CC BY
2живо! маси була вищою у птищ, яка отримувала менш однорвдний корм.
Висновки. У результат проведеного огляду способ!в змiшування сипучих матерiалiв, конструкцiй змiшувачiв i теоретичних дослiджень процесу змiшування можна зробити таш висновки:
1. Основними недолжами iснуючих зм!шува-чiв сипких матерiалiв е: недостатня ступiнь однорь дност сумiшi, складнiсть конструкцiй, велик! енерго- та металоемносп, значна тривал1сть процесу змшування.
2. Перспективним напрямком шдвищення яко-CTi процесу змiшування е створення таких способ!в змшування сипучих матер!ал1в, як1 забезпечать уп-равл1ння перерозподшом компонента, а !х реал1за-щя в конструкциях зм!шувач!в дозволить забезпе-чити задану однорщшсть сумшг
Список лiтератури
1. Гузенко В. В. Анал1з пристро!в для переробки кормосумшей грубих корм!в та оцшка !х використання в однофазнш мереж1 при векторно-алгоршшчнш комутаци //Вюник Харк1вського нацюнального техшчного ушверситету сшьського господарства !меш Петра Василенка. - 2014. - №. 153. - С. 142-143.
2. Коба В.Г. Механизация и технология производства продукции животноводства / В.Г. Коба, Н.В. Брагинец, Д.Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич // М.: Колос, 1999. - 187 с.
3. Дмитриев В. Н. Интегральные уравнения в краевых задачах электродинамики / Дмитриев В. Н., Захаров Е. В. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. -167 с.
4. Вычислительные методы в электродинамике / под. ред. Р. Митры. - М.: Мир, 1977. - 486 с.
5. Конторович Л. В. Приближенные методы высшего анализа / Конторович Л. В., Крылов В. И.
- М.: ГИФИМАТ, 1962. - 708 с.
6. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Корн Г., Корн Т. - М.: Наука, 1970. - 720 с.
7. Богданов Г.А. Кормление сельскохозяйственных животных / Г.А.Богданов //
- М: Агропромиздат, 1990. - 121-151 с.
8. Кукта Т.М. Машины и оборудование для приготовления кормов./ Т.М. Кукта // - М.: Агропромиздат, 1987. - 104-116 с.
9. Белов М. П. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учебное пособие. / М. П. Белов, О. И. Зементов, А. Е. Козярук. - М.: Академия, 2006. - 324 с.
МОДЕРН1ЗАЦШ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ МЕТОДИЧНО1 ПЕЧ1
Добровольська Л. О.
кандидат технгчних наук, доцент доцент кафедри автоматизацИ i комп' ютерних технологш Приазовського державного техтчного ymiверситету, Украша
Назаренко Л. О.
магктр кафедри автоматизацИ i комп' ютерних технологш Приазовського державного техтчного ymiверситету, Украша
MODERNIZATION OF THE SYSTEM OF AUTOMATIC REGULATION OF THE METHODOLOGICAL FURNACE
Dobrovolska L.,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Associate Professor, Department of Automation and Computer Technologies
Priazovskyi State Technical University, Ukraine
Nazarenko L.
Master, Department of Automation and Computer Technologies Priazovskyi State Technical University, Ukraine DOI: 10.5281/zenodo.7401814
Анотащя
У статп розглядаються питання модершзацп системи автоматичного управлшня методичною тччю завдяки встановленню регенеративних пальников i введенню зворотного зв'язку виконавчих мехашзм!в газу i повиря. Це дасть змогу збшьшити обсяг продукци, що випускаеться, точшсть нагр!ву, надшшсть i швидкодш печц скоротити витрати, що входять до соб!вартосп продукци, що випускаеться, за рахунок зниження енергетичних витрат.
Abstract
The article considers the power of modernization of the automatic control system of the methodical furnace due to the installation of regenerative burners and the introduction of feedback from gas and air actuators. That will increase the volume of products, heating accuracy, reliability and speed of the furnace; reduce costs included in the cost of products by reducing energy costs.
Ключовi слова: автоматичне регулювання, методична тч, !нжекцшш пальники, рекуперативш пальники, зворотний зв'язок, виконавч! мехашзми, електропривщ.
Keywords: automatic regulation, methodical oven, injection burners, recuperative burners, turn signal, winding mechanism, electric drive.
Постановка проблеми. Чорна металурпя Ук-раши е одшею з базових галузей вичизняно! про-мисловостi, що iнтенсивно розвиваеться. Металур-гiйний комплекс е матерiало- та енергоемним виро-бництвом, що споживае значну к1льк1сть ресурсiв i палива.
Одними з основних споживачiв енергп е нагрь вальнi печi, особливо у склащ прокатних цехiв. За-вдання управлiння нагрiву металом у на^вальних печах полягае у виборi та пiдтримцi режиму роботи, що забезпечуе отримання металу задано! якосп з мiнiмально можливою питомою витратою палива в умовах змшно! продуктивносп агрегату.
У зв'язку з цим актуальним е завдання пвдви-щення якостi управлiння такими об'ектами та свое-часна 1х модернiзацiя. Актуальним напрямом моде-ршзацд нагрiвальних печей е розробка та впрова-дження нових пальникових пристро1в для об'емного спалювання палива з високотемператур-ним повпрям, а також систем опалення печей з ма-логабаритними регенераторами.
Аналiз останшх дослiджень та публiкацiй. Сучасна теорiя нагрiву металу i конструкцй' нагрь вальних печей, а також розробка методiв оптимального управлiння ними отримали розвиток значною мiрою завдяки роботам таких учених, як В.Н. Афанасьев, С.П. Круглов, А.А. Красовський, В.1. Утк1н, Н.В. Уалдш, М.М. Карабутов, С.П. Круглов, А.А. Красовський, В.1. Утк1н, М.В. Фалдш, М.М. Карабутов, В.Я. Ротач, А.М. Шубладзе, 1.Д. Сьомiкiн, М.Ю. Тайц, Ю.1. Розенгарт та багато iнших. У нау-кових працях цих вчених розглядаються питання теорп та практики роботи на^вальних печей прокатного виробництва, пiдвищення гхньо! продукти-вностi та економiчностi, розглядаються питания спалювання палива, теплообмiну, руху газiв, влаш-тування i принцип ди пальникових пристро1в, а також питання автоматизацп пальникових пристро1в. На шдстаы проведеного аиалiзу наукових праць, можна зробити висновок, що тд час будiвництва нових печей i модершзацп старих, необхiдно перед-бачати рекуперативне використання теплоти про-дукпв згоряння. Тому для бiльшостi на^вальних печей найбiльш доцiльним е вибiр рекуперативних пальников.
Мета статтi - на основi iснуючих теоретичних та практичних матерiалiв модернiзувати систему автоматичного керування методичною пiччю за ра-хунок встановлення регенеративних пальникових пристро1в, що дасть змогу пiдвищити яшсть i зб№-шити обсяг продукци, що випускаеться, точнiсть нагрiву, надшнють i швидкодiю печi.
Виклад основного матерiалу. Щд час будiв-ництва та модершзацп нагрiвальних печей одним з основних заходiв е встановлення рекуператора, що працюе спiльно з дуттьовими пальниками тради-цiйних конструкцш. Альтернативою використання теплоти повiтря, що вщходить, е застосування рекуперативних газопальникових пристро1в. Рекупе-ративнi пальники являють собою газопальниковий
пристрiй iз вбудованим у нього рекуператором. Продукта згоряння видаляються з робочого простору печi через рекуперативний пальник, забезпе-чуючи пiдiгрiв дуттьового повиря до 600-700 °С при температурi продуктiв згоряння близько 1000 °С.
Перевагою рекуперативних пальников е те, що регулювання потужностi здiйснюеться за допомо-гою тактового керування "увiмкнути/вимкнути" пальника з високим iмпульсом полум'я та роботою пальника в оптимальному режимi протягом процесу нагрiвання.
Як приклад розглядаеться методична тч прокатного стану 1700. Шч призначена для нагрiвання слябiв перед прокаткою. Пiч е 4-х зонною, з двос-тороннiм на^вом металу, торцевою посадкою та видачею слябiв. Встановленi бiчнi пальники ниж-нього обiгрiву. Пiч мае чотири зони спалювання палива: двi зварювальнi зони, зона томлiння i ниж-нього пiдiгрiву. Спалювання палива здшснюеться в iнжекцiйних пальниках конструкцй "Стальпроект". У верхнiх опалювальних зонах встановлено по ам пальникiв, у зон нижнього обiгрiву - вгам (по чотири з кожного боку).
Щд час вибору оптимального варiанту пальникових пристро1в був виконаний порiвняльний ана-лiз кшькох типiв пальников. Розглядалися шжек-цшш пальники типу AIG i рекуперативш пальники типу NOXMAT K-RHGB. До недолшв вищезазна-чених пристро1в можна вщнести наступне. 1нжек-цiйнi пальники, що працюють на природному газ^ практично виключають пiдiгрiв повiтря, що йде на горшня. У результата гази, як1 залишають пiч, ма-ють високу температуру, що вимагае 1х двократ-ного розведення i призводить до додаткових витрат електроенергп. Димосос може встановлюватися або бути ввдсутшм, якщо присутня достатня тяга димових труб. Потж енергп, що подаеться в тч струменем полум'я, не дае змоги досягти оптимально рiвномiрного розподiлу температури. Основ-ним недолжом рекуперативних пальников е 1хня ви-сока вартiсть [1].
Був виконаний розрахунок технiко-економiч-них показник1в використання рiзних схем опалення, а саме: розрахунок витрат палива; розрахунок концентрацп оксидiв азоту в продуктах згоряння; розрахунок рекуператора за рiзних температур пда^ву повиря; розрахунок вартостi рекуперативно! установки; розрахунок економп енергп в разi попереднього на^вання повiтря (рис. 1). Проведений вибiр пальникових пристро1в; вен-тиляторiв для подачi повiтря; вибiр димососа; розрахунок сумарних витрат. З розрахуншв випливае, що в разi пiдiгрiву повiтря в рекуператорi економ1я природного газу порiвняно з роботою печi без пвд-грiву в середньому становить 26,8%. Виконанi роз-рахунки показують, що пiсля 4-6 рошв експлуатаци рекуперативних пальников економiчний ефект ви-щий, нiж при використанш iнжекцiйних. Отже, до-щльним е застосування рекуперативних пальников.
Також необхвдно враховувати, що виб1р конкретного типу рекуперативних пальнишв обмежуеться
максимальними температурами в робочому простор! печ1, оскшьки розбавлення продукпв згоряння холодным повггрям практично неможливе.
^
SC «
К X Er К X X о н о к с
и Н
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
--_
--^0,8
Рекуперативний
пальник ^^^
Еконолия у %
Природний Попер. Harpiß
газ; X = 1,1 1 1 1 1 повпря 1-г-1
0
200 400 600 800 1000 1200 1400
Температура rasiß, що вщходять (на bhxcvü до рекуператору)
Рис. 1 - EKOHOMiH енергИ при попередньому нагрiваннi noeimpM
Результати розрахуншв показують, що за тер-мш1в експлуатацп печей понад 6-7 рок1в (за умови збереження поточного сшввщношення цш на елек-троенергш, природного газу та пальникових при-стро!в) найдоцшьшшим е виб1р рекуперативних па-льник1в.
У методичну тч пропонуеться встановити пальники типу NOXMAT K-RHGB. Пальники uiei се-
рп призначеш для спалювання газопод1бного па-лива в промислових печах. Пальник поставляеться з базовим комплектом апаратури для автоматичного розпалювання i контролю факела (рис. 2). Встановлюеться на агрегат без пальникового ка-меню, як футерування використовуються вогнетри-вш матер1али.
I
«Л
Рис. 2 - Зовнштй вигляд пальникового пристрою NOXMAT K-RHGB
Конструктивш особливостг - каскадне спалювання газу по довжиш камери
- стабшзатор горшня - забезпечуе стшку ро- згоряння пальника;
боту у всьому д!апазош регулювання теплово!' по- - рециркуляц1я продукпв згоряння в корпус!
тужностц пальника;
- шдцр1в газу i повггря в корпус! пальника (ре- - спалювання палива без додаткових опалюва-куперац!я тепла); льних пристро!в.
Також пальники цього типу забезпечують ско-рочення питомо! витрати палива до 15% за рахунок спалювання палива з високим коефщентом актива-ци процесу горiння (Ка=0,95). Пальники дають змогу знизити шкiдливi викиди в 2,5 рази вщ прийнятих норм завдяки каскадному спалюванню палива i рециркуляцп продуктiв згоряння в корпусi пальника. Особливiстю цього типу е можливють ре-гулювати в широкому дiапазонi температуру, шви-дк1сть i об'ем теплоносiя за рахунок змши коефщь ента надлишку повiтря. Для регулювання подачi га-зоповпряно! сумiшi на кожен пальник використовуються поворотш заслiнки. Як виконав-чий механiзм був обраний електропривщ поворотного типу Belimo NM230ASR.
Щiд час аналiзу системи управлшня було вияв-лено такий недолж пальников, як неможливiсть швидко виявити несправнiсть виконавчих мехашз-мiв подачi газу та повiтря на пальники, i заклиню-вання заслiнок. Це пов'язано з тим, що на робочш станцп оператора не ввдображаеться реальне положения вiдкриття заслонок газу та повпря [2].
У разi несправностi виконавчого мехаиiзму, що регулюе подачу газу, виконавчий мехашзм, що регулюе подачу повiтря, продовжуе регулювання в штатному режимi. Те саме вiдбуваеться i в разi не-справностi виконавчого механiзму, що регулюе по-вiтря. Отже, система регулювання сшввщношення витрати газу та повиря не може шдтримувати оп-тимальний процес згоряння газу. Це сприяе завище-нiй або заниженш витратi газу, збiльшенню часу розiгрiву слябiв, пiдвищеному окалиноутворенню, що призводить до нестабiльних показань темпера-тури в автоматичному режимi.
Пов'язано це з тим, що регулятор, який коригуе спiввiдношения "газ-повиря", не мае зворотного зв'язку з виконавчими мехашзмами пальников. Ре-
комендуеться його ввести, осшльки дшсне положения виконавчих мехашзм1в неввдоме i для системи регулювання, i для оператора.
Введения зворотного зв'язку рекомендуеться мгж програмованим логiчним контролером (ПЛК) i виконавчими електроприводами подачi газу i повь тря на пальники. У програму керування ПЛК необ-хiдно внести коригування, що змiнюе керування виконавчими електроприводами подачi газу, роблячи його залежним вiд дiйсного положення виконавчого електроприводу подачi повiтря. Для автомати-зованого керування виконавчими електроприво-дами заслшок газу i повггря треба забезпечити ви-хiдний аналоговий сигнал, яким задаеться кут повороту, а ввдповвдно ступiнь ввдкриття клапана.
Висновок. Запропоновано модернiзацiю системи автоматичного керування методичною тччю за рахунок встановлення регенеративних пальников i введення зворотного зв'язку виконавчих мехашз-мiв газу i повiтря. Що дасть змогу:
- зб№шити обсяг продукцп, що випуска-еться;
- зб№шити точнiсть нагрiву, надiйнiсть та швидкодш печi;
- скоротити витрати, що входять до собiвар-тосп продукци, що випускаеться, за рахунок зни-ження енергетичних витрат.
Список лггератури
1. Губинский, В.И. Актуальные задачи реконструкции нагревательных печей / В.И. Губинский //Металлургическая теплотехника, Сборник научных трудов НМетАУ, Днепропетровск: НМетАУ, 2005. - с.149-156.
2. Винтовкин, А.А. Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики): справочник / А.А. Винтовкин, М.Г. Ладыги-чев, А.Б. Усачев. - М.: Машиностроение, 2001. -с.496.
