加热炉空气换热器自动保护系统的设计与应用

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2008-11-25 8:26:16 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器

提高加热效率的作用。加热炉燃烧所需要的助燃空气,是由安装在烟道内的换热器进行预热后提供的热空气。所以换热器的正常与否直接关系到加热炉的使用。而换热器又是金属管状的结构,这就意味着换热器的保护就是要防止温度过高,从而避免将换热器烧坏。下面笔者就如何通过控制保护装置,以达到控制温度的目的,对空气换热器进行保护设计和应用作一介绍。

    1. 空气换热器简介

    1.1 作用

    从工业炉炉尾排出的烟气、温度一般高达600℃-1100℃.带走的热量占燃料供给热量的30%-70%,降低工业炉的燃料消耗,节约能源的最有效的方法是回收高温烟气的余热。用来预热助燃空气,将回收的热量返回炉内,起到直接节约燃料的作用。

    1.2性能参数

    空气换热器的性能参数见表1:

                

    2.空气换热器的保护装置

    2.1 热风放散阀门

    为了防止空气换热器在预热器空气温度过高时被烧坏,在处换热器的换空气总管上设置有空气放散管并装有自动放散阀,用于热空气温度超过设定值时自动增加预热空气量并打开阀门放散掉一部分热空气。以此来降低通过换热器的热空气温度,达到保护换热器的目的。

   2.2 掺冷风机

    为了防止换热器前的烟气温度过高,在换热器前的烟道处设置了一台掺冷风机用来保护换热器,使散热器不至由于烟气温度过高而被烧坏。

    2.3 执行器

    配合掺冷风机使用一个执行器,它靠电磁控制,在正常时处于常闭状态。当换热器有过热现象时,电磁阀自动开启,配合掺冷风机从周围吸入冷风,通过换热器后的烟囱排走,这样可以防止换热器产生过热现象。

    3. 系统设计

    3.1 硬件设计

    3.1.1 设计过程

    根据预热器进口烟气温度信号控制稀释风机出口的调节阀,以改善掺入烟气中的冷空气数量。使烟气温度降至规定温度以下。同时,配合采用将部分预热空气放空的方法来控制换热器温度。

    换热器自动保护装置的单片微电脑控制器,其模拟输入量为温度和压力信号,需要A/D转换,从精度考虑8位就够了;其它输入信号还包括起动信号。起动信号的设置考虑换热器的自动保护与手动控制的转换。只有当单片机接收到起动信号后,才开始进行自动保护控制。输出信号包括电动机和电磁阀的控制。

    本控制器在安装调试中,最主要的困难是热风总管压力信号和温度信号的前置放大。因为由传感装置输出的模拟量电信号一般都比较小。而A/D转换器需要0-5V的电压,才能转换出00H-FFH的数字量。所以,过小的前置放大倍数,将使A/D转换的结果不易分辨。

    3.1.2 放大器的调节

    压力传感器信号前置放大器放大倍数的调节,要使得最低允许压力信号的A/D转换结果为80H。这样,当测量压力时,最高位为1时,表示压力已到(不

允许再开放热风放散阀);最高位为时0,表示未到。从而判断热风放散阀的阀门是否允许开,编程容易。

    3.1.3 控制器

    根据整个系统对I/O口的要求,控制器的硬件原理如图1所示:

                 

               图-1加热炉空气换热器单片微电脑控制器的电器原理图

    3.2 软件设计

    3.2.1 温度控制程序

    温度控制程序设计如图2所示:

                 

    3.2.2 温度压力的控制

    由于换热器的限定温度为800℃,所以把0℃-1000℃的温度相对应的温度信号放大为0-5V,那么,A/D转换后的分辨率大约为4℃/位。这样800℃时A/D转换值为C8H。700℃时的A/D转换值为AFH。而450℃时的A/D转换值为70H。这些值将作为程序中的温度阀值使用。

    由于µcs-48单片机没有减法指令。所以,将减数用补码表示后,可将减法变成加法:减去一个数等于加上这个数的补码。补码由取反,加1这两条指令完成。补码相加的结果,如果有进位,即C=1,表示够减,差值为正;反之,如果无进位,即C=0,表示不够减,有错位,差值为负数。

    所以,通过判断C=0还是C=1,而来判断温度和压力的值是否达到要求。

                 

    本单片机系统主要应用于包头钢铁公司连扎钢管厂的环行炉散热器温控保护,由于之前所采用的系统在稳定性和成本方面的因素,所以考虑到单片机具有可靠性好、性价比高、控制简单等特点,将单片机温控系统应用于环行炉的散热器温度控制保护。

    加热炉换热器的温控系统维修成本高,而且存在着某些不稳定因素。根据单片机可靠性高、成本低等特点,应用单片机保护系统后,可起到降低维修费用和提高温度控制范围精度等作用。应用该系统前后温度控制范围和维修费用对比见表2:

    从表2可以看出,应用单片机保护系统后,降低了维修费用,提高了温控的精度。

                

    单片机微型计算机有体积小、面向控制、指令系统简洁、性能价格比高、可靠性好等特点。将单片微型计算机应用于对环形炉空气换热器的控制可以起到可靠性高、控制简单等的作用。从而更好地保障加热炉的安全性、可靠性。
 



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