CWD2005熱值儀在中厚板熱處理的應用與改進

摘 要：本文介紹了CWD2005熱值儀的系統組成部分、測量原理，并結合其在熱處理生產線多年的使用、維護經驗，針對其常見故障作出分析，總結出合理的處理方法，并在此基礎上作出改進，以保證熱值儀工作的穩定性，測量精確性。

關鍵詞：熱值儀；熱值；過濾裝置；故障處理

前言

在熱處理生產線最主要的設備便是熱處理爐，而熱處理爐的主要能源介質就是冶金行業最為通用的焦爐煤氣或者混合煤氣。如何在保證加熱能力的條件下，又能夠防止燒嘴過燒，損壞設備，這是一個非常值得研究的問題。燃氣熱值是燃氣最主要的質量指標[1-2]，及時測量燃氣熱值，并以此為參考同步調整燃氣壓力、流量，對于保證爐體正常加熱能力和有效利用燃氣能源有著重要的意義。

1.熱值儀測量系統簡介

1.1系統組成

本文介紹的熱值儀是德國尤尼公司CWD2005熱值儀，該儀器是一種高速數字燃氣熱值儀，能夠連續在線測量可燃氣體的熱值，并能同時輸出熱值、比重、華白指數這三種參數的4～20mA信號。

該儀器主要包括兩大部分，一部分為熱值儀分析室，一部分為燃氣預處理裝置。

1.2測量原理

尤尼熱值儀是根據熱平衡原理進行測量的。熱值計算公式：

通過把煤氣華白和比重準確測量出來分別輸入到微處理器中，經過計算得到燃氣熱值。

1.2.1華白指數測量

華白指數是通過熱電堆測出來的。根據在燃氣量、空氣量及環境條件不變的情況下，華白指數與所測溫度成正比的原理，將被測燃氣進入熱值儀燃燒后，用熱電堆測出燃燒氣體的溫度，得出燃氣華白指數。

1.2.2比重測量

尤尼熱值儀配備有專門的比重測量單元。所謂比重就是燃氣與空氣的密度比。該值以阿加密度計原理為基礎，利用一個中間帶隔膜振蕩器的兩腔室裝置為主體的電壓激勵比重單元，通過壓力傳感器測出對應氣體的振幅，同時變成電信號經過整流、濾波形成一個和燃氣比重成正比的0-5VDC信號，該信號輸入到CPU就可折算出真實的比重的大小，控制燃氣進入比重測量單元上腔的流量穩定就可準確測出燃氣的比重。

2.熱值儀測量系統的應用

該熱值儀安裝在熱處理爐煤氣輸入總管前端，主要用于在線測量混合煤氣的熱值，并將該數值反饋至電腦程序，程序根據設定以及燃氣即時的熱值參數及時調整煤氣支管壓力，以保證熱處理爐燒嘴正常加熱能力，同時有效防止燒嘴因熱值波動而引發的故障及過燒情況。

3.熱值儀使用過程中常見故障及問題

3.1熱值儀由于測量的燃氣雜質較多，同時，所測量燃氣溫度較周圍環境要低，且濕度較大，容易在管道內產生冷凝水，經常造成預處理裝置中減壓閥和精過濾器堵塞，進氣壓力過低（一般要求3～4bar），從而導致分析值較低，并且引起燃燒中斷、熄火，分析中止，就需要進行過濾器更換及管路清理，無法進行連續在線分析測量。

3.2空氣過濾器堵塞，導致助燃空氣壓力不足，燃燒效果差，嚴重時引起熄火，無法進行連續在線分析測量。

3.3熱值儀分析室空調故障，無法保證穩定的工作環境溫度，影響分析時熱平衡，導致分析測量產生誤差，同時導致管路冷凝水的形成，造成過濾器、減壓閥的堵塞。

4.熱值儀測量系統的改進

4.1 燃氣預處理系統的改進

熱值儀原設計燃氣預處理裝置如下圖3所示，主要包括兩個串聯的盛有煤油的清洗裝置以及一個精過濾器裝置。當發生過濾器、管路或者減壓閥堵塞時，就必須停機進行清理后方能恢復正常使用。為此，我們設計了如下圖4所示的并聯的過濾裝置，系統A、B可在熱值儀不停機的狀態下相互切換，方便管路堵塞時進行清理維護，并維持熱值儀連續在線分析測量。

圖3煤氣預處理裝置

圖4 改造后煤氣預處理裝置

4.2熱值儀測量系統軟件改進

根據現場的使用情況，我們對熱值儀出廠設置的一些參數進行了修改，以提高熱值儀工作穩定性和測量精度：

4.2.1為提高測量準確性，將原出廠設置的標定周期由原來的每四周一次改為兩周一次；

4.2.2熱值儀點火持續時間由出廠時的60s改為80秒，延長點火時間，保證點火穩定性。

4.3熱值儀工作室環境的改善

在熱值儀工作室內安裝防爆空調，使得室內溫度穩定在30±3℃，減小因溫差大而引起的比重測量誤差過大，以及管路形成冷凝水造成堵塞的情況，使得熱值儀能夠維持穩定、精確的連續在線測量。

5.結束語

前期由于管路堵塞等問題導致器熱值儀測量系統故障頻繁，無法連續穩定運行。但是，通過改造后，熱值儀測量系統經過一年多的運行，情況良好，由管路堵塞而導致的分析中斷現象得到明顯改善。同時，測量系統準確性大大提高，為熱處理爐高效穩定運行提供了良好的條件，有效降低了燃氣、備件的消耗量，同時也大大減輕了現場維護人員的工作量。

參考文獻：

[1]邵正偉.國內中厚板熱處理工藝與設備發展現狀及展望山東.[J].冶金，2006（3）： 66-68.

[2]張繼光，武立云.工業爐燃氣發熱量及其測量[C].第七屆全國工業爐學術年會論文集，2006.

作者簡介：鄭曉軍（1984 -），男，2007年畢業于北京科技大學機械工程專業，現為濟鋼中厚板廠熱處理車間助理工程師，從事熱處理設備工藝技術工作。