Trong những năm gần đây, tình hình tiêu thụ thép gặp rất nhiều khó khăn do rất nhiều vấn đề nhƣng một vấn đề ảnh hƣởng trực tiếp đến ngành thép của chúng ta là do giá cả thép của chúng ta có chênh lệch khá lớn so với giá thép nhập khẩu từ Trung Quốc. Vì vậy một bài toán kinh tế đƣợc đặt ra là làm thế nào để giá thành sản phẩm thấp nhất nhƣng chất lƣợng lại đảm bảo? Một mắc xích vô cùng quan trong trong dây chuyền sản xuất thép chính là khâu nung phôi.
Nhƣ chúng ta đã biết để nung phôi ngƣời ta sử dụng dầu FO. Vậy tiết kiệm ở khâu này là nhƣ thế nào? Đó là một bài toán khá phức tạp cần giải quyết. Chúng ta cần phải làm sao để đốt cháy hết nhiên liệu, nhiệt năng toả ra là lớn nhất, tiêu hao nhiên liệu là ít nhất trên một đơn vị sản phẩm.
Bộ điều khiển u(t) y(t) Thiết bị chấp hành Đối tƣợng điều khiển Thiết bị đo lƣờng e(t) ± z(t) x(t)
46
Việc thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ lò cần đáp ứng đƣợc hai vấn đề: - Điều chỉnh tỷ lệ lƣu lƣợng dầu và gió hợp lý phù hợp với năng suất lò. - Điều chỉnh nhiệt độ ổn định và duy trì tại vị trí đó.
Hình 3.2. Sơ đồ khối điều khiển nhiệt độ lò nung Trong đó:
- Khối U/I: Bộ chuyển đổi tín hiệu điện áp sang dòng điện - Khối I/P: Bộ chuyển đổi dòng điện sang áp suất
Lò nung phôi trong các dây chuyền cán tinh liên tục đƣợc chia thành 3 vùng: Vùng nung sơ bộ, vùng nung và vùng đều nhiệt và 3 vùng này là độc lập với nhau.Nên ta cần tính toán để điều khiển nhiệt độ 3 vùng nung hợp lý để quá trình nung là tốt nhất.
Để điều khiển nhiệt độ cho lò nung ta điều khiển cho từng vùng với trị số đặt trƣớc. Khi điều khiển nhiệt độ cho từng vùng ta phải điều chỉnh tỉ lệ dầu, gió và khí nén theo tỉ lệ nhất định tùy thuộc vào giá trị nhiệt độ cần đặt.
Bộ điều khiển U/I I/P U/I LÒ NUNG I/P Đường gió Đường dầu K S1 S2 to lò nung to đặt Van gió Van dầu + - -
47
Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc hệ thống Trong đó:
- K là hệ số
- W1 và W7 là hàm truyền của bộ chuyển đổi điện áp/dòng điện - W2 và W8 là hàm truyền của bộ chuyển đổi dòng điện sang áp suất - W3 là hàm truyền của van dầu
- W4 là hàm truyền của lò nung
- W5 là hàm truyền của sensor nhiệt độ - W6 là hàm truyền của sensor lƣu lƣợng - W9 là hàm truyền của van gió
- W10 là hàm truyền của bộ biến đổi tín hiệu đầu vào
Tuy nhiên khi ta xem dầu đã đƣợc kết hợp với khí nén có đủ áp lực để mù hóa dầu và vì lƣợng gió đƣợc đặt theo lƣợng dầu nên khi đó ta có thể coi việc điều
48
khiển nhiệt độ lò nung có một tín hiệu vào là lƣu lƣơng dầu và một tín hiệu ra là nhiệt độ. Và đồng thời ta coi cơ cấu chấp hành van điều khiển lƣu lƣợng dầu là lý tƣởng, nghĩa là ta bỏ qua vòng điều khiển lƣu lƣợng dầu. Nên ta có sơ đồ cấu trúc điều khiểu nhiệt độ nhƣ sau:
Hình 3.4. Sơ đồ cấu trúc điều khiển nhiệt độ Trong đó:
- K là hệ số
- W1 là hàm truyền của bộ chuyển đổi điện áp/dòng điện - W2 là hàm truyền của bộ chuyển đổi dòng điện sang áp suất - W3 là hàm truyền của thiết bị chấp hành
- W4 là hàm truyền của đối tƣợng điều khiển - W5 là hàm truyền của thiết bị đo
- W10 là hàm truyền của bộ biến đổi tín hiệu đầu vào
Việc đo lƣờng và điều khiển nhiệt độ cho ba vùng nung là hoàn toàn tƣơng tự nhau. Cho nên nghiên cứu tập trung chủ yếu vào vùng đều nhiệt, các vùng còn lại là hoàn toàn tƣơng tự.
49