Исследование автоматизации процесса нагрева и выравнивания температуры труб в печи с шагающими балками (Отчет о научно-исследовательской работе), страница 8

Таким образом, все эти параметры, а именно: входные, выходные и режимные, связаны между собой.

Требования к поддержанию режимных и особенно выходных параметров является обязательным условием проведения технологического процесса.

Сложность управления заключается в наличие внешних и внутренних возмущающих воздействий. Внешние возмущения проникают извне при изменении входных и некоторых выходных параметров, а также параметров окружающей среды (температуры, давления, влажности).

Внутренние возмущения возникают в самом объекте управления при изменении характеристик технологического оборудования.

Основные показатели эффективности процесса регулировать невозможно, так как средняя температура нагрева труб зависит от марки стали, от времени нахождения трубы вне печи (на предыдущей стадии), состава и расхода горючей смеси, т.е. нет конкретного параметра, который бы однозначно оценивал среднюю температуру нагрева труб и ее устойчивость к внешним воздействиям. А также нет соответствующих приборов для непосредственного измерения качества и нет каналов для внесения регулирующих воздействий.

Поэтому необходимо регулировать все режимные параметры и устранить все возмущающие воздействия до объекта. Возмущения, носящие незначительный характер или не оказывающие влияния на ход технологического процесса при выборе контуров регулирования не учитываются.

На основные показатели эффективности процесса оказывают влияние следующие возмущающие воздействия: изменение расхода горючей смеси; температура труб до печи; равномерность прогрева труб; давление в печи; температура воздуха подаваемого вместе с горючей смесью.

Основным режимным параметром процесса является температура в каждой зоне печи. Температура оказывает одинаковое влияние на нагрев во всех трех зонах печи. Поэтому рассмотрим влияние температуры только в одной зоне.

Так при уменьшении температуры будет происходить недогревание трубы, что приведет к снижению качественного показателя процесса (если трубу требуется подогреть). А чтобы избежать этого снижения, необходимо будет увеличить продолжительность операции, вследствие чего снизится производительность установки. Поддержание повышенной температуры в нашем случае не рационально, так как это приведет к увеличению затрат на природный газ.

Следовательно, температуру необходимо регулировать. Для этого выбирается система автоматического контроля и регулирования температуры в печи изменения расхода горючей смеси в горелки.

Производительность установки, определяется как количеством нагретых труб, так и продолжительностью процесса нагрева каждой трубы. Увеличение продолжительности операции нагрева каждой трубы при постоянной температуре приведет к уменьшению производительности печи, следовательно не будет обеспечиваться основной показатель эффективности. Уменьшение продолжительности операций приведет к неполному прогреву труб, что значительно снизит температуру труб на выходе из печи. И то, и другое недопустимо. Следовательно, продолжительность всех операций нагрева необходимо выдерживать в соответствии с требованиями технологического регламента с помощью соответствующих средств автоматизации.

Для правильного протекания горения, а следовательно и для постоянства количества тепла отдаваемого в результате сгорания природного газа, необходимо поддерживать требуемое соотношение расходов природного газа и воздуха, подаваемых на горелку. В результате различных объемных долей газов участвующих может получиться,  либо обедненная смесь (недостаток горючего и избыток окислителя), тогда реакция пройдет с меньшим выделением тепла что ухудшит показатель качества, либо обогащенная смесь (избыток горючего и недостаток окислителя), в этом случае при неполном сгорании газа образуется сажа в виде копоти что тоже недопустимо. Таким образом соотношение расходов двух газов необходимо регулировать.