DE1533993C

DE1533993C - Device for regulating the temperature of industrial furnaces with several separately heated adjacent heating zones

Info

Publication number: DE1533993C
Authority: DE
Inventors: Karl 4O4O Neuß Hüskes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG

Description

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Es sind Einrichtungen bekannt, mit deren Hilfe mit Oberzonen und Unterzonen angewendet werdenThere are known facilities with the help of which are used with upper zones and lower zones

die Temperatur und das Treibstoff-Luft-Gemisch, und ist dann in beiden Zonengruppen gleichartigthe temperature and the fuel-air mixture, and is then the same in both zone groups

z.B. eines Rollenherdofens, bestehend aus drei aufgebaut.E.g. a roller hearth furnace, consisting of three.

Regelzonen automatisch geregelt wird. Voraus- Ausführungsbeispiele sollen an Hand der schemasetzung dafür ist eine einwandfreie Konstanthaltung 5 tischen Darstellung der Zeichnung näher erläutert der Temperatur auf der gesamten Länge des Ofens. werden. Hierzu zeigt F i g. 1 eine vereinfachte Dar-Der Ofen ist in seiner Gesamtheit gesehen mit Bren- stellung einer Ausführungsform und F i g. 2 ein ausnern so bestückt, daß eine gleichmäßige Brennstoff- führlicher gehaltenes Schaltschema einer anderen einspeisung durch die automatische Regelung ge- Ausführungsform. Nach F i g. 1 ist der schematisch" währleistet werden kann. Dabei wird die Temperatur io dargestellte Ofen, über dessen Rost R die zu beheijeder Zone einzeln mittels eines Thermoelementes zenden Blöcke in der mit dem Pfeil 11 angegebenen gemessen und Temperaturzonenreglern aufgeschaltet. Stoßrichtung eintreten, mit Brennergruppen 6 und 7 Diese Zonenregler steuern dann in Abhängigkeit von versehen, denen das Heizmittel über die Leitungen 5 den Zonentemperaturen über nachgeschaltete elek- und 20 mit den Drosselventilen 18 und 19 zugeführt trische Schaltgeräte die Stelltriebe für die Betätigung 15 wird. Im Schema der Figur sind nur die Brennerder Stellglieder (Luftklappen) der Brennstoff- bzw. gruppen für die oberen Heizzonen I und II darge-Luftzufuhr jeweils nur einer Brennergruppe stetig stellt. In den Unterzonen III und'IV kann die gleiche im Sinne der Einhaltung der jeweiligen Zonensoll- Anordnung vorgesehen sein. Die Menge des den Werttemperaturen. Brennern zugeführten Heizmittels, in der Regel Heiz-Control areas is regulated automatically. Preliminary exemplary embodiments should be based on the scheme setting, a correct maintenance 5 table representation of the drawing explained in more detail the temperature over the entire length of the furnace. will. For this purpose, FIG. 1 shows a simplified diagram. The furnace is seen in its entirety with an embodiment of the furnace and FIG. 2 an external one equipped in such a way that an even fuel-efficient switching scheme of another feed is achieved by the automatic control. According to FIG. 1 is the schematic "can be guaranteed. Here the temperature io shown furnace, over the grate R the to behejeach zone individually measured by means of a thermocouple in the indicated with the arrow 11 and temperature zone regulators connected. Impact direction enter, with burner groups 6 and 7 These zone controllers then control depending on which the heating means is supplied via the lines 5 to the zone temperatures via downstream electrical and 20 with the throttle valves 18 and 19 trical switching devices, the actuators for the actuation 15. In the diagram of the figure, only the burner electrodes Actuators (air flaps) of the fuel or groups for the upper heating zones I and II represent air supply to only one burner group in each case Amount of heating medium supplied to the value temperatures, burners, as a rule Heating

Weiterhin sind für die Regelung der Temperatur ao gas oder öl, wird mit Mengenmeßeinrichtungen 9 von Industrieöfen, die keine räumliche Trennung und 10 bestimmt. Für die Temperaturmessung ist der des Ofenraumes gegeneinander besitzen, wie Unter- Temperaturfühler 2 etwa in Ofenmitte angeordnet züge, Schotten od. dgl., z. B. Stoßofen, Glühofen, und die Temperaturfühler 16 und 17 in den Ofen-Haubenöfen usw., mit mehreren für sich beheizten zonen vorgesehen. Vom Temperaturfühler 2 wird der benachbarten Heizzonen bereits Regelvorrichtungen 35 Regler 1 beeinflußt, dessen Sollwert am Sollwertverwendet worden, die in Abhängigkeit von der steller 3 einstellbar ist. Dieser Regler verstellt nach gemessenen Temperatur an einer Stelle des Ofens dem Beispiel der F i g. 1 den Stellmotor 4, der über ein vorgegebenes Verhältnis der den einzelnen Zonen das Ventil 18 die Heizmittelmenge für die Brennerzuzuführenden Heizmittelmengen einstellen. Die gruppe 6 bestimmt. Das Verhältnis der mit den Regelung derartiger öfen ist schwierig, da die Gefahr 30 Mengenmeßeinrichtungen 9 und 10 bestimmten besteht, daß die Heizzonen eine unterschiedliche Heizmittelmengen wird am Verhältnissteller 13 geTemperatur einnehmen und infolgedessen die Ofen- bildet und dem Regler 12 aufgeschaltet, der entleistung herabgesetzt wird, weil das Glühgut in der sprechend dem am Sollwertsteller 14 eingestellten kälteren Zone nicht ausreichend erwärmt wird. Verhältnissollwert den Stellmotor 8 und das VentilIn addition, gas or oil are used to regulate the temperature, with quantity measuring devices 9 of industrial furnaces that have no spatial separation and 10 determined. For temperature measurement is the of the furnace chamber against each other, such as under temperature sensor 2 arranged approximately in the middle of the furnace trains, bulkheads or the like, e.g. B. pusher furnace, annealing furnace, and the temperature sensors 16 and 17 in the furnace hood furnaces etc., with several individually heated zones. The temperature sensor 2 is the Adjacent heating zones already influenced control devices 35 controller 1, whose setpoint is used at the setpoint which is adjustable depending on the actuator 3. This regulator adjusts to measured temperature at one point of the furnace according to the example of FIG. 1 the servomotor 4, which via a predetermined ratio of the valve 18 to be supplied to the individual zones, the amount of heating medium for the burner Adjust the amount of heating medium. Group 6 determines. The relationship with the control of such ovens is difficult, since the risk 30 quantity measuring devices 9 and 10 determined exists that the heating zones have a different heating medium amount at the ratio controller 13 geTemperature occupy and consequently the furnace forms and connected to the controller 12, the discharge is reduced because the annealing material in the speaking that set on the setpoint adjuster 14 colder zone is not heated sufficiently. Ratio setpoint the servomotor 8 and the valve

Mit der nachfolgend beschriebenen Regeleinrich- 35 19 in der Heizmittelleitung zur Brennergruppe 7 tung sollen diese Nachteile vermieden und ein verstellt. Da der Regler 12 das am Sollwertsteller 14 störungsfreies rationelles Arbeiten von Industrieöfen vorgegebene Verhältnis zwischen den Heizmittel-' mit mehreren Heizzonen, die sich gegenseitig beein- mengen für die Brennergruppen 6 und 7 einstellt, flüssen können, erreicht werden. Gemäß der Erfin- kann mit dem Regler 1 die Gesamtmenge des dem dung wirkt hierzu ein von den benachbarten Heiz- 40 Ofen zuzuführenden Heizmittels vorgegeben werden, zonen beeinflußter etwa in Ofenmitte angeordneter denn der Regler 12 stellt die Heizmittelmenge für die Temperaturfühler auf einen die Gesamtmenge des Brennergruppe 7 nach der der Gruppe 6 ein. Wenn Heizmittels beeinflussenden Regler ein, während ein also der Regler 1 mehr Heizmittel fordert und sein Regler das an einem Sollwertsteller vorgegebene Ver- Stellglied entsprechend verstellt, wird im vorgegehältnis der den einzelnen Brennergruppen zugeführ- 45 benen Verhältnis auch das Heizmittel für dieBrennerten Heizmittelmengen einstellt und ein zusätzlicher gruppe 7 verstellt. Die Temperatur in den Ofen-Regler in Abhängigkeit von der Differenz oder dem zonen I und II wird mit den Temperaturfühlern 16 Verhältnis der in den benachbarten Heizzonen ge- und 17 gemessen und in der Einrichtung 21 das Vermessenen Temperaturwerte das Verhältnis der Heiz- hältnis oder die Differenz der Temperaturwerte gemittelmengen verändert. Hierzu verstellt der zuletzt 50 bildet. Dieses Verhältnis kann noch, wie nicht näher genannte Regler den Sollwertsteller des Reglers für dargestellt ist, mit einem Sollwert verglichen werden, die Heizmittelmengen. Nach der Temperaturdifferenz oder dem VerhältnisWith the control device described below in the heating medium line to burner group 7 tion should avoid these disadvantages and adjust one. Since the controller 12 controls the setpoint adjuster 14 trouble-free efficient working of industrial furnaces, given ratio between the heating medium- ' with several heating zones, which mutually influence each other, set for burner groups 6 and 7, rivers can be achieved. According to the invention, the total amount of the dem can with the controller 1 a heating medium to be supplied from the adjacent heating furnace is used for this purpose. zones influenced approximately in the middle of the furnace because the controller 12 sets the amount of heating medium for the Temperature sensor on the total amount of burner group 7 after that of group 6. When A heating medium influencing controller, while a controller 1 requires and be more heating medium Controller adjusts the adjustment element specified on a setpoint adjuster accordingly, is in the reservoir The ratio supplied to the individual burner groups also includes the heating medium for the burners Adjusts the amount of heating medium and adjusts an additional group 7. The temperature in the oven regulator depending on the difference or zones I and II, temperature sensors 16 Ratio of the measured and 17 measured in the adjacent heating zones and the measured in the device 21 Temperature values the ratio of the heating capacity or the difference between the temperature values mean quantities changes. To do this, the last one to form 50 is adjusted. This relationship can still, how not closer Said controller represents the setpoint adjuster of the controller for, can be compared with a setpoint, the heating medium quantities. According to the temperature difference or the ratio

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist verstellt der Regler 15 den Sollwertsteller 14 für dasAccording to one embodiment of the invention, the controller 15 adjusts the setpoint adjuster 14 for the

dem für die Heizmittelmenge der einen Zone vor- Verhältnis der Heizmittelmengen der Brennergrup-the for the heating medium amount of the one zone before - ratio of the heating medium amounts of the burner group-

gesehenen Regler anteilig die der anderen Zone zu- 55 pen 6 und 7. Die gleiche Regeleinrichtung kann inThe controller seen in the other zone is proportionately 55 6 and 7. The same control device can be used in

geführte Menge aufgeschaltet und der Sollwert dieses den Unterzonen des Ofens vorgesehen sein.guided amount switched on and the setpoint of this to be provided to the sub-zones of the furnace.

Reglers wird von einem Regler verstellt, dessen Meß- Für die Temperaturmessung werden bekannteRegulator is adjusted by a regulator, whose measuring For the temperature measurement are known

fühler die Temperatur in der Ofenmitte mißt. Der Thermoelemente oder auch Strahlungspyrometersensor measures the temperature in the middle of the oven. The thermocouple or radiation pyrometer

Regler für die andere Heizzone ist dabei mit einem mit den entsprechend nachgeschalteten, in der F i g. 1The controller for the other heating zone is connected to a corresponding downstream, shown in FIG. 1

Sollwertsteller zur Einstellung des Verhältnisses der 60 nicht dargestellten Meßumformern verwendet. DieSetpoint adjuster used to set the ratio of the 60 transducers, not shown. the

Heizmittelmengen der beiden benachbarten Zonen Temperaturfühler werden zweckmäßig so angebracht,Amounts of heating medium in the two adjacent zones Temperature sensors are expediently attached in such a way that

versehen und dieser Sollwertsteller wird in Abhängig- daß sie die Temperatur der Ofenatmosphäre an denand this setpoint adjuster is dependent on the temperature of the furnace atmosphere at the

keit von der Differenz oder dem Verhältnis der Tem- betreffenden Stellen messen.Measure the speed of the difference or the ratio of the locations concerned.

peratur in den benachbarten Heizzonen von dem· Im folgenden soll noch kurz die Arbeitsweise dertemperature in the neighboring heating zones of the · The following briefly describes the operation of the

erwähnten zusätzlichen Regler verstellt, wenn die 65 Regeleinrichtung bei unterschiedlicher Betriebsweisementioned additional controller adjusted when the 65 control device in different modes of operation

Differenz oder das Verhältnis der Temperatur von des Ofens erläutert werden. Wird der Ofen ohne Be-Difference or the ratio of the temperature of the furnace can be explained. If the furnace is used without

einem vorgegebenen Sollwert abweicht. Schickung gefahren, so herrscht an allen Stellen diedeviates from a specified target value. Dispatch drove, so prevails in all places

Die Regeleinrichtung der Erfindung kann bei öfen gleiche Temperatur, der Regler 1 gibt die Heiz-The control device of the invention can with ovens the same temperature, the controller 1 gives the heating

mittelmenge für die Brennergruppe 6 vor und der Regler 12 stellt entsprechend, dem Verhältnis am Verhältnissteller 13 die Heizmittelmenge für die Brennergruppe 7 ein. Da die Temperaturen auch an den Temperaturfühlern 16 und 17 annähernd gleich sind, greift der Regler 15 nicht ein und für diesen Fall stellt z. B. der Regler 12 die gleiche Heizmittelmenge auch für die Brennergruppe 7 ein. Bei Temperaturunterschieden an den Temperaturfühlern 16 und 17 wird das Verhältnis entsprechend korrigiert bis gleiche Temperaturen vorhanden sind oder ein am Sollwertsteller des Reglers einstellbarer Temperaturunterschied vorliegt.Medium amount for the burner group 6 before and the controller 12 adjusts accordingly, the ratio on Ratio controller 13 the amount of heating medium for burner group 7. Since the temperatures are also on the temperature sensors 16 and 17 are approximately the same, the controller 15 does not intervene and for this Case represents z. B. the controller 12 the same amount of heating medium for the burner group 7 a. If there are temperature differences at the temperature sensors 16 and 17, the ratio is corrected accordingly until the same temperatures are present or one There is an adjustable temperature difference at the setpoint adjuster of the controller.

Wird der Ofen beschickt, so tritt relativ kaltes Material in die Ofenzone I ein und die Temperatur am Temperaturfühler 17 sinkt ab. Das Temperaturverhältnis oder die Temperaturdifferenz im Eingang des Reglers 15 führt zu einer Verstellung des Sollwertes am Verhältnissteller 13. Das relativ kalte, dem Ofen zugeführte Gut beeinflußt auch die Temperatur am Temperaturfühler 2, so daß der Regler 1 das Drosselventil 18 öffnet. Der Brennergruppe 6 wird jetzt mehr Heizmittel als der Brennergruppe 7 zugeführt. Außerdem ist die Gesamtmenge der Heizmittelzufuhr erhöht. Wenn das Heizmittel in die Zone II gelangt, wird auch die Temperatur in dieser Zone verringert, wenn auch eine gewisse Erwärmung des im Ofen zu glühenden Gutes stattgefunden hat. Das Verhältnis der Heizmittelmengen für die Brennergruppen 6 und 7 wird jetzt allmählich zurückgestellt, so daß im Endzustand etwa eine gleichmäßige Verteilung des Heizmittels auf die Brennergruppen 6 und 7 stattfindet.When the furnace is loaded, relatively cold material enters furnace zone I and so does the temperature at temperature sensor 17 drops. The temperature ratio or the temperature difference in the input of the controller 15 leads to an adjustment of the setpoint at the ratio controller 13. The relatively cold, the Oven fed material also influences the temperature at the temperature sensor 2, so that the controller 1 the Throttle valve 18 opens. The burner group 6 is now supplied with more heating medium than the burner group 7. In addition, the total amount of heating medium supply is increased. When the heating medium is in the Zone II, the temperature in this zone is also reduced, albeit with some warming of the goods to be glowed in the furnace took place. The ratio of the heating medium quantities for the burner groups 6 and 7 is now gradually reset, so that in the final state approximately a uniform Distribution of the heating medium to the burner groups 6 and 7 takes place.

Hört die Glühgutzufuhr zum Ofen auf, so laufen die Regelvorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Zunächst tritt am Temperaturfühler 17 eine zu hohe Temperatur auf. Am Sollwertsteller 14 wird eine kleinere Sollmenge für die Heizmittelzufuhr zur Brennergruppe 6 im Verhältnis zu der zur Brennergruppe? vorgegeben; auch der Temperaturfühler 2 meldet eine zu hohe Temperatur, so daß der Regler 1 die Heizmittelzufuhr in der Leitung 5 drosselt. Wenn das Glühgut den Ofen verläßt, steigt wieder die Temperatur am Temperaturfühler 16 und das Verhältnis der Heizmittelmengen wird zurückgestellt und die Gesamtzufuhr vom Heizmittel gedrosselt.If the supply of incandescent material to the furnace stops, the control processes run in reverse order. Initially, the temperature at the temperature sensor 17 is too high. At the setpoint adjuster 14 is a smaller target amount for the heating medium supply to burner group 6 in relation to that to the burner group? given; Temperature sensor 2 also reports that the temperature is too high, so that controller 1 the supply of heating medium in line 5 throttles. When the material to be annealed leaves the furnace, the temperature rises again at the temperature sensor 16 and the ratio of the heating medium quantities is reset and the Total supply of heating medium throttled.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 verstellt der Regler 1 in Abhängigkeit von der Temperatur der Ofenmitte den Sollwertsteller 23 des Reglers 22. Der Stellmotor 4 dieses Reglers stellt das Ventil 18 in der Heizmittelleitung 5 zur Brennergruppe 6 ein. Die Meßwerte der Mengenmeßeinrichtungen 9 und 10 der Brennergruppe 6 und der Brennergruppe 7 sind anteilig der Eingangsschaltung des Reglers 22 aufgeschaltet. Die übrigen Meß- und Regeleinrichtungen sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen und arbeiten in der gleichen Weise.Adjusted according to the embodiment of FIG the controller 1 depending on the temperature of the furnace center the setpoint adjuster 23 of the controller 22. The servomotor 4 of this controller sets the valve 18 in the heating medium line 5 to the burner group 6 a. The measured values of the quantity measuring devices 9 and 10 of the burner group 6 and the burner group 7 are connected proportionally to the input circuit of the controller 22. The remaining measuring and Control devices are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 and operate in the same way.

Tritt kaltes Glühgut in den Ofen ein, so sinkt die Temperatur der Ofenzone I. Über den Temperaturfühler 17 wird der Regler 15 beeinflußt, der das Verhältnis der Gasmengen am Sollwertsteller 14 des Verhältnisreglers 12 verändert. Da auch am Temperaturfühler 2 ein Absinken der Temperatur auftritt, wird über den Regler 1 der Sollwertsteller 23 des Reglers 22 verstellt und der Stellmotor 4 öffnet das Ventil 18 für die Heizmittelzufuhr zu der Brennergruppe 6. Der Brennergruppe 6 wird sofort mehr Heizmittel zugeführt als der Brennergruppe 7 und das kalte Glühgut schnell aufgeheizt. Wenn das Gut in die Ofenzone II eintritt, wird auch der Temperaturfühler 16 beeinflußt und die Temperatur wird sich der des Temperaturfühlers 17 annähern, so daß das Verhältnis der Heizmittelmengen auf den Sollwert zurückgeführt wird. Am Regler 15 ist noch ein Sollwertsteller 33 vorgesehen, mit dem eine feste Lastverstellung des Verhältnisses der HeizmittelmengenIf cold annealing material enters the furnace, the temperature of furnace zone I drops. Via the temperature sensor 17 the controller 15 is influenced, which the ratio the gas quantities at the setpoint adjuster 14 of the ratio regulator 12 changed. Also on the temperature sensor 2 a drop in temperature occurs, the setpoint adjuster 23 of the controller 1 is used Controller 22 adjusted and the servomotor 4 opens the valve 18 for the heating medium supply to the burner group 6. The burner group 6 is immediately supplied with more heating medium than the burner group 7 and the cold annealing material is heated up quickly. When the material enters furnace zone II, the temperature sensor is also activated 16 influenced and the temperature will approach that of the temperature sensor 17, so that the Ratio of the heating medium quantities is returned to the setpoint. There is also a setpoint adjuster on controller 15 33 is provided, with which a fixed load adjustment of the ratio of the heating medium quantities

ίο zu den Brennergruppen eingestellt werden kann. Dieses Verhältnis wird so gewählt, daß für den Betriebszustand des Ofens bei fortlaufender Beschickung stets die Brennergruppe 6 eine größere Heizmittelzufuhr als die Brennergruppe 7 erhält, da ja kälteresίο can be set for the burner groups. This ratio is chosen so that for the operating condition of the furnace with continuous loading burner group 6 always receives a greater supply of heating medium than burner group 7, since it is colder

is Glühgut fortlaufend in die Zone I eintritt. Mit dem Sollwertsteller 33 läßt sich somit ein Sollverhältnis für die Differenztemperatur oder das Verhältnis der Temperaturen an den Temperaturfühlern 17 und 16 einstellen.annealing material continuously enters zone I. With the Setpoint adjuster 33 can thus be a setpoint ratio for the differential temperature or the ratio of the Set temperatures on temperature sensors 17 and 16.

ao Bei der beschriebenen Regelung können die benachbarten Zonen sich gegenseitig nicht beeinflussen, da die vorgesehenen Regler dafür sorgen, daß jeder Zone der richtige Anteil der vom Regler 1 vorgegebenen Gesamtheizmittelmenge zugeführt wird.ao With the regulation described, the neighboring zones cannot influence each other, since the controllers provided ensure that each zone has the correct proportion of the values specified by controller 1 Total amount of heating medium is supplied.

»5 Die Regeleinrichtungen für die den Brenner zuzuführenden Luftmengen sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da es sich um bekannte Regeleinrichtungen handelt. Die Leitungen für die Luftzufuhr mit den entsprechenden Meß- und Drossel- Organen sind mit 24 und 25 bezeichnet.»5 The control devices for the air quantities to be supplied to the burner are shown in the drawing not shown because they are known control devices. The lines for the air supply with the corresponding measuring and throttle Organs are labeled 24 and 25.

Claims

Patent claims:

1. Device for regulating the temperature of industrial furnaces with several heated ones adjacent heating zones and with control devices that set a predetermined ratio of the Set the heating medium quantities for the burner groups of the heating zones, marked by a) the total amount of heating medium influencing, controlled by a temperature sensor (2) arranged approximately in the middle of the furnace Controller (1), b) a ratio of the individual components, which is specified on a setpoint divider (14) Burner groups (6, 7) supplied heating medium quantities adjusting regulator (12), c) a the ratio of the amount of heating medium depending on the difference or the ratio of the The controller (15) changes the temperature values measured in the adjacent heating zones (I, II).

2. Device according to claim 1, characterized in that for the amount of heating medium of the regulator (22) provided in one zone (I) proportionately the amount of heating medium supplied to the other zone (II) is switched to and the setpoint (23) of this controller (22) from the controller (1) for the temperature in the middle of the furnace is adjustable, while the controller (12) for the other zone (II) with a setpoint adjuster (14) for setting the ratio of the heating medium quantities of the two Zones (I, II) is provided and that, depending on the difference in temperatures, in the adjacent heating zones (I, II) influenced controller (15) on the setpoint adjuster (14) in the sense a change in the ratio.

3. Device according to claim 2, marked

net by a certain value of the difference resp. the ratio adjustable setpoint adjuster or ratio adjuster (33).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that in a furnace (Of) with upper zones (I, H) and lower zones (III, IV) in both furnace zone groups (I, II and III, IV) the same control device is intended for neighboring zones (I and II or III and IV). '

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature sensor (16,17) for measuring the temperature in the furnace zones (II, I) in the direction of flow are arranged at the beginning or at the end of the zone in question so that they the Measure the temperature of the furnace atmosphere.

1 sheet of drawings