Тема 6.3. Схема автоматического управления камерной печью сопротивления.
Модуль 6. Электрооборудование и автоматизация электротермических установок.
Тема 6.1. Общие сведения, назначение и классификация электротермических установок.
Электротермической установкой или печью называется комплекс, состоящий из электротермического оборудования (в котором электрическая энергия превращается в тепловую) и из электрического оборудования (которое обеспечивает этот технологический процесс). Печь отличается от электротермической установки только наличием в ней закрытой камеры нагревания.
Электротермические установки (ЭТУ) применяются при производстве фасонного литья, выплавки металлов из металлолома, производстве металлических сплавов, нагреве заготовок перед обработкой давлением, нагреве металлов под пластическую деформацию, при термической обработке деталей и узлов, при закалке и сушке изделий.
По способу преобразования электрической энергии в тепловую все ЭТУ и печи делятся на индукционные, дуговые и установки (печи) сопротивления.
В индукционных установках (печах) избыточное тепло образуется за счёт вихревых токов, которые индуктируются электромагнитным полем в нагреваемом теле. Индукционная печь представляет собой своего рода трансформатор, первичная обмотка которого (индуктор) подключается к источнику питания переменного тока промышленной или повышенной частоты (десятки – сотни кГц), а вторичной обмоткой является само нагреваемое тело.
|
|
|
Работа дуговых установок (печей) основана на выделении избыточного тепла в дуговом разряде большой мощности, при этом температура дуги может составлять 2500 градусов и выше. В дуговых печах косвенного нагрева дуга образуется между электродами, а тепло передаётся нагреваемому телу при помощи инфракрасного излучения. В печах прямого нагрева дуга образуется между электродами и нагреваемым телом.
В установках (печах) сопротивления избыточное тепло создаётся при прохождении электрического тока через нагревательные элементы, имеющие большое удельное сопротивление и мощность.
Все печи, как правило, питаются от источника трёхфазного переменного тока.
Помимо электрооборудования общего назначения в состав ЭТУ входят печные трансформаторы и автотрансформаторы, специальные преобразовательные агрегаты (преобразователи частоты, напряжения), коммутационные и защитные аппараты (токопроводы, печные выключатели и т.д.), электроприводы вспомогательных механизмов, а также автоматические регуляторы температуры (мощности).
СР Тема 6.2. Классификация и конструкция печей сопротивления.
По конструкции все печи сопротивления делятся на:
|
|
|
- камерные;
- шахтные;
- колпаковые;
- конвейерные;
- барабанные;
- толкательные;
- рольганговые;
Конструкция камерной печи сопротивления.
В зависимости от температуры печи сопротивления делятся на:
1) низкотемпературные (500 - 600° С);
2) среднетемпературные (600 - 1250° С);
3) высокотемпературные (1250-2500° С).
Среднетемпературная печь сопротивления (рис. 42) имеет камеру, образованную огнеупорной футеровкой (5), а также теплоизоляцией. Камера находится в кожухе (4) из листовой или профилированной стали.
На своде, боковых стенках и в поду (нижняя часть печи) располагаются нагревательные элементы 3 в виде зигзагов и спиралей. Подовые нагревательные элементы накрыты огнеупорными плитами 6, на которые укладываются нагреваемое тело. Дверца печи 1 имеет механизм подъёма 2 с электроприводом 8. Печь снабжена устройством пламенной завесы 7, а через штуцер, расположенный в задней стенке печи в камеру подаётся смесь газов на основе азота. Смесь газов необходима для вытеснения из камеры кислорода воздуха в целях защиты нагреваемых деталей от окисления. Пламенная завеса предназначена для предотвращения проникновения воздуха в камеру при открытой дверце.
|
|
|
Нагревательные элементы изготавливаются из сплавов жароупорных металлов с высоким удельным сопротивлением. Наибольшее распространение получили проволочные и ленточные нагреватели из хромоалюминиевых и хромоникелевых сплавов. Нагреватели, как правило, устанавливаются в пространство печи в виде отдельных секций (подобных секциям пускорегулирующих резисторов). Проволочные нагреватели бывают зигзагообразными и спиральными, а ленточные - только зигзагообразными. Подовые нагревательные элементы укладываются на специальные керамические опоры, а на стенах и своде печи спиральные нагреватели укладываются в пазах футеровки, а ленточные - крепят с помощью специальных керамических крючков.
Мощность, потребляемая нагревательными элементами:
- для небольших печей - единицы кВт;
- для крупных печей - десятки и сотни кВт.
Нагревательные элементы.
(Зимин, с.18-20, рис.1-5 и рис.1-6).
Тема 6.3. Схема автоматического управления камерной печью сопротивления.
Схема печи (рис. 43) состоит из силовой части и схемы управления.
В силовую часть входят нагреватели печи ЭПС (электрическая печь сопротивления), питающие их линейный контактор КЛ и печной автотрансформатор АТ, а также электропривод механизма подъёма/опускания дверцы. Приводом механизма подъёма/опускания дверцы служит электродвигатель М1, коммутация реверса которого осуществляется контакторами КП (подъём) и КО (опускание). Силовая часть питается от переменного трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц и имеет два аппарата защиты – автоматические выключатели QF1 и QF2 .
|
|
|
Схема управления состоит из двух частей:схемы управления дверцей и схемы регулирования температуры печи.
Схема управления двигателя М1 стандартная, с типовыми блокировками от одновременного включения контакторов и конечными выключателями SQ1 (ограничивает крайнее верхнее положение дверцы) и SQ2 (ограничивает крайнее нижнее положение дверцы). Кроме этого SQ2 имеет ещё один замыкающий контакт в цепи питания катушки линейного контактора КЛ (блокировка от включения печи при поднятой дверце). При отключении двигателя М1, его вал затормаживается электромагнитным тормозом YВ в любом положении дверцы.
В ручном режиме печь включается и отключается переводом переключателя SA из положения О в положение Р и наоборот, при этом получают питание катушка промежуточного реле РП и линейный контактор КЛ (при закрытой дверце). В положении Р печь нагревается, а в положении О - остывает.
В режиме автоматического управления (переключатель SА в положении А) команду на включение и отключение нагревателей печи подаёт прибор теплового контроля ПТК -автоматический измерительный потенциометр (рис. 44,а), выходным элементом которого является контакт «Мин» (минимум).
Этот прибор, во первых, осуществляет непрерывный контроль и измерение температуры печи, а во вторых осуществляет автоматическое двухпозиционное регулирование температуры печи - поддержание температуры на заданном уровне tºср (рис.44,в). Измерительная часть ПТК построена на компенсационном методе измерения термоЭДС едт датчика температуры ДТ (термопара, введённая в пространство печи). Основой схемы является измерительный мост, состоящий из резисторов R1, R2, RЗ и R4 и реохорда Rр с крайними выводами (точки1 и 3) и ползунком (точка 2). В одну диагональ этого моста подключен источник стабилизированного напряжения Ucт, а с другой диагонали (точка 2 и 4) снимается напряжение разбаланса моста Uм. Алгебраическая сумма едт и Uм образует сигнал рассогласования Uвх ус =Uм - едт , который поступает на вход электронного усилителя ЭУ (УПТ). Величина Uм однозначно зависит от места положения ползунка реохорда Rр, а величина термоЭДС едт зависит от температуры в камере печи. Ползунок реохорда передвигается через передаточный механизм ПМ двигателем М2. Поэтому всегда можно найти такое положение ползунка на реохорде, при котором Uм = едт (например при длительно установившейся температуре в печи), при этом двигатель М2 неподвижен. Двигатель М2 перемещает через ПМ не только ползунок реохорда, но и указательную стрелку У на шкале измерительного потенциометра, которая показывает температуру печи в данный момент. Кроме этого на шкале устанавливаются два указателя температуры: УЗ - указатель заданной температуры; УП - указатель предельной температуры. На указателе УЗ укреплён микропереключатель с контактом «Минимум» («Мин»), а на указателе УП - микропереключатель с контактом «Максимум» («Макс»).
При подаче напряжения сети на схему в начальный момент времени (точка 0 на рис.44,в) температура в камере печи мала, а значит стрелка У находится в крайнем левом положении на шкале. Поэтому специальный упор, расположеный на стрелке У не воздействует на контакт «Минимум», он замкнут, РП и KЛ включены и нагреватели печи получают питание. Температура в печи и термоЭДС едт постепенно увеличиваются и на входе усилителя ЭУ появляется сигнал рассогласования с отрицательным знаком:
-Uвх.ус.=Uм - едт ↑
Усилившись в ЭУ (УПТ) этот сигнал подаётся на управляющую обмотку двигателя М2, вал которого начинает вращаться против часовой стрелки. По мере роста температуры стрелка У и ползунок реохорда Rр постепенно передвигаются вправо . Как только температура в печи станет заданной, стрелка У упором надавит на микропереключатель УЗ и контакт «Минимум» разомкнётся. РП и KЛ теряют питание и нагреватели печи отключаются (точка 1). Температура и термоЭДС едт начинают уменьшаться, а значит на входе ЭУ появится сигнал положительной полярности:
+Uвх.ус.= Uм - едт↓
Вал двигателя М2 вращается в противоположную сторону, отводя стрелку и ползунок реохорда влево на шкале. Контакт «Минимум» вновь замкнётся, а РП, КЛ и нагреватели печи вновь получают питание (точка 2). Температура в печи увеличивается, и процесс повторяется (точка 3,4 и т.д.), причём температура в камере поддерживается на заданном уровне ( t°ср).
Зона нечувствительности Δt° зависит от силы упругости контактов микропереключателя «Минимум», а также от инерционности нагревателей печи.
В случае выхода из строя элементов САР, температура в печи будет возрастать до предельного значения. Стрелка У пройдет указатель УЗ и через какое-то время надавит упором на микропереключатель УП, замкнётся контакт «Максимум», и на пульте диспетчера загорится сигнальная лампа НL1 «Авария».
Таким же образом САР ведёт себя при возникновении внешних возмущающих воздействий:
1) Изменении напряжения питающей сети;
2) Вводе в камеру печи массивных холодных деталей.
В этом случае САР поддерживает температуру на заданном уровне аналогично выше изложенному.
Практическая работа № 5
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 1702; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!