石灰窑工程电气设计-建筑电气工程技术专业毕业设计-毕业论文.doc
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1、图书馆收藏中图分类号: 密级:UDC: 编号:1331毕业设计(石灰窑电气设计)蒋 晓专业名称:建筑电气工程技术班 级:建电08-2学 制:3年学 号:0860213210学历层次:专 科指导教师:李德路评 阅 人:论文(设计)提交日期: 2011年6月20日论文(设计)答辩日期: 2011年6月 20 日江苏建筑职业技术学院二一一年六月二十日 毕业设计成绩评定书 专业、班级 建电08-2 姓名 蒋晓 日期 2011年6月20 1、设计题目 石灰窑工程电气设计 2、设计指导教师(签名) 3、设计评阅人(签名) 评阅日期 4、评定意见及成绩 2011 年6 月20 日中文摘要中天钢铁集团有限公司
2、新建2座活性石灰(白云灰)窑以满足炼钢及烧结对石灰的需求,石灰窑额定产量为2座600t/d,白云灰额定产量为2座600t/d。石灰窑的建设标准是先进、可靠、各种指标先进,无公害、环保。为有效使用高炉煤气,大幅降低石灰窑的生产 单耗,节约燃料,同时提高石灰质量,降低NOx排放量,中天钢铁集团有限公司决定对该项目石灰窑采用活性石灰竖窑技术,并提高石灰窑的控制水平,使新建设的石灰窑在各项热工和控制指标上成为一台具有国内先进技术水平的石灰窑。北京嘉永会通能源科技有限公司(简称:GGST公司)是一家专业从事活性石灰窑技术研究、开发、推广及实施应用的技术工程公司,愿以多年的研发成果和实施经验,结合中天钢铁
3、集团有限公司丰富知识一同将该项目建设成为经济、可靠、国内技术先进的石灰窑工程。 本设计主要阐述了此工程各系统电气设计的控制运行和工艺流程,怎么实现对石灰窑各个现场操作设备的电气控制,以及石灰窑生产运行的电气控制。 关键字:石灰窑,电气控制,工艺流程目 录1.设计说明11.1设计依据:11.2 支柱冷却风机由业主提供应急电源11.3低压配电柜11.4启动方式12工艺过程简述22.1环形双膛石灰窑的装料22.2窑膛加料、煅烧、出料工艺流程22.2.1加料22.2.2 煅烧22.2.3 出料22.3成品贮存33. 设备运行负荷计算43.1 2#窑负荷计算书43.2 1#窑负荷计算书54.石灰窑电气、
4、仪表自动化系统84.1 传动及供电(该部分增加变压器配置的相关描述)84.1.1 电气设备的适用规范84.1.2 技术条件84.1.3低压供电系统94.1.4 操作设备114.2 仪表控制系统124.2.1 温度控制124.2.2 窑顶压力的调节144.2.3 加压机房内CO含量检测报警154.2.4 换向阀控制功能154.2.5 仪控安全保护系统164.3石灰窑计算机控制系统184.3.1 控制系统的结构184.3.2 控制系统主要元件配置清单184.4 监控功能194.4.1 流程图监控功能194.4.2 实时趋势监视功能204.4.3 参数操作、调整功能214.4.4 报警管理功能214
5、.4.5 历史数据管理功能214.5主要现场仪表及电气件选型225.上料系统255.1 上料卷扬机:255.2 运行电气控制256.成品卸料系统266.1卸料设备266.2成品系统267、空气鼓风机站277.1 助燃空气风机277.2 石灰冷却空气风机277.3 喷枪冷却空气风机287.4支柱冷却风机287.5 风机房用过滤器298. 安全措施308.1 安全措施308.1.1 防火、防爆措施:308.1.2电气安全措施:308.2 防护安全措施:30小结32参考文献33致 谢3435江苏建筑职业技术学院毕业设计说明书1.设计说明1.1设计依据:设备生产厂家提供的资料;相关的主要规范,标准:供
6、配电系统设计规范低压配电设计规范10KV及以下变电所设计规范通用用电设备配电设计规范电气装置的电测量仪表装置设计规范1.2 支柱冷却风机由业主提供应急电源在突然停电的情况下能够自动切换到应急电源运行。1.3低压配电柜采用GGD3型固定柜,落地式安装,电源通过封闭母线槽取自变压器。1.4启动方式小于90KW的电动机采用全压启动方式;90KW及以上电动机采用软启动方式。2工艺过程简述2.1环形双膛石灰窑的装料方式为:定期、轮流往两个窑膛内装入原料。因此,环形双膛窑在窑顶安装一组装料设备,包括1个窑顶料仓,2个装料换向闸板,2个装料密封阀,2组连接流槽。窑顶料仓的容积约为6立米,可以存放一个换向周期
7、所需的石料。料仓底部安装有称重装置,当料仓内原料放入窑内后,称重装置显示重量为零,然后由PLC发出信号,装料闸板关闭,装料完成。2个装料换向闸板和2个装料密封阀的作用是控制原料流入1#或是2#窑膛。当PLC根据程序的要求发出向1#窑膛装料的指令时,1#窑膛的装料密封阀打开,然后打开1#分料阀,随着1#分料阀的打开,石料装入窑内。此时2#装料换向闸板和2#密封阀处于关闭状态。反之,2#窑膛装料时,执行上述相反的动作。装料完毕后,装料换向闸板和密封阀顺序关闭,窑膛装料完毕。装料设备的驱动全部是液压驱动形式。采用液压的方式主要是从重载和平稳动作两个方面考虑的。2.2窑膛加料、煅烧、出料工艺流程2.2
8、.1加料加料工艺流程为:窑顶料仓的石灰石经流槽分别送入两个窑膛的顶部。通过设在两个溜槽上闸板的顺序关闭,实现两个窑膛的加料。料仓容积约6m3。两个窑膛为定期交替加料,故上述设备均为间断工作。2.2.2 煅烧石灰石在窑内经过预热带、煅烧带、冷却带完成石灰石向石灰的转化过程。石料的最顶端开始到燃料喷枪出口为预热带,喷枪出口到连接通道处为煅烧带,连接通道开始到石灰石卸出机构止为冷却带。 2.2.3 出料窑膛煅烧并冷却好的成品石灰,由8个位于窑膛底部的卸料平台以及2个卸料阀进入窑底料仓待出。窑底料仓的成品石灰通过窑底振动出料机、大倾角皮带机送至成品振动筛进行分级筛分并破碎。筛分破碎后粉灰通过溜槽进入粉
9、灰仓,块灰由皮带机送至成品仓储存。各振动设备均采用密封,防止扬尘。出料系统成品平均流量为25t/h,各设备具备生产能力应留有适当余量。各转运点均设粉灰除尘装置。2.3成品贮存两座600t石灰窑所生产的石灰储存系统初步考虑设4个成品料仓,3个贮存粉灰,1个贮存块灰。成品仓的容积按存放1天产量考虑。各贮仓均设置连续料位检测及除尘设施。每个仓的块灰及粉灰通过仓下出料阀及除尘卸料装置装入汽车运走,各出料阀及除尘卸料装置均采用电动现场手控。本系统各设备控制均采用现场控制3. 设备运行负荷计算例:成品皮带: K=0.8 cos=0.8 tg=0.75P=41.4KW Pj=0.841.4=33.12KWQ
10、=33.120.75=24.84KVA 3.1 2#窑负荷计算书表3-1编号用电设备名称设备台数设备容量计算系数计算负荷总数工作总数工作kcostgPjQj1成品皮带41.441.4 0.80.80.7533.1224.842成品震动给料机30300.80.80.7524183震动筛21482.40.80.80.751.921.444斗式提升机2130150.80.80.751295螺旋输灰机6633330.80.80.7526.419.86烟气除尘2风机113553550.80.80.752842137助燃风机224404400.80.80.753522648成品冷却风机111601600.
11、80.80.75128969喷枪冷却风机111321320.80.80.75105.679.210成品冷却风机222642640.80.80.75211.2158.411助燃风机223703700.80.80.7529622212支柱冷却风机1122220.80.80.7517.613.213照明1000.80.80.7590155.714卷扬1175750.80.80.75604515液压站35350.80.80.75282116其他1001000.80.80.75806017破碎机333303300.80.80.7526419818合计20021598.6乘以同时系数(Pj0.9;Qj0.
12、95)1801.81598.6补偿前cos=0.7641801.8补600补偿后cos=0.91801.8918.73.2 1#窑负荷计算书表3-2编号用电设备名称设备台数设备容量计算系数计算负荷总数工作总数工作kcostgPjQj1破碎机33330330 0.80.80.752641982原料0#皮带1155550.80.80.7544333原料1#皮带11330.80.80.752.41.84原料2#皮带2130300.80.80.7524185电动犁式卸料器735.252.250.80.80.751.81.356卸料小皮带421260.80.80.754.83.67成品除尘风机11280
13、2800.80.80.752241688烟气除尘风机113553550.80.80.752842139助燃风机224404400.80.80.7535226410成品冷却风机111601600.80.80.751289611喷枪冷却风机212641320.80.80.75105.679.212成品冷却风机222642640.80.80.75211.2158.413支柱冷却风机2244220.80.80.7517.613.214照明1000.50.51.735086.61510+抓斗天车332702700.30.51.7381140.1316卷扬1175750.80.80.75604517液压站
14、35350.80.80.75282118成品除尘器50500.80.80.75403019其他1001000.80.80.75806018合计2002.41630乘以同时系数(Pj0.9;Qj0.95)1802.161548.5补偿前cos=0.7641802.16补690补偿后cos=0.91802.16858.54.石灰窑电气、仪表自动化系统中天钢铁集团有限公司石灰窑工程,采用高炉煤气为燃料,每座石灰窑产量为600t/d。石灰窑从窑顶到窑底分为3个工作带,即:预热带、煅烧带、冷却带。其检测与控制系统将连续检测煅烧过程的各项工艺参数,实现煤气和空气双交叉限辐最佳燃烧控制,自动控制燃烧换向系统
15、,自动实现原料的装入和产品的卸出。采用SIEMENS S7-400 PLC控制系统与一次检测仪表结合,对石灰窑的窑温、空燃比和系统的换向动作、装出料动作及相关的保护措施等项目进行自动控制。由计算机系统的操作站监控全部生产过程,保证石灰窑节能、高效、安全、稳定运行。石灰窑主控系统选用西门子可编程控制器,操作站选用两台研华工业控制计算机监控全部生产过程并完成相关数据的设定。采用工业控制计算机系统的主要目的是完成煅烧系统及窑区设备的自动设定,实现石灰窑的自动生产;准确控制石灰窑关键温度的控制和温度场分布的均匀性控制;进行安全停窑处理,节约燃料消耗等。主要完成:数据设定、生产数据管理、自动最佳化燃烧控
16、制,实时数据处理、画面和报表、数据通讯等任务。4.1 传动及供电(该部分增加变压器配置的相关描述)4.1.1 电气设备的适用规范电气设备和施工材料原则上应符合下列标准和规范:a)中华人民共和国的设计标准和规范;b)IEC标准;c)引进产品所在国的国家标准。4.1.2 技术条件a)环境条件除电气设备规格说明书里特别注明者外,均按下列所示:MCC柜、基础自动化系统和操作台等安装在电气室和操作室的电气设备允许环境温度: 10至40检修电源箱、照明配电箱、检修电源柜和现场操作箱等安装在现场的电气设备允许环境温度: 35至40相对湿度: 40时,不超过90%20时,不超过50%海拔高度: 小于1000米
17、b)电压等级低压动力电源: AC380V/220V,50Hz电压波动: 额定电压的10%频率波动: 49.051.0Hz交流控制电压: AC220V10%c)电气设备的油漆规格电气设备的涂漆色由买方从厂家标准色中选定。4.1.3低压供电系统根据石灰窑工艺系统划分和负荷分布情况,设置2个集中电气室,即煤气加压站室和风机房电气室,并设有低压配电系统、MCC控制系统和电气PLC控制系统。1)低压供配电系统设计受电柜2面,正常情况下使用主电源,在一路出现故障或检修时,切换到另一路。2)电气传动系统石灰窑原料的筛分、转运设备控制、上料小车卷扬机、煤气加压机控制(含变频控制)、鼓引风机电气控制(含变频控制
18、)、液压站油泵等电气控制等控制柜,柜体结构采用GGD形式。以上MCC柜安装在位于风机房2层的电气室内。a)传动控制水平根据工艺要求,如下电机需要变频调速功能,采用交流变频调速装置。调速煤气加压机、调速鼓风机、上料小车卷扬机、除尘引风机液压站、风机等均为恒速单向传动。其控制程序由PLC完成。定速煤气加压机、鼓风机采用软启动装置,以减少电机启动时对电网系统造成的冲击。b)低压配电系统的保护低压配电系统主要采取了以下保护功能:过载保护、短路保护、过电压/欠电压保护、接地保护等。3)防雷接地与工作接地石灰窑的防雷系统主要针对窑本体(窑壳),建构筑物等。要求,其接地冲击电阻不大于4欧姆,该部分的处理随土
19、建工程一同完成。石灰窑区域电气保护接地及窑区仪表计算机设备的接地电阻不大于2欧姆。4.1.4 操作设备此配电柜内表示的是手自动切换控制蝶阀的正反转,此图为配电柜内的系统图。由PLC室发出闭合开关指令,plc所控制的开关即闭合,将配电柜内断路器闭合,以及现场操作箱电源运行,即可运行控制蝶阀的正反转,通过两相线互换,即可实现正反转。1)在操作室设操作台一组,用于安装操作站及操作硬件。2) 液压站操作箱(共1个)用于对液压系统的就地操作监控。位置设在液压站内。3) 上料现场控制箱(共4个)用于现场皮带机、振动给料机、筛分设备等就地操作,设置在设备附近。4)物料转运设备操作箱(共10个)用于现场振动给
20、料机、皮带机、斗提机等设备就地操作。5)鼓、引风机就地操作箱(共15台)用于鼓、引风机的机旁操作。6)煤气加压机就地操作箱(共4台)用于煤气加压的机旁操作及控制。7)上料卷扬机就地操作箱(共1台)用于上料卷扬机的机旁操作、控制4.2 仪表控制系统4.2.1 温度控制石灰窑的温度控制主要是控制连接通道处的温度。采用比例燃烧控制方案,即双交叉限幅控制方案。石灰窑连接通道处安装2只热电偶,并在煅烧带底部沿窑膛周边设置14只电偶进行温度的测量与窑温调节;操作员可以在HMI上任意选择连接通道处2个温度点的1点作为被控制测点。同时,安装煤气热值分析仪作为燃烧控制的参考依据。1) 改进型双交叉限幅控制方法图
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