環(huán)形加熱爐的溫度控制畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 摘要 IIIAbstract IV第一章 引言 1 冶金行業(yè)中常見的加熱爐 1 環(huán)形加熱爐的現(xiàn)狀 1 加熱爐的結(jié)構(gòu)及工作方式 2第二章 環(huán)形加熱爐的工藝 4 工藝特點(diǎn)及流程 4 工藝特點(diǎn) 4 工藝流程 4 4 5 加熱爐總體設(shè)計(jì)要求 5 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 5 環(huán)形加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體要求 6第三章 加熱爐溫度控制系統(tǒng)的控制策略 8 爐溫的控制系統(tǒng) 8 爐溫控制基本原理 8 爐溫控制系統(tǒng) 9 引起爐溫波動(dòng)的因素 9 爐溫控制系統(tǒng)的改進(jìn)措施 10 燃燒控制系統(tǒng) 11 雙交叉限幅控制 11 空燃比控制 16 燃料流量的控制 16 檢測(cè)元件的選擇 17 溫度檢測(cè)元件 17 流量檢測(cè)元件 18 執(zhí)行器的選擇 19 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 19 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇 20 PLC的選擇 23 通信協(xié)議的選擇 24第四章 環(huán)形加熱爐溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 26 編程軟件step7簡(jiǎn)介 26 梯形圖編程語言簡(jiǎn)介 26 梯形圖控制語言編程的步驟及實(shí)現(xiàn)的功能 27 系統(tǒng)流程 27 主程序流程 27 溫度控制子程序程序流程 28 燃燒控制子程序程序流程 29 軟件設(shè)計(jì) 30 I/O端口分配 30 程序結(jié)構(gòu) 31 系統(tǒng)調(diào)試 31第五章 系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件的設(shè)計(jì) 32 組態(tài)王簡(jiǎn)介 32 組態(tài)王簡(jiǎn)介 32 組態(tài)王的使用 32 組態(tài)畫面的介紹 33 運(yùn)行窗口 33 實(shí)時(shí)曲線窗口 33 歷史曲線窗口 35 報(bào)警窗口 37 PID參數(shù)設(shè)置窗口 38第六章 總結(jié) 39參考文獻(xiàn) 40基于PLC的環(huán)形加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要環(huán)形加熱爐是無縫鋼管生產(chǎn)的第一環(huán)節(jié)，其加熱質(zhì)量直接影響到鋼管的質(zhì)量，其能耗和氧化燒結(jié)直接影響鋼管的成本。因此，保證環(huán)形加熱爐的最佳生產(chǎn)狀況和爐溫自動(dòng)控制是關(guān)鍵。為了提高環(huán)形加熱爐產(chǎn)品的質(zhì)量，本文研究主要是從工業(yè)控制的角度出發(fā)，對(duì)環(huán)形加熱爐加熱的溫度控制系統(tǒng)作了研究和探討。本文通過了解整個(gè)環(huán)形加熱爐的生產(chǎn)工藝及影響因素，首先在介紹加熱爐工藝流程以及加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制要求的基礎(chǔ)上，著重介紹了環(huán)形加熱爐的爐溫控制和燃燒控制的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)，然后，對(duì)控制系統(tǒng)中所使用的硬件及編程軟件的功能和特點(diǎn)做了詳細(xì)描述，對(duì)控制系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)上所進(jìn)行的監(jiān)控和編程工作進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)下位機(jī)采用PLC進(jìn)行控制，上位機(jī)采用組態(tài)王軟件進(jìn)行監(jiān)控畫面顯示，實(shí)現(xiàn)了加熱爐溫度和燃燒流量的自動(dòng)控制功能。最終可以達(dá)到加熱爐安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行。關(guān)鍵詞：環(huán)形加熱爐；PLC；爐溫控制；燃燒控制PLCbased annular furnace temperature control system designAbstractAnnular heating furnace is the first link in the production of seamless steel tubes, the heat directly affects the quality of the steel, and its energy consumption and oxidation of sintered direct impact on steel costs. Therefore, to ensure optimum production conditions of the annular furnace and the temperature automatic control are the keys. To improve the quality of the product ring furnace, this paper mainly from the perspective of industrial controls, heating the ring furnace temperature control system were studied and discussed.By understanding the annular furnace production process and influencing factors, the first, based on the requirements of introduction the heating process and control of furnace automatic control system, focusing on the practical application of the ring furnace temperature control and bustion control design，and then, The control system used in the hardware and programming software functions and features described in detail, as well as in the control system by hardware and software platform simulation and programming of the specific design work. Nextbit machine uses the software of PLC to program the software, the host puter uses the software of Kingview to monitor and display screen, which realizes the automatic control function of the temperature and flow of the furnace. Finally it achieves the heating furnace operating safely, economically, and highly effective. Key words: The Annular Furnace 。PLC。 Temperature Control。 Burning Control朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音第一章 引言鋼鐵行業(yè)作為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，具有較高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度。鋼鐵工業(yè)是一個(gè)原材料的生產(chǎn)和加工部門，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，它的發(fā)展與國(guó)家的基礎(chǔ)建設(shè)以及工業(yè)發(fā)展的速度關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。 冶金行業(yè)中常見的加熱爐在冶金工業(yè)中，加熱爐習(xí)慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐，包括有連續(xù)加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內(nèi)部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言，加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。連續(xù)加熱爐包括推鋼式爐、步進(jìn)式爐、轉(zhuǎn)底式爐、分室式爐等連續(xù)加熱爐,但習(xí)慣上常指推鋼式爐。連續(xù)加熱爐多數(shù)用于軋制前加熱金屬料坯，少數(shù)用于鍛造和熱處理。主要特點(diǎn)是：料坯在爐內(nèi)依軋制的節(jié)奏連續(xù)運(yùn)動(dòng)，爐氣在爐內(nèi)也連續(xù)流動(dòng)；一般情況，在爐料的斷面尺寸、品種和產(chǎn)量不變的情況下，爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時(shí)間變化而僅沿爐子長(zhǎng)度變化。 環(huán)形加熱爐的現(xiàn)狀目前,世界上所有現(xiàn)代化鋼管廠的管坯加熱爐幾乎全部采用環(huán)形加熱爐,這是由其自身一系列優(yōu)點(diǎn)所決定。環(huán)形爐最適合加熱圓管坯,并且能適用多種料坯規(guī)格(直徑和長(zhǎng)度)的加熱要求,靈活調(diào)整加熱制度,滿足加熱工藝要求。管坯在爐底間隔放置,料坯三面受熱,加熱時(shí)間短,加熱溫度均勻,加熱質(zhì)量好。爐內(nèi)管坯可以出空也可以留出不裝料的空爐底段,便于更換管坯規(guī)格,操作調(diào)度靈活。環(huán)形爐的機(jī)械運(yùn)行可靠,操作自動(dòng)化程度高,熱工控制方便、靈活。但是,環(huán)形爐也有其自身的缺點(diǎn):如占地面積較大、爐底面積利用率低、單位爐底面積的產(chǎn)量較低,但這并不影響環(huán)形爐的技術(shù)發(fā)展。現(xiàn)在環(huán)形爐的發(fā)展日趨大型化,如意大利DALMING廠的環(huán)形爐中徑46m。阿根廷ALGOMA廠的環(huán)形爐中徑36m。上海寶鋼環(huán)形爐中徑35m。天津鋼管公司環(huán)形爐的中徑達(dá)到48m,造價(jià)近一億元人民幣。由意大利PIANTI公司設(shè)計(jì)建造的環(huán)形爐采用了許多當(dāng)今世界先進(jìn)工藝、控制技術(shù)。通過幾年的生產(chǎn)實(shí)踐證明,該爐無論在爐溫調(diào)節(jié)控制、管坯加熱質(zhì)量、能源消耗、煙塵排放等各方面均處于世界先進(jìn)水平。環(huán)形加熱爐是無縫鋼管熱軋生產(chǎn)線上的重要熱工設(shè)備,其加熱質(zhì)量直接影響鋼管的質(zhì)量,其能耗和氧化燒結(jié)直接影響鋼管的成本,其設(shè)備狀況及操作水平直接影響鋼管的產(chǎn)量。因此,保證環(huán)形加熱爐的最佳生產(chǎn)狀況是無縫鋼管生產(chǎn)的關(guān)鍵,而加熱爐爐溫自動(dòng)控制也就成為了重中之重。2000年以前，國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)加熱爐大多采用重油和直接燃煤加熱爐，只有少部分的企業(yè)采用燃?xì)饧訜釥t。對(duì)于重油加熱爐，在控制上，雖然可以采用先進(jìn)的控制技術(shù)，但由于重油中雜質(zhì)太多，其流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壽命短，測(cè)量精度很難保證，在實(shí)際運(yùn)行中，大多采用手動(dòng)為主的燃燒方式。隨著石油煉制技術(shù)水平的不斷提高，重油質(zhì)量不斷下降，但價(jià)格卻不斷上升。冶金企業(yè)為了提高鋼材質(zhì)量，降低能源成本，于2000年前后，許多企業(yè)將燃油加熱爐逐漸改成了然熱臟發(fā)射爐煤氣。煤氣發(fā)生爐的原料為塊煤，因重油與煤的單價(jià)相差很大，故通過油改氣改造，企業(yè)可節(jié)約能源運(yùn)行成本30%—40%。但因熱臟發(fā)生爐煤氣熱值低、壓力低，升降溫度速度慢，較難滿足高產(chǎn)的要求。對(duì)于熱臟煤氣發(fā)生爐煤氣，由于其單臺(tái)爐煤氣產(chǎn)量低，一般采用在加熱爐附近建幾臺(tái)共同供氣，這種煤氣發(fā)生路產(chǎn)氣量很難精確控制且產(chǎn)氣量低、污染大，中間又無儲(chǔ)氣罐，所以一般用人工方式進(jìn)行操作。采用冷煤氣作為燃料，一方面可以減少污染，另一方面可以將先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中去，并可降低燃料成本、減少原材料的氧化燒損。 加熱爐的結(jié)構(gòu)及工作方式按爐溫分布，爐膛沿長(zhǎng)度方向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段；進(jìn)料端爐溫較低為預(yù)熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實(shí)現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。用于加熱小斷面料坯的爐子只有預(yù)熱段和加熱段。習(xí)慣上還按爐內(nèi)安裝燒嘴的供熱帶劃分爐段，依供熱帶的數(shù)目把爐子稱為一段式、二段式，以至五段式、六段式等。50～60年代，由于軋機(jī)能力加大，而推鋼式爐的長(zhǎng)度受到推鋼長(zhǎng)度的限制不能太長(zhǎng)，所以開始在進(jìn)料端增加供熱帶，取消不供熱的預(yù)熱段，以提高單位爐底面積的生產(chǎn)率。用這種爐子加熱板坯，爐底的單位面積產(chǎn)量達(dá)900～1000公斤／（米2時(shí)），熱耗約為(～)106千卡／噸。70年代以來，由于節(jié)能需要，又由于新興的步進(jìn)式爐允許增加爐子長(zhǎng)度，所以又增設(shè)不供熱的預(yù)熱段,最佳的爐底單位面積產(chǎn)量在600～650公斤/(米2時(shí)),熱耗約為(～)106千卡/噸。 連續(xù)加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤，有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量，在煙道內(nèi)安裝預(yù)熱空氣和煤氣的換熱器，或安裝余熱鍋爐。在鍛造和軋制生產(chǎn)中，鋼坯一般在完全燃燒火焰的氧化氣氛中加熱。采用不完全燃燒的還原性火焰(即“自身保護(hù)氣氛”)來直接加熱金屬，可以達(dá)到無氧化或少氧化的目的。這種加熱方式稱為明火式或敞焰式無氧化加熱，成功地應(yīng)用于轉(zhuǎn)底式加熱爐和室式加熱爐。第二章 環(huán)形加熱爐的工藝包鋼Φ180無縫鋼管廠,現(xiàn)有一座環(huán)形加熱爐,爐子有效直徑長(zhǎng)度35m。最大入爐根數(shù)256根、最大出鋼能力120根/h,使用的燃料為高焦?fàn)t混合煤氣,煙道內(nèi)設(shè)有空氣預(yù)熱器等余熱回收裝置,環(huán)形加熱爐內(nèi)有液壓爐底系統(tǒng)、爐外有裝料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、扇形輥道、出爐輥道、120個(gè)控制燒嘴等設(shè)備。采用較先進(jìn)PLC實(shí)現(xiàn)燒鋼。 工藝特點(diǎn)及流程 工藝特點(diǎn)無縫鋼管由于其規(guī)格、品種、鋼種較多，因而生產(chǎn)工藝與其它軋鋼車間相比有較大的差別，因此，環(huán)形加熱爐的加熱工藝也隨之具有不同的特點(diǎn)。主要表現(xiàn)在：⑴環(huán)形加熱爐具有加熱鋼種多、批量小、更換規(guī)格頻繁和加熱工藝制度變化大等特點(diǎn)，所以要求環(huán)形加熱爐必須配備靈活、快速、準(zhǔn)確的燃燒控制系