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臺車電阻爐電氣改造

文檔作者：王宗瑞文檔來源：洛陽軸承集團鋼材制品有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年11月24日
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機床電器2004．6 應用·交流—— 臺車電阻爐電氣改造
臺車電阻爐電氣改造
王宗瑞 (洛陽軸承集團鋼材制品有限公司，471039)
摘要：臺車電阻爐由于使用較久，出現了一系列問題，且原電氣設計存在種種不足，經過深入的分析研究論證，作
者對RC821電爐電氣部分進行了全面的改造，有針對性地解決了所出現的問題，使該爐成為我廠控溫精度最高、電耗
最低、問題最少、利用率最高的設備。
關鍵詞：臺車電阻爐；智能PID；固態(tài)繼電器(SSR)；精度；聯鎖
中圖分類號：TM924．3 文獻標識碼：B 文章編號：1O04—0420(2004)06—0058—02
退火電阻爐在材料熱處理方面應用較為廣
泛，可高、低溫退火、正火等，在它的工作過程中，
電氣及儀表控制對產品的質量及電耗影響非常
大。目前，國內、外在熱處理爐溫控制方面均已開
展了探索研究，由于國內電爐大多屬于老設備，其
控制、測溫等均較落后，如有的控溫精度還在±
lO℃以上，這樣不利于提高產品的質量。日本島
電(SHIMADEN)公司在控溫技術方面較為先進，同
時國內也有不少成功經驗值得借鑒。我廠此次立
項研究，是在投人、產出最優(yōu)化基礎上，圍繞著提
高控溫精度、系統(tǒng)可靠性、降低故障率和電能消
耗，合理有效利用能源及降低產品成本等方面開
展工作
1 存在問題
洛軸材料備制廠有五臺雙臺車RC821退火電
阻爐，爐體長7928mm，臺車長9000mm，裝爐量l5
噸左右，工作時一個臺車在爐膛內，另一個臺車在
爐膛外備料。其功率為390kW，分四區(qū)控制：爐體
為三區(qū)，各為90kW；臺車為一區(qū)，功率120kW，它
主要對軸承鋼(GCrl5、GCrl5SiMn G20Cr2Mn等)
棒料進行高、低溫退火熱處理，它每年處理l萬多
噸鋼材，通過長期運行發(fā)現該爐電控部分存在較
多缺點：
a．控溫不精確，經常超溫、跑溫，無法控制，影
響退火產品質量；
b．電爐電流較大，造成電器元件(如交流接觸
器的觸點、膠木座等)經常燒毀，故障率極高；
c．電能浪費大，未合理利用能源；
d．交流接觸器等產生較大的噪音(85分貝以
上)；
一58 一
e ．臺車進出爐體時慣性大，定位不準，經常失
控；
f．臺車電阻帶中線結合棒由于埋在耐火磚下，
散熱不好，經常燒斷；
g．臺車熱電偶由于忘拔被撞變形搭接在電阻
帶上，故障較多；另外工作時無法隨時觀察爐子運
行狀況。
2 技術改造方案
本次技術改造的思路：針對以上所出現的故
障，突破以往的解決思路，大膽進行創(chuàng)新改革。利
用最先進的國產控溫技術，來提高控溫精度，降低
故障率，節(jié)能降耗，改善工作環(huán)境等并且要投資
少，效益高。
2．1 采用智能PID數控調節(jié)技術替代傳統(tǒng)的位式
調解平衡記錄儀
智能PID數控調節(jié)器是采用模糊理論和改進
后的PID技術控制相結合的控制方式(圖1)，響應
快且穩(wěn)定、無超調，抗干擾能力強，具備自整定
(AT)功能，它可解決我廠電爐四區(qū)到溫后爐溫互
相影響的難題，控溫精度可達±l℃ 以內；輸人功
能多樣化可編程，使電爐功率輸出最優(yōu)化，內置非
線性校正功能，測量精確穩(wěn)定(圖2)。而我廠原采
用的位式調解平衡記錄儀，控溫精度只能達±
lO℃ ，對工藝要求高的退火料根本無法保證質量，
對爐溫的控制較簡單，無法適應工藝改革的變化。
2．2 采用大功率固態(tài)繼電器(SSR)模塊
因電爐功率大，頻繁啟動的大電流沖擊，使
交流接觸器的觸點、膠木座等經常損壞，現利用國
內外最先進的無觸點元件一固態(tài)繼電器(SSR)模
塊控制電路輸出，使電路輸人功率百分比可連續(xù)
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應用·交流— — 臺車電阻爐電氣改造 機床電器2004．6
主輸出
可控硅觸發(fā)2(5} (6) (7) (8}可控硅觸發(fā)1
( 1 ( 2 G1 G2
0～j、、 一 電流或SSR電壓輸出85—264
一 ]
1卜一2F-(3卜_{4H 5卜_{6卜 7卜 8F-(9F-(10h I噩箍萑囂箍量葬羹
。
／
。 l I
l ／o c。M ／o coM 。r Ⅵ 1l
11 H 12H 1 3H 14}-415}-416}-417lH 18H 19H 20 線形電流變送輸出
c l廠 觸發(fā) 3]I 。。 l+電壓'=] 幾 ： 十 讕 一1 l I’ 廠— 卜
{11) (1 3)(14} f16)(17)(18)(19)(20)電流／電壓輸出
L——— L——— L— L— 或開關量輸出
報警1 報警2 輔助功能 輸出2
圖l 智能PID控制圖
控制信號 i電源輸入功率
智能P1D一固態(tài)繼電器一電阻爐
f l 1．——__=__=_冷端補償器一熱電偶
爐溫信號
圖2 電爐控溫系統(tǒng)圖
調節(jié)，節(jié)電降耗；其過零觸發(fā)方式對電網高頻干擾
很小，此次系統(tǒng)增設了超溫自動光報警、溫控開
關、風冷降溫電路、模塊保護、散熱器、快速熔斷
器、過壓保護、斷電保護等電器保護措施，提高了
系統(tǒng)可靠性，大大降低了故障率，到溫前的溫度自
整定和增加的一系列觀察爐溫運行狀況的儀表，
使儀表工一目了然，避免了超溫、跑溫等現象的發(fā)
牛
光電耦合器j'2-零電路 功率控制
圖3 SSR控制圖
2．3 優(yōu)化聯鎖控制及限位裝置
測量臺車退火料溫度的熱電偶安裝位置設計
在爐體側面中部，為避免臺車換爐進出時熱電偶
被撞變形而搭接在電阻帶上帶電，此次設計了須
拔出熱電偶桿后，臺車才能進出爐體的聯鎖電路；
另外為了減小臺車進爐時的慣性位移及準確定
位，取消了原電路中臺車自動進出爐體電路，而改
為點動控制，同時取消了安裝在軌道上的限位開
關，把臺車機械限位裝置簡化成一個限位裝置，并
移到爐體電源插頭座附近，便于操作工觀察臺車
到位情況。
2．4 設計非接觸式臺車定位控制裝置
由于設備老化，臺車軌道變形，加之臺車進出
爐體時常在2O～3O多噸，慣性大，經常失控，撞壞
臺車電源插頭座。為杜絕該故障，考慮了多種解
決辦法，經多次實驗，由于臺車難以準確定位，因
此無法采用精密靈敏的接近開關反饋位置信號，
只能另辟蹊徑，尋找一套檢測范圍較大，以滿足臺
車較大的偏移量的同時還需靈敏反饋位移信號的
裝置。經周密考慮、反復思索后，設計出一內徑
050mm的傳感元件，其內徑大小即為檢測范圍，隨
臺車安裝固定一檢測定位件，到位時此傳感信號
經放大控制電路等直接傳遞到剎車抱閘機構中，
此傳感元件以膠木為基座，可防高溫輻射，安裝固
定在爐門附近，便于觀察到位情況，調試后非常理
想(圖4)。
一 一圖一圖一罔
圖4 非接觸臺車定位控制
2．5 改進臺車電阻帶中線結合棒
臺車三相電阻帶中線結合棒(材料為
GCr23Ni18)是埋在耐火磚下的，其直徑為dP20mm，
由于散熱不好，熱變形后經常發(fā)生凸起或燒斷，需
停爐散熱待涼后，才能扒開車上的耐火磚焊接維
修，工作量非常大，浪費嚴重，又影響生產。此次
改造，把臺車電阻帶中線結合棒穿透到臺車下端，
然后用~70mm的電纜連接在一起，解決了電阻帶
中線結合棒熱變形的難題，既使發(fā)生故障，維修也
相當方便
3 改造后的效果及經濟效益
RC821臺車電阻爐電氣控制改造后，大大降
低了設備故障率，提高生產效率l5％；提高了爐溫
控制精度，由以前的±10℃提高到現在的±l℃，
且解決了跑溫、四區(qū)爐溫互相影響等難題，提高了
產品質量；系統(tǒng)節(jié)約電能20％以上，能源得以合理
利用；消除了噪音，改善了工作環(huán)境，得到了各方
面一致好評，其經濟效益可觀，合計一年可節(jié)約開
支近l9萬元。
作者簡介：王宗瑞，1989年畢業(yè)于中南工業(yè)大學自動控制系，
現擔任洛陽軸承集團鋼材制品有限公司設備部副部長，電氣
工程師。

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