Информационные материалы

Невозможно представить плавильное и термическое производство  без печей сопротивления. Будучи относительно простыми конструктивно, не требуя значительных затрат на строительство и эксплуатацию, они в то же время в основном имеют далеко не современные релейно-контакторные системы управления и регулирования.

Рост тарифов на электроэнергию, повышение цен на нагревательные элементы и материалы для них должны привлечь внимание  руководителей к современным энергосберегающим  системам управления печами сопротивления.
Рассмотрим работу релейно-контакторной системы управления (Рисунок 1).
T, K
 

Рис1. График температуры в печи при релейно-контакторном управлении.
Двухпозиционное управление нагревательными элементами осуществляется с помощью температурного переключателя,  при этом при достижении температуры Tоткл нагревательные  элементы отключаются от питающей сети,  а при снижении температуры в печи до Tвкл нагревательные элементы подключаются к сети. Для того чтобы обеспечить расплав металла в печи температура Tвкл должна быть больше температуры плавления металла Tпл. Разность между Tоткл и Tвкл составляет, как правило, 8 – 10 градусов. Как видно из рисунка 1 при релейно-контакторном управлении происходит циклический непроизводительный перегрев печи от температуры Tвкл до температуры Tоткл.
 Применив непрерывный регулятор температуры можно поддерживать температуру в печи с точностью до 1-2 градусов и снизить температуру в печи по сравнению с температурой Tвкл при релейно-контакторном  управлении.
Для примера рассмотрим печь сопротивления для отжига стальных брусков со следующими характеристиками.
1.Производительность – 1000кг/сутки при непрерывной трёхсменной работе.
2.Температурный режим отжига - нагрев до 800 град. Цельсия, выдержка при температуре 800 град. Цельсия один час, медленное остывание до 680 град. Цельсия за 5.2 часа, а затем охлаждение вне печи.
3.Электрическая мощность нагревателей – 60Квт, напряжение питающей сети 3х380В, 50Гц.
4.Продолжительность нагрева изделий в печи A-2,04 часа.
5.Количество циклов в сутки – три.
6.Температура отключения релейного регулятора – 810 град. Цельсия.
Для определения времени разогрева изделий от 800  до 810 град. Цельсия применим общеизвестную формулу;

= 0.12часа.
tcp= 805 град. Цельсия, средняя  температура диапазона переключения.
Tcp=1078 град Кельвина, средняя  температура диапазона переключения.
Средняя скорость охлаждения изделий в печи:
Vохл.= 120/5.2*60 = 0.38 град./минуту.
Охлаждение изделий в печи до от 810 до 800 град Цельсия произойдёт за 26 минут. Контактор за один час включится два раза по 0.12 часа, т.е. на 24минуты.
Расход электроэнергии на разогрев изделий от 20 до 800 град. Цельсия 2.04*60=122.4 Квтчас.
Расход электроэнергии на поддержание температуры изделия в режиме переключения составит 0.24*60=14,4 Квтчас., или в процентном отношении к расходу электроэнергии в режиме разогрева 14.4 *100/122.4 = 11%. Зная характеристики ваших печей по подобной методике можно оценить ожидаемый эффект от применения бесконтактных систем управления.Как следует из вышеприведённого расчёта, особенное внимание необходимо уделить печам, предназначенным для сушки изделий, у которых время сушки намного больше времени разогрева.
Нашей фирмой разработана комплектное устройство управления печами сопротивления(КУУПС), включающая в себя следующие устройства:
1.Вводное устройство;
2.Устройства ввода, отображения и регулирования температуры в печи или изделии, в которое входит температурный измеритель-регулятор, программируемый логический контроллер(ПЛК), система управления симмисторами и силовой модуль;
3.Устройства защиты и сигнализации.
Комплектные устройства управления печами сопротивления имеют четыре типоразмера по выходной мощности:
1 - выходная мощность до 30Квт;
2 – выходная мощность до 60 Квт;
3 – выходная мощность до 100Квт;
4 – выходная мощность до 200Квт.
В качестве температурных измерителей-регуляторов, по желанию Заказчика, могут использоваться изделия ОВЕН, ТЕРМОДАТ, фирм OMRON, FELLER или SIEMENS. ПЛК – фирмы SIEMENS.
Защита электрооборудования осуществляется вводным автоматическим выключателем с комбинированным расцепителем, предохранителями,  максимальной токовой защитой с выдержкой времени, реализованной с помощью ПЛК. В необходимых случаях устанавливается защита от обрыва нагревательных элементов.
ПЛК комплектуется необходимыми модулями ввода- вывода для обеспечения безопасной работы всех механизмов печи, как то;
-заслонок различного назначения;
-вентиляторов или дымососов;
-загрузочно-разгрузочных дверок;
- конвейеров и т.п.
Для ускорения процесса охлаждения изделий в печи применяются частотные преобразователи. Разработана программа стыковки выхода ШИМ температурных измерителей-регуляторов с аналоговыми входами частотных преобразователей.
ПИД –пропорцианально- интегрально-дифференциальный  регулятор беспечивает автоматическое поддержание заданной температуры с высокой точностью.
Задание температурного графика и архивация данных осуществляется как в температурном измерителе-регуляторе, так и на  компьютере.
Совместно с КУУПС поставляется комплект программного обеспечения.
Ообенно актуален вопрос регулирования мощности карбидкремниевых преобразователй , срок службы которых крайне критичен к удельной ваттной нагрузке, то есть мощности нагревателя  на 1 кв. см. поверхности рабочей поверхности.
Предлагаемые устройства обеспечат не только оптимальное регулирование температуры в печи с карбидкремниевыми нагревателями, но и максимальный срок службы нагревателей за счёт поддержания необходимой удельной мощности как в разогретом состоянии так и в режиме разогрева элементов из холодного состояния.
Специалисты ООО «Инжиниринг Сервис» помогут Вам на всех этапах внедрения энергосберегающего процесса регулирования температуры в печах сопротивления - от предпроектного обследования до запуска в работу.
В любом случае: Ваш выбор  –  правильный выбор.