自控工程设计.docx
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1、目 录第1章高炉上料自控设计11.1 概述11.2高炉上料的工艺介绍11.3 CAD流程图3第2章 高炉上料的工艺流程简介42.1基本工艺42.2工艺流程42.3设计方案的选择5第3章 电气原理图的设计和电气元件的选择73.1电气原理图的设计7心得与体会11参考文献12第1章高炉上料自控设计1.1 概述高炉是生产生铁的主要设备,全世界几乎99.9%的生铁都是用高炉生产的,因为高炉生产效率高、技术成熟、设备已大型化和长寿化。一座大型高炉年产量高达3.5Mt左右,一代炉役可达35Mt以上,可以说没有现代化的钢铁就没有现代的钢铁工业大生产。1980年以前,我国高炉炉容在255m3以上的有90余座,这
2、些高炉的特点是:炉顶大部分采用双钟马基式装料设备,炉顶压力一般为常压;料车(或料罐)斜桥卷扬机上料;炉前机械水平不高,几乎都用打泥压力不高的电炮和钻杆式开铁口机;人工换风口;在鼓风方面采用内燃式热风炉,风温在1000以下。原、燃料没有进行整粒;利用系数偏低(一般为1.5左右)。焦比高;车间环保条件差,灰尘多,噪音大,温度高。70年代末首钢2号高炉移地大修,采用皮带上料、无料钟炉顶、顶燃式热风炉、喷吹煤粉、计算机控制程序上料以及矮身液压泥炮、炉前消烟除尘等多项重大革新改革。80年代宝钢2号高炉是在消化吸收1号高炉引进技术的基础上,以国内为主自行设计、制造的大型高炉,是具有80年代水平的新设备。在
3、此期间,国内新建的许多高炉或结合大修进行改造的高炉普遍采用新技术。1.2高炉上料的工艺介绍(1)供料:天然的铁矿精粉运到原料现场,把一部分装入烧结车间贮矿槽,在烧结车间烧成烧结矿,由皮带运到炼铁车间装入料仓;另一部分运到竖炉车间贮矿槽,在竖炉车间烧成球团矿,由皮带运到炼铁车间装入料仓。焦碳由公司焦化厂和外单位运到焦碳现场,再由皮带运到高炉料仓。各种溶剂运到现场后由皮带上到高炉料仓。(2)上料:整个上料过程计算机控制,包括各种原料配比、八个料仓的振动机启动和停止、四条皮带启动和停止、计量料斗中原料的重量、料斗的料门开和闭、小车加速、高炉炉顶下料。高炉料仓输出的各种配料经皮带送到称量料斗。然后下到
4、小车,由主卷扬机拖动,上到高炉小钟。炉顶的设备由计算机控制下料。高炉的供料、上料和炉顶装料的简介:高炉的供料、上料和炉顶装料系统是高炉的重要组成部分,各系统各种性能的好坏,将直接影响高炉的生产。1. 供料系统:其直接任务是按照冶铁工艺要求,把矿、焦各种原料、燃料按照一定的料比,根据规定的程序向上料机供料,该系统主要设备包括:1) 料仓:位于卷扬机一侧,与炉列并行,设置在料坑上方。其功能是为高炉生产储备足够的原料。2) 给料器:它是装料的第一步,物料靠重力落到给料器上,给料器运动迫使物料向外排除,排除到称量漏斗或皮带上。3) 称量漏斗:称量原料,并组成一定的料批用皮带运到料斗中。4) 皮带运输机
5、:把各种原料运送到高炉下的料斗中贮存起来,再由料车把料拉到炉顶的小钟中。5) 料斗:为料车贮存原料。6) 振动筛:高炉“吃”精料是实现高产、高质量、低耗的物质基础,精料的重要措施之一就是整料,即焦碳和矿料经过震动筛筛分,去除小于筛孔尺寸的碎粒,提高料柱的透气性和改善矿石的还原速度。2. 上料系统:上料系统的任务是把高炉冶炼过程所需的原料从地面提升到炉顶并倒入炉内。我们采用的是料车上料机。3. 炉顶装料系统:炉顶装料系统是用来装入原料,并使炉料在炉内得到合理分布,同时又起到炉顶密封的作用。双钟式炉顶是目前国内中小型高炉上使用较多的装料设备。它有下列主要设备组成:受料料斗:使用来承接从料车卸下的炉
6、料,并将炉料由下口排入布料器。均压装置:就是使钟室大、小料钟之间的封闭空间进行充压和泄压的机械设备。它由两组管道和阀门组成:一组由洗涤塔后引出的高压半净煤气管道及其阀门,称为均压管和均压阀,作为钟室的充压装置:另一组是由钟室通向外界大气的管道和阀门,称为放散管和放散阀,作为泄除钟室压力的装置。小钟料斗及小钟:小钟料斗是用来承接布料器排下的炉料,小钟的上下运动来完成向大钟料斗的装料。大钟料斗及大钟:大钟料斗是用来承接小钟排下的炉料,大钟的上下运动来完成向炉喉装料和布料的任务。探料装置:高炉内料面的高度称为料线。料线位置是达到准确布料和高炉正常工作的重要条件之一,探料装置可以准确、及时地探测和掌握
7、炉料在炉喉的下降速度和料线位置。1.3 CAD流程图第2章 高炉上料的工艺流程简介2.1基本工艺现以安钢永通铸管3#高炉为例来说明高炉的上料工艺。3#高炉的技术参数:容积:120 m3有效容积:117 m3炉顶设备:钟阀式炉顶料车容积:1.25 m3卷扬机:额定卷扬能力4T,最大卷扬能力5T2.2工艺流程高炉的料仓是以高炉为中心线左右分布的,即左、右各四个料仓。八个料仓中分别装着烧结矿、球团矿、焦碳、溶剂、杂矿等。料仓下有四条皮带,中间有一个称量料斗。如图2-1:图2-1 料斗示意图整个上料过程由计算机控制或人工控制:首先按配比方式启动料仓下的皮带,再启动料仓下的振动筛,料仓中的原料经振动筛筛
8、选后下到滚动的皮带上,再送到中间的称量料斗,料称量达到要求后,停振动筛和皮带。并且小车必须在底时打开料斗料门,料下到小车中。料斗料门关闭后并且小钟处于关闭时变频器控制的主卷扬机启动,小车到顶前5-6秒时,打开小钟,到顶后向大料斗装料一车,小车向下行5-6秒后,关闭小钟。如此重复上料,一批料或满足炉况要求后。打开均压阀6-9秒,再开密封阀、截料阀,下料开启7-9秒。关闭时,先关均压阀,再关截料阀和密封阀。高炉的炉顶配有左右两个探尺,用于测量高炉内的炉料位置。它由两个三相电机带动卷筒上的钢丝绳拖动,安装在小钟的两侧。探料时,启动电机,探尺靠自重下降到炉内的料面上,由钢丝绳伸出的长度可知料面位置。探
9、完后,利用电机反转提出探尺到零位。2.3设计方案的选择电气控制设计的主要原则是在最大限度上满足生产机械的工艺要求,力求可靠、安全、简单、经济。电气设计的主要任务是:选择拖动方案及控制方式,在此基础上进行原理图设计和一系列的工艺图设计。电气控制原理设计的任务是保证生产机械拖动要求,控制要求和系统主要技术指标的实现。2.3.1 交、直流电力拖动方案的选择:生产机械电力拖动方案应根据生产机械的传动要求和调速性能指标确定,由此去选择相应的拖动电动机类型、容量和数量,确定控制要求。一般情况下,尽可能选用三相笼型异步电动机。(1)上料系统高炉冶炼对上料设备有下列要求:有足够的上料能力,不仅满足目前高炉产量
10、和工艺操作(如赶料线)的要求,还要考虑生产率进一步增长的需要。l 工作可靠耐用,保证高炉连续生产。l 有可靠的自动控制和安全装置,最大程度的实现上料自动化。l 结构简单,维护修理方便。上料设备对料车卷扬机的要求:l 由于料车是满载启动,所以应有足够的启动转矩。l 能够频繁的启动、制动、停车、反向。l 能够广泛的调速。l 启动与制动过程中,要求转速平稳,时间短。在进入卸料曲轨段及离开料坑时不能有高速冲击。2.3.2控制方案的选择:控制方式是根据生产机械对自动化程度的要求,去选择简单、经济、安全、可靠的控制方式。目前应用于工业控制的方式有继电器控制,计算机控制,可编程控制。下面我们进行比较和选择。
11、1. 继电器控制:它是一种传统的硬件逻辑控制,系统结构复杂,故障诊断与排除非常困难,平均修复时间较长,继电器的控制功能被固定在线路之中,功能有限,不易修改,灵活性差,定时精度较差,实现计算机功能很困难,程序选择不方便,但成本低。2. 可编程控制器:它是70年代的集成电路,计算机技术基础上发展起来的新型工业控制设备。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑去运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字和模拟式输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。与别的控制设备相比,它具有很强的抗干扰能力,广泛的适应能力和应用范围。它引入了微处理器、半导体等新一代的微电子元件,并用规定的
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