加热功能（共6篇）
加热功能 篇1
1 概述
目前,在很多大型商场和地下配电以及湿度较大的场所,加热去湿装置基本上都是由一个总开关直接控制加热器通断电。直接由总开关来控制就必须有专门的工作人员来进行合、分总开关浪费人力,长时间通电也浪费电能。为解决实际工作生活中的加热去湿需求和减少工作人员操作总开关合、分电源麻烦,节省电能等方面的问题,根据电路设计原则,力求简单可靠、安全、实用灵活、操作方便易于维修经济实用方面的要求,现设计开发出新型多功能加热去湿自控装置,此装置解决了工作人员定时到现场合、分总开关的工作,解决了长时间通电浪费电能的问题。此装置可升温、可降温;可带加热器,也可带风机;还可预设开闭程序,功能多,使用元件较少,成本较低,适用范围也较广。
2 设计原理
新型多功能加热去湿自控装置的目的在于提供一个可以设定时间通断电的装置来省去工作人员定时到现场合、分总开关的工作。
为了实现上述目的,新型多功能加热去湿自控装置由QF微型断路器一只、KM接触器一只、KT时控开关一只、HR信号灯一只、FU二次熔断器一只、SA旋钮一只等主要元器件来组成实现。比如车间搪锡炉,原来由NB1-63/3P C25A总开关直接控制时,提前在其他工作人员上班前合上,下午则需要在下班时关闭总开关,加热器才能断电停止加热,给工作人员增加了工作负担。如果采用了新型多功能加热去湿自控装置就可以省去了工作人员早晨早早起来合闸、下午分闸的工作。新型多功能加热去湿自控装置分为自动和手动两种控制方式,可根据实际需要来选择所需要的控制方式。新型多功能加热去湿自控装置的KT可以每天可以设置八开八关,十六开十六关,开关时间可按天循环或按周循环。有了这个新型多功能加热去湿自控装置就可以给加热器设置任意时间内通电还是断电了可按天周循环也可按周循环,设置一次就可以一直享用,如果时间不合理也可以随意更改设置,操作非常简单。
3 技术方案
新型多功能加热去湿自控装置分为两种操作:一种手动操作,一种自动操作。
3.1 手动合闸加热操作:
(1)合上新型多功能加热去湿自控装置内的总开关QF;(2)将装置面板上的旋钮SA打到手动位置,装置接通加热器通电加热。
3.2 手动停止加热操作:将新型多功能加热去湿自控装置的旋钮SA打到停止位置,装置断电停止对加热器加热。
3.3 自动合、分加热操作:
(1)合上新型多功能加热去湿自控装置内的总开关QF;(2)将装置面板上的旋钮SA打到自动位置,装置就会在设定好的时间内接通对加热器通电加热,同时也会在设定好的时间内断电停止对加热器加热。
注:如果为了下次操作方便可将装置内的总开关QF一直保持合闸状态,只需通过面板上的SA旋钮来实现对加热器的通断电。
4 具体实施方法
4.1 新型多功能加热去湿自控装置,包括主回路和控制回路还有箱体三个部分。
主回路由总开关QF和接触器KM主触头组成;控制回路由时控开关KT和接触器KM线圈还有信号灯HR、二次熔断器FU、旋钮SA组成。
4.2 工作原理:
(1)手动:合上QF总开关,将SA旋钮打到手动位置,这时SA旋钮1、2点接通,KM接触器线圈通电,KM接触器的常开点闭合,HR合闸指示灯亮,这时KM接触器主触头也闭合,加热器通电开始加热工作。如想让加热器停止加热,则只需将SA旋钮打到中间停止位置,这时KM接触器线圈断电,所有KM接触器通电处于闭合状态的点都将打开,从而使加热器断电停止加热。(2)自动:合上QF总开关,将SA旋钮打到自动位置,这时SA旋钮3、4点接通,KT时控开关通电计时,当合闸设置的时间到,KT时控开关内部的常开点就会闭合接通KM接触器线圈,KM接触器线圈通电,KM接触器的常开点闭合,主触头也闭合,HR合闸指示灯亮,加热器通电开始加热工作。当分闸设置的时间到,KT时控开关内部的常开点就会断开,KM接触器线圈断电,所有KM接触器通电处于闭合状态的点都将打开,加热器断电停止加热。通过KT时控开关的定时通断电来实现加热器的自动合分的功能。
4.3 KT时控开关使用说明如下:
(1)打开或锁定键盘:按住“时钟键”同时按住“取消/恢复键”几秒,锁定显示标志“锁”。(2)按住“时钟键”同时再按“星期键,时键,分键”,调整北京时间。(3)设定开关时间:1)按(手动),使显示器的三角形在自动位置;2)按(设定),进入定时开设定(显示1开);3)按(星期),设定每天相同,每天不同,星期一至星期五相同,或星期六至星期日相同;4)按(时)(分),设定开的时间;5)按(设定),进入定时关设定(显示1关);6)按(时)(分),设定关的时间;7)重复2)~6),设定第2~6次,2~12次开关的时间;8)按(时钟),结束时间设定。(4)检查:按(设定)检查所有设定的时间是否正确。(5)修改:请在该设定处按(取消)键,然后重新设定该定时开关时。注:如果不需要6个,12个开关定时,按(时钟)键,返回实际时间。如果设定错误或取消设定按(取消)键,再按一次恢复原来的设定。无设定时显示(----)。
5 结论
新型多功能加热去湿自控装置具有结构简单,成本低廉,原理明确,一体化组合设计,适用范围广泛等特点。可应用于高低压配电柜、配电房、组合式预装变电站、地下室、人防坑道旅社等场所,做温度、湿度自动控制以及通风、排烟等用途。特别是面积较大,环境复杂,传感器无法全面反映真实情况的场所,采用新型多功能加热去湿自控装置的程序控制功能,将能很好的满足用户的特殊需求。
摘要：针对新型多功能加热去湿自控装置的开发展开了论述。
关键词：新型多功能加热去湿自控装置,技术,操作
加热功能 篇2
1 常见故障分析
1.1 装钢方面
常见现象:板坯无法炉前定位, 板坯无法入炉, 装钢完成报文未发送等。
1.2 出钢方面
常见现象:板坯无法出钢, 出钢准备好报文未发送, 出钢完成报文未发送等。
1.3 炉内跟踪方面
常见现象:板坯炉内位置与一级跟踪不一致等。
1.4 与其他系统间的报文传递
常见故障:其他系统未收到相关报文等。
2 所用到的技术
1) 自定义消息。本软件功能模拟的消息都是直接发送到相应的处理进程, 该消息由程序员定义。消息由MSG进程统一管理, 其依据数据库中保存的消息路由表决定消息转发的目的进程, 消息被转发并触发事件, 目的进程读取该消息, 并进行相应的处理。
a.消息队列的结构。
如图1所示, 以30个进程, 每个进程的消息队列为16为例。
每个消息队列都有Header和Tail指针, 分别指向消息队列的头和尾。
b.消息转发的过程。
如图2所示:
消息产生后, MSG将消息转发到目的进程, 目的进程作相应的处理。
c.消息路由表。
在系统中, 每个进程都有内部编号, 每个消息 (事件) 也都有编号。系统通过查表, 由来源的消息号决定消息转发的进程。
2) 文件映射技术和进程间通信。自定义的消息属于某个进程, 其他进程是无法直接读取该消息的。借助文件映射技术可实现进程间通信。
进程间需要共享的结构体, 使其指向硬盘文件, 形成映射关系, 数据保持一致性。每个进程创建一个指针指向该硬盘文件, 实现数据共享, 从而实现进程间通信。
3) M FC编程。
4) 静态链接库。文件映射, 消息转发等过程编译生成静态链接库, 相关子模块可直接调用, 避免重复编程。
5) socket编程。计算机系统间采用socket技术进行通信。
3 软件设计说明
操作界面如图3所示。
1) 板坯跟踪查看。点击furnaceselection中的炉号, 软件开始加载内存中的跟踪数据并显示在界面上。左侧显示所选炉内跟踪板坯信息:实际板坯号, 炉内位置。选择sel可查看该块板坯的更详细信息。
2) 板坯跟踪修正。跟踪修正功能主要使用模拟步进、出钢、装钢信号。
3) 报文补发。针对轧机二级未收到相关报文无法完成要钢的问题, 加热炉二级需要手动模拟完成报文补发。
4) 其他故障处理。炉前板坯不能定位也是一类常见故障。这类故障常常由于各种原因造成的炉前辊道假信号引起的。
本软件自2007年9月以来, 在马钢第四钢轧总厂热轧加热炉过程控制系统中成功运用。基本涵盖了常见的功能模拟, 极大缩短了故障处理的时间, 收到良好的经济效益。
参考文献
加热功能 篇3
1 试验材料和方法
1.1 材料和试剂
花生冷榨饼, 河南亮健科技有限公司提供;95%乙醇、正己烷、乙醚、硫酸、硫酸钾、硫酸铜、硼酸、盐酸、氢氧化钠等, 以上试剂均为分析纯。
1.2 设备和仪器
全自动凯氏定氮仪、AL104分析天平、JJ-1型定时电动搅拌器、101型电热鼓风干燥箱、HH-1型恒温水浴锅、LD5-10低速离心机、DT-500A电子天平、恒温气浴振荡箱、冷冻干燥机和PHS-3C型酸度计。
1.3 试验方法
1.3.1 花生浓缩蛋白的制备
以冷榨花生饼为原料, 采用正己烷-乙醇混合溶剂法制备花生浓缩蛋白, 条件为溶剂比 (正己烷:乙醇) 3.5∶6.5、乙醇浓度75%、时间60min、温度50℃、料液比1∶11及萃取4次。
1.3.2 加热改性
称取一定量的花生浓缩蛋白于烧杯中, 向其中倒入一定量的水, 均匀搅拌制成浆液, 再用一定浓度的氢氧化钠溶液调pH值。将调制好的蛋白液置于水浴锅中加热。加热后的蛋白液冷却至室温, 然后冷冻干燥得改性蛋白产品。
1.4 分析方法
1.4.1 组分测定
水分含量测定按GB 5497-1985, 灰分含量测定按GB/T 5505-2008, 粗蛋白含量测定按GB/T 5511-2008, 粗脂肪含量测定按GB/T 5512-2008, 粗纤维含量测定按GB/T 5515-2008, NSI值测定参照GB5511-85附录A。
1.4.2 吸水性
准确称取0.5g蛋白样品, 加入10mL蒸馏水, 搅拌均匀, 室温下放置30min, 然后在2 000r/min下离心10min, 除去澄清水。吸水性为每克蛋白结合水的克数。
1.4.3 吸油性
准确称取2g蛋白样品, 加入8mL大豆一级油, 搅拌5min, 3 000r/min下离心20min, 弃去上层未吸附油, 称质量。吸油性为每克蛋白吸油的克数。
1.4.4 凝胶性
精确称取5g左右样品, 加入20mL去离子水, 充分搅拌使其溶解, 制备质量分数为20%的凝胶, 然后放入95℃水浴锅中加热30min, 取出迅速放入冰水浴中冷却, 在4℃下放置24h, 取出陈化30min即可进行下一步测定。
采用P/1.0R探头, 穿刺前探头运行速度为2.0mm/s, 穿刺过程中探头运行速度为0.5mm/s, 探头返回速度0.5mm/s, 穿刺距离为20mm, 2次穿刺之间停止时间为1s。
2 结果与分析
2.1 花生浓缩蛋白成分分析
注:其中粗蛋白为干基含量。
2.2 花生浓缩蛋白吸水性和吸油性单因素试验结果
2.2.1 pH值对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响
改性条件:加热温度80℃, 加热时间30min, 固液比1∶8, 考察pH值对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响, 结果如图1所示。
由图1可知, 随着pH值的增大, 花生浓缩蛋白的吸水性和吸油性先增大后减小。当pH值为9时, 吸水性和吸油性达到最大值。这可能是因为pH值可使蛋白聚集体内静电作用破坏, 导致蛋白质解离和解聚, 促使吸水性和吸油性变大。但pH值过大, 高静电荷引起的强烈分子静电排斥, 导致蛋白质分子膨胀和展开, 以至变性, 吸水性和吸油性下降。并且当pH值超过9时, 花生浓缩蛋白的色泽加深。因此选取pH值为9。
2.2.2 温度对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响
改性条件:pH值9, 加热时间30min, 固液比1∶8, 考察温度对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响, 结果如图2所示。
由图2可知, 随着温度的升高, 花生浓缩蛋白的吸水性和吸油性先升高后降低, 温度在80℃时, 吸水性和吸油性达到最大值。这可能是因为加热使原有的具有高度规则性紧密排列方式的蛋白质肽链由于氢键及其他次级键的破坏变为不规则的松散排列方式, 从而使吸水性和吸油性增加。但随着温度继续升高, 可能会因为温度升高使蛋白质分子间的相互作用力增强, 造成蛋白质吸水性和吸油性降低。因此选取温度为80℃。
2.2.3 加热时间对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响
改性条件:pH值9, 加热温度80℃, 固液比1∶8, 考察加热时间对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响, 结果如图3所示。
由图3可知, 随着加热时间的延长, 花生浓缩蛋白的吸水性和吸油性先升高后降低, 当加热至40min时, 蛋白质的吸水性和吸油性都达到最大。这可能是因为随着加热时间的延长, 热量充分进入蛋白溶液中, 蛋白质内部结构的解聚使其吸水性和吸油性达到最大值。但继续延长加热时间, 可能会因为蛋白发生热变性使其吸水性和吸油性降低。因此选取加热时间为40min。
2.2.4 固液比对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响
改性条件:pH值9, 加热温度80℃, 加热时间30min, 考察固液比对花生浓缩蛋白吸水性和吸油性的影响, 结果如图4所示。
由图4可知, 当固液比为1∶9时, 花生浓缩蛋白的吸水性和吸油性都达到最大。这是因为蛋白的吸水性主要依赖位于球蛋白结构表面的-NH2和-COO-等基团, 蛋白的吸油性主要依赖于球蛋白内部的-CH3和-C2H5等基团。在碱性加热条件下, 蛋白质分子展开, 导致部分集团暴露, 从而提高了吸水性和吸油性。但固液比过大, 可能会因加热作用使蛋白质变性作用增强, 导致蛋白质的吸水性和吸油性下降。因此, 选取固液比为1∶9。
2.3 花生浓缩蛋白凝胶性单因素试验结果
2.3.1 pH值对花生浓缩蛋白凝胶性的影响
改性条件:加热温度80℃, 加热时间30min, 固液比1∶8, 考察pH值对花生浓缩蛋白凝胶性的影响, 结果如图5所示。
由图5可知, pH值由8增加至9时, 花生浓缩蛋白的凝胶强度明显增大, pH值在9~11之间变化不大, pH值超过11之后又明显减弱。这是因为pH值影响蛋白质分子的离子化作用和静电荷数量, 从而影响蛋白质分子与水分子结合的能力, 进而影响凝胶的网状结构, 导致蛋白凝胶强度增大。但pH值大, 导致蛋白质分子膨胀和展开, 造成强烈变性, 并且蛋白凝胶的颜色加深。因此选取pH值为9。
2.3.2 加热温度对花生浓缩蛋白凝胶性的影响
改性条件:pH值9, 加热时间30min, 固液比1∶8, 考察加热温度对花生浓缩蛋白凝胶性的影响, 结果如图6所示。
由图6可知:当加热温度达到80℃时, 花生浓缩蛋白凝胶强度达到最大, 之后又随温度的升高而减弱。这是因为要使蛋白质形成凝胶需要蛋白质部分变性, 随着温度的升高, 热量使蛋白分子充分打开, 从而形成一定网络结构, 锁住水分, 凝胶强度增大。温度过高, 蛋白变性加剧, 可能导致凝胶强度下降, 同时也会使凝胶色泽加深。因此选取加热温度为80℃。
2.3.3 加热时间对花生浓缩蛋白凝胶性的影响
改性条件:pH值9, 温度80℃, 固液比1∶8, 考察加热时间对花生浓缩蛋白凝胶性的影响, 结果如图7所示。
由图7可知:加热时间从10~30min时, 凝胶强度逐渐增至最大, 之后又随加热时间的延长有所减弱。这说明30min的加热时间足以形成成熟的凝胶, 此时凝胶网状结构已得到稳定。而过长时间的加热可能会使蛋白质之间相互结合的机会增多, 一些比较活泼的基团发生反应, 形成聚集, 而这种聚集对凝胶强度产生不利影响, 导致凝胶强度有所降低。因此选取加热时间为30min。
2.3.4 固液比对花生浓缩蛋白凝胶性的影响
改性条件:pH值9, 加热时间30min, 加热温度80℃, 考察固液比对花生浓缩蛋白凝胶性的影响, 结果如图8所示。
由图8可知:当固液比由1∶6增大至1∶8时, 花生浓缩蛋白凝胶强度逐渐增加至最大, 而后随固液比的增大又明显减弱。这可能是因为固液比较小时, 也即蛋白浓度较大, 这样蛋白质与蛋白质间相互作用加强, 形成的空间网状结构较密实, 蛋白凝胶强度较大。当固液比变大, 蛋白浓度变小, 蛋白质分子间相互作用减弱, 形成的网状结构较松散, 蛋白凝胶强度变小。因此, 综合考虑选取固液比为1∶8。
2.4 正交试验结果
根据单因素试验结果, 确定因素和水平, 采用正交试验确定弱碱性加热改性的最佳条件。
在花生浓缩蛋白吸水性影响因素中, 各因素的主次顺序为:RB>RC>RD>RA, 即pH值>时间>固液比>温度。最佳改性条件为A2B2C1D1, 即温度为80℃、pH值为9、时间为30min和固液比为1∶8。在此条件下花生浓缩蛋白的吸水性为4.96g/g, 比未改性的花生浓缩蛋白提高了26.21%。
在花生浓缩蛋白吸油性影响因素中, 各因素的主次顺序为:RB>RD>RC>RA, 即pH值>固液比>时间>温度。最佳改性条件为A3B2C1D1, 即温度为85℃、pH值为9、时间为30min和固液比为1∶8。在此条件下花生浓缩蛋白吸油性为3.07g/g, 比未改性的花生浓缩蛋白提高了195.19%。
在花生浓缩蛋白凝胶性影响因素中, 各因素的主次顺序为:RD>RC>RB>RA, 即固液比>时间>pH值>温度。最佳改性条件为A3B2C2D1, 即温度为85℃、pH值为9、时间为30min和固液比为1∶7。在此条件下花生浓缩蛋白凝胶强度为202.58g, 比未改性的花生浓缩蛋白提高了57.25%。
本试验以凝胶性为主要考察指标, 吸水性和吸油性为次要考察指标。综合考虑各个因素对凝胶性、吸水性和吸油性的影响, 选取温度为85℃、pH值为9、时间为30min和固液比为1∶7, 在此条件下改性花生浓缩蛋白的NSI值为68.91%、凝胶性强度为202.58g、吸水性为4.84g/g及吸油性为2.85g/g。
由表5可知:弱碱性加热改性使花生浓缩蛋白的NSI值、吸水性、吸油性和凝胶性得到显著改善, 4项功能性指标较改性前分别提高了43.09%、23.16%、174.04%和57.25%。
3 结论
以醇洗花生浓缩蛋白为原料, 采用弱碱性加热方法对其改性。通过单因素试验和正交试验得到最佳改性条件为:温度为85℃、pH值为9、时间为30min和固液比为1∶7。此条件下花生浓缩蛋白的NSI值、吸水性、吸油性和凝胶性分别为68.91%, 4.84g/g、2.85g/g和202.58g, 较未改性前分别提高了43.09%、23.16%、174.04%和57.25%。显著的改性效果, 为花生浓缩蛋白在肉制食品中的应用创造了有利条件。
参考文献
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步进式加热炉加热时间预测优化 篇4
关键词：步进式加热炉,时间预测,抽出节奏,待轧策略
0 引言
加热炉在加热过程中,板坯在炉时间预测准确与否直接影响温度控制。预测时间比实际需要加热的时间长会导致满足不了轧线的产量需求和出炉的板坯温度指标不合格;时间预测过短则会使板坯在加热炉内过早地升温,这样不但增加燃料消耗,同时还会导致板坯的氧化烧损加剧。目
前对加热炉燃烧控制来说,不能准确预测板坯在炉时间的模型通常就不能投入自动烧钢控制,即便强制投入烧钢控制,同时加入操作上的干预,也会产生控制不是最优的状况。准确预测板坯在炉时间不但对加热炉自动烧钢有很大的作用,同时对提高板坯加热质量、减少板坯的氧化烧损及降低燃耗都密切相关,所以研究如何提高板坯在炉时间的预测精度对加热炉自动烧钢控制有着非常重要的意义。
1 时间预测的相关因素
一般来说,板坯在炉时间预测需要考虑生产安排、产品本身限制及加热炉状况等因素。要分析影响时间预测的主要因素可以从计算方法入手,预测时用到的外围数据很多,大致可以分为以下几类:抽出节奏、轧制顺序、板坯本身的限制条件和加热炉的状态,下面对这几类分别进行分析。
1.1 抽出节奏
抽出节奏是加热炉的抽钢间隔时间。加热炉抽钢的前提是加热炉方面和轧线方面都满足条件才能进行抽钢,抽出节奏由式(1)确定。
Tp=Max(Tpm,Tpf) (1)
式中,Tp为最终抽出节奏;Tpm为轧线节奏;Tpf为炉子节奏。
轧线节奏是轧线对炉子的产能要求,炉子节奏是炉子本身的加热能力。炉子本身的加热能力完全可以通过自身的数据计算出来,而其中的难点是如何较为准确地预测轧线节奏,如果要精确地计算轧线节奏,会涉及到轧线上的大多数模型,而把它们放在加热炉模型中既不可行,也不现实。所以,如何将轧制节奏由复杂、不可控转变为可控、可预测,对时间预测来说非常必要。
1.2 轧制顺序
轧制顺序直接决定了板坯的抽出生产顺序,也是时间预测计算的基础条件。实际生产中,轧制顺序一般情况下不会有变动,只是在某些特殊情况下会导致轧制顺序发生变化。这时如果没有很好的处理手段,往往会导致时间预测出现很大的误差。这里需要指出的是,少量的换抽(更换轧制顺序)对时间预测并无大碍,但是大批量的换抽会极大地影响预测时间的准确性。良好的待轧策略可以减小轧制顺序变动导致的时间预测误差。
1.3 板坯本身的限制条件
在预测计算中,板坯本身的限制条件较多。其中主要的是板坯最小在炉时间、当前在炉内所处的位置和正常情况下的轧制节奏。随着板坯本身的特性不同及炉子加热能力的不同,各种板坯的最小在炉时间并不相同,即便同一板坯在不同加热能力的炉子中它的最小在炉时间也不尽相同。所以对于板坯本身而言,找准板坯合理的最小在炉时间,是准确预测的前提。
1.4 加热炉状态
加热炉状态对时间影响的主要因素是加热能力、机械搬送能力和是否处于待轧状态。炉子的加热能力一般情况下是指炉子标准坯的小时产量,而这里可以将它转换为炉内各段可以达到的极限炉温。机械搬送能力是指步进梁移动的步长和时间,一般在多炉正常连续生产时,它不会成为时间预测中的主要因素,只有在单炉或有较大空炉时它才会制约预测的时间。待轧与否对时间预测会有很大的影响,实际生产中也存在着大量的待轧情况,如何合理地利用待轧信息进行在炉时间预测相当重要。
通过以上分析可知,预测时间的关键是合理地提前预测抽出节奏、根据炉子板坯本身的特性和炉子的加热能力计算板坯最小在炉时间、在预测时间上合理体现待轧策略。
2 准确预测时间
2.1 准确预测抽出节奏
抽出节奏控制方式一般分为三种,即手动抽出、定时抽出和按轧制节奏计算。在手动抽出时,板坯始终处于待抽出状态,因为抽出节奏随意性较大,所以抽出节奏不稳定。定时抽出是指按照固定的间隔时间向轧线提供板坯,这时的抽出节奏基本上是一个恒定值,但是定时的时间随着生产状况经常会发生变化,时间预测也会受到干扰而产生波动。轧制节奏方式是指由轧线模型进行预测计算后,按计算的抽出节奏进行控制,这使得时间预测对轧线模型有较强的依赖性,一旦轧线模型出现异常,时间预测必然受到影响,最终导致加热炉温度控制不合理。以上所述的节奏控制都受到较多不稳定因素的影响,而且波动范围较大,这样势必导致预测时间不准。由于加热模型需要的抽出节奏应是一个相对比较稳定而且合理的值,所以根据现有经验和资源,将抽出节奏按式(2)方法进行推测计算。
Tp=f(C1,C2,C3,C4,C5,C6) (2)
式中,C1为生产炉子数;C2为板坯规格;C3为成品规格;C4为温度要求;C5为钢种;C6为特殊要求。
由于生产炉子数与抽出节奏变化趋势相反,板坯规格、成品规格与温度要求的变化和抽出节奏变化趋势相同,钢种和特殊要求随具体情况而发生变化。所以节奏的预测公式可按式(3)进行估计。
式中,α1 ～α7为系数,其中α7可以考虑部分特殊因素影响;cfuc为正在生产的加热炉数;hslab为板坯厚度;haim为成品厚度;wslab为板坯宽度;waim为成品宽度;Taim为板坯目标温度。
通过采集一定量的现场数据并进行回归分析,可以确定式(3)中α1 ～α7的系数,从而确定抽出节奏的计算公式。
以此节奏作为基准值,在实际使用过程中通过式(4)对实际使用的抽出节奏间隔时间进行进一步的学习修正,具体学习方法根据实际需求而定。选用的学习方法要求能够快速逼近实际要求,并且过渡要平稳。
Tpu=Tp+ΔTp (4)
式中,Tpu为实际使用的抽出节奏;ΔTp为节奏学习值。
2.2 计算板坯最小在炉时间
最小在炉时间是保证板坯温度质量的一个重要参数,但它随着加热炉的加热能力、板坯自身条件的不同而不同。加热能力可以通过模拟炉内供热段极限负荷时的工况获取,板坯自身因素与装炉初始温度、抽出目标温度、板厚及钢种有关。
一般某板坯在一个特定炉子中的最小在炉时间可以计算如下。
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式中,Tmin为最小在炉时间,h;H为板坯厚度,m;α为热传导率;θg为炉气温度,℃(加热炉内各点的极限温度,随位置变动而变化);θout为目标温度,℃;θin为初始温度,℃。
式(5)给出了计算最小在炉时间的基本思路,实际计算时需要注意的是炉气温度并不是固定不变,另外热传导率也会随着板坯温度的变化而变化。
2.3 在时间预测上体现待轧策略
根据不同的生产情况待轧策略一般分为三种:轧线突发事故导致加热炉停止抽出一段时间;加热炉故障导致停止抽出;计划安排导致停止抽出。
轧线突发事故导致的停炉一般处理起来相对较为简单,只要在现有预测的时间基础上累加待轧时间即可。即
Tslb=Tpre+Tsud (6)
式中,Tslb为轧线突发故障后板坯的预测在炉时间;Tpre为轧线突发故障前板坯的预测在炉时间;Tsud为轧线突发故障时间。
加热炉故障导致停炉时,轧线生产能力保持不变,这时如果按照原来生产节奏时,加热炉往往会成为瓶颈。为了避免无法满足轧线产量要求,需要考虑加快其它几个炉子的生产节奏。
undefined
式中,T′i为没有故障炉子的预测在炉时间;Ti为故障前没有故障炉子的预测在炉时间;Tsgl为故障炉子的故障时间;n为没有故障的炉子数。
一般可提前输入计划安排导致停止抽出的时间,并在待轧板坯进入高温区前输入待轧时间,产生的效果更为明显。在时间预测上如果预测到板坯在炉时间长,则可以更好地控制升温曲线,延迟升温时间,避免过早升温导致大量的氧化烧损。
现有的时间预测计算中,导致时间计算不准的原因很多,除上述原因外,其它主要表现在:不能实时地刷新部分外围数据,原因是很多数据在装炉后一旦确定了就再也不变;计算时间时大多采用假设炉内搬送是匀速的,时间一般按照距离进行分割。
如果重新计算时能够及时更新外围数据,必然可以提高预测计算的准确性,这样虽然会增加一定的模型计算时间,但是对于现在计算机的计算能力来说,这点时间消耗不会引起新的问题。
3 试验对比
试验数据采用2007年4月宝钢现场实际生产数据(包括轧制计划、轧制顺序等信息),模拟程序所用控制逻辑和现场实际使用的控制逻辑一致,在此基础上对优化程序进行测试。
3.1 时间预测策略优化试验
原有时间预测模块是按照固定移动距离来预测,结果如图1(a)所示;改进后的时间预测模块是按照步进梁移动步数来预测,结果如图1(b)所示。
通过图1中(a)和(b)的比较,可以清晰地看出以下两点:(b)的预测结果比(a)的预测结果要平滑的多; (a)中在跨段时有明显的跳跃。
3.2 时间预测整体优化试验
试验中的优化包括上述的抽出节奏、最小在炉时间、待轧策略等,试验结果见表1和表2。
1—炉尾段;2—预热段;3—一加段;4—二加段;5—均热段
加热功能 篇5
加热炉作为轧钢行业的重点耗能设备, 钢坯加热能耗占总能耗的60%～70%, 加热炉的节能研究具有较为重要的实际意义。目前, 步进式加热炉是最为广泛应用的加热炉型, 具有加热质量好、氧化烧损少、钢温均匀、无划伤等优点, 现有的加热炉优化研究工作主要集中在余热回收、汽化冷却、燃烧技术及热工制度方面, 对钢坯布料间距关注较少。加热钢坯间距的大小影响着加热炉的生产率及热效率, 在实验的基础上, 舒佩在测量试验观察基础上提出最佳间距在0.3～0.7倍坯厚之间, 范围太宽, 不利于指导生产。坯料间距较大时, 钢坯受热面加大, 吸热性强, 能够快速加热, 热效率较高, 但此时炉内钢坯量较少, 生产率受到影响, 从而使炉子总的热效率降低, 钢坯间距较小时, 炉内钢坯数量增加, 但每支钢坯吸热受到影响, 从而影响炉子的热效率。因此, 可通过对加热炉热量吸收效率分析, 并对其求极值的方法, 来确定钢坯的最佳间距, 此方法简单实用, 便于指导步进式加热炉炉内布料[1,2,3]。
1步进式加热炉概述
某厂轧钢加热炉为三段步进式加热炉, 引进法国斯坦因技术, 具有较高的自动化水平, 该炉长35.6m, 炉宽14.4m, 均热段与加热段高4.2m, 预热段高2.9m, 产量240t/h (冷坯) , 所用燃料为高焦混合煤气, 热值为7500KJ/m3, 共分为14个加热区, 28个烧嘴, 空气预热至400℃, 煤气无预热, 加热的坯料为异形钢坯, 共分三种规格, BB1、BB2、BB3, 坯料尺寸分别为:BB1:550*440*90 (mm) ;BB2:750*370*90 (mm) ;BB3:1024*390*90 (mm) 。最大允许入炉钢坯长度13.6m, 图1为BB1钢坯横截面尺寸。
2步进式加热炉数学模型
2.1 主要假定条件
1) 加热炉内加热状态处于稳态, 炉温不随时间变化, 认为炉膛内介质温度在所分区段内是均匀一致的。2) 异形钢坯横截面几何图形简化为如图2。3) 炉内每支钢坯在同一位置受热条件完全相同。4) 忽略钢坯间的热交换。
2.2 数学模型的建立
加热炉中每支钢坯单位时间的所受热流密度qi为,
qi=σφCG (Tundefined-Tundefined) (1)
式中
σ——史提芬-波尔兹曼常量
φCG——总括热吸收率
Tundefined——炉温
Tundefined——钢温
如图2, 设定异形钢坯的尺寸分别为a、b、c、d、S, 每支异形钢坯有效受热面积F为
undefined (2)
则单位时间内炉内每支钢坯获得的热量为Qi
undefined (3)
设加热炉有效长度为L, 钢坯间距为x, 炉内钢坯总数量N为
undefined (4)
单位时间内炉内钢坯所获得的总热量为
Q=NQi (5)
由图2可知, 式 (2) 与式 (3) 中cosα与cosβ分别为undefined, 将其与式 (3) 、式 (4) 带入式 (5) 中, 可得,
undefined (6)
由于式 (6) 中a、b、c、d、S都为常量, 由假定条件知, 热流密度qi也为定值, 所以单位时间内炉内钢坯获得的总热量与加热间距x有关。[3]
3计算结果分析
异形钢坯间距由前人研究可在0.3～0.7倍坯厚之间, 某厂异形坯加热炉控制间隙为0.12m。分别选择三种规格异形钢坯, 命x值在0.08m至0.2m之间, 以长度为10m钢坯为例, 得单位时间炉内钢坯获得总热量见表1 (表中数值为热流密度qi的倍数) 。
利用计算机辅助得到此区间内的吸热功率曲线图如图3, 可知, 在此区间内钢坯吸热功率有极大值产生, 对应的钢坯间距为最佳间距, 由曲线图可得, BB1钢坯的最优间距为142.0mm, BB2钢坯最优间距为126.48mm, BB3钢坯最优间距为136.39mm。
4结论
本文仅从钢坯吸热功率上研究钢坯的最优间距, 莱钢型钢厂大型线加热炉异形坯加热间距为120mm, 与本文基本相符。由于加热炉炉内温度场较为复杂, 异形钢坯受热不规律, 难以确定最佳的钢坯间距, 此方法简单使用, 可作为制定异形钢坯炉内布料制度的参考依据。
摘要：分析步进式加热炉布料间距对炉子热效率及生产率的影响, 在导出加热炉在炉钢坯吸热功率解析表达式的基础上, 借助计算机绘图技术, 采用求得吸热功率极值的方法计算出加热炉钢坯的最佳间距, 方法简单实用, 便于指导轧钢加热炉制定合理的加热制度与布料。
关键词：轧钢加热炉,异形钢坯,加热间距
参考文献
[1]李国军、刘筱婷等.步进式加热炉内布料间距的优化研究.东北大学学报.2012.33 (3) :389-391.
[2]张富等.步进梁式板坯加热炉内流场和温度场的数值模拟.工业炉.2009.9 (5) :5-7.
加热功能 篇6
环形加热炉是无缝钢管热轧生产线上的重要热工设备,其加热质量直接影响钢管的质量,其能耗和氧化烧损直接影响钢管的成本,其设备状况和操作水平直接影响钢管的产量[3,4]。因此,保证环形加热炉的最优生产状况是无缝钢管生产的关键。环形加热炉作为一种特殊的连续加热炉,具有步进式加热炉的很多特点,而且环形加热炉能够满足多种加热制度的要求,使之更能适应现代化生产的需要[5]。在自动控制方面,少数发达国家早在20世纪80年代中期就已经开始开发以数学模型为基础的优化控制策略,我国在这方面的研究虽然起步较晚,但发展较快,近几年已有多篇关于环形加热炉离线数学模型及以数学模型作为在线监控的报道,而完全以数学模型为基础实现其在线优化加热控制的报道尚不多见。
天津钢管有限责任公司使用的1#环形加热炉主要用于管坯穿孔前加热,环形炉中径48 m,内宽5.2 m,全炉共分9个控制段,一级控制系统采用西门子S7-400控制系统,在原有的控制系统中无二级系统。为了进一步提高钢管的产量和质量、降低生产成本,必须进一步提高环形加热炉的控制水平。因此,利用文献[1]和[2]提供的环形加热炉数学模型,在实现基础燃烧控制的环形加热炉上开发了一套“基于环形加热炉数学模型的管坯优化加热控制系统”,并于2006年11月在天津钢管有限责任公司1#环形加热炉上成功应用。从投运效果来看,实现了预期的攻关目标,取得了良好的控制效果。
1 硬件配置
环形加热炉控制系统设计了三种不同的功能级:即零级系统、一级和二级系统,其中零级系统包括现场装置和仪表等,一级系统包括环形加热炉使用的电气和仪表控制系统。环形炉二级控制系统是应用在零级系统、一级系统之上的。整个环形炉控制系统配置如图1所示。
2 主要功能及实现
环形加热炉计算机优化控制系统的控制目标可表述为:在满足轧机产量的情况下,使钢坯出炉温度最接近目标值,钢坯截面温差最小,减少操作人员或降低劳动强度,加热炉设备得以保护而且可以达到环保要求的指标。其主要功能包括管坯位置跟踪、管坯温度跟踪、炉温优化设定及动态优化、环形炉待轧过程优化控制等。
2.1 管坯位置跟踪
加热炉内钢坯位置跟踪范围从钢坯装入加热炉开始,到出加热炉为止,管坯炉内位置在线实时跟踪是环形加热炉优化加热控制的基础。加热炉二级过程控制计算机根据来自基础自动化的各钢坯装料的装入行程和步进梁每周期的移动量等信号,实时跟踪加热炉内各钢坯在加热炉的位置,同时在数据库中存储每根管坯的位置信息,并在界面显示所有钢坯的真实位置。环形加热炉二级控制系统炉内管坯位置跟踪界面见图2。用鼠标左键点击任何一根管坯,与这根管坯相对应的属性就动态显示在右侧属性栏中,包括:炉号、批号、钢种、长度、直径、炉内位置、上部点温度、中心点温度、下部点温度、表面平均温度、温差等参数。同时,环形炉二级控制系统还具有管坯位置修正功能,鼠标右键点击任何一根管坯,会出现管坯参数修改界面,可对该管坯进行入炉时参数的修改。
2.2 管坯温度跟踪
管坯温度跟踪主要功能是根据在线监测的各段炉温、煤气流量、空气流量以及物料跟踪信息,由管坯加热过程在线控制数学模型,以适当的频率计算出炉内所有管坯在计算时刻的温度分布。管坯加热过程在线控制数学模型以位置跟踪为基础,通过读取当前位置的炉温,由总括热吸收率法计算出管坯的外部热流,然后由交替隐式格式的TDMA(三对角方程追赶法数值求解技术)数值计算方法计算出管坯内部的温度分布,从而实现全炉管坯温度的在线跟踪计算,为炉温优化设定提供坚实的理论依据。加热过程在线控制数学模型计算框图如图3所示。
环形加热炉二级控制系统炉内管坯温度在线跟踪界面见图4。温度跟踪界面上棒形图的高度与炉内管坯的温度对应,界面上横轴的位置即代表管坯离开装料口的距离。用鼠标点击任何一根管坯的棒形图,这根管坯对应的属性就会动态显示在右侧属性栏中,包括:炉号、批号、钢种、长度、直径、炉内位置、上部点温度、中心点温度、下部点温度、表面平均温度、温差等信息。
2.3 炉温优化设定及动态优化
加热炉二级控制系统按照预先设定的时间,根据当前在不同炉区内的管坯参数(如管坯的尺寸、钢种、管坯的当前温度等)搜索管坯加热优化炉温数据库(数据库为离线仿真软件计算得到),从数据库中找到相应的优化结果后,根据管坯的预测温度值对其进行修正,修正以环形加热炉各段烧嘴分布及模型计算为依据,各段具体修正幅度见表1。表1中:第1段和第2段为预热段,基本不做修正;第3～第6段为加热段,表中的修正值为模型预测出炉温度每出现10 ℃偏差,各段增加或减少的温度,其中第5段为主力加热段,调节幅度较大;第7～第9段为均热段,表中的修正值为模型预测出炉最大温差每出现10 ℃偏差,各段增加或减少的温度。
最后将修正好的加热制度发送给环形加热炉基础燃烧控制系统并在炉温优化设定界面显示。
系统针对一些特殊钢种(如该厂自行研制的含硒元素较多的钢种)设置了自动和手动两种工作状态,如果处于自动状态,环形加热炉的炉温设定值将采用二级控制系统优化的炉温设定值;如果处于手动状态,则对炉温进行人工设定,设定时以二级控制系统优化的炉温设定值作为参考,人工设定好以后可将设定好的加热制度保存到数据库内,作为炉温数据库的基础。
℃
2.4 环形炉待轧过程优化控制
加热炉是轧钢工序中重要的组成部分之一,在实际生产过程中,加热炉生产受到许多动态因素(产品规格、产量、待轧等)的影响,因此待轧在实际生产过程中不可避免。二级控制系统会根据输入的待轧时间,搜索相关炉段所对应管坯的待轧保温温度数据库,把各段保温温度显示在界面上,操作人员也可以在此基础上调整各段保温温度。系统会分别计算各段升温所需时间,为保证在待轧结束时各段都恢复到待轧前的炉温制度,升温时刻采用各段中最早的升温时刻,同时把待轧开始时刻、待轧时间、待轧升温时刻显示在界面上,给操作人员以提示。
3 运行效果及分析
天津钢管公司环形加热炉二级控制系统自2007年11月投入运行以来,为了检验环形加热炉在线控制系统数学模型的准确性和可靠性,在实际生产中,针对产量较大的管线管、气瓶管和套管,将数学模型模型计算的管坯表面温度和实测值进行对比验证。实测值为出料口红外辐射高温计测量值,验证时在整炉管坯每隔10根管坯选取1根(全炉340根中共选取34根),出炉时进行摔钢以使其氧化铁皮脱落,然后用红外高温计进行近距离测量管坯温度,同时与在线数学模型的计算值进行对比,其验证结果如图5所示。图中连续曲线为不同种类管坯的工艺目标温度,空心离散点为数学模型计算的管坯表面温度,实心离散点为红外辐射高温计测量的管坯表面温度。从图中可以看出,数学模型计算值与实际测量值吻合很好,其最大绝对误差为10 ℃,最大相对误差仅为0.8%。由此可见,基于数学模型的环形加热炉计算机控制系统炉温优化设定值满足加热工艺要求,模型计算的管坯温度与实测的管坯温度也满足实际生产的要求。
在完善的数学模型基础上,经过持续不断的功能开发,控制系统很好地完成了管坯位置跟踪、模型计算管坯温度、炉温优化设定、待轧处理等功能,目前已成为环形加热炉生产设备中必不可少的一部分,实时性大为提高,取得了显著成果。
参考文献
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[2]冯双杰,温治,苏福永,等.环形加热炉管坯三维传热数学模型的研究[J].冶金自动化,2007,31(5):26-29.FENG Shuang-jie,WEN Zhi,SU Fu-yong,et al.Studyon three-dimensional heat transfer mathematic model fortube rounds in ring shaped furnace[J].Metallurgical In-dustry Automation,2007,31(5):26-29.
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