天然氣退火爐燒嘴：電氣及自動控制系統功能描述
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天然氣退火爐：電氣及自動控制系統功能描述
一、天然氣退火爐電氣及自動控制系統功能描述：
電氣及自動控制構成及原理，本控制系統主要由進口智能溫控器，西門子 PLC，各種傳感器等組成，實現爐溫升溫、保溫、自動/手動調節，助燃風壓調節、爐壓調節以及爐體工況參數就地儀表顯示，并對溫度等數據的實時記錄，對各種報警信息進行聲、光提示。
該燃氣爐的自動控制系統主要由就地控制箱，標準控制柜，以及其它控制單元組成，具有很高的可靠性，可分為以下幾個系統：助燃風管路、燃氣管路系統、燃燒系統、儀、電自動控制系統、以及PLC、報警系統等組成。
所有電器件采用先進可靠的國優品牌，PLC 為西門子品牌。
11 助燃風管路控制系統
由于爐子在加熱過程中對助燃空氣的需求量變化很大，而系統對空、天然氣壓力要求嚴格。因此為保證在任何工況下空氣總管壓力穩定，該系統配置已具有很大的助燃空氣流量調節范圍。風機采用變頻控制。空氣管路上設有安全防爆裝置。
在爐子的爐前總管上設置壓力變送器,電子式電動執行機構自調風閥與上位西門子 PLC 、PID 調節模塊組成風壓定值循環調節系統，隨著供風量的改變， 自動控制和調節爐前總風管壓力，使風壓控制在最佳值，風閥調節(即風 壓調節)在 HMI 工作站上手操遙控兩種控制方式, 自動調節爐前助燃風壓,使其恒定在 7KPa~7.5KPa。可根據燃燒情況， 自動調節空氣系統壓力和供風量，控制合理的燃燒比例 (空燃比控制在 1.05~1.1) 。
助燃風系統主要由風機、變頻器，壓力表、壓力開關等單元構成，主要要求有恒定的風壓，保證系統的穩定燃燒和擁有最佳的空燃比，使燃氣能充分燃燒，降低排放物，同時使系統能節約能源。
1.2 燃氣管路控制系統：
爐前空氣干管末端均設置了帶防護罩的防爆膜,防止天然氣因閥門泄漏或其它原因滲入空氣管路,產生天然氣爆炸時,擊穿防爆膜泄壓，造成人身或設備傷害事故。
天然氣、空氣管路的鋪設根據爐子安裝情況及車間環境合理布置，保證管路走向流暢，與其它部件的安裝、操作、維修不發生沖突。
通過 PLC 控制器，實時監控管路的壓力等狀況，發現異常時，自動切斷燃氣閥，并通過聲光報警，提示工作人員， 從而保證系統的安全性和可靠性。
天然氣欠壓(或者壓力過大時)、風機故障或欠壓、壓縮空氣欠壓)時系統報警,延時 6 秒后,故障仍未消除,則自動切斷天然氣電磁閥,同時自動快速切斷總管安全切斷閥;
突然停電時, 自動切斷燒嘴前電動燃氣閥及總管安全切斷閥,來電后,由人工起動總管安全切斷閥后,進入正常點火程序;安全切斷閥采用德國技術電動安全切斷閥,動作方 式為快關(≤0.8 秒)緩開型。
所有爐前天然氣管路末端和總管上均設置了高端燃氣放散系統,匯總后集中放散;首次開爐時或長時間停爐后再 開爐時,必須將管路中的空氣放凈,以免在點火時發生爆然或爆炸;
1.3 燃燒控制系統
系統擁有自動點火程序控制、大小火、熄火、回火自動監測保護及報警等多項多層次安全保護措施，燃燒系統由燒嘴、火焰監測器，點火變壓器，以及燒嘴智能控制系統構成。
每支燒嘴都配有中威專用IFT系列燒嘴控制器,與西門子 PLC-DCS 系統連接。現場控制器則完成點火、火檢和現場調試等功能。在 HMI 工作站上均設有顯示爐內工況圖，可直接操作各燒嘴的點火控制和觀察工況并顯示燃氣壓力，風壓力，燃氣實時流量，累計流量等參數。
各燒嘴都有熄火報警裝置,實現自動熄火監控和斷電關閥保護功能，一旦燒嘴熄滅火或燃燒不好，DCS 控制系統就會立即切斷嘴前天然氣閥并報警。同時，所有閥門采用電關式，一旦停電就會自動切斷閥門，防止產生安全事故。
各燒嘴的開關，熄火狀態等信號均通過 DCS I/O 模塊傳送給上位西門子 PLC 系統。
燃燒控制采用PID 調節方式。 由于采用西門子 PLC(精度為 16 位)控制系統,爐子燃燒系統的波動及慣性極小,爐溫的變化趨勢平穩,因此,在爐體密封性能好,從而保證有效加熱區的溫度均勻性達到工藝要求。
當溫度調節器 (溫控器PID) 變化時，輸出分配器根據爐膛溫度。最終完成閥門的 開/閉。從而達到控制爐溫的目的。本變換過程在 PLC 內非常容易實現。
火焰監測器：采用電離式或紫外線火焰監測方式，燒嘴控制器會識別到變化的微安電流信號(>2μA)).
點火變壓器：可進行自動點火和復位點火。
針對工件的排布，對燒嘴進行一對一控制；可避免保溫階段溫度忽高忽低；同時結合爐子良好的密封性能和爐壓自動控制。
1.4 溫度控制系統：
儀表 PID 及 PLC 自動調節：智能儀表根據設定升溫斜率 (工件工藝曲線) ，利用先進的無超調 PID 算法， 自動進行開啟大小火的判斷，從而達到精確控溫，使工藝曲線平滑完美。
手動調節：在該模式下，根據儀表顯示溫度 (或者其它途徑) ，人工判斷，手動接通/斷開大小火按鈕，此時將大大增加操作員的勞動強度，同時溫度誤差將隨操作人 員的經驗而變化。
1.5 爐壓調節控制系統：
利用微差壓爐壓變送器，傳輸壓力信號至智能調節器，根據設定爐壓自動調節，使爐壓壓差在 0-45Pa 之間，保證各燒嘴點火、燃燒正常。煙囪中段設高溫自動煙閥，此煙閥與爐內取壓裝置、壓力變送器組成爐壓定值閉環調節系統在爐壓微正壓情況下工作，結合燒嘴在一定的空燃比條件下，充分燃燒，可以使氮氧化物生成量大大降低至 100PPm 以下。爐壓調節擁有自動、手動調節功能，可以顯示并記錄爐內壓力，以及天然氣壓力流量等參數。
1.6 系統報警部分
若下列主要聯鎖保護超出限制或未達到，PLC 控制系統發出聲光報警并立即關閉快切閥切斷燃燒，并顯示報警信息。
風機故障，或者風壓異常
爐壓異常
天燃氣壓力異常不穩定情況下，報警并切斷各閥體
火檢無信號，即點火失敗
爐溫各區溫度高于設定溫度時，或者溫度偏差高于設定偏差時
排煙溫度超過極限溫度等。
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