維護(hù)蓄熱式加熱爐儀表幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)
1 前言
2004年以來,雞西北鋼帶鋼廠相繼投產(chǎn)了兩座畜熱式加熱爐。由于畜熱爐與傳統(tǒng)加熱爐的供熱和排煙方式有很大不同,所以其控制過程也不一樣,畜熱爐比傳統(tǒng)爐增加了自動換向控制和氣化冷卻控制兩部分。操作工們在很長時間內(nèi)都無法掌握操作要領(lǐng)和控制工作原理,往往因?yàn)橐粋€小故障手足無措足,導(dǎo)致停爐甚至停產(chǎn)。為此,對加熱爐的常見故障進(jìn)行分析和研究,總結(jié)出工藝與電氣知識相結(jié)合的方法來判斷儀表故障,使其能在最短的時間內(nèi)查明故障原因并排除故障,維護(hù)正常生產(chǎn)。
2 我廠畜熱式加熱爐控制系統(tǒng)組成
畜熱式加熱爐控制系統(tǒng)由燃燒過程控制、換向控制和氣化冷卻控制三部分組。我廠先投入的通道式集中換向畜熱式加熱爐（2號爐）,之后又建一座外置燒嘴式分段換向式畜熱式加熱爐（3號爐）。都采用的是德國西門子的S7300PLC可編程序控制器作為下位機(jī)來實(shí)現(xiàn)所有信號的采集、運(yùn)算和調(diào)解,以S7300CP5611與工控機(jī)的通訊接口卡,臺灣研華工控機(jī)IPC610作監(jiān)控及編程調(diào)試之用,以Windows2000中文平臺作為操作系統(tǒng),2號中央處理模塊為CPU314,以組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控，3號中央處理模塊為模塊CPU315,以WINCC軟件進(jìn)行監(jiān)控。
2.1燃燒過程控制
(1)工藝要求
燃燒過程控制主要通過對溫度、流量和壓力檢測,來調(diào)節(jié)一些閥門開度大小，以便控制燃料的多少、排煙量的大小。
(2)控制原理
溫度信號的采集是通過一次儀表熱電偶或熱電阻來完成的，流量、壓力是通過差壓、壓力變送器來完成的。其檢測及控制過程如下:
熱電偶（熱電阻）的毫伏（電阻）信號，差壓、壓力變送器的毫安信號→S7300PLC的模擬量輸入模塊SM331→通訊卡CP5611用監(jiān)控軟件在上位工控機(jī)中顯示→(以3號爐為例,)經(jīng)過CPU315模塊的PID運(yùn)算→模擬量輸出模塊SM332→對閥門進(jìn)調(diào)解,以達(dá)到控制爐溫的確。
(3)判斷和處理故障的方法
在生產(chǎn)過程中,有經(jīng)驗(yàn)的操作工目測爐墻、鋼的顏色可知爐溫,誤不大于±20℃,由此可知計(jì)算機(jī)顯示的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。（爐子外部的光線陰暗的情況下,觀察的火色會亮些,外部光線充足的情況下觀察的火色會亮些。）
金屬顏色與溫度對照表
顏色溫度,℃顏色溫度,℃
暗褐色530～580亮紅色830～880
赤褐色580～650橘黃色880～1050
①溫度常見故障的判定與處理方法：
如果電腦顯示的溫度與操作工觀察的鋼溫不一致，如0℃是線路有短路的地方，或熱偶極性接反(鉑銠熱電偶正極較硬)；如果顯示溫度最大，證明開路，不是熱偶斷了就是補(bǔ)償導(dǎo)線斷了；如電腦顯示的溫度過低，說明線路接觸不良，也可測量一下現(xiàn)場的信號,對照熱電偶或熱電阻的分度表判斷一下電腦顯示的正誤。
②流量、壓力常見故障的判定與處理方法：
流量、壓力可以通過觀察空、燃?xì)馀浔?及火焰的顏色就可知所顯示的數(shù)值是否準(zhǔn)確。如果電腦顯示值的與觀察的鋼溫不符,如始終不變,大多數(shù)情況是取樣管的問題；如始終偏低或偏高,大多數(shù)情況是差壓或壓力變送器的零點(diǎn)漂移了。差壓和壓力變送器輸出4-20mA,關(guān)掉取樣管閥門,對大氣差壓或壓力變送器的輸出電流應(yīng)為4mA,電腦中壓力或流量顯示值應(yīng)為零。差壓變送器的外部都設(shè)有調(diào)零螺釘，順時針增大逆時針減小。(爐壓除外，因其量程是±100Pa、故對大氣是12mA,此時電腦應(yīng)顯示零)。爐壓可觀察爐門噴火狀態(tài)觀察大小判斷電腦顯示的正誤,往爐內(nèi)吸冷氣是負(fù)壓,平衡是零,噴火是正壓。一般噴出火苗在50cm左右,爐壓是20-30pa。注意：關(guān)閉差變送器壓取樣管時,一定要先打開平衡閥后再關(guān)閉取樣管,開取樣管時,先開取樣管后關(guān)平衡閥。
③電動調(diào)節(jié)閥常見故障的判定與處理方法：
電動調(diào)節(jié)閥多數(shù)是220VAC電源、4-20mA輸入、輸出。如電腦終端沒有閥位顯示，需檢查4-20mA的輸入線路是否斷線,輸入模塊的接點(diǎn)接觸是否良好；如電動調(diào)節(jié)閥不動，需檢查輸出線路，輸出模塊的點(diǎn),檢查電機(jī)的起動電容、電機(jī)線圈是否完好。
2．2換向控制
（1）工藝要求
首先關(guān)閉快速切斷閥（簡稱快切閥），切斷煤氣實(shí)行換相。其控制過程如下：
快切閥關(guān)到位→換向到位A→快切開到位→開始計(jì)時→計(jì)時結(jié)束→快切關(guān)到位→換向到位B→快切開到位→開始計(jì)時－－-以此循環(huán)實(shí)現(xiàn)制動控制。
（2）控制原理
煤氣快切閥的動力是氮?dú)饣驂嚎s空氣,由氣缸控制煤氣快切閥。控制過程如下：
當(dāng)中央處理摸塊CPU315發(fā)出關(guān)閥的指令→數(shù)字量輸出摸塊SM322輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→關(guān)閥的電磁閥線圈得電→打開氮?dú)夤苈贰鷼飧卓刂泼簹饪烨虚y的關(guān)閥→關(guān)到位后接近開關(guān)點(diǎn)亮→數(shù)字量輸入摸塊SM321→CPU315,開閥也如此。
我廠換向閥的動力2號爐采用的是氮?dú)?3號爐采用的是液壓。控制過程如下：
CPU315發(fā)出換向指令→數(shù)字量輸出摸塊SM322輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→A側(cè)的電磁閥線圈得電→打開氮?dú)夤苈贰鷼飧卓刂茡Q向閥到A側(cè)→關(guān)到位后接近開關(guān)點(diǎn)亮→數(shù)字量輸入摸塊SM321→CPU315,B側(cè)也如此。
（3）常見故障
快切閥或換項(xiàng)閥不到位,可能是由于氣源不分有漏氣的地方,或有機(jī)械犯卡的地方；線圈過熱，應(yīng)檢查電磁閥是否堵塞。接近開關(guān)的好壞可以用鐵塊接近看點(diǎn)判斷,還應(yīng)檢查它的位置是否有竄動現(xiàn)象。
2．3氣化冷卻控制
（1）工藝要求
我廠的加熱爐采用的是自然循環(huán)汽化冷卻系統(tǒng),除了有常規(guī)的壓力、流量監(jiān)測外,通過對水泵的啟停控制來實(shí)現(xiàn)對汽包水位的控制。
（2）控制過程
差壓變送器4-20mA→模擬量輸入模塊SM331→中央處理摸塊CPU315(電腦顯示液位)→數(shù)字量輸出模塊SM332輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→水泵的啟線圈得電→水泵的啟,停同理。
（3）常見故障
汽包水位監(jiān)測可以通過觀察現(xiàn)場水位表來判斷電腦示0水位時是12mA,對大氣是20mA。平衡容器應(yīng)定期沖洗,水位應(yīng)經(jīng)常和現(xiàn)場較對才能保證汽包不缺水。
我們還可以通過觀察PLC的模擬量輸入模塊SM331、數(shù)字量輸入模塊SM321、擬量輸出模塊SM332或數(shù)字量輸出模塊SM322所對應(yīng)點(diǎn)的燈顏色判斷故障，正常時綠燈點(diǎn)亮，故障時紅燈點(diǎn)亮,也可通報(bào)過監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)查故障。如果是模塊有問題,可以更換模塊,或修改程序,改備用點(diǎn)。
3 結(jié)束語
在日趨激烈的競爭環(huán)境下,由于加熱爐在軋鋼生產(chǎn)中占有很重要的地位,在不增加維護(hù)人員的情況下用此法,保證了正常生產(chǎn)。使本廠加熱爐操作工全員參與維護(hù),降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,取得了較好的效果。
2004年以來,雞西北鋼帶鋼廠相繼投產(chǎn)了兩座畜熱式加熱爐。由于畜熱爐與傳統(tǒng)加熱爐的供熱和排煙方式有很大不同,所以其控制過程也不一樣,畜熱爐比傳統(tǒng)爐增加了自動換向控制和氣化冷卻控制兩部分。操作工們在很長時間內(nèi)都無法掌握操作要領(lǐng)和控制工作原理,往往因?yàn)橐粋€小故障手足無措足,導(dǎo)致停爐甚至停產(chǎn)。為此,對加熱爐的常見故障進(jìn)行分析和研究,總結(jié)出工藝與電氣知識相結(jié)合的方法來判斷儀表故障,使其能在最短的時間內(nèi)查明故障原因并排除故障,維護(hù)正常生產(chǎn)。
2 我廠畜熱式加熱爐控制系統(tǒng)組成
畜熱式加熱爐控制系統(tǒng)由燃燒過程控制、換向控制和氣化冷卻控制三部分組。我廠先投入的通道式集中換向畜熱式加熱爐（2號爐）,之后又建一座外置燒嘴式分段換向式畜熱式加熱爐（3號爐）。都采用的是德國西門子的S7300PLC可編程序控制器作為下位機(jī)來實(shí)現(xiàn)所有信號的采集、運(yùn)算和調(diào)解,以S7300CP5611與工控機(jī)的通訊接口卡,臺灣研華工控機(jī)IPC610作監(jiān)控及編程調(diào)試之用,以Windows2000中文平臺作為操作系統(tǒng),2號中央處理模塊為CPU314,以組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控，3號中央處理模塊為模塊CPU315,以WINCC軟件進(jìn)行監(jiān)控。
2.1燃燒過程控制
(1)工藝要求
燃燒過程控制主要通過對溫度、流量和壓力檢測,來調(diào)節(jié)一些閥門開度大小，以便控制燃料的多少、排煙量的大小。
(2)控制原理
溫度信號的采集是通過一次儀表熱電偶或熱電阻來完成的，流量、壓力是通過差壓、壓力變送器來完成的。其檢測及控制過程如下:
熱電偶（熱電阻）的毫伏（電阻）信號，差壓、壓力變送器的毫安信號→S7300PLC的模擬量輸入模塊SM331→通訊卡CP5611用監(jiān)控軟件在上位工控機(jī)中顯示→(以3號爐為例,)經(jīng)過CPU315模塊的PID運(yùn)算→模擬量輸出模塊SM332→對閥門進(jìn)調(diào)解,以達(dá)到控制爐溫的確。
(3)判斷和處理故障的方法
在生產(chǎn)過程中,有經(jīng)驗(yàn)的操作工目測爐墻、鋼的顏色可知爐溫,誤不大于±20℃,由此可知計(jì)算機(jī)顯示的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。（爐子外部的光線陰暗的情況下,觀察的火色會亮些,外部光線充足的情況下觀察的火色會亮些。）
金屬顏色與溫度對照表
顏色溫度,℃顏色溫度,℃
暗褐色530～580亮紅色830～880
赤褐色580～650橘黃色880～1050
①溫度常見故障的判定與處理方法：
如果電腦顯示的溫度與操作工觀察的鋼溫不一致，如0℃是線路有短路的地方，或熱偶極性接反(鉑銠熱電偶正極較硬)；如果顯示溫度最大，證明開路，不是熱偶斷了就是補(bǔ)償導(dǎo)線斷了；如電腦顯示的溫度過低，說明線路接觸不良，也可測量一下現(xiàn)場的信號,對照熱電偶或熱電阻的分度表判斷一下電腦顯示的正誤。
②流量、壓力常見故障的判定與處理方法：
流量、壓力可以通過觀察空、燃?xì)馀浔?及火焰的顏色就可知所顯示的數(shù)值是否準(zhǔn)確。如果電腦顯示值的與觀察的鋼溫不符,如始終不變,大多數(shù)情況是取樣管的問題；如始終偏低或偏高,大多數(shù)情況是差壓或壓力變送器的零點(diǎn)漂移了。差壓和壓力變送器輸出4-20mA,關(guān)掉取樣管閥門,對大氣差壓或壓力變送器的輸出電流應(yīng)為4mA,電腦中壓力或流量顯示值應(yīng)為零。差壓變送器的外部都設(shè)有調(diào)零螺釘，順時針增大逆時針減小。(爐壓除外，因其量程是±100Pa、故對大氣是12mA,此時電腦應(yīng)顯示零)。爐壓可觀察爐門噴火狀態(tài)觀察大小判斷電腦顯示的正誤,往爐內(nèi)吸冷氣是負(fù)壓,平衡是零,噴火是正壓。一般噴出火苗在50cm左右,爐壓是20-30pa。注意：關(guān)閉差變送器壓取樣管時,一定要先打開平衡閥后再關(guān)閉取樣管,開取樣管時,先開取樣管后關(guān)平衡閥。
③電動調(diào)節(jié)閥常見故障的判定與處理方法：
電動調(diào)節(jié)閥多數(shù)是220VAC電源、4-20mA輸入、輸出。如電腦終端沒有閥位顯示，需檢查4-20mA的輸入線路是否斷線,輸入模塊的接點(diǎn)接觸是否良好；如電動調(diào)節(jié)閥不動，需檢查輸出線路，輸出模塊的點(diǎn),檢查電機(jī)的起動電容、電機(jī)線圈是否完好。
2．2換向控制
（1）工藝要求
首先關(guān)閉快速切斷閥（簡稱快切閥），切斷煤氣實(shí)行換相。其控制過程如下：
快切閥關(guān)到位→換向到位A→快切開到位→開始計(jì)時→計(jì)時結(jié)束→快切關(guān)到位→換向到位B→快切開到位→開始計(jì)時－－-以此循環(huán)實(shí)現(xiàn)制動控制。
（2）控制原理
煤氣快切閥的動力是氮?dú)饣驂嚎s空氣,由氣缸控制煤氣快切閥。控制過程如下：
當(dāng)中央處理摸塊CPU315發(fā)出關(guān)閥的指令→數(shù)字量輸出摸塊SM322輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→關(guān)閥的電磁閥線圈得電→打開氮?dú)夤苈贰鷼飧卓刂泼簹饪烨虚y的關(guān)閥→關(guān)到位后接近開關(guān)點(diǎn)亮→數(shù)字量輸入摸塊SM321→CPU315,開閥也如此。
我廠換向閥的動力2號爐采用的是氮?dú)?3號爐采用的是液壓。控制過程如下：
CPU315發(fā)出換向指令→數(shù)字量輸出摸塊SM322輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→A側(cè)的電磁閥線圈得電→打開氮?dú)夤苈贰鷼飧卓刂茡Q向閥到A側(cè)→關(guān)到位后接近開關(guān)點(diǎn)亮→數(shù)字量輸入摸塊SM321→CPU315,B側(cè)也如此。
（3）常見故障
快切閥或換項(xiàng)閥不到位,可能是由于氣源不分有漏氣的地方,或有機(jī)械犯卡的地方；線圈過熱，應(yīng)檢查電磁閥是否堵塞。接近開關(guān)的好壞可以用鐵塊接近看點(diǎn)判斷,還應(yīng)檢查它的位置是否有竄動現(xiàn)象。
2．3氣化冷卻控制
（1）工藝要求
我廠的加熱爐采用的是自然循環(huán)汽化冷卻系統(tǒng),除了有常規(guī)的壓力、流量監(jiān)測外,通過對水泵的啟停控制來實(shí)現(xiàn)對汽包水位的控制。
（2）控制過程
差壓變送器4-20mA→模擬量輸入模塊SM331→中央處理摸塊CPU315(電腦顯示液位)→數(shù)字量輸出模塊SM332輸出脈沖→中間繼電器的線圈閉合→常開點(diǎn)閉合→水泵的啟線圈得電→水泵的啟,停同理。
（3）常見故障
汽包水位監(jiān)測可以通過觀察現(xiàn)場水位表來判斷電腦示0水位時是12mA,對大氣是20mA。平衡容器應(yīng)定期沖洗,水位應(yīng)經(jīng)常和現(xiàn)場較對才能保證汽包不缺水。
我們還可以通過觀察PLC的模擬量輸入模塊SM331、數(shù)字量輸入模塊SM321、擬量輸出模塊SM332或數(shù)字量輸出模塊SM322所對應(yīng)點(diǎn)的燈顏色判斷故障，正常時綠燈點(diǎn)亮，故障時紅燈點(diǎn)亮,也可通報(bào)過監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)查故障。如果是模塊有問題,可以更換模塊,或修改程序,改備用點(diǎn)。
3 結(jié)束語
在日趨激烈的競爭環(huán)境下,由于加熱爐在軋鋼生產(chǎn)中占有很重要的地位,在不增加維護(hù)人員的情況下用此法,保證了正常生產(chǎn)。使本廠加熱爐操作工全員參與維護(hù),降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,取得了較好的效果。
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