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天然气退火炉管控措施引言：天然气退火炉是一种常用的热处理设备，广泛应用于金属材料的退火、时效处理等工艺。
然而，由于天然气具有可燃性和爆炸性，对于天然气退火炉的管控措施显得尤为重要。
本文将从炉体设计、操作规程、安全设施和应急预案等方面探讨天然气退火炉的管控措施。
一、炉体设计方面的管控措施1. 通风系统天然气退火炉应配备良好的通风系统，以确保炉内气体的有效排出和新鲜空气的补充。
通风系统包括进风口和排风口，进风口应设置在炉体底部，排风口应设置在炉体顶部，以实现热空气的上升并排出炉外。
2. 防爆门天然气退火炉应设置防爆门，以防止炉内发生爆炸事故。
防爆门应采用可靠的材料制作，具备良好的密封性能，并配备自动开关装置，以确保在发生爆炸时能够及时打开，释放炉内压力，减轻事故损失。
3. 炉体材料选择天然气退火炉的炉体材料应选择具备良好耐火性能和耐高温性能的材料，以确保炉体在高温工况下不发生变形、开裂等情况。
常用的炉体材料有耐火砖、耐火混凝土、不锈钢等。
二、操作规程方面的管控措施1. 操作人员培训天然气退火炉的操作人员应接受专业培训，了解炉体结构和工作原理，掌握操作规程和安全操作技能。
操作人员应具备一定的火灾事故应对和处理能力，能够迅速、正确地应对突发情况。
2. 点火和熄火程序天然气退火炉的点火和熄火程序应制定详细的操作规程，明确步骤和注意事项。
在点火过程中，应确保气体的安全引燃，避免燃烧不稳定和爆燃现象的发生。
在熄火过程中，应完全切断天然气供应，并确保炉内残留气体彻底排出，防止火源残留引发事故。
三、安全设施方面的管控措施1. 火焰监测器天然气退火炉应配备火焰监测器，用于监测炉内火焰的状况。
一旦监测到火焰异常，如熄灭或异常剧烈，监测器将及时发出警报，并切断天然气供应，防止火灾事故的发生。
2. 温度控制系统天然气退火炉应配备温度控制系统，用于监测和控制炉内温度。
温度控制系统应具备精准的温度测量和控制能力，能够及时调整供气量和排气量，确保炉内温度稳定在设定范围内，防止超温和温度不均匀现象的发生。
温度控制在薄板退火炉加热系统中的应用【摘要】在薄板退火炉的燃烧控制系统中,应用先进的加权温度控制算法,并行选择操作员温度设定或二级数学模型温度修正,提高了双交叉限幅温度控制系统的性能。
【关键词】退火炉;反馈;前馈;数学模型;加权计算1引言国内某大型钢铁公司新建成了一套薄板退火炉,采用了国外先进的加热炉控制系统,使热工控制系统的稳定性、准确性、快速性都得到了明显的改善。
2工艺简介本退火炉的加热段分为三个部分:预热段、加热段和均热段。
预热段分为前后两个区,由加热段燃烧后产生的废气,通过热交换装置加热保护气体,提供预热段的热量。
保护气体与钢板充分接触,对钢板进行预热,每个区有两台大功率排烟风机将加热段燃烧后的废气吸出,并由每个区的两台预热循环风机加快热循环率,达到预热钢板控制温度的目的。
加热段和均热段均采用辐射管加热,燃气在辐射管内燃烧,产生热量,通过m形辐射管传到带钢表面。
燃烧气体由混合煤气充当,配以由安放在炉子底部的燃烧空气风机来提供充足的助燃空气,产生过氧燃烧。
此部分共分三个炉膛,14个加热区(13,14为均热区)。
前十二个区,在炉子两侧对称分布,每两个区用一个温度控制器。
13,14各有一个温度控制器。
通过安装在炉壳上的热电偶测出炉温,另有六个高温计分布在炉内,可以测出钢板温度,作为反馈给控制器,达到闭环控制。
其中板温设定值由三级给出,通过二级数学模型计算出炉温设定值,经过pid控制器的调节,将输出给到执行元件(煤气流量控制伺服阀和助燃空气变频风机),在m形辐射管中进行充分的过氧燃烧后,将热量辐射到钢板表面,使钢板升温,通过安装在炉膛里的热电偶,测出炉内气体的温度作为给炉温的反馈;通过高温计测出钢板的实际温度反馈给板温设定值,产生的板温偏差信号通过修正pid控制器,将输出作为前馈给炉温设定值。
理论上讲,这种设计是一种典型的复合控制。
3温度控制技术的应用(1)二级数学模型由于我们在加热段采用的热辐射方法,并用红外线高温计测量板温。
APL连退炉材温控制原理浅析何旭晃摘要：对于APL机组来说精确控制带钢在炉膛内的温度是至关重要的，因为它是保证带钢产品质量的关键，因此这个控制系统应该是一个具有较强的克服扰动能力、能改善动态特性、加快系统的工作频率且具有一定的自适应能力。
关键字：材温、控制、扰动、动态特性1、概述APL机组的连续退火炉是比利时的DREVER公司提供的，它的加热段是采用带钢出口温度和炉膛温度的串级控制的方法来对带钢温度进行控制，这里以加热段9区为例来进行简单叙述。
9区设有两个热电偶检测炉膛温度，一个高温计用来检测9区出口的带钢材温，具体的系统控制图如图1：带钢图1对这个系统来说，它是根据炉膛温度的变化，先控制燃料量（迅速实现粗调作用），然后再根据炉子出口的温度（高温计实测值）与设定值之差，进一步调节燃料量（实现细调）以此来保持出口带钢温度的恒定。
2、系统构成及工作原理2.1系统的扰动因素由于同一型规的带钢在9区所要求达到的温度T1是一个定值，所以9区的带钢温度T1为被控变量。
影响T1的因素很多，主要有：带钢型规的变化—用扰动F1来表示；GAS的压力和成分—用扰动F2来表示；炉内气体的压力—用扰动F3来表示等。
2.2系统构成此系统是由两个检测变送器、两个调节器、两个调节阀所组成。
两个调节器是串联工作的，其中主调节器的输出作为副调节器的设定值，副调节器的输出才送到两个调节阀，其组成方块图如下：F2 F3 副变量Y2 F1 主变量Y1对于上图的名词解释如下：主变量：是工艺的控制指标即系统中的被控变量T1；副变量：是为了保证和提高主变量的控制质量在这里是炉膛的温度T2；主调节器：按主变量的测量值与设定值的偏差工作的调节器，其输出作为副调节器的设定值。
如图1的T1C；副调节器：其设定值来自主调节器的输出。
它是按副变量测量值与来自主调节器的设定值与实际值的偏差而工作的调节器，其输出直接送到调节阀；如图1的T2C；主过程：是从高温计到热电偶之间的工艺生产设备；副过程：从热电偶到调节阀之间的设备；副回路：副检测变送器T2T、副调节器T2C、调节阀、炉膛、副过程等所构成的闭合回路，又称内环；主回路：包括副回路及主检测变送器T1T、主调节器T1C、主过程等所构成的闭合回路，又称外环。
基于组态王及MR13温控仪的真空退火炉温控系统摘要:介绍了通过上位机组态软件KINGVIEW与MR13三路九段温控仪快速组建的多温区电加热控制系统。
关键词:真空退火炉组态王KINGVIEW MR13温控仪MR13是导电公司推出的0.3级9段可编程PID调节器,即可作为独立的三回路,又可实现多温区以及大滞后系统的串级调节。
仪表带三路报警输出及RS232(RS485)通讯口,可与上位机进行通讯。
通过MR13温控仪,即可快速构建无记录、分析功能的手动控温系统,也可与上位机组态软件及PLC迅速构建含数据记录、分析、处理功能的复杂多段、多温区自动控制加热控系统。
1 温控系统硬件结构整个温度控制系统以MR13温控仪为核心,在组态王及PLC的配合下可构建多段、多温区加热系统,并可完成含有复杂控制动作的大型电加热系统。
温控仪表及调功器数量可根据现场实际需要选取,总线上最多可接99块温控仪表,所有仪表并接在RS485总线上,信号传输距离可达1000 m。
正常工作时,组态王采集MR13温控仪中的数据,进行分析处理后控制PLC输出动作。
在工控机与PLC、温控仪通讯失败时,此时整个系统可变为单独的两个系统—— PLC逻辑控制系统和温控系统。
PLC的逻辑控制系统可手动对炉体各泵、阀进行单独控制,温控系统也能够通过人工设定温控仪进行加热,只是温控仪、调功器、PLC出现的报警信号不能被上位机组态软件记录,但这并不影响加热系统正常工作,以及炉子本身的各种控制动作,其可靠性明显优于仅靠通讯控制复杂控制系统。
2 软件组态(1)在组态王数据词典中定义此工程项目中要用到的变量,如各温区各段的设定温度及实时温度变量等,如图2所示。
详情参考MR13通讯数据地址表。
变量定义时需注意变量数据类型,应与温控仪表中的变量类型相对应。
此外,组态王软件还可对现场温控仪表的温度数据进行采集、记录和分析处理,并根据温度数据处理结果,控制温控仪表进行加热保持、停止及PLC输出的各种动作。
本科生课程设计题目：退火炉温度控制系统课程：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：完成日期： 2015年3月20日任务书一、课程设计的目的通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。
为今后从事技术工作打下必要的基础。
二、课程设计的要求1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。
2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。
3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。
4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容退火炉温度控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENS S7-200 PLC控制柜、一台变频器控制柜，3台风机，3台水煤浆输送泵组成。
加热段的三个炉段，各段于炉顶设一支热电偶，根据热电偶采集的炉温信号，与设定值比较，经PID 计算后输出控制信号变频器调节水煤浆流量，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。
同时根据助燃风量的改变及空/燃比例阀的配比，手动调节助燃风流量燃气的流量，实现最佳空/燃配比。
四、进度安排：共1.5周本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。
（1.5天）2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天）3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。
（2天）4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。
（1.5天）5、整理图纸、写课程设计报告。
（1.5天）五、课程设计报告内容完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）退火炉温度控制系统目录1. 工程概况 (3)1.1 概述 (3)1.2 退火工艺过程 (3)2. 控制系统方案设计 (5)2.1 控制原理方案 (5)2.2 主电路设计 (6)3. 控制系统器件选择 (7)3.1温度变送器的选择 (7)3.1.1 SBWR热电偶温度变送器介绍 (7)3.1.2 SBWR技术参数 (7)3.1.3最后确定温度变送器的型号、类别： (8)3.2 PLC的选型： (8)3.2.1 PLC选型要求 (8)3.2.2 PLC及其扩展模块选择结果 (10)3.3变频器的选型： (10)3.3.1变频器选型要求 (10)3.3.2 变频器选择结果 (10)3.3.3 变频器参数设置 (11)4. PLC外部接线图 (14)5. PLC实现PID的控制方式 (15)5.1 PLC的PID程序介绍 (15)5.2 PID梯形图程序 (16)6. 小结与体会 (19)参考文献 (20)1. 工程概况1.1 概述退火是金属热处理中的重要工序，通过退火可以达到细化组织、降低硬度、改善切削性能、消除内应力等目的。
在退火炉的运行过程中，需要检测并控制的参数较多，但基本上都围绕温度这个核心。
在燃气退火炉燃烧过程控制中，需要克服控制对象的多变性、非线性、噪声、不对称增益、较大纯滞后等多方面因素的影响，实现较精确的炉温和压力控制。
根据统计分析，燃烧过程中空气过剩率控制要合适，因此，控制系统应该通过控制空气和天然气的比例保持最佳燃烧状态。
此外，炉膛压力是随工况变化的，其变化影响炉温和热效率。
要维持稳定的炉温，还需对炉膛压力进行调节。
由此可见，要保证退火质量，实现最佳燃烧状态，控制系统应包括以下组成部分：天然气、空气流量调节回路；空气燃气最佳比例调节回路；炉膛压力调节回路。
本文以燃气退火炉为研究对象，结合某企业设备改造的需求，采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)和工控组态软件以及VB语言完成对燃气退火炉的智能控制的开发，包括硬件系统平台和软件系统平台。
1.2 退火工艺过程退火是将钢件或各种机械零件加热到临界点Ac3以上的适当温度、在炉内保温缓慢冷却的工艺方法。
其目的是细化组织、降低硬度、改善机械切削加工性能及去除内应力。
图1为某企业常用退火材料的工艺曲线，所要求的一般工作情况是，在一段时间(3.0 h~3.5 h)从常温较平稳地升温到640 ~800℃之间的某一工艺要求温度(根据待退火材料的种类而设定)，在此退火工艺温度下保温一段时间(如5 h)。
整个控制过程分为升温与保温2个阶段。
升温时，无须使实际升温曲线紧跟设定曲线，只要求温度曲线是平稳上升的趋势；保温阶段是控制的重点，为了获得好的退火效果，需以尽量小的波动稳定在设定的保温温度，一般要求限于±5℃范围内波动；保温结束后要求缓慢随炉冷却，此阶段无需控制。
某企业常用退火材料的工艺曲线某企业的燃气退火炉采用传统手动控制方式，在这种方式下现场操作人员需不断地将炉温观测值与给定值做比较，然后根据经验直接在操作器上手动设定天然气、空气和炉压阀位，以增大或减小供给炉体的热量，使炉温保持给定温度。
但由于燃气退火炉的燃烧过程受到多种因素的干扰，因此即使是经验丰富的操作工人，也很难全面考虑各种因素的影响，准确控制燃烧过程，常常造成产品质量不能保证。
有时，对助燃风调节的盲目性造成烟囱冒出大量黑烟和能量消耗过大等，对环境造成污染。
图 2 是该燃气退火炉改造前的一次退火热处理的温度记录曲线，从曲线中不难看出，这种手动控制时炉温波动大、控制精度低。
实际生产中退火材料容易脱碳，难以达到工艺要求，严重影响了退火质量，限制了该企业的生产发展。
退火炉改造前一次退火热处理温度记录曲线2. 控制系统方案设计2.1 控制原理方案本系统装有3套热电偶反馈的闭环流量控制系统，分别控制3台3.7KW变频器调节3台水煤浆输送泵化工泵转速，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。
满足退火炉的工艺要求、温度实时显示。
燃气退火炉是一个复杂的受控对象，具有多参数、非线性、时变性、纯滞后、多干扰等特点，对其进行精确的数学建模非常困难，模糊控制不需要被控对象的精确数学模型，并且可以引入专家经验，因此，可以较好地解决燃气退火炉的温度控制问题。
但由于单独使用模糊控制不易消除稳态误差，且对控制器运算性能要求较高，而PID算法简单又可以较好地消除稳态误差，因此本文将模糊控制与PID控制结合，利用模糊控制实时修正PID参数，提高了系统的控制精度和鲁棒性。
自整定模糊PID控制器结构2.2 主电路设计主电路部分为一台PLC控制三台变频器，分别用PLC的KM1、KM2、KM3三个输出触点控制变频器的投切。
PLC电源由变压器提供。
主电路图3. 控制系统器件选择3.1温度变送器的选择3.1.1 SBWR热电偶温度变送器介绍SBWR热电偶温度变送器、SBWZ热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送单元。
它采用二线传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。
将热电偶、热电阻信号变换成输入电信号或被测温度或成线性的4～20mA的输出信号，变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构。
它作为新一代测温仪表可广泛应用于冶金、石油化工、电力、轻工、纺织、食品、国防以及科研等工业部门。
二、两线制热电阻温度变送器，其特点是采用两线传输，即电源与输出信号共用相同的两根普通导线。
变送器把测温元件所测得的微弱信号直接放大成(4～20)mA DC信号，远传给控制室仪表，作指示、记录、调节之用，组成各种各样的检测，控制系统3.1.2 SBWR技术参数（1）输入信号：热电阻 Pt100、Cu50、Cu100,测量间距10℃以上任何温度范围输出信号：电流:(4～20)mA DC电压:(1～5)V DC输出阻抗：250Ω允许负载变化0～500Ω基本误差：±0.1%、±0.5% 热电阻温变温度漂移：±0.1%/10℃热电阻温度传输方式：两线制传输工作环境温度：温度 -10～75℃湿度≤90%电源：24V DC±10%(或配电器、安全栅供电)功耗：≤0.5W,（2）温度变送器特点1、采用环氧树脂密封结构，因此抗震、耐温，适合在恶劣现场环境中安装使用。
2、现场安装于热电阻、热电偶的接线盒内，直接输出4～20mA，这样既省去较贵的补偿导线费用，又提高了信号长距离传送过程中的抗干扰能力。
3、精度高、功耗低、使用环境温度范围宽、工作稳定可靠。
4、量程可调，并具有线性化较正功能，热电偶温度变送器具有冷端自动补偿功能。
应用面广，既可与热电偶、热电阻形成一体化现场安装结构，也可作为功能模块安装入检测设备中。
（3）主要技术指标：1、输入：热电阻Pt100、Cu50、Cu100 热电偶K、E、S、B、T、J、N2、输出：在量程范围内输出4～20mA直流信号可与热电阻温度计的输出电阻信号成线性，可与热电阻温度计的输入温度信号成线性；可与热电偶输入的毫伏信号成线性，也可与热电偶温度计的输入温度信号成线性。
2、基本误差：±0.2%、±0.5%4、传送方式：二线制3、变送器工作电源电压最低12V，最高35V，额定工作电压24V。
4、负载：极限负二载电阻按下式计算RL（max）=50×（Vmm-12）即24V时负载电阻可在0～600Ω范围内选用）额定负载250Ω。
注：量程可调式变送器，改变量程时零点与满度需反复调试；电偶型变送器在调试前须预热30分钟。
7、环境温度影响≤0.05%1℃8、正常工作环境：a、环境温度 -25℃～+80℃b、相对湿度5%～95%c、机械振动f≤55Hz振幅＜0.15mm（4）接线方式：热电阻三线制变送器安装接线图热电阻二丝制变送器安装接线图热电偶变送器安装接线图导轨式变送器安装接线图一体化液晶显示变送器接线图热电偶温度变送器校验步骤1、校验时，在输入端接入电位差计，输出信号为电动势，在输出端接上24VDC稳压电源并串接上标准电流表。
2、调零：反接信号输入线，使电位差计输出校验现场室温对应电动势，调整电位器Z，使电流表读数为4mA。
3、调满：正接信号输入线，使电位差计输出满量程对应电动势，调整电位器S，使电流表读数为20mA。
（该电动势为满度电动势减去室温对应电动势后的值）例：在校验现场室温为7℃，输入信号为K，量程为0～1000℃的温度变送器标定，通过查表得知7℃对应电动势为0.277mV，1000℃对应电动势这41.269mV,反接后，电位差计输出0.277mV，调整电位器Z，使电流表读数为4mA；正接后电位差计输出读数为40.992mV（41.269mV～0.277mV），调整电位器S，使电流表读数为20mA。
（5）热电阻温度变送器校验步骤1、标定时，按以上典型接线图接线，在输入端接入标准电阻箱（如ZX-25a），在输出端接上24VDC稳压电源并串接上标准电流表。
