Способ и устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия

Способ и устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области плавильных устройств, и в частности к способу и устройству управления давлением в печи отжига непрерывного действия.

Уровень техники

Давление в печи отжига является важным управляющим индикатором. Флуктуирующее давление в печи может оказывать сильное влияние на качество и характеристики продукции. Очень низкое давление в печи может привести к тому, что к оксидированной полосовой стали будет поступать воздух, а очень высокое давление в печи может привести к возникновению потока отработанного газа в следующую секцию печи, что может повредить атмосферу в печи. Вся нагревательная печь для непрерывного отжига разделена на несколько секций, и управление каждой секцией осуществляют независимо, например, относительно расхода каменноугольного газа, температуры и давления. Температурой в широко применяемых в настоящее время печах отжига, главным образом, управляют с применением способа двойного перекрестного ограничения амплитуды. И расход каменноугольного газа, и расход воздуха, поступающего в печь, изменяются в разной степени по мере надобности, что приводит к тому, что объем отработанного газа, получаемого при горении в печи, всегда меняется и, тем самым, приводит к флуктуации давления в печи. В настоящее время, в общем, для управления давлением в существующих печах отжига непрерывного действия обычно используют общепринятый пропорционально-интегрально-дифференциальный (PID) способ двойного перекрестного ограничения амплитуды. Схематичная диаграмма управляющей логики общепринятого PID способа двойного перекрестного ограничения амплитуды показана на фиг.3. Процесс управления заключается в следующем: измеряют температуру в печи с помощью двух термопар соответственно, большее из двух измерений принимают за значимое и отправляют для сравнения с заданным значением температуры в печи, разницу между измеренным и заданным значением принимают в качестве входа на PID-модуль управления; после выполнения операции PID-модуль управления выдает управляющий сигнал на управляющий модуль двойного перекрестного ограничения амплитуды, чтобы тот мог действовать; управляющий модуль двойного перекрестного ограничения амплитуды вычисляет новые установочные значения расхода каменноугольного газа и расхода воздуха и сравнивает новые установочные значения с действительными значениями и выявляет разности между новыми установочными значениями и действительными значениями соответственно, а затем отправляет значения разностей на PID-модуль каменноугольного газа и PID-модуль воздуха соответственно; после выполнения операции PID-модуль каменноугольного газа и PID-модуль воздуха отправляют сигнал, обозначающий необходимость регулирования вентиля управления каменноугольным газом, и сигнал, обозначающий необходимость регулирования вентиля управления воздухом, на их исполнительные механизмы соответственно; и, наконец, исполнительные механизмы вентиля управления каменноугольным газом и вентиля управления воздухом подстраивают вентили так, чтобы сделать текущие реальные значения расхода каменноугольного газа и расхода воздуха соответствующими новым установленным значениям соответственно. Во время регулировки расход каменноугольного газа и расход воздуха, поступающие в печь, все время изменяются. Печь отжига непрерывного действия оборудована множеством топок, загрузка каждой топки постоянно меняется, и объем каменноугольного газа и воздуха в печи постоянно меняется в относительно широком диапазоне, более того, передача давления в печи к точкам измерения занимает небольшое время, помимо этого, печь отжига обладает большой инертностью и естественным запаздыванием. По всем этим причинам обычное управление давлением в печах отжига непрерывного действия не может обеспечить стабильность давления в печи и высокую скорость регулирования.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения - предложить способ и устройство для управления давлением в печи отжига непрерывного действия, принимая во внимание влияние теплового расширения газа на давление в печи.

Основная управляющая логика способа управления и управляющего устройства в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, чтобы взять все заданные значения температуры, мощности горелки, расхода каменноугольного газа и расхода воздуха, подаваемых в секции печи, и их действительные значения в качестве входных значений, вычислить текущую оптимальную скорость вращения вентилятора отработанного газа с применением многопараметрического алгоритма прогнозирования и осуществить управление давлением в печи, используя сочетание оптимальной скорости вращения вентилятора отработанного газа и степени открытия регулирующего вентиля. Вычисляя влияние изменения объема газа в печи до и после сгорания на давление в печи и принимая во внимание влияние теплового расширения газа в печи на давление в печи, способ управления и управляющее устройство могут улучшить точность управления и динамический отклик давления в печи.

В одном аспекте изобретения предложен способ управления давлением в печи отжига непрерывного действия, который содержит следующие стадии:

определяют расход каменноугольного газа и расход воздуха в каждой секции с использованием датчика расхода каменноугольного газа и датчика расхода воздуха, расположенных в каждой секции печи отжига непрерывного действия соответственно, складывают расход каменноугольного газа, определенного в каждой секции, чтобы получить общий входной расход каменноугольного газа, складывают расход воздуха, определенный в каждой секции, чтобы получить общий входной расход воздуха, и вычисляют давление в печи до сгорания, исходя из общего входного расхода каменноугольного газа и общего входного расхода воздуха;

определяют составляющие каменноугольного газа и соотношение каменноугольного газа к воздуху с использованием детектора составляющих;

определяют температуру газа в печи перед сгоранием с использованием термопары;

прогнозируют составляющие газа после сгорания и общий объем газа исходя из уравнений химической реакции горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху;

воспламеняют каменноугольный газ и воздух в печи и определяют температуру газа в печи после сгорания с использованием термопары;

вычисляют давление газа в печи после сгорания исходя из давления газа в печи до сгорания, температуры газа в печи до сгорания и температуры газа в печи после сгорания; и

вычисляют степень открытия вентилятора отработанного газа исходя из давления газа в печи до сгорания и давления газа в печи после сгорания, используя алгоритм прироста пропускания газа, и

используют указанную степень открытия для управления вентилятором отработанного газа.

В другом аспекте изобретения предложено устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия, которое содержит следующие устройства:

датчики расхода каменноугольного газа, расположенные в каждой секции печи отжига непрерывного действия и выполненные таким образом, чтобы определять расход каменноугольного газа в каждой секции соответственно;

датчики расхода воздуха, расположенные в каждой секции печи отжига непрерывного действия и выполненные таким образом, чтобы определять расход воздуха в каждой секции соответственно;

вычислительный блок для вычисления общего объема газа в печи, который связан с датчиками расхода каменноугольного газа и датчиками расхода воздуха, при этом вычислительный блок для вычисления общего объема газа в печи выполнен таким образом, чтобы складывать расход каменноугольного газа в каждой секции, чтобы получить общий входной расход каменноугольного газа, и складывать расход воздуха в каждой секции, чтобы получить общий входной расход воздуха;

детектор составляющих, выполненный таким образом, чтобы определять составляющие каменноугольного газа и соотношение каменноугольного газа к воздуху;

термопару, выполненную таким образом, чтобы определять температуру газа в печи;

блок прогнозирования горения, связанный с вычислительным блоком для вычисления давления газа в печи и детектором составляющих, и выполненный таким образом, чтобы прогнозировать составляющие газа, получающегося после сгорания, и общий объем газа после сгорания, используя уравнения химических реакций горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху;

воспламенитель, выполненный таким образом, чтобы воспламенять каменноугольный газ и воздух в печи;

вычислительный блок для вычисления давления газа в печи, связанный с вычислительным блоком для вычисления общего расхода газа в печи и выполненный таким образом, чтобы вычислять давление газа в печи до сгорания исходя из общего входного расхода каменноугольного газа и общего входного расхода воздуха до сгорания, причем вычислительный блок для вычисления давления газа в печи дополнительно связан с термопарой и выполнен таким образом, чтобы вычислять давление газа в печи после сгорания исходя из давления газа в печи до сгорания, температуры газа в печи до сгорания и температуры газа в печи после сгорания;

регулятор степени открытия вентилятора отработанного газа, связанный с вычислительным блоком для вычисления давления газа в печи и вентилятором отработанного газа, и выполненный таким образом, чтобы вычислять степень открытия вентилятора отработанного газа исходя из давления газа в печи до сгорания и давления газа в печи после сгорания, используя алгоритм прироста пропускания газа, причем регулятор степени открытия вентилятора отработанного газа использует указанную степень открытия, чтобы управлять вентилятором отработанного газа.

В обычных решениях для управления печами отжига непрерывного действия приспособлен только PID-контроллер. В этом режиме управления регулирование поведения осуществляют на основании обратной связи, которая неизбежно приводит к недостаточному или к чрезмерному регулированию. В виду этого, предложенное в соответствии с настоящим изобретением устройство для управления давлением в печи отжига непрерывного действия содержит упреждающий элемент. С таким управляющим устройством исходя из расхода каменноугольного газа и расхода воздуха в секциях печи отжига непрерывного действия (расход каменноугольного газа и расход воздуха должны соответствовать химической реакции горения так, чтобы не оставалось избыточного кислорода, который может окислить объект, подвергаемый отжигу), можно вычислить расход отработанного газа, который будет выработан при сгорании, и оптимальную скорость вентилятора отработанного газа, необходимую, чтобы поддерживать заданное значение давления в печи. При регулировании давления в печи регулятор вентилятора отработанного газа непосредственно управляет вентилятором отработанного газа так, чтобы заставить его вращаться с оптимальной скоростью. При таких управляющих воздействиях можно заставить давление в печи быстро откликаться на управляющие воздействия и значительно снизить отклонения, поддерживая стабильное давление в печи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема последовательности операций способа управления давлением в печи отжига непрерывного действия в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 показана технологическая схема устройства для управления давлением в печи отжига непрерывного действия в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3 показана управляющая логика способа управления давлением в печи двойного перекрестного ограничения амплитуды для общепринятых PID-регуляторов для управления давлением в печи отжига непрерывного действия;

на фиг.4 показан график давления в печи в случае использования обычного способа управления; и

на фиг.5 показан график давления в печи в случае использования способа управления и управляющего устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Обращаясь к фиг.1, показан способ управления давлением в печи отжига непрерывного действия в соответствии с настоящим изобретением. Способ содержит следующие стадии:

S101: определяют расход каменноугольного газа и расход воздуха в каждой секции с использованием датчика расхода каменноугольного газа и датчика расхода воздуха, расположенных в каждой секции печи отжига непрерывного действия соответственно, складывают расход каменноугольного газа, определенного в каждой секции, чтобы получить общий входной расход каменноугольного газа, складывают расход воздуха, определенный в каждой секции, чтобы получить общий входной расход воздуха, и вычисляют давление в печи до сгорания, исходя из общего входного расхода каменноугольного газа и общего входного расхода воздуха.

В одном варианте осуществления общий входной расход V_gas каменноугольного газа и общий входной расход V_air воздуха вычисляют по следующим выражениям:

V_gas=V_g1+V_g2+…+V_gn;

V_air=V_a1+V_a2+…+V_an

где:

V_gas обозначает общий входной расход каменноугольного газа;

V_gn обозначает расход каменноугольного газа, определенный в n-й секции;

V_air обозначает общий входной расход воздуха;

V_an обозначает расход воздуха, определенный в n-й секции.

После получения общего входного расхода V_gas каменноугольного газа и общего входного расхода V_air воздуха измеряют внутренний объем печи отжига непрерывного действия. Общий объем V1 каменноугольного газа и воздуха вычисляют исходя из общего входного расхода V_gas каменноугольного газа и общего входного расхода V_air воздуха так, чтобы получить давление P1 в печи перед сгоранием.

S102: определяют составляющие каменноугольного газа и соотношение каменноугольного газа к воздуху с использованием детекторов составляющих. Например, в одном варианте осуществления определенные составляющее каменноугольного газа включают в себя: H₂: 57,78%, O₂: 0,61%, N₂: 4,54%, CH₄: 24,80%, CO: 6,47%, CO₂: 2,87%, C₂H₄: 0,68%, C₃H₆: 0,2%. Соотношение каменноугольного газа к воздуху равно 1:4. Обычно соотношение каменноугольного газа к воздуху заранее задают равным 1:4 или около того в зависимости от потребностей процесса отжига. На этой стадии соотношение каменноугольного газа к воздуху снова проверяют с помощью детектора составляющих.

S103: определяют и получают температуру T1 газа в печи перед сгоранием с использованием термопар.

S104: прогнозируют составляющие газа после сгорания и общий объем V2 газа, выработанного при горении, с использованием уравнений химической реакции горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху.

В одном варианте осуществления уравнения химической реакции горения включают в себя:

2H₂+O₂=2H₂O;

CH₄+2O₂=2H₂O+CO₂;

2СО+O₂=2CO₂;

C₂H₄+3O₂=2CO₂+2H₂O;

2C₂H₆+7O₂=4CO₂+6H₂O;

2C₃H₆+9O₂=6CO₂+6H₂O.

Используя вышеприведенные химические реакции горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху, можно точно спрогнозировать составляющие газа после сгорания и общий объем V2 газа после сгорания.

S105: воспламеняют смесь каменноугольного газа и воздуха в печи и определяют температуру T2 газа в печи после сгорания с использованием термопары.

S106: вычисляют давление газа в печи после сгорания, исходя из давления газа в печи до сгорания, температуры газа в печи до сгорания и температуры газа в печи после сгорания.

Тепло, выделяемое при горении, повышает температуру отработанного газа в печи, и одновременно отработанный газ нагревается температурой, получаемой от печи, и расширяется. Давление в печи после сгорания можно вычислить с использованием уравнения термодинамики P1V1/T1=P2V2/T2, где P1 - давление газа в печи перед сгоранием; V1 - объем газа в печи перед сгоранием; T1 - температура газа в печи перед сгоранием; P2 - давление газа в печи после сгорания; V2 - объем газа в печи после сгорания; T2 - температура газа в печи после сгорания. Из них P1 и VI получают на стадии S101, T1 получают на стадии S103, V2 получают на стадии S104, T2 получают на стадии S105, а давление P2 газа в печи после сгорания вычисляют на стадии S106.

S107: вычисляют степень открытия вентилятора отработанного газа исходя из давления P1 газа в печи до сгорания и давления P2 газа в печи после сгорания и с использованием алгоритма прироста поступления газа, и используют указанную степень открытия для управления вентилятором отработанного газа.

В одном варианте осуществления алгоритм прироста пропускания газа включает в себя вычисление прироста газа FAN DISV посредством следующего уравнения:

FAN_DISV=((Flow_air+Flow_air/(Flow_gas*Gas_air))*Burn_Parameter+(Flow_gas-Flow_air/(Flow_gas*Gas_air))+Nflow_1)*(temp_pv+273.15)/(Fan_Flow_Max*273.15)*100;

где Flow_air - расход воздуха, FIow_gas - расход каменноугольного газа, Burn_Parameter - параметр горелок, Gas_air - соотношение каменноугольного газа к воздуху, Fan_Flow_Max - максимальный поток, создаваемый вентилятором, temp_pv - фактическая температура в печи, a Nflow_1 - заданный эталонный расход.

Степень открытия вентилятора отработанного газа, полученная на стадии S107, может оказывать предшествующее управлению влияние на давление в печи. При регулировании давления в печи степень открытия вентилятора отработанного газа непосредственно передают на вентилятор отработанного газа, так чтобы вентилятор отработанного газа мог достичь требуемой степени открытия, а затем PID-регулятор вентиля отработанного газа проводит точную регулировку, при этом объединяют действие по регулировке оптимальной скорости вращения и действие по точной регулировке вентиля отработанного газа, и их сочетание принимают в качестве конечного значения, установленного для вентилятора отработанного газа. При всех таких управляющих воздействиях можно заставить давление в печи быстро откликаться на управляющие воздействия и значительно снизить отклонения так, чтобы поддерживать стабильное давление в печи.

В изобретении также предложено устройство управления давлением в печи отжига непрерывного действия, как показано на фиг.2. Система содержит датчики 201 расхода каменноугольного газа, датчики 202 расхода воздуха, вычислительный блок 203 для вычисления общего объема газа в печи, детектор 204 составляющих, термопару 205, блок 206 прогнозирования горения, воспламенитель 207, вычислительный блок 208 для вычисления давления газа в печи, регулятор 209 степени открытия вентилятора отработанного газа и вентилятор 210 отработанного газа.

Датчики 201 расхода каменноугольного газа расположены в каждой секции печи отжига непрерывного действия и используются для определения расхода каменноугольного газа в каждой секции соответственно.

Датчики 202 расхода воздуха расположены в каждой секции печи отжига непрерывного действия и используются для определения расхода воздуха в каждой секции соответственно.

Вычислительный блок 203 для вычисления общего объема газа в печи соединен и с датчиками 201 расхода каменноугольного газа, и с датчиками 202 расхода воздуха. Вычислительный бок 203 суммирует значения расхода каменноугольного газа, определенные в каждой секции, и получает общий входной расход каменноугольного газа, а также суммирует значения расхода воздуха, определенные в каждой секции, и получает общий входной расход воздуха. В одном варианте осуществления общий входной расход V_gas каменноугольного газа и общий входной расход V_air воздуха вычисляют по следующим выражениям:

V_gas=V_g1+V_g2+…+V_gn;

V_air=V_a1+V_a2+…+V_an,

где

V_gas обозначает общий входной расход каменноугольного газа;

V_gn обозначает расход каменноугольного газа, определенный в n-й секции;

V_air обозначает общий входной расход воздуха;

V_an обозначает расход воздуха, определенный в n-й секции;

После получения общего входного расхода V_gas каменноугольного газа и общего входного расхода V_air воздуха измеряют внутренний объем печи отжига непрерывного действия. Общий объем VI каменноугольного газа и воздуха вычисляют, исходя из общего входного расхода V_gas каменноугольного газа и общего входного расхода V_air воздуха так, чтобы получить давление P1 в печи перед сгоранием.

Детектор 204 составляющих используют, чтобы определять составляющие каменноугольного газа и соотношение каменноугольного газа к воздуху. В одном варианте осуществления полученные составляющие каменноугольного газа включают в себя H₂: 57,78%, O₂: 0,61%, N₂: 4,54%, CH₄: 24,80%, CO: 6,47%, CO₂: 2,87%, C₂H₄: 0,68%, C₃H₆: 0,2%. Соотношение каменноугольного газа к воздуху равно 1:4. Обычно, соотношение каменноугольного газа к воздуху задают заранее в зависимости от потребностей процесса отжига. Соотношение каменноугольного газа к воздуху еще раз проверяют посредством детектора 204 составляющих.

Термопару 205 используют, чтобы определить температуру газа в печи.

Блок 206 прогнозирования горения соединен с вычислительным блоком 203 и детектором 204 составляющих. Составляющие газа после сгорания и общий объем V2 газа после сгорания могут быть спрогнозированы с использованием уравнений химической реакции горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху.

В одном варианте осуществления уравнения химической реакции горения включают в себя:

2H₂+O₂=2H₂O;

CH₄+2O₂=2H₂O+CO₂;

2СО+O₂=2CO₂;

C₂H₄+3O₂=2CO₂+2H₂O;

2C₂H₆+7O₂=4CO₂+6H₂O;

2C₃H₆+9O₂=6CO₂+6H₂O.

Используя вышеприведенные химические реакции горения и исходя из общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху, можно точно спрогнозировать составляющие газа после сгорания и общий объем V2 газа после сгорания.

Воспламенитель 207, расположенный в печи, используют, чтобы воспламенять каменноугольный газ и воздух в печи.

Вычислительный блок 208 для вычисления давления газа в печи соединен с вычислительным блоком 203 для вычисления общего объема газа в печи и используется для вычисления давления газа в печи перед сгоранием, исходя из общего входного расхода каменноугольного газа и общего входного расхода воздуха. Вычислительный блок 208 также соединен с термопарой 205 и блоком 206 прогнозирования горения и используется для вычисления давления газа в печи после сгорания, исходя из давления газа в печи перед сгоранием, температуры газа в печи перед сгоранием и температуры газа в печи после сгорания. Тепло, выделяемое при горении, повышает температуру отработанного газа, и одновременно отработанный газ нагревается температурой, получаемой от печи, и расширяется. Давление в печи после сгорания каменноугольного газа и воздуха можно вычислить с использованием уравнения термодинамики P1V1/T1=P2V2/T2, где P1 - давление газа в печи перед сгоранием; V1 - объем газа в печи перед сгоранием; T1 - температура газа в печи перед сгоранием; P2 - давление газа в печи после сгорания; V2 - объем газа в печи после сгорания; T2 - температура газа в печи после сгорания. Причем P1 и V1 получают с помощью вычислительного блока 203 для вычисления общего объема газа в печи. T1 получают с помощью термопары 205. V2 получают с помощью блока 206 прогнозирования сгорания. T2 также получают с помощью термопары 205. Давление P2 газа в печи после сгорания вычисляют и получают с помощью вычислительного блока 208 для вычисления давления газа в печи.

Регулятор 209 степени открытия вентилятора отработанного газа связан с вычислительным блоком 208 для вычисления давления газа в печи и вентилятором 210 отработанного газа и используется для вычисления степени открытия для вентилятора отработанного газа исходя из давления P1 газа в печи перед сгоранием и давления P2 газа в печи после сгорания на основе алгоритма прироста поступления газа. Степень открытия используют для управления вентилятором 210 отработанного газа.

В одном варианте осуществления алгоритм прироста поступления газа включает в себя вычисление прироста газа FAN DISV исходя из следующего уравнения:

FAN_DISV=((Flow_air+Flow_air/(Flow_gas*Gas_air))*Burn_Parameter+(Flow_gas-Flow_air/(Flow_gas*Gas_air))+Nflow_1)*(temp_pv+273.15)/(Fan_Flow_Max*273.15)*100,

где Flow_air - расход воздуха, Flow_gas - расход каменноугольного газа, Burn_Parameter - параметр горелок, Gas_air - отношение каменноугольного газа к воздуху, Fan_Flow_Max - максимальный поток, создаваемый вентилятором, temp_pv - фактическая температура в печи, a Nflow_1 - заданный эталонный расход.

Степень открытия вентилятора отработанного газа, полученная регулятором 209 степени открытия вентилятора отработанного газа, может оказывать предшествующее управлению влияние на давление в печи. При регулировании давления в печи степень открытия вентилятора отработанного газа непосредственно передают на вентилятор отработанного газа, так чтобы вентилятор отработанного газа мог достичь требуемой степени открытия, а затем, PID-регулятор вентиля отработанного газа проводит точную регулировку, при этом объединяют действие по регулировке оптимальной скорости вращения и действие по точной регулировке вентиля отработанного газа, и их сочетание принимают в качестве конечного значения, установленного для вентилятора отработанного газа. При всех таких управляющих воздействиях можно заставить давление в печи быстро откликаться на управляющие воздействия и значительно снизить отклонения так, чтобы поддерживать стабильное давление в печи.

На фиг.4 и фиг.5 показаны графики изменения давления газа в печи, полученные при различных способах управления. Причем на фиг.4 показан график изменения давления в печи, полученный при использовании обычного способа управления, а на фиг.5 показан график изменения давления в печи, полученный при использовании способа управления и управляющего устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Кривая 1 на фиг.4 показывает расход воздуха. Тенденция изменения расхода каменноугольного газа в основном одна и та же, потому что соотношение каменноугольного газа и воздуха, по сути, является постоянным. Когда расход и каменноугольного газа и воздуха снижают, то давление в печи (кривая 2) одновременно снижается, так как действия по управлению и регулированию не производят достаточно быстро, и, наконец, при чрезмерно закрученном вентиле отработанного газа возникает эффект, при котором давление в печи подскакивает до 70 Па и затем появляются флуктуации давления в печи.

На фиг.5, при регулировании, осуществляемом с помощью упреждающего модуля, предложенного в настоящем изобретении, давление в печи (кривая 2) слегка флуктуирует в пределах 20 Па, не приводя к отрицательному давлению, даже если расход воздуха (кривая 1) значительно изменяется.

В обычных решениях для управления печами отжига непрерывного действия приспособлен только PID-контроллер. Этот режим управления для осуществления регулирования на основании обратной связи неизбежно приводит к недостаточному или к чрезмерному регулированию. В виду этого, в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство для управления давлением в печи отжига непрерывного действия с упреждающим элементом. С таким управляющим устройством, исходя из расхода каменноугольного газа и расхода воздуха в секциях печи отжига непрерывного действия (расход каменноугольного газа и расход воздуха должны соответствовать химической реакции горения так, чтобы не оставалось избыточного кислорода, который может окислить объект, подвергаемый отжигу), можно вычислить объем отработанного газа и степень открытия вентилятора отработанного газа, необходимую, чтобы поддерживать заданное значение давления в печи. При регулировании давления в печи непосредственно на вентиль выводят степень открытия для вентилятора отработанного газа так, чтобы вентиль мог достичь требуемой степени открытия. Затем для точного регулирования используют PID-регулирование. При таких управляющих воздействиях можно заставить давление в печи быстро откликаться на управляющие воздействия и значительно снизить отклонения, поддерживая стабильное давление в печи.

1. Способ управления давлением газа в печи отжига непрерывного действия, включающий следующие стадии:определяют расход каменноугольного газа и расход воздуха в каждой секции с использованием датчика расхода каменноугольного газа и датчика расхода воздуха, расположенных в каждой секции печи отжига непрерывного действия соответственно, суммируют расход каменноугольного газа, определенный в каждой секции, для получения общего входного расхода каменноугольного газа, суммируют расход воздуха, определенный в каждой секции, для получения общего входного расхода воздуха, и вычисляют давление в печи до сгорания, исходя из общего входного расхода каменноугольного газа и общего входного расхода воздуха;определяют составляющие каменноугольного газа и соотношение каменноугольного газа к воздуху с использованием детектора составляющих;определяют температуру газа в печи перед сгоранием с использованием термопары;прогнозируют составляющие газа после сгорания и общий объем газа с использованием уравнений химической реакции горения и общего входного расхода каменноугольного газа, общего входного расхода воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху;воспламеняют каменноугольный газ и воздух в печи и определяют температуру газа в печи после сгорания с использованием термопары;вычисляют давление газа в печи после сгорания с учетом давления газа в печи до сгорания, температуры газа в печи до сгорания и температуры газа в печи после сгорания; ивычисляют степень открытия вентилятора отработанного газа с учетом давления газа в печи до сгорания и давления газа в печи после сгорания, и используют указанную степень открытия для управления вентилятором отработанного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтосоставляющие каменноугольного газа содержат 57,78% Н₂, 0,61% O₂, 4,54% N₂, 24,80% СН₄, 6,47% СО, 2,87% CO₂, 0,68% С₂Н₄, 0,2% С₃Н₆.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтоуравнения химической реакции горения включают в себя:2Н₂+O₂=2H₂O;СН₄+2O₂=2H₂O+CO₂;2СО+O₂=2CO₂;С₂Н₄+3O₂=2CO₂+2H₂O;2С₂Н₆+7O₂=4CO₂+6H₂O;2С₃Н₆+9O₂=6CO₂+6H₂O.

4. Устройство для управления давлением газа в печи отжига непрерывного действия, содержащее:датчики расхода каменноугольного газа, расположенные в каждой секции печи отжига непрерывного действия, выполненные с возможностью определения расхода каменноугольного газа в каждой секции соответственно;датчики расхода воздуха, расположенные в каждой секции печи отжига непрерывного действия, выполненные с возможностью определения расхода воздуха в каждой секции соответственно;вычислительный блок для вычисления общего объема газа в печи, который связан с датчиками расхода каменноугольного газа и датчиками расхода воздуха, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью суммирования расхода каменноугольного газа в каждой секции для получения общего входного расхода каменноугольного газа и возможностью суммирования расхода воздуха в каждой секции для получения общего входного расхода воздуха;детектор составляющих, выполненный с возможностью определения составляющих каменноугольного газа и соотношения каменноугольного газа к воздуху;термопару, выполненную с возможностью определения температуры газа в печи;блок прогнозирования горения, связанный с вычислительным блоком для вычисления давления газа в печи и детектором составляющих, и выполненный с возможностью прогнозирования составляющих газа, полученного после сгорания, и общего объема газа после сгорания с использованием уравнений химических реакций горения, данных об общем входном расходе каменноугольного газа, общем входном расходе воздуха, составляющих каменноугольного газа и соотношении каменноугольного газа к воздуху;воспламенитель, выполненный с возможностью воспламенять каменноугольный газ и воздух в печи;вычислительный блок для вычисления давления газа в печи, связанный с вычислительным блоком для вычисления общего расхода газа в печи и выполненный с возможностью вычисления давления газа в печи до сгорания на основании данных об общем входном расходе каменноугольного газа и общем входном расходе воздуха до сгорания, причем вычислительный блок для вычисления давления газа в печи связан с термопарой и выполнен с возможностью вычисления давления газа в печи после сгорания на основании давления газа в печи до сгорания, температуры газа в печи до сгорания и температуры газа в печи после сгорания; ирегулятор степени открытия вентилятора отработанного газа, связанный с вычислительным блоком для вычисления давления газа в печи и вентилятором отработанного газа, и используемый для вычисления степени открытия вентилятора отработанного газа на основании давления газа в печи до сгорания и давления газа в печи после сгорания, причем регулятор степени открытия вентилятора отработанного газа использует степень открытия для управления вентилятором отработанного газа.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, чтосоставляющие каменноугольного газа содержат 57,78% Н₂, 0,61% O₂, 4,54% N₂, 24,80% СН₄, 6,47% СО, 2,87% CO₂, 0,68% С₂Н₄, 0,2% С₃Н₆.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что уравнения химической реакции горения включают в себя:2Н₂+O₂=2H₂O;СН₄+2O₂=2H₂O+CO₂;2СО+O₂=2CO₂;С₂Н₄+3O₂=2CO₂+2H₂O;2С₂Н₆+7O₂=4CO₂+6H₂O;2C₃H₆+9O₂=6CO₂+6H₂O.