xxx工业有限责任公司 锅炉房3台10T蒸汽锅炉自控系统 控 制 方 案 xxxx电气系统
一：概述 xxxx电气是暖通、供暖节能、锅炉、热能设备等领域自动化控制的高科技股份制公司，是国最大的锅炉电脑控制器厂家。 xx公司于1995年在全国率先推出锅炉电脑控制器，至今已发展到全系列燃煤、燃油(气)和电热锅炉的电脑控制、PLC控制、小型和大型DCS控制和供暖节能控制，控制锅炉的吨位达到150t/h，并且始终保持技术领先地位。目前xx公司产品已遍布全国，部分出口国外，近1000家国锅炉厂和11家外资锅炉厂配套使用，已成为我国锅炉控制的主流产品和著名品牌，是中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”起草单位。 公司资质： 中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”起草单位 省级高新技术企业 国家级高新区企业 计算机软件企业 中国锅炉行业协会团体会员 二、控制对象和设备 10T燃油气两用饱和蒸汽锅炉3台，每台包括： ●程控器外置式燃烧器1台；风机功率12KW， ●给水泵2台，功率15kw（一主一备）； ●循环泵 ●节能泵 由上述设备组成锅炉补水及蒸汽负荷输出系统。 三、关于标准 1、目前尚无锅炉控制器的国家标准或行业标准，我公司执行的是xxxx公司企业标准Q/3201RTG01-2000，是 目前国唯一具有企业标准的锅炉电脑控制厂家。 2、我国工业锅炉控制装置的行业标准正在制定中，我公司为该标准的第一起草单位。 3、本控制方案依照国家有关标准和规程及xxxx公司企业标准编制，全面满足招标方要求。 四：系统设计原则 我方在进行本控制系统设计时，将严格遵循以下系统设计原则：
安全性原则：由于锅炉属于压力容器，而且工作环境比较恶劣，因此，控制系统首先要保证的就是锅炉系统运行的安全性，这是首要设计原则。为了达到安全的目的，在一次仪表和二次仪表的选型上，要严格遵循行业规，从根源上保证系统的安全。 可靠性原则：可靠性原则是针对控制系统的安全而言的，同样是为了保证锅炉的安全运行，在控制系统设计时，要注意控制的层次和相应层次的操作等级、权限。目前，国际上普遍认同的可靠控制系统分为三个等级：计算机上位监控子系统、实时控制子系统和就地强电手动操作子系统，本项目也将严格按这种方式来设计整体控制系统。 科学性原则：科学性原则是指控制系统中选用的一次、二次仪表、PLC等产品都属于目前国和国际上的主流产品，同时，控制系统的结构是合理的，具有行业针对性的。 先进性原则：先进性原则是指在系统科学设计和元器件经济合理的前提下，要尽量保证控制系统符合国际上自动化控制系统的发展方向，保证本控制系统在5-10年仍属于比较先进的锅炉控制系统。 五、控制方案 根据燃气锅炉的运行特点，锅炉控制系统控制采用小型分布式控制系统，本系统由一个工程师站，两个操作员站作为集中监控平台；S7-300作为锅炉及辅机控制系统，一次仪表信号分别送入PLC ，由PLC 经智能逻辑运算后驱动燃烧、循环泵等相关设备；上位系统一方面接收下位机上传的现场信号进行数据显示及报表和记录生成，另一方面，根据数据分析结果对下位机进行管理，实时监控锅炉系统运行以保证整个锅炉控制系统绝对安全可靠。拓扑图如下： 上位机： I／O数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测、调节和运算功能。包括温度、压力的显示、各种复杂调节和先进控制算法，各种电机的起停等控制，相关设备运行状态的监控及连锁保护等。 PLC柜：现场数据采集及简单处理、现场执行机构驱动。 操作员站及工程师站：工控机采用研华品牌，P4,512MB存，250G硬盘，DVD光驱，显示器采用22寸DELL 液晶显示器
1电弧炉炼钢车间的设计方案 1.1电炉车间生产能力计算 1.1.1电炉容量和座数的确定 在进行电炉炉型设计之前首先要确定电弧炉的容量和座数，它主要与车间的生产规模，冶炼周期，作业率有关。 在同一车间，所选电炉容量的类型一般认为不超过两种为宜。座数也不宜过多，一般设置一座或两座电炉。为了确定电炉的容量和座数，首先要估算每次出岗量q ： y G q a ητ8760= 式中 G a —车间产品方案中确定的年产量，80万t ； τ—冶炼周期，55min=0.917h ； η—作业率，年日历天数 年作业天数=η×100% 本设计取90%； Y —良坯收得率，连铸一般95%~98%,本设计取98%； 带入数据计算得 q=95.0t 。 根据估算出的每次出钢量选取HX 2-100系列一座，以下是主要技术性能： 1.1.2电炉车间生产技术指标 （1）产量指标 年产量80万t ； 小时出钢量： （2）质量指标 钢坯合格率 98%; (3) 作业率指标
作业率：90% (4)材料消耗指标 a金属材料消耗 一般为废钢、返回废钢、合金料于脱氧合金。 b炼钢扶住材料消耗 石灰、以及其他造渣材料和脱氧粉剂。 c耐火材料消耗 主要用于炉衬的各种耐火砖以及钢包的耐火材料。 d其它原材料消耗 电极和工具材料。 e动力热力消耗指标 主要为电能和各种气体和燃油等。车间设计产品大纲见下表： （5）连铸生产技术指标 连铸比 铸坯成坯率 连铸收得率 （6）生产的钢种：主要生产Q215，年产量80万吨，连铸坯尺寸选取200×200mm方坯； 1.2 电炉车间设计方案 1.2.1电炉炼钢车间设计与建设的基础材料 （1）建厂条件 1）各种原料的供应条件，特别是钢铁材料来源； 2）产品销售对象及其对产品质量的要求； 3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件； 4）交通运输条件，水路运输及地区公铁路的现状与发展计划； 5）当地气象，地质条件； 6）环境保护的要求； 在上述各项主要建厂条件之中，原材料条件对于工艺设计的关系尤为密切重要。 （2）工艺制度 确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。确定工艺制度的主要依据是产品大纲所规定的钢种，生产规模，原材料条件以及后步工序的设计方案。 1）冶炼方法：利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼； 2）浇注方法：采用全连铸； 3）连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整； 4）在技术或产量方面应留有一定的余地。 1.2.2电炉炼钢车间的组成
工业热水锅炉的分类 一、锅炉的分类 锅炉的分类有多重方法。按用途可分为、电站锅炉、工业热水锅炉、生活锅炉等。电站锅炉用于发电。工业锅炉用于工业生产，生活锅炉用于采暖和热水供应。 按结构可分为火管锅炉和水管锅炉。火管锅炉中，烟气在管内流过，水管锅炉中，汽水在管内流过。 按蒸发受热面内工质的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉。自然循环锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下应用。直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面，适用于各种压力。强制循环锅炉在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵，用以辅助水循环并作强制流动，又称辅助循环锅炉或控制循环锅炉。复合循环锅炉是介于强制循环锅炉和直流锅炉之间的一种锅炉。它在高负荷时按直流锅炉模式运行，它在低负荷时按强制循环锅炉模式运行，循环泵只在低负荷下工作。 按出口工质压力可分为常压热水锅炉、微压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉、超临界压力锅炉和超超临界压力锅炉。常压锅炉的表压为零；微压锅炉的表压为几十个Pa；低压锅炉的压力一般小于1.275MPa；中压锅炉的压力一般为3.825MPa;高压锅炉的压力一般为9.8MPa；超高压锅炉的压力一般为13.73MPa；亚临界压力锅炉的压力一般为16.67MPa；超亚临界锅炉的压力 23~25MPa；超超临界压力锅炉的压力一般大于27MPa。发电用电站锅炉的工作压力一般都为中等压力以上。 按热水方式可分为火床燃烧锅炉、火室燃烧锅炉、硫化床燃烧锅炉和旋风燃烧锅炉。按所用燃料和能源可分为固体燃料锅炉、液体燃料锅炉、气体燃料锅炉、余热锅炉和废料锅炉。按排渣方式可分为固态排渣锅炉和液态排渣锅炉。固态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主要排渣方式。液态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟中冲走。 按炉膛烟气压力可分为负压锅炉、微正压锅炉和增压锅炉。负正锅炉中炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要形式。微正压锅炉中炉膛表压力为2~5kPa。不需引风机，宜于低氧燃烧。增压锅炉中炉膛表压力大于0.3MPa，用于配蒸汽—燃气联合循环。
普通电弧炉的一般设计与电极升降控制
摘要： 为了提高所熔炼速度和钢水的质量、减少电能及电极的消耗量、保证维持规定的电气工作条件，使设备获得较高的生产率。从电弧炉的一般设计概况，到电弧炉电极的升降控制。系统了解电弧炉中存在的缺点与不足。通过分析，更好的提高电气控制的稳定性，提高电网提高熔炼速度。 关键词：电弧炉、短网电流、电极升降。
目录 一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 2.电弧炉特点 二、电弧炉的一般设计 1.电弧炉组成部分 2.炉体设计 3.变压器设计 4.短网电流的计算 5.电极直径计算 6.电极升降计算 7.其他相关参数 三、电极升降自动控制 1.调节器的组成及工作原理 2.调节器的结构原理 四、小结 五、参考文献
一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。电弧炉炼钢就是靠电极与炉料之间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。 现代化炼钢电弧炉均为直接加热、炉底不导电式电炉。该电炉按直接加热金属的原理工作，电弧发生在每一电极与炉料之间，
己熔化的金属则形成负荷的中心点。 2.电弧炉的特点 电弧炉进行冶炼，电弧炉是一个多变量、非线性、大滞后、强藕合、时变、随机干扰较强的系统，使得系统电极位置、电弧长度、电弧电流以及系统功率很难保持最佳工作状态。电极升降调节系统是电弧炉的重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响钢的产量、质量和能源消耗。在电弧炉冶炼过程中，三相交流电弧炉的电力负载是不稳定的、不对称的；无功冲击及闪变；产生谐波电流。 电弧炉的整个炼钢过程一般分为熔化期、氧化期、还原期三个时期，由于各个时期所完成的任务不同，因而相应地对冶炼温度和功率的要求也不同。 （熔化期）开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大。 （氧化期）初精炼及加热阶段。 （还原期）精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。 在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：
锅炉的分类 锅炉的分类 一、按烟气在锅炉流动的状况分：水管锅炉、锅壳锅炉(火管锅炉)、水火管组合式锅炉 二、按锅筒放置的方式分：立式锅炉、卧式锅炉 三、按用途分：生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉 四、按介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉 五、按安装方式分：快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉 六、按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉 七、按水循环分：自然循环、强制循环、混合循环 八、按压力分：常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉 九、按锅炉数量分：单锅筒锅炉、双锅筒锅炉 十、按燃烧定在锅炉内部或外部分：内燃式锅炉、外燃式锅炉 十一、按制造级别分类：A级、B级、C级、D级、E级(按制造锅炉的压力分) A级：压力无限制 B级：25公斤压力以下 C级：8公斤压力以下 D级：1公斤压力以下
1、按烟气在锅炉流动的状况分：水管锅炉、锅壳锅炉(火管锅炉)、水火管组合式锅炉 2、按锅筒放置的方式分：立式锅炉、卧式锅炉 3、按用途分：生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉、车船用锅炉 4、按介质分：蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉 5、按安装方式分：快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉 6、按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉 7、按水循环分：自然循环、强制循环、混合循环 8、按压力分：常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉 9、按锅炉数量分：单锅筒锅炉、双锅筒锅炉 1吨生物质锅炉 10、按燃烧定在锅炉内部或外部分：内燃式锅 家用锅炉 炉、外燃式锅炉11、按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。12、按制造级别分类：A级、B级、C级、D级、E级(按制造锅炉的压力分)13、按出口蒸汽压力分为：低压锅炉(P<2.45MPa)、中压锅炉(3.8 五矿<湖南）铁合金有限责任公司103#硅锰合金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月 一、开发背景 五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#10000KV A矿热炉主要用于熔炼硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#矿热炉熔炼过程控制自动水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结合生产的实际需要，搭建103#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉控制系统的运行监视、事故报警与记录、统计分析和报表打印、日常生产 #硅锰合湖南）铁合金有限责任公司103五矿<金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月 1 / 29 一、开发背景 #10000KV A103<湖南）铁合金集团有限公司矿热炉主要用于熔炼五矿硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电 极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 #矿热炉熔炼过程控制自动103针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：103 合生产的实际需要，搭建1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉 锅炉种类_锅炉分类_锅炉分类知识 锅炉种类、分类知识： 一、按用途分类： 1. 电站锅炉： 用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，效率高，出口工质为过热蒸汽。 2. 工业锅炉： 用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多，热效率较低，出口，工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉。 3. 船用锅炉： 4. 机车锅炉： 5. 注汽锅炉： 用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为，高压湿蒸汽。 二、按结构分类： 1. 火管锅炉： 烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便。 2. 水管锅炉： 汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和运行水平的要求也较高。 三、按循环方式分类 1. 自然循环锅筒锅炉 2. 多次强制循环锅筒锅炉 3. 低倍率循环锅炉 4. 直流锅炉 5. 复合循环锅炉 四、按锅炉出口工质压力分类 1. 低压锅炉：一般压力小于1.275MPa 2. 中压锅炉：一般压力为 3.825MPa 3. 高压锅炉：一般压力为9.8MPa 4. 超高压锅炉：一般压力为13.73MPa 5. 亚临界压力锅炉：一般压力为1 6.67MPa 6. 超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa 五、按燃烧方式分类 1. 火床燃烧锅炉： 主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。 2. 火室燃烧锅炉： 主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉 3. 沸腾炉： 送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。 六、按所用燃料或能源分类 1. 固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料； 2. 液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料； 3. 气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料； 七、按排渣方式分类 6蒸汽锅炉 6.１定义 蒸汽锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为蒸汽的机械设备。锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。 锅炉中产生的蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。蒸汽锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。即使是小型锅炉，一旦发生爆炸，后果也十分严重。因此，对锅炉的材料选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。 6.２蒸汽参数 6.２.１饱和蒸汽 饱和蒸汽,是指饱和状态下的蒸汽，是由气体分子之间的热运动现象造成的。 当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。 6.２.１过热蒸汽 当湿蒸汽中的水全部汽化即成为饱和蒸汽，此时蒸汽温度仍为沸点温度。如果对于饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度升高并超过沸点温度，此时得到的蒸汽称为过热蒸汽。 6.３蒸汽锅炉房 6.３.１蒸汽锅炉房给水 蒸汽锅炉房所需总给水量应按正式计算 G=K×(G 1+G 2 ) 式中G——锅炉房所需总给水量（m3/h） K——附加系统K＝1.1 G 1 ——运行锅炉在额定蒸发量时所需的给水量 G ２ ——锅炉房其它设备所城水量 6.３.２锅炉给水泵的选择和设置 １、锅炉给水泵台数应能适应锅炉房负荷变化，应设置工作备用泵，当最大一台给水泵停止运行时，其余的总流量应能满足所有运行锅炉所需给水量的１１０%。 2、采用电动给水泵为常用给水设备时，宜采用汽动给水泵为事故备用泵，其流量应 能满足所有运行锅炉在额定蒸发量时所需给水量的２０%－４０%。符合下列条件 之一时，可不设置事故备用泵。 A、有一给电力负荷的锅炉房 B、停电后锅炉停止给水不会造成锅炉缺水事故，例如有如自动保护装置的燃 油、燃气锅炉 C、当采用汽动给水泵为电动给水泵的工作备用泵，汽动给水泵流量为所有运 行锅炉在额定蒸发量时所需给水量的２０%－４０%，且大于最大一台电动 给水泵的流量时，不需再设置事故备用泵。 3、给水泵的扬程 H=100P+20 式中H——给水泵扬程（m） P——锅炉工作压力（MPa） 6.3.3、锅炉给水系统应采取下列安全保护措施 1、锅炉和省煤器的每个进水管上，应在靠近锅炉或省煤器处依次安装截止阀和止回阀。 2、有省煤器的锅炉，应设置不经过省煤器直接向锅炉汽包供水的旁通给水管及切断阀。 DL-1000燃煤蒸汽锅炉控制系统技术方案 设计依据和原则 1．依据客户北京昌科供暖中心有关45t/h、35t/h、20t/h燃煤蒸汽锅炉控制系统的要求，并按照自控装置系统必须科学、合理、成熟、安全可靠、稳定、可扩展以及性价比高的原则进行设计。 2．符合以下规范与标准： 《蒸汽锅炉安全技术监察规程》1996； 《锅炉房设计规范》GB50041-92； 《工业锅炉监测与控制装置的配置标准》DB31/T72-1999； 《工业锅炉热工试验规范》GB10180-88； 《电气装置安装工程施工及验收规范》GB50303-2002； 《低压电器基本标准》GB1497-93； 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ50093-2003。 1.0系统概述 本系统为DL-1000分散型集中控制系统，是集控制技术，通讯技术于一体，是当今控制系统的主流机型。可完成调节控制，联锁保护，顺序控制，数据采集等任务。人机接口采用触摸屏及上位机进行实时监控。运用多媒体技术，具有3D动画、全中文显示、声光提示等丰富多彩的人机互动界面，能直观地显示锅炉和燃烧的实际情况及燃烧负荷状态，各运行数据实时动感地显示在彩色触摸屏上，使锅炉的运行状态一目了然，操作更直观、更简便。该系统具有良好的互联性和开放性，留有充分的升级和后备功能，满足IEC61158和EN50170标准的要求。并且具有在恶劣工作环境下安全可靠运行和全视角直观显示锅炉系统工作状态的优点。 1.1 硬件 1.1.1 概述 本方案所配置的系统硬件均是有现场运行实绩的，先进可靠的和使用以微处理器为基础的分散型硬件。 1.1.2 处理器模件（PLC CPU226） PLC为可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，由于它拥有体积小、功能 目录 一、电弧炉简介及其发展趋势 (2) 二、电弧炉炉型算及变压器功率确定 (3) 1、电弧炉设计要求 (3) 2、电弧炉炉型计算 (4) 3、炉子的变压器功率及电极参数确定 (8) 三、电弧炉耐火材料的损毁机理及选择 (11) 1、炉衬损毁机理 (11) 2、炉顶用耐火材料 (12) 3、炉墙用耐火材料 (13) 4、炉底和出钢槽用耐火材料 (14) 附录 (16) 40吨电弧炉炉体设计说明书 一、电弧炉简介及其发展趋势 电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。 发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。 电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因： (1)废钢日益增多 (2)钢铁工业迅速增长。由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。 (3)电炉趋向大型化、超高功率化，冶炼工艺化。 (4)投资少，基建速度快，基金回收速度。 (5)钢液温度、成份容易控制，品种适应性大，可冶炼多种牌号的钢，同时还能间断性生产。 电炉炼钢是世界各国生产特殊钢的主要方法，它具有一系列的优点： (1)电炉炼钢的设备投资少、基建速度快； (2)炼钢的热源来自于电弧，温度高达4000～6000℃，并直接作用于炉料， 什么是工业锅炉？ 工业锅炉的定义：为工矿企业提供蒸汽或热水（热水锅炉）以满足生产工艺、动力以及采暖等需要的锅炉。注：热水锅炉和工业锅炉是两个概念。 蒸汽主要用于工业企业生产工艺过程以及采暖和生活用的锅炉。按照我国标准规定，工业锅炉的最大额定蒸汽压力为2.45MP（表压），最大连续蒸发量最大为65t/h。 有哪些不同的工业锅炉？ 工业锅炉在结构型式上可分为火筒式、火管式和水管式3类 ①火筒锅炉；它是早期的工业锅炉，在锅壳中只装有一二个加热锅水用的火筒，火筒中有燃烧装置。热效率低，体积和钢材耗用量大，60年代以后基本上不再生产。 ②火管锅炉：它是在立式或卧式的锅壳中除火筒以外，还装置若干烟管。燃料在燃烧室中燃烧后产生的高温烟气流过这些烟管加热锅水，然后排入烟囱。与火筒锅炉相比，它由于烟管数量多，受热面积增大，排烟温度较低，热效率较高，钢材耗用量和锅炉体积都比较小。火管锅炉的蒸发量一般都不大于15吨／时，工作压力一般不大于1.6兆帕，燃煤的热效率一般为70％左右,全部自动化操作的燃油锅炉，热效率可达到85％。https://www.doczj.com/doc/753919725.html, ③水管锅炉：大多用作容量较大、压力较高的工业锅炉。水管式锅炉有自然循环式和直流式两种。自然循环的水管锅炉有单锅筒和双锅筒等结构。这种锅炉在对流管束后一般设置省煤器，有时还设置空气预热器，以降低排烟温度。燃煤时效率可达80％，燃油时更高一些。在直流式工业锅炉中没有锅筒，由盘绕在炉膛内壁的管子和后面的对流管束组成受热面。给水从管子的一端进入，蒸汽从另一端输出。直流式工业锅炉体积小，一般带有汽水分离器和自动控制装置。 工业锅炉分类： 层燃锅炉 我国层燃链条炉排锅炉居多，该型锅炉主要在节能、环保性能方面需要进一步提高。在对原煤进行洗选筛分并同时改进燃烧设备的基础上将有更大的发展空间。对于目前仍采用的手烧加煤、间歇燃烧方式的小型固定炉排锅炉，必将淘汰，取而代之以新开发的新型锅炉。循环流化床锅炉 循环流化床燃烧技术具有强化传热、燃烧效率高、燃料适应性广和排放污染物少等特点，在≥10t/h燃煤工业锅炉中应积极发展应用，该型锅炉是种很有发展前途的清洁燃烧技术。 2006 年 6 月南京 毕业设计（论文）中文摘要 目录 1 绪论 (1) 1.1 系统设计背景 (1) 1.2 设计要求与设计思路 (2) 2 电弧炉与PTI枪 (2) 2.1 电弧炉炼钢工作原理 (2) 2.2 电弧炉炼钢的发展现状 (3) 2.3 PTI枪系统组成 (3) 3 可编程控制器（PLC）简介 (7) 3.1 可编程序控制器的概述 (7) 3.2 PLC的工作原理 (7) 3.3 PLC发展现状与趋势 (8) 3.4 西门子S7-300PLC (8) 3.5 西门子STEP-7编程软件 (10) 4 碳仓系统总体设计要求 (13) 4.1 设计要求 (13) 4.2 功能要求 (15) 5 硬件设计 (16) 5.1 硬件组态 (16) 5.2 上载硬件实际组态到编程器 (16) 6 软件设计 (19) 6.1 料仓部分的程序设计 (19) 6.2 运行仓部分的程序设计 (21) 6.3 三路碳粉分配器部分的程序设计 (28) 7 程序调试 (35) 结论 (36) 致谢 (37) 参考文献 (38) 附录 A 碳仓控制系统源程序 (39) 1 绪论 据统计，目前全世界粗钢产量的30%由电炉生产，我国电炉钢也约占总钢产量的20%左右。电弧炉电气运行是电炉冶炼生产最基本的保障，它关系到冶炼工艺、 原料、电气、设备等诸多方面的问题，直接影响电炉炼钢生产的各项技术和经济指标，因此对其进行最佳化的研究意义重大，不但可保障冶炼工艺的顺行和充分发挥设备资源的作用，还能提高生产率，节能降耗。 可编程控制器是在继电器控制和计算机控制发展的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术，计算机技术，通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。随着微处理器、计算机、网络和数字通信技术的飞速发展，工业生产自动化控制技术已扩展到了几乎所有的工业领域。应用计算机网络技术来解决工业自动化任务已逐渐成为普通的技术。可编程序控制器是应用面最广、功能强 米加U天地 蒸汽锅炉安装工程 施 工 方 案 编制人： 审核人： 批准人： 中冶天工公司 年月日 目录 一、工程概况 二、质量目标及其分解 三、施工依据及文件 四、质量控制 五、施工组织与部署 六、施工技术和安装 七、压力试验 八、保温施工 九、焊接工艺卡 一、工程概况 1、工程规模：1#楼1—6层,2号楼1—3层。 2、工程地点：晋中市榆次区文华街北侧 3、工期要求：每层主体施工前两天完成 4、工程特点与要求：一台型号为< >蒸汽锅炉。额定蒸汽压力：Mpa；额定蒸发量：t/h；额定蒸汽温度：℃；出厂编号：；出厂日期：年月；制造厂家：。 本体整体出厂，但在安装现场需要安装主蒸汽管道和给水排污系统管道，在施工过程上除按设计图纸的要求外，还必须符合国家相关规范的规定及本锅炉安装使用说明书等技术资料的要求。 二．质量目标及其分解 本工程质量目标：项目工程合格率100%，工程优良率90%以上。 1）提供给用户100%的符合法律、法规、环保、卫生和安全及合同规定的要求2）提供给用户的工程质量优良不低于90%； 3、提供给用户的工程一次开工成功率100%； 4、提供给用户满意的产品和服务，确保用户投诉为零； 5、参与各项质量活动的全体员工100%执行质量管理体系的文件和项目实施计划的规定。 6、必须在每层主体施工浇完混凝土时,温度不低于5℃ 三．施工依据及文件 （1）《特种设备安全监察条例》； （2）《蒸汽锅炉安全技术监察规范》； （3）《工业锅炉安装工程施工及验收规范》GB50273-2009； （4）《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010； （5）《现场设备、工业管道工程施工及验收规范》GB50236-2011； （6）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-1998； （7）施工图纸及合同要求。 a,按用途分类 电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，效率高，出口工质为过热蒸汽。 工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量锅炉，火床燃烧居多，热效率较低，出口 工质为蒸汽的称为蒸汽工业锅炉，出口工质为热 水的称为热水锅炉。 船用锅炉 机车锅炉 注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为高压湿蒸汽。 b,按结构分类 火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运 行维修方便。 水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。电站锅 炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和 运行水平的要求也较高。 c，按循环方式分类 自然循环锅筒锅炉 多次强制循环锅筒锅炉 低倍率循环锅炉 直流锅炉 复合循环锅炉 d，按锅炉出口工质压力分类 低压锅炉：一般压力小于1.275MPa 中压锅炉：一般压力为3.825MPa 高压锅炉：一般压力为9.8MPa 超高压锅炉：一般压力为13.73MPa 亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa 超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa e,按燃烧方式分类 火床燃烧锅炉：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等。 火室燃烧锅炉：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体 燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉。 沸腾炉：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升 并燃烧。 f,按所用燃料或能源分类 固体燃料锅炉：燃用煤等固体燃料； 液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料； 气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料； 余热锅炉：利用冶金、石油化工等工业的余热作热源；原子能锅炉：利用核反应堆所释放热能作为热源的蒸汽发生器； 废热锅炉：利用垃圾、树皮、废液等废料作为燃料的锅炉； 其它能源锅炉：利用地热、太阳能等能源的蒸汽发生器或热水器。 g,按排渣方式分类 固态排渣锅炉 液态排渣锅炉 h,按炉膛烟气压力 负压锅炉：炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式； 微正压锅炉：炉膛表压2 电弧炉的机电一体化设计 摘要：科技发展的进步和经济水平的提高加快了人们的生活节奏，人们对生产力的要求也逐渐提高，尤其是电子高新技术的发展，给机械工程工业的生产提供了新方式。电弧炉作为熔炼金属的专业炼钢炉，在现代社会的工业建设中有重要地位，机电一体化设计具有智能化、绿色化和人性化等现代特征和优势，将机电一体化设计与电弧炉的应用相结合，是一项具有现代进步意义的选择。本文首先简单介绍电弧炉的控制系统，随后结合机电一体化的特征阐述两者之间的结合应用。 关键词：电弧炉；机电一体化 机电一体化控制系统融合多种技术，在人类社会进步的过程中发挥着越来越不可缺少的作用，并呈现出与各种工业技术融合发展的趋势，带来显著的经济效益和社会效益，电弧炉一直是世界炼钢工业的主要形式，在自现代自动化和智能化的发展模式下，电弧炉炼钢的优势越来越显著，冶炼周期逐渐缩短，冶炼效率显著提高，冶炼质量相应得到改善，为企业获得更多盈利，在电弧炉炼钢的过程中融入机电一体化设计，用机电一体化的控制系统操作电弧炉，将会是电弧炉应用发展的一大进步。 一、电弧炉的控制系统 1.控制器 电弧炉是指利用电极电弧产生的高温冶炼钢铁金属的电炉，操作简便，占地面积小。在电弧炉液压式电极调节系统中，电弧炉的控制器主要有模拟控制器、PLC控制器和工业计算机控制器三种。模拟控制器是最早应用在电弧炉上的控制器，价格低但控制性能不佳，主要应用在小容量电弧炉上；PLC控制器又叫可编程逻辑控制器，在目前工业领域应用广泛，是一种具有微电子处理机的数字电子处理设备，稳定性较高，但响应较慢，对大型电弧炉的智能控制难以满足。目前国内大部分电弧炉使用的还是PLC控制器，用户可以根据需要自行编辑程序以满足生产需求；工业计算机控制器作为现阶段电弧炉制造生产的发展方向，具有大型运算能力和较高的稳定性。 2.控制策略 电弧炉的控制策略分为恒电流控制、恒功率控制、恒阻抗控制三种。下图为常见的电弧炉自动控制系统示意图，进料口、加热接触和排气泄放设置主要控制送料控制、加热反应和液态金属排放三个控制阶段。 自动控制系统示意图 恒电流控制主要通过对电机升降进行控制实现稳定控制电弧电流，但这种控制方式也存在一定缺陷。在三相电流电弧炉中ＩＡ+ＩＢ+ＩＣ＝Ｏ，很容易出现误控制的短路状态。恒功率控制也存在不足之处，单向电弧功率＝电弧电压×电弧电流，在这种情况下，无论是电弧电压还是电弧电流的升高降低都会引功率变动，而电弧炉的工作特殊性决定了其外部环境和内部环境的影响因素都很多，在不确定因素的影响下极易引起操作失误，由此可见恒功率控制的不稳定性。相较而言，恒阻抗控制的稳定性就高得多，从下表1中电极移动对各参数的影响可以看电极电压上升电流电流下降阻抗上升，电极电压下降时电流升高阻抗下降，电极的升降关系与各参数之间的关系清晰明了。 表1 电极移动对参数的影响 锅炉的种类及应用 将其它热能转变成其它工质热能，生产规定参数和品质的工质的设备称为锅炉。燃烧设备以提供良好的燃烧条件，以求能把燃料的化学能最大限度地释放出来并其转化为热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 一、锅炉的发展 锅炉的发展分锅和炉两个方面。 18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。 随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉，后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉。 1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火(烟气)在管内流过。在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。 19世纪中叶，出现了水管锅炉。锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。 二十世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。直水管锅炉已不能满足要求。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。开始是采用多锅筒式。随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。 以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉，水汽在上升、下降管路中因受热情况不同，造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从30年代开始应用直流锅炉，40年代开始应用辅助循环锅炉。 辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。在下降管系 日产30吨矿热电弧炉设计 摘要 我国是钛资源大国，但在钛资源的利用上，无论是钛渣、钛材还是钛白都与钛工业发达国家存在着一定的差距，与钛资源大国的地位极不相称。所以，要发展我国的钛工业，应加大钛资源的开发与利用的力度，特别是发展富钛料的生产。 富钛料的生产一般采用矿热电弧炉冶炼，本课题主要设计日产30吨钛渣的矿热电弧炉，首先通过查阅文献了解矿热电弧炉情况，然后根据物料平衡计算出炉子各重要部分的尺寸，再利用能量平衡验算尺寸的正确性，最后得到满足设计要求的电弧炉。矿热电弧炉的设计关系到富钛料的产量和质量，对我国钛工业的发展具有重要意义。 关键词矿热电弧炉，钛渣，物料平衡，能量平衡 ABSTRACT Our country is prosperous country of titanium resources. While, in the rate of titanium resource use, either titanium slag, titanium or titanium dioxide and titanium industry in developed countries, there exists a large gap, so that the titanium resource is not coordinate to the reputation of titanium around the world. So, for the development of China's titanium industry, it should increase the development and utilization of titanium resources strength, which must develop the rich titanium material production. Titanium slag production generally uses the electric furnace smelting of ore smelting electric arc furnace,This paper designs a Daily-product 30 tons of titanium slag electric furnace. For the first of all according to Consult material to understand mine hot furnace,then according to the material balance calculation of the important part of the size and by using the energy balance checking dimension correct, it came to the conclusion how much necessary amount need to be designed. Ore smelting electric furnace design is in relation to the high quality titanium material production; to industry of our country titanium has important implications. Keywords Electric furnace，Titanium slag，Material balance，Energy balance3电弧炉控制系统方案
3电弧炉控制系统方案
锅炉种类
蒸汽锅炉系统
蒸汽锅炉控制系统技术方案
40吨电弧炉炉体设计
工业锅炉定义、类型分析
电弧炉控制系统设计
蒸汽锅炉施工方案
锅炉详细分类方法参考模板
电弧炉的机电一体化设计
锅炉的种类及应用
日产30吨矿热电弧炉设计
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