CWD2005热值仪在中厚板热处理的应用与改进

摘 要：本文介绍了CWD2005热值仪的系统组成部分、测量原理，并结合其在热处理生产线多年的使用、维护经验，针对其常见故障作出分析，总结出合理的处理方法，并在此基础上作出改进，以保证热值仪工作的稳定性，测量精确性。

关键词：热值仪；热值；过滤装置；故障处理

前言

在热处理生产线最主要的设备便是热处理炉，而热处理炉的主要能源介质就是冶金行业最为通用的焦炉煤气或者混合煤气。如何在保证加热能力的条件下，又能够防止烧嘴过烧，损坏设备，这是一个非常值得研究的问题。燃气热值是燃气最主要的质量指标[1-2]，及时测量燃气热值，并以此为参考同步调整燃气压力、流量，对于保证炉体正常加热能力和有效利用燃气能源有着重要的意义。

1.热值仪测量系统简介

1.1系统组成

本文介绍的热值仪是德国尤尼公司CWD2005热值仪，该仪器是一种高速数字燃气热值仪，能够连续在线测量可燃气体的热值，并能同时输出热值、比重、华白指数这三种参数的4～20mA信号。

该仪器主要包括两大部分，一部分为热值仪分析室，一部分为燃气预处理装置。

1.2测量原理

尤尼热值仪是根据热平衡原理进行测量的。热值计算公式：

通过把煤气华白和比重准确测量出来分别输入到微处理器中，经过计算得到燃气热值。

1.2.1华白指数测量

华白指数是通过热电堆测出来的。根据在燃气量、空气量及环境条件不变的情况下，华白指数与所测温度成正比的原理，将被测燃气进入热值仪燃烧后，用热电堆测出燃烧气体的温度，得出燃气华白指数。

1.2.2比重测量

尤尼热值仪配备有专门的比重测量单元。所谓比重就是燃气与空气的密度比。该值以阿加密度计原理为基础，利用一个中间带隔膜振荡器的两腔室装置为主体的电压激励比重单元，通过压力传感器测出对应气体的振幅，同时变成电信号经过整流、滤波形成一个和燃气比重成正比的0-5VDC信号，该信号输入到CPU就可折算出真实的比重的大小，控制燃气进入比重测量单元上腔的流量稳定就可准确测出燃气的比重。

2.热值仪测量系统的应用

该热值仪安装在热处理炉煤气输入总管前端，主要用于在线测量混合煤气的热值，并将该数值反馈至电脑程序，程序根据设定以及燃气即时的热值参数及时调整煤气支管压力，以保证热处理炉烧嘴正常加热能力，同时有效防止烧嘴因热值波动而引发的故障及过烧情况。

3.热值仪使用过程中常见故障及问题

3.1热值仪由于测量的燃气杂质较多，同时，所测量燃气温度较周围环境要低，且湿度较大，容易在管道内产生冷凝水，经常造成预处理装置中减压阀和精过滤器堵塞，进气压力过低（一般要求3～4bar），从而导致分析值较低，并且引起燃烧中断、熄火，分析中止，就需要进行过滤器更换及管路清理，无法进行连续在线分析测量。

3.2空气过滤器堵塞，导致助燃空气压力不足，燃烧效果差，严重时引起熄火，无法进行连续在线分析测量。

3.3热值仪分析室空调故障，无法保证稳定的工作环境温度，影响分析时热平衡，导致分析测量产生误差，同时导致管路冷凝水的形成，造成过滤器、减压阀的堵塞。

4.热值仪测量系统的改进

4.1 燃气预处理系统的改进

热值仪原设计燃气预处理装置如下图3所示，主要包括两个串联的盛有煤油的清洗装置以及一个精过滤器装置。当发生过滤器、管路或者减压阀堵塞时，就必须停机进行清理后方能恢复正常使用。为此，我们设计了如下图4所示的并联的过滤装置，系统A、B可在热值仪不停机的状态下相互切换，方便管路堵塞时进行清理维护，并维持热值仪连续在线分析测量。

图3煤气预处理装置

图4 改造后煤气预处理装置

4.2热值仪测量系统软件改进

根据现场的使用情况，我们对热值仪出厂设置的一些参数进行了修改，以提高热值仪工作稳定性和测量精度：

4.2.1为提高测量准确性，将原出厂设置的标定周期由原来的每四周一次改为两周一次；

4.2.2热值仪点火持续时间由出厂时的60s改为80秒，延长点火时间，保证点火稳定性。

4.3热值仪工作室环境的改善

在热值仪工作室内安装防爆空调，使得室内温度稳定在30±3℃，减小因温差大而引起的比重测量误差过大，以及管路形成冷凝水造成堵塞的情况，使得热值仪能够维持稳定、精确的连续在线测量。

5.结束语

前期由于管路堵塞等问题导致器热值仪测量系统故障频繁，无法连续稳定运行。但是，通过改造后，热值仪测量系统经过一年多的运行，情况良好，由管路堵塞而导致的分析中断现象得到明显改善。同时，测量系统准确性大大提高，为热处理炉高效稳定运行提供了良好的条件，有效降低了燃气、备件的消耗量，同时也大大减轻了现场维护人员的工作量。

参考文献：

[1]邵正伟.国内中厚板热处理工艺与设备发展现状及展望山东.[J].冶金，2006（3）： 66-68.

[2]张继光，武立云.工业炉燃气发热量及其测量[C].第七届全国工业炉学术年会论文集，2006.

作者简介：郑晓军（1984 -），男，2007年毕业于北京科技大学机械工程专业，现为济钢中厚板厂热处理车间助理工程师，从事热处理设备工艺技术工作。