爐溫度控制系統(tǒng)選用 TCW 型溫度程序控制器（內(nèi)設(shè) Intel8039 單片微型計(jì)算機(jī)）為主進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度調(diào)節(jié)控制，配以記錄儀表、檢測(cè)裝置、變送裝置和大電流可控硅觸發(fā)模塊組成微機(jī)程序控制系統(tǒng)。 在每一過(guò)程進(jìn)行前，必須先檢查相應(yīng)的設(shè)備是否完好，狀況是否符合要求。 ⑸ 一次冷卻。冷吹結(jié)束，扣上外罩，用點(diǎn)火棒按順時(shí)針?lè)较颍饌€(gè)將燒嘴點(diǎn)著，開(kāi)始加熱升溫、保溫過(guò)程。密封檢查合格，打開(kāi)保護(hù)氣體進(jìn)出口閥，用保護(hù)氣體趕走內(nèi)罩里空氣，冷吹時(shí)間一般為 3h。 7空冷 。3預(yù)吹洗 。然后進(jìn)行密封檢查。當(dāng)鋼卷規(guī)格不同時(shí)，按上薄下厚、上窄下寬、上小下大的原則配料。 ⑺ 罩式爐用吊具 目前較先進(jìn)的大型罩式爐在生產(chǎn)過(guò)程中主要使用兩種吊具，一種是立式吊鉗，另一種是對(duì)流板吊具（也用于保護(hù)罩或冷卻罩）。頂部對(duì)流板在國(guó)內(nèi)各種罩式爐中均有設(shè)計(jì)，可是在生產(chǎn)中絕大部分不使用，其原因是 頂部對(duì)流板直徑小于鋼卷外徑，又蓋放到鋼卷垛頂部，蓋上或吊卸十分困難，又不安全。 ⑹ 對(duì)流板 對(duì)流板又分底部對(duì)流板、中間對(duì)流板以 及頂部對(duì)流板。 ⑸ 保護(hù)罩 生產(chǎn)時(shí)保護(hù)罩位于鋼卷垛與加熱罩之間，罩式爐通過(guò)保護(hù)罩對(duì)鋼卷進(jìn)行間接加熱或冷卻。高溫急劇下降保護(hù)罩可能產(chǎn)生輕微的不密封現(xiàn)象。 設(shè)備主要由分流風(fēng)機(jī)、冷卻器、控制蝶閥、波形管以及管路等組成。這種冷卻方式，爐臺(tái)數(shù)量多，長(zhǎng)期應(yīng)用于大生產(chǎn)，安全無(wú)把握，不宜提倡。快速冷卻設(shè)備可以為分流快速冷卻設(shè)備和全流快速冷卻設(shè)備兩種。開(kāi)始吊出加熱罩時(shí)，爐內(nèi)溫度在 700℃左右，這時(shí)與室溫的溫度梯度較大，爐溫下降較快。 ⑷ 快速冷卻設(shè)備 ① 快速冷 卻設(shè)備的作用及型式 在罩式爐冷卻階段使用快速冷卻設(shè)備。爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)的時(shí)候，爐內(nèi)保護(hù)氣體不能進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，加熱時(shí)，其熱量只能 是利用鋼卷外圈徑向和保護(hù)罩壁之間的輻射熱方式來(lái)傳遞，而鋼卷層間縱向?qū)α鱾鳠崾艿接绊憽? 爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)立式安裝在爐臺(tái)中心，保護(hù)罩內(nèi)的保護(hù)氣體進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，從加熱開(kāi)始 直到冷卻結(jié)束出爐，整個(gè)退火周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 在組織罩式 爐生產(chǎn)的時(shí)候，應(yīng)以不影響生產(chǎn)和浪費(fèi)煤氣為原則，加熱結(jié)束的加熱罩，必須立即扣到另一個(gè)準(zhǔn)備生產(chǎn)的爐臺(tái)上，一般情況下不允許熱狀態(tài)加熱罩落地。加熱罩在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求減輕重量，特別是當(dāng)加熱罩的重量已成為車間起重能力的決定因素時(shí)，就更應(yīng)該考慮。 ⑤ 采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)對(duì)退火工藝實(shí)現(xiàn)程序控制和監(jiān)督。 單垛式緊卷罩式 退火爐設(shè)備設(shè)計(jì)一般應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面： ① 為了使退火鋼卷的力學(xué)性能均勻，必須均勻地、快速地對(duì)鋼卷進(jìn)行加熱。 爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)能力：風(fēng)量為 20200~24000m3/h， 風(fēng)壓為 1200Pa。 空氣預(yù)熱溫度： 250~300℃； 最大廢氣量： 1080m3/h。 燒嘴：低壓套管式燒嘴，兩列交錯(cuò)切向布置； 燒嘴前煤氣壓力： 3000~3500Pa。 鋼卷最大卷重： 15t； 最大裝爐量： 60t。 單垛式緊卷罩式爐技術(shù)性能及設(shè)備構(gòu)成 單垛式緊卷罩式爐由于退火鋼種、爐型以及供應(yīng)能源條件等原因，技術(shù)性能各有不內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 10 同。裝有一般爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)。最大卷重有 15t、 19t、 21t以及 45t等。 為了提高退火能力，必須增加裝爐量，裝爐量大小取決于卷重和裝料高度。 圖 是各種冷軋產(chǎn)品的工藝流程圖，從圖 中可以看出，因鋼種不同，工藝流程圖也有所不同，如冷軋退火常 見(jiàn) 的普通深沖板從原料經(jīng)過(guò)酸洗、冷軋、退火、平整、剪切等工序，而鍍鋅板則需要經(jīng)過(guò)一個(gè)連續(xù)鍍鋅的工序。軋區(qū)的任務(wù)是把鋼 區(qū)來(lái)的鑄坯軋制或用其他工藝生產(chǎn)各種成品鋼材，主要是板（熱軋板帶、中厚板、冷軋板帶、各類涂層鍍層板等）、管（無(wú)縫鋼管、電焊鋼管、大口徑鋼管、各種異型鋼管等）、型材（棒、線、重軌、 H 型鋼等）和其他鋼材（火車輪箍等）。板卷熱處理一般采用罩式退火爐，并在其內(nèi)罩通入保護(hù)氣體（ H N2等）。鋼板酸洗后需經(jīng) 清水漂洗，以除去鋼板表面上殘留的酸液，有的還要進(jìn)行堿洗。冷軋生產(chǎn)以熱軋產(chǎn)品（主要是熱軋板、卷）為原料，經(jīng)酸洗去除其表面的氧化鐵皮后通過(guò)冷軋機(jī)在常溫下進(jìn)行軋制。這一過(guò)程是通過(guò)控制器上的手動(dòng)－自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)從手 動(dòng)位置切換到自動(dòng)位置來(lái)完成的，但是這種切換必須保證無(wú)擾動(dòng)地進(jìn)行?？刂破骺刂埔?guī)律的選擇可以參照下面一些基本原則： ① 對(duì)于不太重要的參數(shù)，例如中間儲(chǔ)罐的液位、熱量回收預(yù)熱系統(tǒng)等，控制一般要求不太嚴(yán)格，可考慮比例控制，甚至采用開(kāi)關(guān)控制； ② 對(duì)于不太重要的參數(shù)，但是慣性較大，又不希望動(dòng)態(tài)偏差較