O kúpeľni - Strop. Kúpeľne. Dlaždica. Vybavenie. Oprava. Inštalatérstvo

Regulácia výkonu odporových pecí. Yarov V. M. Zdroje energie pre elektrické odporové pece Učebnica Riadenie odporovej pece

Regulácia výkonu odporovej pece

Existujú 2 zásadne odlišné prístupy k regulácii výkonu:

1) Nepretržité ovládanie, pri ktorej je možné do pece zaviesť akýkoľvek požadovaný výkon.

2) Kroková regulácia, pri ktorej je možné do pece zaviesť iba diskrétny rad výkonov.

Prvý vyžaduje hladkú reguláciu napätia na ohrievačoch. Takáto regulácia môže byť vykonaná pomocou akéhokoľvek typu výkonových zosilňovačov (generátor, tyristorový usmerňovač, EMU). V praxi sú najbežnejšie tyristorové zdroje postavené podľa obvodu TRN. Takéto regulátory sú založené na vlastnostiach tyristora zapojeného do obvodu striedavého prúdu v sérii s aktívnym odporom ohrievača. Tyristorové napájacie zdroje obsahujú tyristory prepojené chrbtom k sebe vybavené SIFU.

Riadiaci uhol a, a teda efektívne napätie na záťaži, závisí od vonkajšieho napätia aplikovaného na zdroj. Je dôležité poznamenať, že aby sa znížil vplyv vypnutia napájacieho napätia na tepelné podmienky pece, tyristorové napájacie zdroje zvyčajne poskytujú negatívnu spätnú väzbu na výstupné napätie. Tyristorové napájacie zdroje majú vysokú účinnosť (až 98%). Účiník závisí od hĺbky regulácie výstupného napätia lineárne, pod uhlom a menším ako 0 - až M = 1, pri a = 180° až M = 0. Účiník je určený nielen fázovým posunom napätia. a prvej harmonickej prúdu, ale aj o hodnotu vyšších prúdových harmonických. Z tohto dôvodu použitie kompenzačných kondenzátorov neumožňuje žiadne výrazné zvýšenie M.

Pri druhom spôsobe sa zmení napätie na ohrievači, čím sa prepne na silové obvody pece. Zvyčajne existujú 2-3 stupne možného napätia a výkonu ohrievača. Najbežnejší je spôsob dvojpolohového krokového riadenia. Podľa tejto metódy je pec buď pripojená k sieti pri svojom menovitom výkone, alebo úplne odpojená od siete. Požadovanú hodnotu priemerného príkonu do pece zabezpečujeme zmenou pomeru času zapnutého a vypnutého stavu.

Priemerná teplota v peci zodpovedá priemernému príkonu do pece. Náhle zmeny okamžitého výkonu majú za následok kolísanie teploty okolo priemernej úrovne. Veľkosť týchto kmitov je určená veľkosťou odchýlok P MGNOV od priemernej hodnoty a veľkosťou tepelnej zotrvačnosti pece. Vo väčšine všeobecných priemyselných pecí je tepelná zotrvačnosť taká veľká, že kolísanie teploty v dôsledku krokového riadenia neprekračuje požadovanú presnosť udržiavania teploty. Konštrukčne môže byť ovládanie zapnuté-vypnuté buď pomocou bežného stýkača alebo tyristorového spínača. Tyristorový spínač obsahuje back-to-back

Existujú aj trojfázové spínače. Používajú dva paralelne zapojené bloky back-to-back tyristorov. Výkonové obvody takýchto spínačov sú konštruované podľa nasledujúcej schémy:

Existujú úpravy tyristorových spínačov, ktoré vôbec nepoužívajú kontakty.

Tyristorové spínače sú spoľahlivejšie ako stykače, sú odolné voči iskreniu a výbuchu, majú tichú prevádzku a sú o niečo drahšie.

Kroková regulácia má účinnosť blízku 1, až M »1.

1 Účel práce

1.1 Oboznámte sa s konštrukciou elektrickej odporovej pece, elektrickými ohrievačmi, prevádzkovým režimom elektrickej pece a elektrickým riadiacim obvodom.

2 Pracovný poriadok

2.1 Zapíšte si technické (pasové) údaje elektrickej pece a elektrických meracích prístrojov.

2.2 Oboznámte sa s konštrukciou elektrickej odporovej pece a účelom jej jednotlivých častí.

2.3 Oboznámte sa s elektrickým obvodom na ovládanie prevádzkových režimov elektrickej odporovej pece.

2.4 Zhromažďovať elektrická schéma vykonať experiment.

2.5 Vykonajte experiment na určenie ukazovateľov energetickej účinnosti elektrickej odporovej pece.

2.6 Vypracujte správu o vykonanej práci.

3 Popis usporiadania laboratória

Laboratórne zariadenie na oboznámenie sa so štruktúrou, princípom činnosti a účelom jednotlivých častí elektrickej odporovej pece by malo pozostávať z elektrickej odporovej pece komorový typ Model OKB-194A alebo model N-15 s nichrómovými ohrievačmi určený na tepelné spracovanie kovov v individuálnej a malosériovej výrobe. Okrem toho musí existovať východiskový materiál na tepelné spracovanie; Na tento účel sa odporúča pripraviť diely, ktoré vyžadujú takéto spracovanie. Musia byť známe základné parametre teplotných pomerov.

Na reguláciu teploty sú v elektrickej peci inštalované termočlánky. Zariadenie musí mať zariadenie na automatickú reguláciu teploty a mať sadu meracích prístrojov a regulátorov teploty na ohrev východiskového materiálu.

V miestnosti, kde sa džemy vykonávajú, by mali byť zavesené plagáty s obrázkami elektrických pecí rôzne druhy a návrhy, schémy elektrických obvodov na ovládanie elektrických odporových vykurovacích zariadení.

4 Stručné teoretické informácie

Elektrické odporové pece, kde sa elektrická energia premieňa na teplo prostredníctvom kvapalných alebo pevných telies, majú priamy a nepriamy účinok. IN priame pece pôsobením, ohrievané teleso je priamo pripojené k sieti (obr. 1) a je ohrievané prúdom, ktorý ním prechádza.

Obrázok 1 - Schematický diagram zariadenia na priamy ohrev kovového obrobku: 1 – vyhrievaný obrobok; 2 - transformátor

IN nepriame pece pôsobením sa teplo uvoľňuje v špeciálnych vykurovacích telesách a odovzdáva sa ohrievanému telesu sálaním, tepelnou vodivosťou alebo konvekciou. Odporové pece a priamovýhrevné zariadenia sa používajú na ohrev valcových výrobkov (tyče, rúry) a nepriame vykurovanie na tepelné spracovanie výrobkov a materiálov, ako aj na ohrev obrobkov na kovanie a razenie.

Východiskový materiál sa zahrieva v elektrických odporových peciach spravidla na určitú (nastavenú) teplotu. Po vyhrievacej perióde nasleduje prestávka potrebná na vyrovnanie teploty. Meranie teploty ohrevu a sledovanie priebehu procesu ohrevu je možné vykonávať vizuálne a automaticky pomocou automatických regulátorov dvojpolohovou metódou (periodické zapínanie a vypínanie pece).

Obrázok 2 znázorňuje schému zapojenia ovládania elektrickej pece s dvojpolohovým ovládaním.

Obrázok 2 - Schéma pece s reguláciou zapnutia a vypnutia

Schéma umožňuje manuálne a automatické ovládanie. Ak prepínač P dať do pozície 1 , potom bude okruh nakonfigurovaný na manuálne ovládanie a polohu 2 spínač prepne okruh do automatického ovládania. Zapínanie a vypínanie vykurovacích telies NE produkovaný termostatom TP, ktorého kontakty v závislosti od teploty v peci uzatvárajú alebo otvárajú obvod cievky stykača L priamo alebo cez medziľahlé relé RP. Teplotu ohrevu je možné regulovať zmenou výkonu pece - prepnutím ohrievačov z trojuholníka na hviezdu (obr. 3, a), pričom výkon pece sa zníži trojnásobne a u jednofázových pecí prepnutím z a. paralelné zapojenie ohrievačov do série (obr. 3, b) .

Obrázok 3 - Elektrický obvod na spínanie ohrievačov pece: a – z trojuholníka do hviezdy; b – od paralelného k sériovému

V elektrických odporových peciach sa ako vykurovacie telesá používajú materiály s vysokým odporom. Tieto materiály by nemali oxidovať a oxidy vytvorené na povrchu by nemali prasknúť alebo sa odraziť pri kolísaní teploty.

Komorové pece sa najčastejšie používajú pri ohrievaní surovín kvôli ich všestrannosti, sú vyrobené vo forme obdĺžnikovej komory so žiaruvzdornou výstelkou a tepelnou izoláciou, pokryté dnom a uzavreté v kovovom obale. Pece série H sa vyrábajú s páskovými alebo drôtenými ohrievačmi umiestnenými na keramických poličkách. Pece typu OKB-194 (obr. 4 a obr. 5) sú vyrobené s dvoma komorami, horná komora je vybavená karborundovými ohrievačmi a spodná nichrómovými.

Obrázok 4 - Komorová elektrická pec typ OKB-194: 1 – mechanizmus na zdvíhanie dvierok hornej komory; 2 – valčeky dvierok spodnej komory; 3 – tepelná izolácia; 4 – horná komora; 5 – spodná komora; 6 – ohnisková doska

Smernice

Technické (certifikátové) údaje elektrickej pece, riadiaceho a monitorovacieho zariadenia a elektrických meracích prístrojov sa zaznamenávajú podľa tabuľkových údajov zariadenia. V budúcnosti by sa tieto informácie mali premietnuť do pracovného výkazu. Technické údaje zariadení sú ich nominálne parametre, preto je potrebné počas prevádzky dodržiavať hodnoty prúdu, napätia, výkonu a ďalšie hodnoty uvedené v pasoch.

Pri oboznamovaní sa s elektrickou odporovou pecou by ste mali venovať pozornosť jej konštrukcii a usporiadaniu vykurovacích telies a ich umiestneniu v peci. Odporúča sa merať odpor vykurovacích telies pomocou testera. Urobte si náčrt zavádzacieho zariadenia, venujte pozornosť jeho jednotke. Zistite, aké teplotné podmienky je potrebné dodržať pri tepelnom spracovaní východiskového materiálu (dielov) počas experimentu. Určite, aké prístroje budú merať teplotu vykurovania a kde budú nainštalované termočlánky. Elektrická schéma zapojenia elektrickej pece a meracích prístrojov na vykonávanie experimentu je na obr. 5.

Študenti musia vybrať elektrické meracie prístroje, ovládacie zariadenia, vykonať potrebné zapojenia a pred uvedením okruhu do prevádzky odovzdať vedúcemu hodiny na overenie.

Obrázok 5 - Schéma elektrickej schémy pece typu OKB-194: a – elektrická schéma; b – schéma činnosti univerzálneho spínača UP

Po skontrolovaní schémy elektrického zapojenia a získaní povolenia a zadaní od vedúceho hodiny na tepelné spracovanie východiskového materiálu žiaci vložia východiskový materiál (časti) do nakladacieho zariadenia a zapnú pec. Počas experimentu je potrebné pozorne sledovať údaje elektrických a teplomeracích prístrojov (ampérmeter, voltmeter, wattmeter, sekundárny termočlánkový prístroj) a v pravidelných intervaloch zaznamenávať ich hodnoty. Údaje z pozorovaní a následných výpočtov zapíšte do tabuľky 1. Po dosiahnutí limitnej teploty (podľa špecifikácie) a prítomnosti regulátora dôjde k regulácii teploty. Je potrebné sledovať, ako regulátor pracuje a všímať si čas, kedy dôjde k prerušeniu napájania. Na konci experimentu určite spotrebu elektrickej energie a účinník inštalácie.

Spotreba A elektrická energia je určený údajom merača a v prípade, že nie je v obvode, môžete použiť hodnoty výkonu R(podľa odčítania wattmetra) a trvanie t Tvorba:

A = Pt.(1)

Inštalačný účinník:

cosφ = Р/( UI).(2)

Tabuľka 1 - Experimentálne údaje

Protokol o vykonaní práce sa vyhotovuje vo forme uvedenej v prílohe č. 1. Protokol musí obsahovať pasové údaje stroja, prístroja a meracích prístrojov, stručne opísať konštrukciu elektrickej odporovej pece, režim tepelného spracovania východiskového materiálu. poskytnite náčrt nakladacieho zariadenia, umiestnenie elektrických vykurovacích telies, elektrickú schému zapojenia zariadení a prístrojov, ktoré boli použité počas experimentu. Zaznamenajte si výsledky pozorovaní a výpočtov. Popíšte metódy regulácie teplotných podmienok počas tepelného spracovania. Odpovedzte na bezpečnostné otázky.

Výkon moderných elektrických odporových pecí sa pohybuje od stoviek wattov až po niekoľko megawattov.

Pece s výkonom nad 20 kW sú vyrobené ako trojfázové s rovnomerným rozložením záťaže na fázy a sú napojené na siete 220, 380, 660 V priamo alebo cez pecné transformátory (alebo autotransformátory).

Elektrické zariadenia používané v elektrických odporových peciach zahŕňajú 3 skupiny: silové elektrické zariadenia, riadiace zariadenia a prístrojové vybavenie.

Silnoprúdové elektrické vybavenie zahŕňa

Výkonové zostupné transformátory a regulačné autotransformátory,

Výkonové elektrické pohony pomocných mechanizmov,

Spínacie a ochranné zariadenia.

Riadiace zariadenie zahŕňa kompletné riadiace stanice so spínacím zariadením. V obvyklom prevedení sa používajú spínače, tlačidlá, relé, koncové spínače, elektromagnetické štartéry, relé.

Prístrojové vybavenie zahŕňa prístroje (zariadenia) na riadenie, meranie a signalizáciu. Zvyčajne sa zobrazuje na štíte. Každá odporová pec musí byť vybavená pyrometrickými materiálmi. Pre malé nekritické pece to môže byť termočlánok s indikačným zariadením, vo väčšine priemyselných pecí je automatická regulácia teploty povinná. Toto sa vykonáva pomocou prístrojov, ktoré zaznamenávajú teplotu pece.

Väčšina elektrických odporových pecí nevyžaduje výkonové transformátory.

Regulačné transformátory a autotransformátory sa používajú, keď je pec vyrobená s vykurovacími prvkami, ktoré menia svoj odpor v závislosti od teploty (volfrám, grafit, molybdén), na napájanie soľných kúpeľov a zariadení s priamym ohrevom.

Všetky priemyselné pece Odpory pracujú v režime automatickej regulácie teploty. Prevádzková teplota v elektrickej odporovej peci sa riadi zmenou príkonu.

Regulácia výkonu dodávaného do pece môže byť diskrétne a spojité.

o diskrétne Možné sú tieto spôsoby regulácie:

Periodické pripojenie a odpojenie elektrickej odporovej vykurovacej pece k sieti (regulácia zapnutia a vypnutia);

Prepínanie vykurovacích telies pece z „hviezdy“ na „trojuholník“ alebo zo sériového zapojenia na paralelné (trojpolohové ovládanie).

Dvojpolohové riadenie je najrozšírenejšie, pretože metóda je jednoduchá a umožňuje automatizáciu procesu.

Podľa tejto metódy je pec buď pripojená k sieti pri svojom menovitom výkone, alebo úplne odpojená od siete. Požadovanú hodnotu priemerného príkonu do pece zabezpečujeme zmenou pomeru času zapnutého a vypnutého stavu.


Priemerná teplota v peci zodpovedá priemernému príkonu do pece. Náhle zmeny okamžitého výkonu majú za následok kolísanie teploty okolo priemernej úrovne. Konštrukčne môže byť ovládanie zapnuté-vypnuté buď pomocou bežného stýkača alebo tyristorového spínača. Tyristorový spínač obsahuje paralelne zapojené tyristory back-to-back, pracujúce s a=0.

o nepretržitý regulácia plynulo reguluje napätie na ohrievačoch. Takáto regulácia môže byť vykonaná pomocou akéhokoľvek typu výkonových zosilňovačov. V praxi sú najbežnejšie tyristorové regulátory napätia. Tyristorové napájacie zdroje obsahujú spätne paralelne zapojené tyristory vybavené SIFU.

Tyristorové napájacie zdroje majú vysokú účinnosť (až 98%).




Napájacie bloky

Na riadenie pecí ponúkame rad pohonných jednotiek integrovaných s mikroprocesorovým PID regulátorom teploty

TERMOLUX-011. Napájacie jednotky sú dodávané plne pripravené na prevádzku, vyžadujú len pripojenie k sieti a k ​​peci (ohrievače). Výkonové bloky sú postavené na báze optotyristorových modulov typu MTOTO alebo tyristorových modulov typu MTT triedy minimálne 10. Riadenie je realizované bez akýchkoľvek prídavných zariadení ako sú bloky FIM, FIA, BUS, BUT - regulátor okamžite vysiela signál do akčného člena (tyristor, triak, optotyristor, optosimistor).

Bloky majú malú veľkosť a hmotnosť a môžu byť inštalované kdekoľvek v blízkosti kachlí. Bloky sú práškovo lakované a v bloku je inštalovaný chladiaci ventilátor.

Typy napájacích blokov

Typ bloku Fáza 1F/3F Typ pripojenia záťaže Maximálny prúd vo fáze
1F-25A 1F Y/A 25A
1F-40A 1F Y/A40A
1F-63A 1F Y/A63A
1F-80A 1F Y/A80A
1F - 125A 1F Y/A125A
1F - 160A 1F Y/A160A
1F - 250A 1F Y/A250A
1F - 400A 1F Y/A400A
1F - 630A 1F Y/A630A
3F-25A 3F Y/A25A
3F-40A 3F Y/A40A
3F-63A 3F Y/A63A
3F-80A 3F Y/A80A
3F - 125A 3F Y/A125A
3F - 160A 3F Y/A160A
3F - 250A 3F Y/A250A
3F - 400A 3F Y/A400A
3F - 630A 3F Y/A630A

V silových obvodoch sú povolené iba otvorené trojuholníkové spojenia. Napájacie bloky môžu byť vyrobené aj pre dvojfázové záťaže v krytoch ako napr štandardná veľkosť, a s rozmermi na želanie zákazníka.

Mikroprocesorové PID regulátory teploty "Thermolux"

Všetky naše elektrotepelné zariadenia sú vybavené regulátorom „Thermolux“-011 alebo „Thermolux“-021, pokiaľ sa so zákazníkom zariadenia nedohodneme inak.

Stručná charakteristika a hlavné výhody ovládača "Thermolux - 011:

Hlavné výhody regulátora Thermolux sú dané tým, že tento regulátor bol vyvinutý ako špecializované zariadenie špeciálne na ovládanie odporových pecí. Zariadenie je určené na prácu s akýmkoľvek typom ohrievačov - ako so statickou závislosťou odporu od teploty (drôtené a karbidové ohrievače), tak aj klesajúcim (chromitovo-lantánové ohrievače) a zvyšujúcim sa (disilicid molybdén, molybdén, volfrám). Zariadenie implementuje fázovo-pulznú metódu riadenia výkonu (PPM) dodávanú do ohrievačov pece, čo umožňuje zvýšiť životnosť ohrievačov o 30% v porovnaní s metódou riadenia výkonu s pulznou šírkovou moduláciou (PWM), ktorá sa nachádza vo všetkých ostatných PID regulátoroch na trhu.





Spôsob riadenia PIM umožňuje plynulé dodávanie energie, eliminuje náhle zmeny teploty na samotnom ohrievači a tiež umožňuje presnejšie riadenie teploty v porovnaní s metódou modulácie šírky impulzov (PWM).

Zariadenie Thermolux dodáva energiu do ohrievača 100-krát za sekundu, vďaka čomu sa ohrievač plynule zahrieva a nestihne vychladnúť pred zapnutím ďalšieho napájania. Ohrievače zároveň nepodliehajú dodatočnému namáhaniu a pracujú vo veľmi mäkkom režime, čo pomáha zvyšovať ich životnosť.

Takmer všetky ostatné programovateľné regulátory pracujú pomocou metódy modulácie šírky impulzov (PWM), v ktorej je napájanie dodávané podľa schémy „úplne otvorené/úplne zatvorené“; v tomto prípade sa 100% výkonu okamžite dodáva do ohrievača. V tomto režime prevádzky ohrievače zažívajú zriedkavé silné otrasy, a preto sa životnosť ohrievača znižuje.

Riadenie je realizované bez akýchkoľvek prídavných zariadení ako sú bloky FIM, FIU, BUS, BUT - regulátor okamžite prenáša signál do aktora (tyristor, semistor, optotyristor, optosemistor), bez ohľadu na typ záťaže - jedno alebo trojfázový , schému zapojenia záťaže „hviezda“ “ alebo „trojuholník“. Výber typu záťaže vykonáva operátor programovo, z obrazovky ovládača, bez akýchkoľvek fyzických úkonov a bez inštalácie ďalších zariadení.

Zariadenia disponujú výstupom zbernice RS-232 pre pripojenie zariadení k počítaču, čo umožňuje získať na displeji graf priebehu ohrevu a chladenia v reálnom čase.

Zariadenie umožňuje riadiť proces tepelného spracovania cez PC a ukladať dáta v tabuľkovej aj grafickej forme. V tomto prípade je možné tabuľkové údaje previesť do formátu EXCEL s možnosťou následnej úpravy.

Graf procesov v reálnom čase

Všetky zariadenia majú možnosť operátora nastaviť 16 rôznych programov ohrev-udržiavanie-chladenie pece, z ktorých každý (programy) pozostáva z 10 ľubovoľných bodov v časovo-teplotných súradniciach. Zariadenie má adaptívny riadiaci algoritmus - samotné zariadenie v automatickom režime neustále skúma systém pece + záťaže a určuje potrebné systémové koeficienty bez účasti operátora. Vďaka prítomnosti adaptívneho algoritmu je možné zariadenie použiť na akejkoľvek peci bez rekonfigurácie.

Regulátor tepelného procesu Thermolux má nasledujúce vlastnosti:

  • diskrétnosť nastavenia teploty – 1?С;
  • diskrétnosť nastavenia času – 1 minúta;
  • schopnosť nastaviť neobmedzený čas na udržanie konečnej teploty;
  • rozlíšenie merania teploty – 0,1 g C;
  • monitorovanie prerušenia termočlánku;
  • prítomnosť režimu manuálneho ovládania výkonu;
  • schopnosť obmedziť výstupný výkon;
  • schopnosť obmedziť maximálnu teplotu objektu;
  • schopnosť pracovať s akýmikoľvek termočlánkami, vrátane VR IR, v celom rozsahu prevádzkových teplôt termočlánku. Programovateľný prechod z jedného typu termočlánku na druhý z obrazovky zariadenia;
  • schopnosť pracovať s pyrometrom namiesto termočlánku;
  • umiestnenie snímača teplotnej kompenzácie na bloku termočlánkového kábla zariadenia, čo eliminuje potrebu použitia vodičov na kompenzáciu teploty;
  • schopnosť zaznamenávať cyklogramy na PC;
  • možnosť nastavenia programu a zmeny parametrov z PC

Ovládač "Thermolux"-021

Pri riadení pecí ohrievačmi, ktoré majú rastúcu závislosť odporu od teploty (ohrievače disilicidu molybdénu, molybdén, volfrám), to znamená, že majú veľmi nízky odpor pri izbovej teplote, ohrievače pri nízkych teplotách spotrebúvajú veľmi veľký prúd, ktorý výrazne prekračuje kritickú hodnotu. hodnota prúdu ohrievača. Ak prúd nie je tak či onak obmedzený, nevyhnutne to povedie k poruche ohrievačov. Vo všeobecnosti je prúd obmedzený inštaláciou ďalších výkonných, drahých zariadení na obmedzenie prúdu do riadiacej jednotky pece. Zariadenie "Thermolux"-021 vám umožňuje vybudovať systém riadenia vykurovania pre takéto pece bez inštalácie zariadení na obmedzenie prúdu.

Okrem všetkých funkcií ovládača "Thermolux"-011 v ovládači "Thermolux"-021 je implementovaná schopnosť nepretržitého merania prúdu dodávaného do záťaže (organizuje sa prúdová spätná väzba). To vám umožní programovo obmedziť maximálny prúd cez ohrievače. Regulátor „berie do úvahy“ toto obmedzenie pri napájaní ohrievačov a nedovolí, aby prúd prekročil hodnotu nastavenú operátorom, čím zabezpečuje prevádzku ohrievačov v bezpečnom režime. Súčasne je zariadenie často "Thermolux"-021 vám umožňuje opustiť používanie transformátorov s ručne spínaným vinutím a niekedy dokonca opustiť používanie transformátorov, čo vedie k výraznému zníženiu nákladov na zariadenie.

Zariadenia « Thermolux - 011 a "Thermolux"-021 certifikovaný Federálnou agentúrou pre technickú kontrolu a metrológiu ako „METER-REGULÁTOR“ teploty, osvedčenie RU.C.32.010.A ​​​​N 22994, registrované v Štátnom registri meracích prístrojov pod číslom N 30932-06.

Riadiaci systém pece


Celé riadenie technologického procesu vykonáva operátor z dotykovej obrazovky priemyselného počítača Celé riadenie pece vykonáva automatický riadiaci systém vybudovaný na báze priemyselného počítača. Priemyselný počítač je vybavený 17-palcovým dotykovým displejom (typ Touch Pad), na ktorom sa zobrazujú všetky informácie o technickom procese. V hlavnom režime sa na obrazovke zobrazuje mnemotechnická schéma ovládania pece.

Vykurovanie je riadené mikroprocesorovým PID regulátorom “Thermolux-021”

Ovládače « TERMODAT"

Medzi hlavné výhody tohto zariadenia patria:

  • prítomnosť veľkej obrazovky;
  • Vizuálna prezentácia informácií a technického procesu;
  • dostupnosť vstavanej pamäte na archiváciu údajov o technických procesoch;
  • viackanálový – možnosť ovládať niekoľko nezávislých zón pece pomocou jedného zariadenia.

Nevýhody zariadenia zahŕňajú:

  • metóda riadenia výkonu - relé alebo PWM (modulácia šírky impulzu);
  • potreba inštalovať ďalšie zariadenia do pohonnej jednotky:
  • na ovládanie pece metódou FIM je potrebné inštalovať drahé tyristorové regulátory typu „Zvel“;
  • Na riadenie metódy PWM je potrebné nainštalovať medziľahlú tyristorovú riadiacu jednotku typu „BUT-3“.
  • potreba inštalovať dodatočné zariadenie na obmedzenie prúdu do pohonnej jednotky pri práci s pecami s ohrievačmi vyrobenými z disilicidu molybdénu, molybdénu a volfrámu.


«
Termodat-16E5 »
- jednokanálový softvérový PID regulátor teploty a elektronický záznamník s 3,5" grafickým displejom. Zariadenie má univerzálny vstup určený na pripojenie termočlánkov alebo tepelných odporov, ako aj snímačov s prúdovým výstupom. Rozlíšenie 1°C alebo 0,1 °C je určené užívateľom Môže ovládať ohrievač aj chladič Intuitívne ovládanie zabezpečujú 4 tlačidlá v spodnej časti obrazovky.

Charakteristika:

  • PID regulátor
  • Elektronický záznamník
  • Grafický displej
  • Regulácia podľa programu
  • Zákon regulácie PID, automatická úprava koeficientov
  • Univerzálny vstup
  • Logický (diskrétny) vstup
  • Výstupy: relé, triak, tranzistor, analóg
  • Rozhranie pre komunikáciu s počítačom RS485
  • Alarm
  • Odolné kovové puzdro, veľkosť 1/4 DIN (96x96x82mm)

Vytvorené pre:

  • Výmena zastaraných rekordérov
  • Regulácia teploty podľa daného programu
  • Meranie a zaznamenávanie teploty
  • Núdzový alarm

Okrem vyššie popísaných ovládacích zariadení vám podľa pokynov zákazníka nainštalujeme akékoľvek požadované zariadenie.


Pyrometre


Ide o ideálne zariadenie na bezkontaktné meranie teploty v priemysle, doprave a bytových a komunálnych službách. Pyrometre Kelvin poskytujú vysoko presnú prevádzkovú reguláciu teploty, ako aj možnosť ovládať pece pomocou daného signálu v rozsahu od -40 do 2200 o C v miestach, kde je inštalácia termočlánku z nejakého dôvodu náročná, ako aj pri teplote dosah nad rámec merania termočlánkov na ťažko dostupných miestach.

Technické údaje:

  • Rozsah merania teploty: -40…+2200°С
  • Rozsah prevádzkových teplôt: -40°…+70°С
  • Chyba merania: 1 % + 1 °C
  • Čas merania: 0,15 sek
  • Rozlíšenie: 1 °C
  • Index pozorovania: 1:200
  • Rozsah nastavenia emisivity: 0,01 … 1,00
  • Spektrálny rozsah: 1,0 - 1,6 um
  • Výstupné digitálne rozhranie: RS232 9600 baud
  • Štandardná dĺžka diaľkového komunikačného vedenia: 3 m ( maximálna dĺžka: 20 m)
  • Celkové rozmery diaľkového ovládača: 120x120x60mm
  • Stupeň ochrany proti prachu a vlhkosti: IP65

Ampérmetre « OMIX »


Séria jednofázových/trojfázových ampérmetrov Omix je vyrobená z kvalitného plastového puzdra, s jedným alebo tromi LED indikátormi na zobrazenie nameraných hodnôt prúdu.

Vlastnosti zariadenia:

Priame pripojenie – 0…10 A

Cez štandardný TT – 0…1 MA

  • Presnosť merania

0,5 % + 1 e.m.r.

  • Meranie rýchlosti

3 zmeny/s.

  • Napájacie napätie

U moc = 220 V

podmienky používania-15…+50 o C

Voltmetre « OMIX »


Jednofázové/trojfázové voltmetre radu Omix sú vyrobené z kvalitného plastového puzdra, s jedným alebo tromi LED indikátormi pre zobrazenie nameraných hodnôt napätia.

Vlastnosti zariadenia:

  • Rozsah merania napätia

Priame pripojenie – 0…500 V

Cez štandard TN – 0…380 kV

  • Presnosť merania

0,5 % + 1 e.m.r.

  • Meranie rýchlosti

3 čítania/s

  • Napájacie napätie

U moc = 220 V

  • podmienky používania

15…+50 o C


Tyristorové regulátory napätia "ZVEL"

Určené na inštaláciu do elektrických skríň. Rad regulátorov je určený pre trojfázové záťaže s prúdmi do 1000 A. Má jednofázové/trojfázové prevedenie.

Funkčnosť regulátorov ZVEL sa vyznačuje prítomnosťou servisných funkcií:


  • displej z tekutých kryštálov s indikáciou záťažových prúdov, nastavovacieho signálu a chybových kódov;
  • funkcia obmedzenia prúdu;
  • klávesnica na programovanie nastavení;
  • elektronická ochrana proti skrat, preťaženie a prehriatie;
  • autodiagnostika rozpadu tyristora;
  • kontrola pripojenia záťaže;
  • ochrana pred poškodením záťaže (prúdová nerovnováha);
  • strata fázy alebo „zlepenie“ fáz;
  • metódy riadenia výkonu - fázový impulz alebo preskakovanie periód (programovateľné);

Zosilňovač "U13M"

Navrhnuté na riadenie výkonu elektrickej záťaže v jednofázových striedavých obvodoch (na trojfázovú záťaž sú potrebné tri zariadenia) pomocou pulznej fázovej modulácie (PPM) z analógových vstupných signálov. Zariadenie má spätnú väzbu na základe sieťového napätia, čo umožňuje obzvlášť presné nastavenie výkonu pri záťaži.

Charakteristika:

  • Prevádza vstupný signál jednosmerného prúdu (jednosmerné napätie) na výstupný výkon (riadenie impulznej fázy);
  • Vytvorenie režimu zakazujúceho zahrnutie tyristorov;
  • Zabezpečenie lineárnej závislosti množstva výstupného výkonu prideleného záťaži od hodnoty vstupného signálu. Pre riadenie vysokého výkonu je možné pripojiť externý blok výkonných tyristorov;
  • Galvanické oddelenie vstupných a výstupných signálov

Termočlánok


Termoelektrické konvertory (termočlánky) sú zariadenie na meranie teploty v komore pece. Skladá sa z 2 drôtov rôznych veľkostí spojených na jednom konci chemické zloženie. V tomto prípade musia byť nespájkované konce mimo komory (v studenej zóne
e) a spoj je v komore (v horúcej zóne).

Firma Termokeramika vyrábatermočlánky rôznych dĺžok týchto typov:

  • THA – chromel alumel
  • TVR – volfrám-rénium
  • TPP – platina-platina
  • TPR – platinarium-platinarium
Značka Typ Materiál 1 Materiál 2 Teplota aplikácie, o C Poznámka
THA 0292 TO

Zliatina Chromel

(Ni-90,5, Cr-9,5%)

Zliatina Alumel (Ni-94,5, Al-5,5, Si, Mn, Co) 0-1300
Obchodná a priemyselná komora 0392 S

Zliatina platiny a ródia

(Pt-87%, Rh-13%)

platina (Pt) 0-1400
TPR 0392 IN

Zliatina platiny a ródia

(Pt-70%, Rh-30%)

Zliatina platina-ródium (Pt-94%, Rh-6%) 600-1800
TVR 0392 A1

Zliatina volfrámu a rénia

(W-95%, Re-5%)

Zliatina volfrámu a rénia (W-80%, Re-20%) 0-2200 v neoxidačnom prostredí


Kompenzačné vodiče (termočlánkové vodiče, termoelektródové vodiče) sa používajú na pripojenie termoelektrických meničov (termočlánkov) k meracie prístroje a prevodníky, aby sa znížila chyba merania. Keďže termoelektródové drôty sa používajú na predlžovanie vývodov termoelektrických meničov (termočlánkov), nazývajú sa termoelektródové predlžovacie drôty.

  1. Vodivé lankové vodiče zo zliatiny XA - chromel-alumel
  2. PVC izolácia I40-13A
  3. Plášť vyrobený z PVC plastovej zmesi I40-13A
  4. Obrazovka

Elektrické odporové pece (komorové, šachtové, zvonové a pod.) sú široko používané na tepelné spracovanie výrobkov v rôznych priemyselných odvetviach: hutníctvo, energetika, kovoobrábanie, keramika a sklárska výroba. Použitie automatizovaných riadiacich systémov pri tepelnom spracovaní zlepšuje kvalitu výrobkov a uľahčuje prácu obsluhujúcemu personálu.

Moderné vybavenie a nové metódy automatického riadenia umožňujú znížiť náklady na opravy a údržbu zariadení a získať ekonomický efekt z racionálneho využívania energetických zdrojov vďaka optimálnemu riadeniu technologického procesu.

V tomto článku autor navrhuje dve konštrukčné riešenia modernizácie riadiaceho systému pre elektrické pece, berúc do úvahy také technologické potreby, ako je presná regulácia teploty, schopnosť rýchlej zmeny režimov počas spracovania rôzne druhy Produkty.

Pri príprave projektov modernizácie automatizovaných riadiacich systémov sa predtým vykonal podrobný rozbor procesu tepelného spracovania, aby sa objasnili hlavné nedostatky a problémy pri prevádzke pecí. Napríklad pri žíhaní dielov a kovových konštrukcií aj malé teplotné odchýlky od hodnôt uvedených v technologická mapa. Porušenie teplotný režim môže viesť k nesúladu medzi mechanickými vlastnosťami výrobkov deklarovanými výrobcom, čo môže následne viesť k pracovným úrazom.

Systémy riadenia teploty pre elektrické pece založené na zariadeniach Aries

Ako regulačné zariadenie v systéme riadenia elektrickej pece je použitý dvojkanálový softvérový PID regulátor OWEN TPM151, ktorého dva kanály regulujú teplotu na vykurovacích telesách. Akčný člen je riadiaca jednotka pre triaky a tyristory (BUST), ktorá zabezpečuje presnosť automatickej regulácie výkonu na vykurovacích telesách pece metódou fázového riadenia.

Na rozšírenie vstupov a získanie dodatočnej schopnosti merať teplotu v samotnom produkte alebo v mufle pece slúži vstupný modul OWEN MVA8. Výmena dát medzi regulátormi a analógovým vstupným modulom je realizovaná pomocou počítača na koordináciu rozhraní RS-485/RS-232 je použitý prevodník rozhrania OWEN AC3-M (obr. 1).

Ryža. 1. Všeobecná bloková schéma systému automatické ovládanie(ACS) teploty pre štyri elektrické pece

Vyvinutý systém umožňuje vykonávať režimy žíhania akéhokoľvek stupňa zložitosti. Nastavenia v systéme regulácie teploty sa menia automaticky podľa programu vyvinutého technológom. Programy technológa sa vytvárajú na špičkovom počítači a zadávajú sa do každého zariadenia TRM151.

Schéma systému regulácie teploty v šachtovej peci je na obr. 2.

Ryža. 2. Funkčná schéma regulácia v šachtovej elektrickej peci

Systém umožňuje nastaviť rýchlosť zmeny teploty (zvýšenie alebo zníženie na danú hodnotu) v každej vykurovacej zóne podľa individuálneho harmonogramu, čo zaisťuje rovnomerný ohrev produktu vo všetkých bodoch. Z jedného programu do druhého je možné prechádzať pri dosiahnutí určitej hodnoty niektorého z teplotných alebo časových parametrov. Údaje z každej pece zbierate aj pomocou SCADA systému OWEN PROCESS MANAGER.

Navrhovaný systém regulácie teploty je možné implementovať do akýchkoľvek elektrických pecí s jednou alebo dvoma vykurovacími zónami. Systém vyžaduje:

    softvérový dvojkanálový ovládač (ARIES TPM151);

    riadiaca jednotka pre triaky a tyristory (OWEN BOOST);

    prevodník rozhrania (OWEN AC3-M);

    analógový vstupný modul (OSEH МВА8);

    počítač;

    snímače teploty, výkonové triaky.

Navrhovaný riadiaci systém zvyšuje spoľahlivosť elektrických pecí nahradením analógových ovládačov a reléových ovládačov mikroprocesorovými ovládacími prvkami a bezkontaktnými spínačmi (triaky). Počet externých pripojení a svorkovníc sa niekoľkokrát zníži.

Napríklad jeden PID regulátor TRM151, vstupný modul OWEN MVA8 a počítač nahrádzajú tri staré, ale veľmi drahé dvojpolohové regulátory-rekordéry, pričom presnosť a možnosti nastavenia sa výrazne zvyšujú použitím PID regulátorov s automatickým nastavovaním koeficientov. .

Upozorňujeme, že náklady na modernizáciu sa výrazne znížia, ak sa modernizácia vykoná na viacerých zariadeniach naraz. Napríklad pre štyri pece budete okrem regulátorov teploty potrebovať iba jeden modul МВА8 a počítač.

Podobný systém regulácie teploty založený na regulátoroch OWEN TPM151 a jednotkách BUST bol implementovaný v závode OJSC KZ OCM v Kirove na predĺženej žíhacej linke HEURTEY.

Rúra má dve nezávisle fungujúce zóny ohrevu (predohrev a presný ohrev). Pec má dva okruhy regulácie teploty pomocou regulátorov OWEN TRM151.

Linka je určená na kontinuálne žíhanie a leptanie medených a mosadzných pások s hrúbkou 0,15 - 0,8 mm a šírkou 200 - 630 mm. Počas procesu spracovania sa rolky odvíjajú a ťahajú do pece pozdĺž podporných valcov. Po žíhaní kov mení svoju štruktúru a mechanické vlastnosti.

Na dosiahnutie presnej regulácie teploty sa používajú dve riadiace jednotky OWEN BOOST, jedna pre každý kanál zariadení TPM151, ktoré regulujú výkon vykurovacích telies pomocou metódy fázového riadenia.

Pre zložitejšie systémy s riadením troch a viacerých vykurovacích zón, ako aj s prevádzkou ventilátorov a iných pohonov bude najvhodnejší systém s riadiacim zariadením vo forme programovateľného logického regulátora, napríklad OWEN PLC .

Príkladom tohto typu inštalácie je najbežnejší typ pece v priemysle - komorová elektrická odporová pec, alebo zvonová elektrická pec. Tieto pece môžu mať v závislosti od konštrukcie tri vykurovacie zóny. Pre optimálnu reguláciu teploty musia mať tri nezávislé regulačné slučky.

Systém reguluje teplotu v každej vykurovacej zóne: v prvej, druhej a tretej zóne pomocou prvého, druhého a tretieho regulačného kanálu. Všetky okruhy sú podriadené hlavnému okruhu regulácie teploty v mufle.

Podriadené riadiace obvody sú identické a pozostávajú z regulátora teploty implementovaného softvérovo v regulátore (OWEN PLC154), aktuátora (OWEN BOOST a triaky) a ovládacieho objektu (vykurovacie telesá). Regulátor hlavnej regulačnej slučky (obr. 3), ako aj regulátory slave slučky, je softvérovo implementovaný v regulátore PLC154.

Ryža. 3. Funkčná schéma automatického riadiaceho systému elektrickej pece

Dáta z každého kanála sú najskôr odoslané do regulátora a dáta sú odoslané do počítača, kde sú spracované a uložené pomocou SCADA systému prispôsobeného na prácu s daným technologickým procesom a vybraným regulátorom.

Vo vyvinutom systéme sa okrem automatická regulácia Teplotu je možné regulovať pomocou ručných ovládacích odporov. Manuálne ovládanie používané počas nastavovania alebo núdzových situácií. Hlavnými ovládacími a monitorovacími prvkami riadiaceho systému úpravy komory sú:

    programovateľný logický ovládač (OWEN PLC154);

    riadiace jednotky pre triaky a tyristory (OWEN BOOST);

    THA (K) termočlánky a výkonové triaky;

    počítač.

Charakteristickou črtou projektu pomocou PLC je možnosť vizualizácie procesu regulácie teploty vo vybranej elektrickej peci na počítači.

Dnes existuje množstvo aplikácií, ktoré umožňujú vybrať potrebný softvér pre systémy riadenia procesov. Takéto možnosti má produkt TraceMode, ktorý kombinuje softvérové ​​štandardy s väčšinou nástrojov priemyselná automatizácia od svetových výrobcov vrátane produkcie OWEN. Preto je tento produkt, ako žiadny iný, vhodný ako hlavný systémový softvér pri vytváraní automatického riadiaceho systému pre elektrickú pec.

Je to spôsobené aj tým, že program Trace Mode má rozsiahlu funkcionalitu a pohodlné vývojové prostredie, ako aj skutočnosť, že je dodávaný s bezplatnými ovládačmi pre vybraný radič PLC ARIES.

Formy ovládania a regulácie na obrazovke výrazne zjednodušujú obsluhu pecí a uľahčujú prácu operátorovi. ich vzhľad a štruktúra môže byť vyrobená individuálne pre každý daný technologický postup a inštaláciu.

Popísané projekty plne zohľadňujú požiadavky a požiadavky na tepelné spracovanie výrobkov v elektrotermických inštaláciách. Projekty vyžadujú minimálne ekonomické náklady na inštaláciu prístrojového vybavenia a jeho údržbu. Implementácia týchto riešení zlepší kvalitu produktov, zníži počet defektov, zníži spotrebu surovín, zníži poruchovosť zariadení a prestojov, a tým zvýši objem výroby, ako aj produktivitu zlepšením pracovných podmienok pre obsluhujúci personál.

Sergey Mokrushin, vedúci oddelenia automatizácie spoločnosti Alfa-Prom, Kirov

Článok „Automatizácia riadenia elektrických pecí“ v časopise „Automatizácia a výroba“:



Páčil sa vám článok? Zdieľajte so svojimi priateľmi!
Bol tento článok nápomocný?
Áno
Nie
Ďakujem za spätnú väzbu!
Niečo sa pokazilo a váš hlas nebol započítaný.
Ďakujem. Vaša správa bola odoslaná
Našli ste chybu v texte?
Vyberte ho, kliknite Ctrl + Enter a všetko napravíme!