BTU芯块烧结炉控制系统技术改进

　　摘要： BTU炉在温度控制系统中，使用数字式电脑控制，其所用的PID控制参数使用工程整定法，整定过程较为复杂，且控制精度不是很高。而现在随着科学技术的进步，在许多场合都使用专用仪表的自适应PID控制，它不需要精确的数学模型，就可以自动计算PID参数值，极大的提升了控制精度。

　　Abstract： BTU furnace is controlled by digital computer in the temperature control system， of which the PID control parameter uses the engineering tuning method， the tuning process is complex and the control accuracy is not high. With the progress of science and technology， the adaptive PID control of the dedicated instruments is used in many occasions， and it can automatically calculate the PID parameter values without the accurate mathematical model， which greatly improves the control accuracy.

　　关键词： BTU芯块；烧结炉；控制系统；技术改进

　　Key words： BTU pellet；sintering furnace；control system；technical improvement

　　中图分类号：TF748.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0032-02

　　0 引言

　　经过改造后的BTU炉的温度控制系统和驱动控制系统，温度测量和控制精度高，完全满足中核建中核燃料元件有限公司车间的生产要求，驱动系统工作准确、故障率低。炉子的各项性能得到了极大的提高。

　　1 BTU推舟炉的工作原理

　　1.1 BTU推舟炉概述 BTU推舟炉是一种工艺性还原炉子。它能够自动且连续地进行运作。运作过程中，首先，BTU推舟炉的加热工作区，避免空气的畅通，保持真空的环境，然后通过氢气做还原剂，发生氧化化学反应来分解被加工产品中的氧，之后氧化还原反应后的氢原子和氧原子由于氧化还原作用而生成水，由于BTU推舟炉内温度较高，水因此以水蒸气的形式存在。另外，BTU炉设计工作在0-45°C的露点范围内。

　　1.2 烧结炉构成

　　1.2.1 主炉 BTU推舟炉的主炉部分总共有六个加热区，BTU推舟炉自身含有气密性焊接钢壳，对该主炉部分的所有加热区起到了良好的密封性，另外，气密性焊接钢壳具有非常有利的工艺环境，相对来说非常洁净，并且充有进行工艺化学反应的物质，即可燃性氢气。BTU推舟炉的气密性焊接钢壳因其材质的优越，更具有避免炉内高热量伤害操作工人的情况发生。

　　本推舟式烧结炉包括下列主要组成部分：

　　①进料门和隔离室；②工艺室；③水冷却区；④出料室。

　　1.2.2 传送带系统 传送带系统的构成部分有轨道四条，全部按照矩形来进行配置。传送带系统在BTU推舟炉中的作用主要是进行传送和引导循环运作中的料舟。

　　传送带系统运作时，主要是通过机械推杆和相应的限位开关讯号相互作用，控制报警指示灯，从而传送推料机的位置信号，而进入可编程序控制器，从而控制推料机的运作。

　　1.2.3 进料室 在整个工艺加工运作循环工作中，产品或者料舟首先进入进料室，然后再进入炉内工艺室。进料室在这一过程中是密闭的，又因为其与炉内工艺室的角度正好呈直角，能够为炉内工艺室热量的预热提供过渡空间，并且能大大避免热量消耗。并且进料室能够起到炉内工艺室与外界气体相隔离的作用。

　　1.2.4 烧除管 BTU推舟炉一共有两个烧除管。分别位于进料室和预烧区和高温区之间部位。烧除管的作用是，当进料门关闭时，排出炉内气体，比如氢气。烧除管的出口处往往有长明火，因此氢气排除时，会被燃烧掉。如果点火成功却未燃，则通过紫外探测器可测，点火器重新点火。若点火不成功，那么PLC将通过电磁阀的作用切断氢气，并用无害的氮气对整个炉子进行快速猛烈的喷吹，从而强迫氢气燃烧并且从烧除管排出。如图1所示。

　　1.3 BTU推舟炉烧结炉的控制装置

　　①位于支架的BTU推舟炉烧结炉控制器；②位于控制柜上的BTU推舟炉主操作控制面板；③位于返回BTU推舟炉传动带两端的手动驱动台；④位于BTU推舟炉冷却区背面的气体控制板；⑤其他相关的气阀和水阀。

　　1.3.1 BTU推舟炉烧结炉控制器

　　①温度控制部分：由于烧结炉由两个预热区和四个高温区构成，所以每个温区由独立的加热元件进行加热，幕式钼电加热器对六个分别控制的加热区进行加热，3、4、5及6区的加热器可将产品温度升至1800°C，在生产过程中实际温度为1750°C。两个预热区的最高温度为1200°C，在生产过程中实际温度分别为550°C和750°C。1区与2区之间的遮蔽墙有利于预热2区的温度保持稳定，在高温加热区的3区与4区之间及5区与6区之间也有遮蔽墙，这些遮蔽墙的存在有利于温度的精确控制。高温加热区的最高温度一般为1780°C。被烧结的产品自高温区推至冷却区及出料区，冷却区的水套将产品热量载走，致使它们的温度冷却至接近室温，防止产品出炉时发生热震。

　　1.3.2 主操作控制面板 在控制柜的前门位置安装有主操作控制面板。主操作控制面板的功能是用来启动和运行烧结炉。在主操作控制面板上有一些指示灯和开关，这些指示灯和开关与仪表的电源、相关加热器以及驱动系统有关。另外，主操作控制面板上还有一个紧急停止按钮，它的作用是，当发生舟料卡住或者其他紧急事故时，用来切断一切推料机的电源，停止工作。

　　1.3.3 手动驱动台 烧结炉共有两个独立的手动驱动台，进料手动驱动台安装在返回传送带上的进料端，出料手动驱动台安装在返回传送带上的出料端。手动驱动台可在炉子进行进舟、检修或维护时手动控制驱动功能，为了切断推料机的电源，因此通常在每一个手动驱动台上都有一个紧急停止按钮。在炉子进行进舟、检修或维护时，主推机、进料推料机和返回推料机的运行工作可以通过进料手动动台来进行控制，另外，主推机、出料推料机和返回推料机的运行则可以通过出料手动驱动台加以控制。