维护蓄热式加热炉仪表几点经验
1 前言
2004年以来,鸡西北钢带钢厂相继投产了两座畜热式加热炉。由于畜热炉与传统加热炉的供热和排烟方式有很大不同,所以其控制过程也不一样,畜热炉比传统炉增加了自动换向控制和气化冷却控制两部分。操作工们在很长时间内都无法掌握操作要领和控制工作原理,往往因为一个小故障手足无措足,导致停炉甚至停产。为此,对加热炉的常见故障进行分析和研究,总结出工艺与电气知识相结合的方法来判断仪表故障,使其能在最短的时间内查明故障原因并排除故障,维护正常生产。
2 我厂畜热式加热炉控制系统组成
畜热式加热炉控制系统由燃烧过程控制、换向控制和气化冷却控制三部分组。我厂先投入的通道式集中换向畜热式加热炉（2号炉）,之后又建一座外置烧嘴式分段换向式畜热式加热炉（3号炉）。都采用的是德国西门子的S7300PLC可编程序控制器作为下位机来实现所有信号的采集、运算和调解,以S7300CP5611与工控机的通讯接口卡,台湾研华工控机IPC610作监控及编程调试之用,以Windows2000中文平台作为操作系统,2号中央处理模块为CPU314,以组态王软件进行监控，3号中央处理模块为模块CPU315,以WINCC软件进行监控。
2.1燃烧过程控制
(1)工艺要求
燃烧过程控制主要通过对温度、流量和压力检测,来调节一些阀门开度大小，以便控制燃料的多少、排烟量的大小。
(2)控制原理
温度信号的采集是通过一次仪表热电偶或热电阻来完成的，流量、压力是通过差压、压力变送器来完成的。其检测及控制过程如下:
热电偶（热电阻）的毫伏（电阻）信号，差压、压力变送器的毫安信号→S7300PLC的模拟量输入模块SM331→通讯卡CP5611用监控软件在上位工控机中显示→(以3号炉为例,)经过CPU315模块的PID运算→模拟量输出模块SM332→对阀门进调解,以达到控制炉温的确。
(3)判断和处理故障的方法
在生产过程中,有经验的操作工目测炉墙、钢的颜色可知炉温,误不大于±20℃,由此可知计算机显示的数据是否准确。（炉子外部的光线阴暗的情况下,观察的火色会亮些,外部光线充足的情况下观察的火色会亮些。）
金属颜色与温度对照表
颜色温度,℃颜色温度,℃
暗褐色530～580亮红色830～880
赤褐色580～650橘黄色880～1050
①温度常见故障的判定与处理方法：
如果电脑显示的温度与操作工观察的钢温不一致，如0℃是线路有短路的地方，或热偶极性接反(铂铑热电偶正极较硬)；如果显示温度最大，证明开路，不是热偶断了就是补偿导线断了；如电脑显示的温度过低，说明线路接触不良，也可测量一下现场的信号,对照热电偶或热电阻的分度表判断一下电脑显示的正误。
②流量、压力常见故障的判定与处理方法：
流量、压力可以通过观察空、燃气配比,及火焰的颜色就可知所显示的数值是否准确。如果电脑显示值的与观察的钢温不符,如始终不变,大多数情况是取样管的问题；如始终偏低或偏高,大多数情况是差压或压力变送器的零点漂移了。差压和压力变送器输出4-20mA,关掉取样管阀门,对大气差压或压力变送器的输出电流应为4mA,电脑中压力或流量显示值应为零。差压变送器的外部都设有调零螺钉，顺时针增大逆时针减小。(炉压除外，因其量程是±100Pa、故对大气是12mA,此时电脑应显示零)。炉压可观察炉门喷火状态观察大小判断电脑显示的正误,往炉内吸冷气是负压,平衡是零,喷火是正压。一般喷出火苗在50cm左右,炉压是20-30pa。注意：关闭差变送器压取样管时,一定要先打开平衡阀后再关闭取样管,开取样管时,先开取样管后关平衡阀。
③电动调节阀常见故障的判定与处理方法：
电动调节阀多数是220VAC电源、4-20mA输入、输出。如电脑终端没有阀位显示，需检查4-20mA的输入线路是否断线,输入模块的接点接触是否良好；如电动调节阀不动，需检查输出线路，输出模块的点,检查电机的起动电容、电机线圈是否完好。
2．2换向控制
（1）工艺要求
首先关闭快速切断阀（简称快切阀），切断煤气实行换相。其控制过程如下：
快切阀关到位→换向到位A→快切开到位→开始计时→计时结束→快切关到位→换向到位B→快切开到位→开始计时－－-以此循环实现制动控制。
（2）控制原理
煤气快切阀的动力是氮气或压缩空气,由气缸控制煤气快切阀。控制过程如下：
当中央处理摸块CPU315发出关阀的指令→数字量输出摸块SM322输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→关阀的电磁阀线圈得电→打开氮气管路→气缸控制煤气快切阀的关阀→关到位后接近开关点亮→数字量输入摸块SM321→CPU315,开阀也如此。
我厂换向阀的动力2号炉采用的是氮气,3号炉采用的是液压。控制过程如下：
CPU315发出换向指令→数字量输出摸块SM322输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→A侧的电磁阀线圈得电→打开氮气管路→气缸控制换向阀到A侧→关到位后接近开关点亮→数字量输入摸块SM321→CPU315,B侧也如此。
（3）常见故障
快切阀或换项阀不到位,可能是由于气源不分有漏气的地方,或有机械犯卡的地方；线圈过热，应检查电磁阀是否堵塞。接近开关的好坏可以用铁块接近看点判断,还应检查它的位置是否有窜动现象。
2．3气化冷却控制
（1）工艺要求
我厂的加热炉采用的是自然循环汽化冷却系统,除了有常规的压力、流量监测外,通过对水泵的启停控制来实现对汽包水位的控制。
（2）控制过程
差压变送器4-20mA→模拟量输入模块SM331→中央处理摸块CPU315(电脑显示液位)→数字量输出模块SM332输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→水泵的启线圈得电→水泵的启,停同理。
（3）常见故障
汽包水位监测可以通过观察现场水位表来判断电脑示0水位时是12mA,对大气是20mA。平衡容器应定期冲洗,水位应经常和现场较对才能保证汽包不缺水。
我们还可以通过观察PLC的模拟量输入模块SM331、数字量输入模块SM321、拟量输出模块SM332或数字量输出模块SM322所对应点的灯颜色判断故障，正常时绿灯点亮，故障时红灯点亮,也可通报过监控程序运行状态查故障。如果是模块有问题,可以更换模块,或修改程序,改备用点。
3 结束语
在日趋激烈的竞争环境下,由于加热炉在轧钢生产中占有很重要的地位,在不增加维护人员的情况下用此法,保证了正常生产。使本厂加热炉操作工全员参与维护,降低企业的生产成本,取得了较好的效果。
2004年以来,鸡西北钢带钢厂相继投产了两座畜热式加热炉。由于畜热炉与传统加热炉的供热和排烟方式有很大不同,所以其控制过程也不一样,畜热炉比传统炉增加了自动换向控制和气化冷却控制两部分。操作工们在很长时间内都无法掌握操作要领和控制工作原理,往往因为一个小故障手足无措足,导致停炉甚至停产。为此,对加热炉的常见故障进行分析和研究,总结出工艺与电气知识相结合的方法来判断仪表故障,使其能在最短的时间内查明故障原因并排除故障,维护正常生产。
2 我厂畜热式加热炉控制系统组成
畜热式加热炉控制系统由燃烧过程控制、换向控制和气化冷却控制三部分组。我厂先投入的通道式集中换向畜热式加热炉（2号炉）,之后又建一座外置烧嘴式分段换向式畜热式加热炉（3号炉）。都采用的是德国西门子的S7300PLC可编程序控制器作为下位机来实现所有信号的采集、运算和调解,以S7300CP5611与工控机的通讯接口卡,台湾研华工控机IPC610作监控及编程调试之用,以Windows2000中文平台作为操作系统,2号中央处理模块为CPU314,以组态王软件进行监控，3号中央处理模块为模块CPU315,以WINCC软件进行监控。
2.1燃烧过程控制
(1)工艺要求
燃烧过程控制主要通过对温度、流量和压力检测,来调节一些阀门开度大小，以便控制燃料的多少、排烟量的大小。
(2)控制原理
温度信号的采集是通过一次仪表热电偶或热电阻来完成的，流量、压力是通过差压、压力变送器来完成的。其检测及控制过程如下:
热电偶（热电阻）的毫伏（电阻）信号，差压、压力变送器的毫安信号→S7300PLC的模拟量输入模块SM331→通讯卡CP5611用监控软件在上位工控机中显示→(以3号炉为例,)经过CPU315模块的PID运算→模拟量输出模块SM332→对阀门进调解,以达到控制炉温的确。
(3)判断和处理故障的方法
在生产过程中,有经验的操作工目测炉墙、钢的颜色可知炉温,误不大于±20℃,由此可知计算机显示的数据是否准确。（炉子外部的光线阴暗的情况下,观察的火色会亮些,外部光线充足的情况下观察的火色会亮些。）
金属颜色与温度对照表
颜色温度,℃颜色温度,℃
暗褐色530～580亮红色830～880
赤褐色580～650橘黄色880～1050
①温度常见故障的判定与处理方法：
如果电脑显示的温度与操作工观察的钢温不一致，如0℃是线路有短路的地方，或热偶极性接反(铂铑热电偶正极较硬)；如果显示温度最大，证明开路，不是热偶断了就是补偿导线断了；如电脑显示的温度过低，说明线路接触不良，也可测量一下现场的信号,对照热电偶或热电阻的分度表判断一下电脑显示的正误。
②流量、压力常见故障的判定与处理方法：
流量、压力可以通过观察空、燃气配比,及火焰的颜色就可知所显示的数值是否准确。如果电脑显示值的与观察的钢温不符,如始终不变,大多数情况是取样管的问题；如始终偏低或偏高,大多数情况是差压或压力变送器的零点漂移了。差压和压力变送器输出4-20mA,关掉取样管阀门,对大气差压或压力变送器的输出电流应为4mA,电脑中压力或流量显示值应为零。差压变送器的外部都设有调零螺钉，顺时针增大逆时针减小。(炉压除外，因其量程是±100Pa、故对大气是12mA,此时电脑应显示零)。炉压可观察炉门喷火状态观察大小判断电脑显示的正误,往炉内吸冷气是负压,平衡是零,喷火是正压。一般喷出火苗在50cm左右,炉压是20-30pa。注意：关闭差变送器压取样管时,一定要先打开平衡阀后再关闭取样管,开取样管时,先开取样管后关平衡阀。
③电动调节阀常见故障的判定与处理方法：
电动调节阀多数是220VAC电源、4-20mA输入、输出。如电脑终端没有阀位显示，需检查4-20mA的输入线路是否断线,输入模块的接点接触是否良好；如电动调节阀不动，需检查输出线路，输出模块的点,检查电机的起动电容、电机线圈是否完好。
2．2换向控制
（1）工艺要求
首先关闭快速切断阀（简称快切阀），切断煤气实行换相。其控制过程如下：
快切阀关到位→换向到位A→快切开到位→开始计时→计时结束→快切关到位→换向到位B→快切开到位→开始计时－－-以此循环实现制动控制。
（2）控制原理
煤气快切阀的动力是氮气或压缩空气,由气缸控制煤气快切阀。控制过程如下：
当中央处理摸块CPU315发出关阀的指令→数字量输出摸块SM322输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→关阀的电磁阀线圈得电→打开氮气管路→气缸控制煤气快切阀的关阀→关到位后接近开关点亮→数字量输入摸块SM321→CPU315,开阀也如此。
我厂换向阀的动力2号炉采用的是氮气,3号炉采用的是液压。控制过程如下：
CPU315发出换向指令→数字量输出摸块SM322输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→A侧的电磁阀线圈得电→打开氮气管路→气缸控制换向阀到A侧→关到位后接近开关点亮→数字量输入摸块SM321→CPU315,B侧也如此。
（3）常见故障
快切阀或换项阀不到位,可能是由于气源不分有漏气的地方,或有机械犯卡的地方；线圈过热，应检查电磁阀是否堵塞。接近开关的好坏可以用铁块接近看点判断,还应检查它的位置是否有窜动现象。
2．3气化冷却控制
（1）工艺要求
我厂的加热炉采用的是自然循环汽化冷却系统,除了有常规的压力、流量监测外,通过对水泵的启停控制来实现对汽包水位的控制。
（2）控制过程
差压变送器4-20mA→模拟量输入模块SM331→中央处理摸块CPU315(电脑显示液位)→数字量输出模块SM332输出脉冲→中间继电器的线圈闭合→常开点闭合→水泵的启线圈得电→水泵的启,停同理。
（3）常见故障
汽包水位监测可以通过观察现场水位表来判断电脑示0水位时是12mA,对大气是20mA。平衡容器应定期冲洗,水位应经常和现场较对才能保证汽包不缺水。
我们还可以通过观察PLC的模拟量输入模块SM331、数字量输入模块SM321、拟量输出模块SM332或数字量输出模块SM322所对应点的灯颜色判断故障，正常时绿灯点亮，故障时红灯点亮,也可通报过监控程序运行状态查故障。如果是模块有问题,可以更换模块,或修改程序,改备用点。
3 结束语
在日趋激烈的竞争环境下,由于加热炉在轧钢生产中占有很重要的地位,在不增加维护人员的情况下用此法,保证了正常生产。使本厂加热炉操作工全员参与维护,降低企业的生产成本,取得了较好的效果。
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