畢業設計論文-水泥回轉窯電氣控制系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 設計任務要求 ① 回轉窯輔助電機的正常運轉控制。輔助電機的作用是在檢修時低速驅動筒體旋轉，工藝要求主電機與輔助電機之間必須互鎖，即主電機運行時，輔助電機禁止運行；輔助電機運行時，主電機禁止轉動。主電機、輔助電機運行的切換還應由限位器的相應位置決定。輔助電機應配有備用電源，以備停電時在瞬間自動切換，由備用電源供電。 ② 主電機的變頻調速控制。主電機的作用是驅動筒體按一定的轉速旋轉，與水泥生料下料量、風量和給煤量協調運行。高轉矩變 頻調速電機采用變頻器調速，變頻范圍為 0～ 100 Hz。 ③ 燃燒器移動小車的正反轉運行控制。燃燒器移動小車是輔助移動燃燒的設備，煤粉在其內部燃燒，對水泥生料加熱鍛燒。 ④ 主減速機潤滑站的控制應按 TE525 潤滑站的壓力、溫度、液位等控制要求實現。 TE525 系列潤滑裝置均設有兩臺油泵電機機組，其中一臺供正常使用，另一臺供應急時備用。控制的具體要求如下： 1) 油壓控制：在潤滑裝置出油口處設有油壓控制點，有 3個壓力控制器參與壓力設置點的控制，當出油口油壓下降到 MPa 時，一個壓力控制器發出聲光報警信號， 同時啟動備用油泵投入工作。當備用油泵投入工作后，油壓恢復到 MPa時，另一個壓力控制器發出正常工作信號，切斷備用泵。第三個壓力控制器用于控制系統最高壓力設定，當油壓達到 MPa 時，發出聲光報警信號。 2) 油溫控制：用兩個電接點溫度計測量油箱內油液溫度的變化情況以及對電加熱器和電磁水閥實施控制。當油箱內油液溫度低于 15℃時，電加熱器自動投入工作狀態，當達到 25℃時，電加熱器自動切斷。另一個電接點溫度計用于電磁水閥的控制，當溫度達到 45℃時，電磁水閥打開，投入冷卻水用于降溫；當油溫達到 35℃時， 關閉電磁水閥，冷卻水自動停止供應。溫度控制器用于出油口處最高油溫值的控制，當油溫達到 55℃時，發出聲光報警信號。 3) 液位控制：在油箱內 設有浮球式液位計一個，用于顯示油箱內油液位置上下極限和信號控制。 當液位超上限或低于下限時，應發出油箱內缺油的聲光報警信號。 4) 雙筒過濾器壓差顯示：在雙筒過濾器上設有壓差信號開關，當通過雙筒過濾器兩端壓差達到或超過 MPa 時，發出濾芯堵塞聲光報警信號。 TE525 主減速機潤滑站含有如下電氣組件： *****本科畢業論文 2 總體方案設計 5 ： Y112M6B8， 2臺， ， AC 380V， 50Hz。 ： SRY2220/2， 3件， AC 220V， 2kW。 ： VQK02， 1 件， AC 220V： 200μ A， DC 24V： 。 ： WTZ288， 2件， AC 24～ 38V， 10μ A。 ： YWK50C， 1件， AC 380V： 3A， DC 220V： ，阻性負載，溫度設定范圍 50～ 60℃。 ： ZCS25P， 1件， AC 220V， 650mA。 ： YWK50C， 3 件， AC 380V： 3A； DC 220V： 25A，阻性負載，壓力設定范圍 0～ 1MPa。 ： CSⅡ， 2件， AC 220V： ； DC 24V： ，△ P=。 主減速機潤滑站見圖 。 圖 主減速機潤滑站 ⑤ 擋輪液壓站 TE326 的控制。 控制要求為： 1) 回轉窯在窯體上行時，其中一臺油泵電機通電，油泵打出的液壓油進入 2擋油缸中，驅動窯體上行。當碰到上限行程開關時，發出聲光報警信號，使油泵電機斷電，同時電磁球閥通電。窯體靠自重把油缸中的 油壓回到油箱，窯體向下滑行。碰到下限行程開關時，發出聲光報警信號，使油泵電機通電，同時電磁球閥斷電，窯體再次上行。液壓站這樣循環工作，使得窯體實現按上行→下行→上行→下行的方式運動。 *****本科畢業論文 2 總體方案設計 6 2) 超壓控制：當液壓系統的油壓達到系統中的一個壓力控制器的設定值時，發出聲光報警信號。 3) 油溫控制：用溫度控制器監控油箱中的油溫。當油箱內油液溫度低于 12℃時，電加熱器進入工作狀態，當油溫升到 15℃時 (利用該溫度控制器的切換差 )，電加熱器自動切斷。 4) 壓差控制：本液壓站設有 3個濾油器，當濾油器進出口兩端壓差達到或超過 MPa 時，發出濾芯堵塞聲光報警信號。 型號為 TE326 型的擋輪液壓站，含有如下的電器組件： ： YB100L14V1， 2 件， ， AC 380V， 50Hz。 ： 23QDF6B/， 1 件， DC 24V。 ： SRY2220/1， 1件， 1kW， AC 220V。 ： D505/18D， 1件，壓力設定范圍 ～ 25MPa， AC 220V： 3A。 ： WTZK50C， 1 件，溫度設定范圍 10～ 40℃， AC 380V： 3A；DC 220V： (阻性負載 )。 ： CSV， 3件， DC 24V： 2A， AC 220V： ，△ P=。 擋輪液壓站見圖 。 圖 擋輪液壓 站 電氣控制方案攀枝花學院本科畢業論文 2 總體設計方案 7 根據生產工藝和電氣控制目標，可以看出水泥回轉窯傳動系統屬典型的小型開關量輸入 /輸出控制系統，控制要求和連鎖要求較多，且與回轉窯其它控制系統之間關聯密切，在調試中需不斷對其改進和擴充。若采用繼電接觸器控制，則只能接成固定線路，靈活性太差 ，也不能滿足水泥窯車間煅燒關鍵設備的核心作用，故采用 PLC為核心的電氣控制方案。電氣總圖如圖 。 水泥窯擋 輪 液 壓 站輔助電機3 M 主減速機主電機M主 減 速 機 控 制 箱主 減 速 機 潤 滑 站 現 場 控 制 箱＋ A X 1輔 助 電 機 控 制 箱＋ A X 3＋ A L 1 ＋ A L 0控制室＋ A X 2燃 燒 小 車 控 制 箱4 M出料端進料端＋ A L 0 ： 主 電 機 變 頻 調 速 控 制 柜＋ A L 1 ： P L C 、 液 壓 站 及 潤 滑 站 控 制 柜＋ A X 1 ： 輔 助 電 機 控 制 箱＋ A X 2 ： 燃 燒 小 車 控 制 箱＋ A X 3 ： 主 減 速 機 潤 滑 站 現 場 控 制 箱 圖 電氣總圖 如圖中所示，水泥窯主要分為三段控制：進料端、電機端、燃燒小車端。這三個端子在水泥窯上由擋輪液壓站 ； 電機 包括主電機、主減速電機和輔助電機組成；燃燒小車接觸器。 具體方案如下： ① 主電機為變頻調速電機，故采用變頻器控制其調速運行。 ② 輔助電機、燃燒小車的控制比較簡單，直接用繼電接觸器控制其運行。 ③ 擋輪液壓站、主減速機潤滑站因控制內容多，工藝復雜，兩者均采用由 PLC控制的方 式，利用 PLC 的硬件電路與軟件結合，實現擋輪液壓站、主減速機潤滑站的正常運轉與故障報警等控制功能。本套電控系統共設電控柜 2 個，電控箱 3個。分別為＋ AL0(主電機變頻調速控制柜 )、＋ AL1(PLC、液壓站及潤滑站控制柜 )，＋ AX1(輔助電機控制箱 )、＋ AX2(燃燒小車控制箱 )、＋ AX3(主減速機潤滑站現場控制箱 )。 控制箱框圖及其相關參數 如圖 所示： 攀枝花學院本科畢業論文 2 總體方案設計 8 圖 回轉窯 控制箱框圖 *****本科畢業論文 3 水泥窯控制方式 9 3 水泥窯控制方式 操作方式 DCS 介紹 DCS 是分布式控制系統 的英文縮寫（ Distributed Control System），在國內自控行業又稱之為集散控制系統。即所謂的分布式控制系統，或在有些資料中稱之為集散系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等 4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。 ① DCS 的 特點 DCS是計算機技術、控 制技術和網絡技術高度結合的產物。 DCS通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產過程中的眾多控制點進行控制，各控制器間通過網絡連接并可進行數據交換。操作采用計算機操作站，通過網絡與控制器連接，收集生產數據，傳達操作指令。因此， DCS 的主要特點歸結為一句話就是：分散控制集中管理。 ② DCS 的結構 從結構上劃分， DCS 包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程控制站、 I/O 單元和現 場儀表 組成，是系統控制功能的主要實施部分。操作級包括：操作員站和工程師站，完成系統的操作和組態。管理級主要是指工廠管理系統 （ MIS系統），作為 DCS 更高層次的應用，目前國內紙行業應用到這一層的系統較少。 ③ DCS 的控制程序 DCS 的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執行的。 ④ 過程控制站的組成 DCS的過程控制站是一個完整的計算機系統，主要由電源、 CPU（中央處理器）、網絡接口和 I/O 組成。 操作方式設計 ① 集中 /現場操作。 大型水泥廠的控制系統現在均采用的是計算機集散型控制系統 (DCS)，總廠控制室內是 DCS 系統的操作站 (大多數由工業控制計算機、計算機網絡系統組成 )，*****本科畢業論文 3 水泥窯控制方式 10 而分廠或車間的控制 屬二級控制系統，現場設備屬三級控制系統。這三級控制系統之間可互相傳遞參數，其中總廠的 DCS 可直接發送命令啟動現場設備，而現場設備的重要參數又可傳遞到總控室，并在計算機屏幕上顯示其實時的狀態信息。所以該系統設計了集中和現場兩種操作方式，集中操作適用于水泥窯接收來自于總控制室的啟動 /停止信號 (以無源接點的方式 )，控制水泥窯、擋輪液壓站、主減速機潤滑站的啟停；現場操作方式用于車間控制室內的操作。 現場控制站的主要任務是進行數據采集及處理； 根據控制程序來實施實時的過程量的控制；進行設備監視和系統的測試與診斷。 現 場控制站主要含以下內容：原料制備和石灰石預均化；生料粉磨；生料配料；廢氣處理；窯尾分解；筒體溫度掃描；燒成窯頭控制；窯頭看火；煤磨控制；熟料配料；水泥粉磨和輸送等等。根據具體情況由它們組成若干個現場控制站。 ② 本柜 /機旁操作。本柜操作適用于在車間控制柜的面板上進行操作，機旁操作適用于檢修時用現場操作箱的控制裝置進行操作。 水泥窯三級操作方式示意圖見圖 。 工 業 控 制 計 算 機總 廠 中 心 控 制 室D C S 遠 程 操 作車 間 控 制 室電 控 柜 操 作＋ A L 0 電 控 柜 ＋ A L 1 電 控 柜＋ AX2 電 控 箱＋ AX1 電 控 箱 ＋ AX3 電 控 箱水 泥 窯 設 備 現 場控 制 箱 機 旁 操 作 圖 水泥窯三級操作方式示意圖 機旁操 作站全廠設若干套操作員站，它是對全生產線工況進行監視、控制及操作的人機接口，主要完成數據、圖形及狀 態的顯示，歷史數據的存檔，故障記錄，故障狀態顯示，報表打印以及工藝設備選擇，電機成組或單機的啟動 、 停車 、急停 、 復位和數據給定等控制操作。各個操 作 站可以互為備用 。 與外界的連鎖信號 水泥窯與其它設備及全廠總控制室之間有相當多的連鎖控制，這些連鎖都是*****本科畢業論文 3 水泥窯控制方式 11 從各自電控柜中的端子板上引入或引出的。水泥窯向外界提供的連鎖信號有： ① 主電機運行 、 跳閘信號。 ② 輔助電機運行信號。 ③ 主減速機潤滑站正常信號。 ④ 擋輪液壓站 、 主減速潤滑站備妥信號 、 故障信號。 來自于外界的連鎖信號有： 1) 來自于總控制室的 擋輪液壓站 、 主減速機潤滑站啟動 /停止信號。 2) 來自主電機控制柜的主機運行信號 (因這部分圖紙省略，暫將其作為外部信號 )。 配電系統 由三相四線制取一相和地所得控制電壓為交流 220V， AC 220V 經變壓器 、 一體化電源等裝置后獲得控制系統所需各種等級的電壓。因為擋輪液壓站的電磁球閥工作電壓為 DC 24V，擋輪液壓站與減速機潤滑站的壓差開關工作電壓均為 AC 24 V， P