文档介绍：学号
101844036
成绩
过程控制工程
课程设计
课程设计名称:步进式加热炉系统控制
2013 年 12 月至2014 年 1 月
专业:测控技术与仪器
班级:仪 1041
学生姓名:杨勇
指导老师:聂建华老师
目录
一、实验任务
二、实验要求
三、步进式加热炉简介
四、过程控制中仪表的选择
五、步进式加热炉控制方案
1、煤气/空气流量控制方案
2、炉温控制方案
3、炉压控制方案
六、加热炉控制系统的硬件设计
七、加热炉控制系统的PLC软件设计
八、实验感受
附录1(PLC梯形图)
附录2(力控监控组态软件)
我的任务:
综合步进式加热炉的炉温、炉压控制系统的控制方案,以及PLC的编程和力控监控组态界面的设计。
正文
一、实验任务
以钢铁企业常见的“步进梁式加热炉”为对象,采用PLC为控制系统硬件,围绕工艺要求,完成控制系统方案设计。
二、实验要求
(1)通过查阅文献,了解步进式加热炉工艺流程。
(2)了解对步进式加热炉的炉温控制、煤气/空气流量控制、炉压控制等功能,完成控制方案设计。
(3)了解常见的PLC系统的功能、系统软件及应用,完成加热炉自动控制系统架构设计、硬件选择设计及组态画面设计。
三、步进式加热炉简介
1、步进式加热炉概述
加热炉作为轧钢生产线上的主要能耗设备,其出炉钢坯的温度是钢铁生产工艺的首要指标,温度控制的好坏直接影响到下层产品的质量,并逐步影响到钢材的质量,还有可能会影响到生产线的其他相关行业,严重情况下可能会破坏整个轧钢生产线的正常运行。因此,加热炉作为轧钢生产线上的重要环节,担负着为轧制工序提供质量合格钢坯的任务。
加热炉的作用是将钢坯加热后送往轧机进行轧制,其中加热炉能耗占冶金能耗的25%,因此,提高加热炉的热效率,对整个冶金行业的节能降耗具有重要意义。为了保证钢坯在加热炉中均匀受热,必须调节钢坯的入炉参数、工艺指标及生产状况,因此要求的方面有:炉温、空气流量及压力、煤气流量及压力、空燃比、炉膛压力等。通过控制上述量从而达到减少氧化损耗、降低能源损失。步进式加热炉通过步进梁的“步进”运动,将钢坯从装料侧移至出料侧,通过钢坯在炉内的“步进”运动,从而完成从低温段到高温段,最后进入均热段的加热过程,从而达到轧钢所要求的轧制温度。
加热炉的加热过程具有非线性、强耦合、不确定等特性,是一个高度复杂的工业过程。因此加热炉计算机过程控制技术成为钢铁工业研究的重要课题之一,在国内外都得到了广泛的重视。
在钢铁行业早期,我们使用的加热炉主要是推钢式的,但是由于推钢式炉生产上有许多问题,比如:长度短、烧损大、产量低,如果操作不当,会造成粘钢现象,难以实现自动化控制。推钢式加热炉有许多难以克服的问题,后来,人们通过研究发现步进式加热炉系统具有很多优点,比如:生产周期短、加热均匀、产量高及操作灵活等。本设计采用步进梁式加热炉作为研究对象,这种加热方式通过专用的步进设备,使得钢坯在炉内做举行运动。当钢坯将要出炉时,为了有效消除滑轨擦痕,采用托出装置出炉。钢坯既可以不留出钢坯间隙,也可以根据实际需要留出,因此,这样可以有效消除步进梁与钢坯之间产生的摩擦。所以从整体层面来看,步进式钢坯加热炉具有加热起来比较均匀、生产操作非常方便灵活、产量高以及加热炉长度不受到任何限制等诸多优点,能够提高产品质量,适应时代发展,增强产品市场竞争力,完全满足高产、优质、高效、节能、环保及生产操作高度自动化的要求。
2、步进式加热炉工艺流程
步进式加热炉炉型为三段供热侧进测出的方式。加热炉自装料端到出料端沿炉长上分为预热段、加热段及均热段。为了调节各段炉温方便灵活,在加热段与均热段之间设有无水冷隔墙。为了使两段炉温和炉压得到精确控制,并消除两段之间的辐射等因素的干扰,一般使用无水冷隔墙来隔开。采用分布在炉子两侧墙上的烧嘴进行供热,各段均为上下加热。为了减少煤气在炉内的扰动,一般采用每对烧嘴切换燃烧的方法,该方法同时增强了炉气对钢坯的传热。
图1-1
钢坯在步进梁的“步进”运动,从装料口开始经过三个阶段:预热段、加热段和均热段,经过这三个加热阶段的充分加热,最后在传送到炉子的出料口。当轧机发送需求钢的信号后,步进梁就会将最终料位处的钢坯从固定梁上托放在出料悬臂辊上面,然后移送出炉,进入扎线进行轧制。如图1-1所示。
全炉采用多台烧嘴,为了最大程度上保证生产的连续、稳定运行,每套烧嘴都配备了一套独立的换向系统。通过集成协调控制多台烧嘴的开与闭,使得系统能够很好的满足生产的需要,适应不同品种、不同批量的生产。在加热特殊钢种时,加热炉可以根据实际情况,决定是否打开靠近炉尾的一部分烧嘴,延长预热段的长度,这样操作可以节省部分燃料,对于低温入炉相当方便。