噴粉罐設(shè)計(jì)(王磊)教材

1、北京科技大學(xué)噴粉罐設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)指導(dǎo)教師：朱榮教授作者王磊2010.10目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1.二、設(shè)計(jì)條件 1.三、設(shè)計(jì)要求 1.四、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.1 噴粉罐類(lèi)型的選擇 2.2 噴粉罐容積的計(jì)算 2 2.3 噴粉罐幾何尺寸的確定3 3.4 噴粉罐的流態(tài)化裝置 4.5 輸送氣流速度的確定 5.6 粉氣比的計(jì)算 6.7 輸送管道的設(shè)計(jì) 6 6.8 對(duì)是否發(fā)生堵塞的驗(yàn)證7 7.9 罐壓的計(jì)算 8 8.10 閥門(mén)、流量計(jì)等設(shè)備的選取及其功能 1.211 噴粉罐自動(dòng)控制及操作流程 1.5五、設(shè)計(jì)總結(jié) 1.7.六、設(shè)計(jì)參考資料 1.8.北京科技大學(xué)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)噴粉料為碳粉（平均粒度為 60 目）的噴粉

2、罐，采用壓縮空氣作為 載氣，要求噴吹碳粉的速率為 25kg/min，一次加料能夠連續(xù)噴吹 30 分鐘。二、設(shè)計(jì)條件本設(shè)計(jì)基于某鋼廠電爐噴吹碳粉系統(tǒng)研發(fā)的，該電爐主要的技術(shù)參數(shù)為：公 稱容量為 70 噸，變壓器容量 60MVA 。三、設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)具有很好的適應(yīng)性， 保證其在高溫、 多塵等環(huán)境穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。 能 夠均勻穩(wěn)定的將碳粉噴吹到熔池內(nèi)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。（1）噴粉的全過(guò)程是完全自動(dòng)控制：無(wú)論是噴粉罐排氣、加料、充壓，還是噴粉及噴粉流量的調(diào)節(jié)，能夠用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制；（2）噴粉流量可以適時(shí)調(diào)節(jié)：完全可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確 穩(wěn)定，工作可靠，壽命長(zhǎng)；（3）噴粉罐采用流態(tài)化裝置

3、，保證噴吹穩(wěn)定、脈動(dòng)小，克服噴碳時(shí)出時(shí)不出的 現(xiàn)象，保證全過(guò)程均勻穩(wěn)定噴碳；（4）對(duì)于閥門(mén)的選取，保證其有帶壓多塵的環(huán)境中穩(wěn)定長(zhǎng)期工作；四、設(shè)計(jì)內(nèi)容噴粉罐的工作特性與噴粉罐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 空氣動(dòng)力學(xué)的因素， 對(duì)氣動(dòng)罐來(lái)說(shuō) 是非常重要的，此外設(shè)計(jì)噴粉罐時(shí)要考慮供氣條件、管路長(zhǎng)度、物料性能等。噴射冶金工藝對(duì)噴粉罐性能的要求： 噴吹過(guò)程中，在一定范圍內(nèi)， 可調(diào)節(jié)送 粉速度。噴粉罐結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，工作性能可靠，對(duì)各種粉料 （輸送性能 ）適應(yīng)性強(qiáng)。北京科技大學(xué)噴粉罐是屬于高壓容器，要求耐壓強(qiáng)度比較大。根據(jù)題目要求， 所吹粉料為碳粉， 載氣為空氣， 現(xiàn)將這兩種物質(zhì)的重要物理 性質(zhì)列于下表 1 和表 2。表 1

4、空氣的物理性質(zhì)性質(zhì)分子量密度（ kg/m3）-6粘度，× 10-6 ，kg/m · s空氣28.951.2918.192表 2 碳粉的物理性質(zhì)性質(zhì)粒度（ m）松裝密度（ kg/m 3）碳粉0.000330.8 ×1031 噴粉罐類(lèi)型的選擇噴粉罐的類(lèi)型主要分為兩種， 即上出粉和下出粉兩大類(lèi)。 出粉方式為利用通 入罐內(nèi)氣體使粉劑沸騰、 流態(tài)化并加壓后利用與輸送管道間的差壓從粉罐的上部 流出。下出粉方式是在粉罐錐體段的下端配設(shè)粉管， 通過(guò)流態(tài)化段使粉劑流體化 并加壓到一定壓力后利用差壓和粉劑自重使粉劑自粉罐下部流出。他們的區(qū)別在于： 在輸出粉量相等的情況下， 上出粉比下

5、出粉所需能量， 要 略微大一些。當(dāng)輸粉管與載氣管匯合部位的壓力為零時(shí)下出粉罐粉料可以借自重 通過(guò)機(jī)械給粉器流出 1。對(duì)于本噴粉罐的設(shè)計(jì)， 要求噴吹嚴(yán)格， 故采用下料均勻穩(wěn)定度高， 粉氣控制 較精確地錐體型下出料罐。2 噴粉罐容積的計(jì)算 2噴粉罐的容積主要決定于金屬處理量、 粉料的容積比重和耗量， 可按下式計(jì)V=1+(0. 1 0.2)*Gs/ 式中： 0.10.2 為噴粉罐松動(dòng)空間所占的容積率； Gs：為粉料量， 為所噴物北京科技大學(xué)料密度。噴吹速率為 25kg/min ，連續(xù)噴吹 30 分鐘，則所需碳粉的質(zhì)量為：m=25×30=750kg即 Gs=750kg。碳粉的密度為： c=0

6、.8 ×103kg/m3，噴粉罐松動(dòng)空間所占的 容積率取 0.2。則噴粉罐的體積為：3V=(1+0.2) ×750/800=1.125m33 噴粉罐幾何尺寸的確定 3噴粉罐的罐體通常是圓柱形的， 在下部有倒錐體， 如圖 1 所示。噴粉罐的主 要參數(shù)是罐的直徑 D，高度 H，倒錐角 。圖1 噴粉罐結(jié)構(gòu)尺寸的示意圖噴粉冶金用噴粉罐的 H/D值約為 2.1 2.2 。通常要求出料速度較大時(shí)， H/D 取較小值，反之，取較大值。噴粉罐下部的錐度對(duì)粉料在罐中的自然下降有很大的影響。 為了保證粉料能 夠從噴粉罐中順利下降，噴粉罐的錐角 與粉料的靜止角 r 之間的關(guān)系為(18o0 2 r

7、)北京科技大學(xué)依據(jù)張信昭編著的冶金噴粉基本原理 354 頁(yè)表 6-2某些粉料的松密度和靜止角'，取碳粉的靜止角 r =34 度。則 <112 度。選取較小的 值有利于粉料的自然下降， 但是 值過(guò)小， 會(huì)使罐的高度和料柱高度增加， 不利于粉料的流 態(tài)化。因此在設(shè)計(jì)噴粉罐時(shí)要綜合考慮各種因素。 根據(jù)以往噴粉罐的設(shè)計(jì)， 這里 取 =45 度。下面近似計(jì)算噴粉罐的直徑 D。22VD2H1D 2H 2(式 1)4 12設(shè) H1/D=K D，式中 KD 為系數(shù)，約為 1.01.5 ，這里取 1.2。 由圖 1 可知：DH2 ( )/ tan將 H1 和 H2 值代入式 1 中可以得到VKD

8、D43 D 324tan2因而得出：4VKD16tan2把 V=1.8 ，KD=1.2，=45o 代入上式得到：D=0.96，實(shí)際取直徑D為 1m。則 H1=1.2m， H2=1.2m。經(jīng)驗(yàn)算，噴粉罐的實(shí)際體積為： V 實(shí)際=1.256m34噴粉罐的流態(tài)化裝置流化裝置是噴粉罐中使粉料松動(dòng)和懸浮的機(jī)構(gòu)， 是噴粉罐的核心， 它在很大 程度上決定著噴粉罐的工作性能。 為了保證均勻而穩(wěn)定地輸送粉料， 通常在噴粉 罐上或其內(nèi)部設(shè)置流態(tài)化裝置或松動(dòng)裝置。北京科技大學(xué)在噴粉罐的工作過(guò)程中， 從流態(tài)化裝置進(jìn)入罐內(nèi)的氣體大部分將與粉料一起 進(jìn)入出料管而向外輸送， 但是必須控制小部分氣體留在罐內(nèi)以填補(bǔ)粉料輸出后而

9、 空出的容積，這樣能使罐壓保持不變，實(shí)現(xiàn)均衡供料。此外，留在罐內(nèi)的氣體具 有上升的趨勢(shì)，并能松動(dòng)料層，使粉料連續(xù)地流向出料口。在錐底型噴粉罐中，粉料流態(tài)化所需要的氣體量比平底型噴粉罐的要少些。 可以通過(guò)冷態(tài)實(shí)驗(yàn)確定合適的流態(tài)化氣體的流量。 這時(shí)能使粉料沿罐壁發(fā)生流態(tài) 化，隨著粉料的下降，錐體直徑逐漸減少，當(dāng)達(dá)到出料口處時(shí)，實(shí)現(xiàn)完全的流態(tài) 化。流化裝置的類(lèi)型較多， 用于冶金噴粉罐的主要有流化孔板、 直形多孔管和螺 旋形多孔管等。 目前多采用多孔流化板， 因?yàn)檫@種裝置能使氣流均勻分布在整個(gè) 流化板表面上， 使粉料流態(tài)化較均勻穩(wěn)定， 比多孔管式流化裝置效果好， 且耗氣 量較少 4。通過(guò)以上的分析，本

10、噴粉罐采用由多孔鋼板和尼龍布鋼絲網(wǎng)等迭合組成的復(fù) 合多孔流化板。5 輸送氣流速度的確定確定合適的輸送氣流速度是非常重要的， 在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用簡(jiǎn)便的方法加以 確定。首先根據(jù)理論計(jì)算或者實(shí)際測(cè)量來(lái)確定粉粒的沉降速度， 然后再根據(jù)粉料 的物理性質(zhì)， 混合比的大小和管路配置情況等選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 同時(shí)參考已有的實(shí) 例，最后確定合適的輸送氣流速度， 這里我們逆向運(yùn)算， 首先確定輸送氣流速度， 然后再確定混合比等氣體參數(shù)，下面將有說(shuō)明。水平管比垂直管要求有更大的輸送氣流速度； 細(xì)粉狀物料亦要求較大的輸送 氣流速度。對(duì)于粘性較大， 混合比大和管道布置復(fù)雜的情況， 均應(yīng)選取較大的輸 送氣流速度。根據(jù)張信昭編著的

11、冶金噴粉基本原理 366 頁(yè)表 6-4各種物料的沉降速 度和常用的輸送氣流速度' ，表中標(biāo)明碳粉的輸送氣流速度一般為 2030m/s。 在本噴粉罐的設(shè)計(jì)中，取中間值 25m/s。即輸送氣體的速度 Ug=25 m/s。北京科技大學(xué)6 粉氣比的計(jì)算粉氣比也稱質(zhì)量濃度，是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)輸料管有效截面積的固體物料量 Gs與氣體質(zhì)量 Gg之比，用 m 表示，即GSGgGS g Vg式 2）式中m質(zhì)量濃度或稱為粉氣比， kg· kg-1-1Gs物料的質(zhì)量流量， kg·s-1 Gg氣體的質(zhì)量流量， kg·s-1-3g 氣體的密度， kg· m-33 -1V

12、g 氣體的體積流量， m3·s-1在噴粉冶金中，采用稀相輸送時(shí)的粉氣比通常為 1040；采用濃相輸送時(shí) 的粉氣比通常為 80150。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選定合適的粉氣比值，并在以后的實(shí) 驗(yàn)中加以修正 5 。根據(jù)題目要求，每分鐘噴吹 25kg 碳粉，即物料的質(zhì)量流量為 Gs=25kg/min 依據(jù)以往噴吹的經(jīng)驗(yàn)，取輸送氣體流量 Vg=100Nm3/h，即為 Vg=1.667Nm3/min 噴吹氣體為干空氣， 干空氣的密度為 g =1.29kg/m3，把 Gs，Vg， g代入式 2 得： -1m=11.6 （kg·kg-1 ）7 輸送管道的設(shè)計(jì) 6為了保證均勻而穩(wěn)定地輸送粉料， 必須

13、根據(jù)噴粉冶金的工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí) 際條件合理地設(shè)計(jì)輸送管路。 也就是要求確定合適的輸送管直徑。 輸料管的內(nèi)徑 D 可按下式計(jì)算：D4Vg60 Ug式中Vg 輸送氣體的流量， m3·min-1-1Ug 輸送氣體的速度， m·s-16北京科技大學(xué)把 Ug=25 m/s，Vg=1.667Nm3/min 代入得：D=0.037m 在管道的實(shí)際選取中，要查詢鋼管規(guī)格表， 選取直徑比理論計(jì)算稍大的管徑， 即選擇直徑為 40mm 的管道， 即 DN40 管，先將 DN40 管的規(guī)格及有關(guān)數(shù)據(jù)列于 下表。表 3 DN40 管的規(guī)格及有關(guān)數(shù)據(jù)外徑近似內(nèi)徑公稱直徑壁厚（加重量（加法蘭外徑配用螺

14、管表面積（ mm ）（ mm ）（mm）厚， mm ）厚，kg/m ）（mm）栓（數(shù)量2（m2/m）/規(guī)格）4840404.254.581454-16*600.153以上是對(duì)輸送管直徑的計(jì)算， DN40 也就是主吹管路的的直徑， 在噴粉罐工藝流程圖中，有一個(gè)總管和三個(gè)支管， 主吹管就是其中的一個(gè)支管， 另外兩個(gè)分別是罐壓氣管和流化氣管。 一般情況下， 罐壓氣管和流化氣管的直徑選取和主吹管一樣， 即都選 DN40 管。 在有三個(gè)支 路的情況下，總管的選取一般為支管的23 倍，查詢鋼管規(guī)格表，總管的內(nèi)徑選為100mm，即 DN100管，現(xiàn)將 DN100管的規(guī)格及有關(guān)數(shù)據(jù)列于表 4。表 4 DN10

15、0 管的規(guī)格及有關(guān)數(shù)據(jù)外徑近似內(nèi)徑公稱直徑壁厚（加重量（加法蘭外徑配用螺管表面積（ mm ）（ mm ）（mm）厚， mm ）厚，kg/m ）（mm）栓（數(shù)量2 （m /m ）/規(guī)格）1141061005.013.442158-16*700.3598 對(duì)是否發(fā)生堵塞的驗(yàn)證 7根據(jù)以上的計(jì)算， 得出粉氣比 m=11.6 （ kg·kg-1），輸送氣體的速度 Ug=25 m/s，管道直徑 D=0.04m，利用西格勒和巴斯德實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證是否發(fā)生堵塞。根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到不發(fā)生堵塞的輸送條件為：m 0.31 Fr 410北京科技大學(xué)其中 Fr 是弗老德數(shù)，F(xiàn)r gD把 Ug=25 m/

16、s，D=0.04m，g=9.8m/s 2 代入得： Fr=40則： 0.31 Fr =79.3610由于實(shí)際的粉氣比 m=11.6 (kg·kg-1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 79.36，所以不會(huì)發(fā)生堵 塞。9 罐壓的計(jì)算 8噴粉罐的工作壓力是很重的控制參數(shù)， 工作壓力過(guò)小會(huì)造成噴槍堵塞， 但過(guò) 大又會(huì)引起金屬噴濺和增加氣體的消耗。 為了防止堵塞噴槍和使密度小， 粒度小 和熔點(diǎn)高的物料能夠進(jìn)入金屬液中，就要求氣粉射流具有較大的噴出速度。 噴粉罐的工作壓力至少應(yīng)大于整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)阻力之和p ，加上熔池靜壓力pFe 和大氣壓力 p a 。 p 應(yīng)包括下列各項(xiàng)，即：p pac pf ps pb式中pac

17、加速壓損pf 摩擦壓損ps懸移壓損pb彎頭壓損這樣，噴粉罐的工作壓力為：p pac pf ps pb p1 pFe p a式中p1 噴粉罐內(nèi)壓力與出料管出口壓力之差，一般為0.5×105Pa；pFe 熔池的靜壓力，若噴槍插入金屬液面以下的深度為 hFe (m) ；鐵 液的密度為 7000kgm3，則 pFe g FehFe(Pa) ，設(shè)插入深度為 0.5m，則熔池靜北京科技大學(xué)壓力 pFe =0.343×105Pa；5pa 大氣壓，一般等于 1.0×105Pa。下面對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)阻力進(jìn)行具體的計(jì)算。( 1) 加速壓損的計(jì)算在氣力輸送裝置的加速段， 加速氣體和顆粒物

18、的能量是由氣體的壓力能轉(zhuǎn)化 來(lái)的，加速壓損包括加速氣體的壓損和加速固體的壓損兩部分。 加速氣體的壓損pg( ac)可用下式表示：pg(ac)gUm顆粒物料的加速壓損 ps(ac) 可用下式表示：ps(ac)根據(jù)公式 mg m ，因此，加速壓損 pg(ac)為：pacpg(ac)ps(ac)gU g2gmvs22(1 m ) gU g式中 m粉氣比，其值為 11.6 (kg·kg-1)；氣體與固體的速度之比，其值為 0.8；g 空氣的密度，其值為 1.29kg/m3 ；Ug 輸送氣體的速度，其值為 25 m/s。 把各個(gè)參數(shù)的值代入得：pac =4144.1Pa( 2) 摩擦壓損的計(jì)算

19、在輸料管的等速段中， 由于氣體和顆粒與管壁摩擦而引起的壓強(qiáng)損失稱為摩 擦壓損。等速段中純氣體的摩擦壓損pg( f) 可用下式表示：北京科技大學(xué)pg( f )gU式中 L輸料管長(zhǎng)度，取為 20m；D輸料管內(nèi)徑，其值為 40mm；g 純氣體流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力系數(shù)， 一般在 0.020.065 之間，這里取0.05 。顆粒群引起的附加摩擦壓損 ps(f) 可按下式計(jì)算：ps( f )L2式中s 顆粒與管壁之間的摩擦阻力系數(shù)，這里取0.02因?yàn)?s U 和 m g m ，代入上式可得到：ps(f )sm L gUgD2這樣就得到：LgU g2pfpg(f)ps( f) ( g sm )D g2 g把各個(gè)

20、參數(shù)值代入得到：pf =37410Pa( 3) 懸移壓損計(jì)算在輸料管內(nèi)， 顆粒物料的懸浮和提升都要消耗能量， 這兩種能量的消耗統(tǒng)稱 為懸移壓損。若氣力輸送管道的長(zhǎng)度為 L，上升高度為 H，則總的懸移壓損 ps 可用下式近 似表示：g GsL t (m)VgUg mH因?yàn)?Gsgm，m g m，代入上式得：10psg gmsL t(m) HU北京科技大學(xué)式中 t（m） 懸浮運(yùn)動(dòng)速度，其值根據(jù)重力加速度 g，高度 H計(jì)算，為0.64 m/s把各個(gè)數(shù)值代入得到：ps =460.31Pa（ 4） 彎頭的局部壓損計(jì)算彎頭的局部壓損取決于物料的性質(zhì)， 氣流速度， 彎頭在空間的布置形式以及 彎頭的彎角和曲率

21、半徑，通常用下式來(lái)計(jì)算彎頭的壓力損失：pb 1 kbm ggU式中kb 系數(shù)，它與被輸送物料的性質(zhì)， 彎頭的參數(shù)和彎頭在空間的布置形式有關(guān)，其值參照噴粉冶金基本原理 72 頁(yè)表 2-5，取值為 1.5； g 純氣體流動(dòng)時(shí)彎頭的阻力系數(shù)，其值參照 噴粉冶金基本原理 73 頁(yè) 表 2-6 ，取為 0.083。計(jì)算得到： pb =654Pa噴粉罐的工作壓力為：p pac pf ps pb p1 pFe p a5 5 5 5 5=0.04144× 105+0.3741 × 105+0.0046 × 105+0.00654× 105+0.5 × 105+

22、0.343 × 5 5 5105+1×105=2.27×105（Pa） 由于現(xiàn)場(chǎng)管道布置比較復(fù)雜， 實(shí)際壓損要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算的壓損， 以保證 固體顆粒能夠順利噴出，所以實(shí)際壓損取值為 4× 105（Pa），即 0.4MPa。當(dāng)罐壓確定為 0.4MPa，氣源壓力要大于罐壓，這樣才能保證噴粉罐的正常 工作，雖然氣源壓力不是固定值，會(huì)有一定的波動(dòng)，允許有一個(gè)波動(dòng)范圍，這里 假設(shè)氣源壓力為 1MPa。根據(jù)上面的計(jì)算，得到噴粉罐的尺寸以及工作的主要參數(shù)，統(tǒng)計(jì)如下表。11北京科技大學(xué)表 5 噴粉罐主要參數(shù)統(tǒng)計(jì)表參數(shù)數(shù)值噴粉罐容積（ m3）1.125噴粉罐高度 H（

23、 m）2.4噴粉罐直徑 D（ m）1噴粉罐下錐角（ O）45輸送氣體速度（ m/s）25輸送氣體流量（ Nm 3/h）100粉氣比（ kg·kg-1）11.6輸送管道直徑（ mm ）40罐壓（ MPa ）0.4氣源壓力（ MPa）110 閥門(mén)、流量計(jì)等設(shè)備的選取及其功能當(dāng)噴粉罐的主要參數(shù)確定以后，就可以制定出工藝流程圖，此噴粉罐的工藝 流程圖如圖 2 所示。12北京科技大學(xué)0.75KW6振動(dòng)器罐壓氣17上加料閥下18加料閥2016罐壓上排氣氣 源-PT 2-P11 -TE134-WE-WE碳粉稱重 碳粉稱重2223-WE碳粉稱重24下排氣閥21910流化氣配料盤(pán)電機(jī)26旋轉(zhuǎn)給料器出碳

24、粉圖2 噴粉罐的工藝流程圖由圖 2 可以看出，用數(shù)字標(biāo)記的設(shè)備總共有 27 個(gè)，包括閥門(mén)，流量計(jì)，電 機(jī)等，下面分別對(duì)它們的選取和功能進(jìn)行介紹。1 氣源手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。型號(hào)： T4OH 、口徑： DN100、壓力： 1.6MPa、材質(zhì)： 鑄鋼。即直徑為 100mm，允許的最大工作壓力為 1.6MPa。它的直徑的選 取是根據(jù)總管的公稱直徑選取的，在上面輸送管道的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)確定了 總管的公稱直徑為 100mm。最大工作壓力是根據(jù)氣源壓力定的，氣源壓力 為 1MPa，要比氣源壓力大，查詢閥門(mén)手冊(cè)，選取 1.6MPa 比較合適。氣源 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的功能就是實(shí)現(xiàn)氣源的開(kāi)和關(guān)。01.6MPa。它的功能是將2

25、壓力變送器。 它的參數(shù)為壓力量程范圍為 01.6MPa、精度 0.5%、智能型、 測(cè)量介質(zhì)為氣體。一般而言，需要選擇一個(gè)具有比最大值還要大 1.5 倍 左右的壓力量程的變送器，所以選取量程為13北京科技大學(xué)測(cè)壓元件傳感器感受到的氣體壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)， 以供給指示 記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過(guò)程調(diào)節(jié)。這里主要是測(cè)量 總管壓力。3 機(jī)械壓力表。參照壓力表手冊(cè)，選取 YQ-2（測(cè)量氣體無(wú)腐蝕性） ，它的參 數(shù)為壓力表量程為 01.6MPa、精度 1%。其值需要用肉眼讀取，主要起備 用作用，當(dāng)壓力變送器損壞或者不準(zhǔn)，可以臨時(shí)讀取氣源壓力。4 溫度測(cè)量計(jì)。它的參數(shù)為量程 1000

26、C，精度為 1%。主要功能是測(cè)量總管溫 度。5、8、11手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。型號(hào)： T4OH、口徑： DN40、壓力： 1.6MPa、材質(zhì)： 鑄鋼。即直徑為 100mm，允許的最大工作壓力為 1.6MPa。由于各支管的 公稱直徑為 40mm，所以選取 DN40 。他們的功能是手動(dòng)控制罐壓氣、 流化 氣、主吹氣 3 個(gè)支路的開(kāi)和關(guān)。6、9、14氣動(dòng)球閥。一種旋轉(zhuǎn)角為 90 度的旋轉(zhuǎn)閥門(mén)，由氣體控制，它們的 參數(shù)為 DN40,PN16。用 PLC控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)各支路開(kāi)和關(guān)的自動(dòng)化控制。7、10、15單向閥。直徑為 DN40, 功能是防止氣體逆向流動(dòng)，即防止氣體反 沖，起到安全保護(hù)功能。12差壓變送器。它的參

27、數(shù)為壓力量程范圍為 01.6MPa、精度 0.5%、智能 型、測(cè)量介質(zhì)氣體。功能是測(cè)量主吹管路的壓力。13氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。公稱直徑 DN40，公稱壓力 1.6MPa，材料為不銹鋼，工作時(shí) 氣源壓力 0.4MPa1.6MPa，適用溫度為 -40 0C2000C。功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)主吹 氣流量的調(diào)節(jié)。16 振動(dòng)器。工作功率為 0.75KW 。它安裝在料倉(cāng)上，當(dāng)需要加料時(shí)，起動(dòng)振 動(dòng)器，加快加料速度，防止堵塞。17 氣動(dòng)蝶閥。 用隨閥柑轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形蝶板做啟閉性， 以實(shí)現(xiàn)啟用動(dòng)作的氣動(dòng)閥 門(mén)主要做截?cái)嚅y使用，規(guī)格為 DN250，控制上加料閥。18 氣動(dòng)蝶閥。規(guī)格為 DN250，控制下加料閥。19 壓力變送器。它的

28、參數(shù)為壓力量程范圍為 01.6MPa、精度 0.5%、智能 型、測(cè)量介質(zhì)為氣體。由于噴粉罐是密閉容器，有壓力極限，實(shí)際壓力不 能超過(guò)壓力極限。噴粉罐的正常壓力為 0.4MPa，在實(shí)際的設(shè)置過(guò)程中，14北京科技大學(xué)可以設(shè)為當(dāng)罐壓高于 0.6MPa 時(shí)，給出報(bào)警，防止罐壓過(guò)大，發(fā)生爆炸， 主要作用是測(cè)量罐壓。20 氣動(dòng)蝶閥。規(guī)格為 DN40，控制上排氣閥。21 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。規(guī)格為 DN40 ，手動(dòng)控制下排氣閥。22、23、 24稱重傳感器。規(guī)格為 3T，即最大測(cè)重量為 3 噸。工作原理就是 測(cè)量噴粉罐中 3個(gè)不同位置的重量， 然后求其平均值，作為噴粉罐中碳粉 的重量。25 電機(jī)風(fēng)扇。工作功率為 0

29、.75KW 。其功能是為配料盤(pán)電機(jī)降溫。26 配料盤(pán)電機(jī)。工作功率為 2KW 。其功能是帶動(dòng)配料盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流化 態(tài)碳粉的輸送。27 氣動(dòng)蝶閥。規(guī)格為 DN40，控制出料。11 噴粉罐自動(dòng)控制及操作流程為了實(shí)現(xiàn)對(duì)噴粉罐噴吹作業(yè)整個(gè)流程的自動(dòng)控制， 計(jì)算機(jī)通過(guò)和可編程控 制器（ Programmable Logic Controller，PLC）通訊對(duì)工藝流程實(shí)時(shí)監(jiān)控。 PLC讀 取數(shù)值主要有兩種類(lèi)型，分別為開(kāi)關(guān)量和模擬量。當(dāng) PLC 讀取開(kāi)關(guān)量時(shí)，只控 制設(shè)備的開(kāi)和關(guān)。當(dāng) PLC 讀取模擬量時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況的需要，可以自由設(shè)置 設(shè)備參數(shù)的大小。在上面給出標(biāo)記的 27 個(gè)設(shè)備當(dāng)中，除掉手動(dòng)調(diào)節(jié)

30、閥（ 1、5、8、 11、21）， 機(jī)械壓力表（ 3），溫度計(jì)（ 4）不需要用信號(hào)電纜與 PLC柜連接外，其余均需要 用信號(hào)電纜連接， 以便用 PLC編程， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 在用信號(hào)電纜連接的設(shè)備當(dāng) 中，2、12、19、22、23、24 是屬于讀取感應(yīng)量，不需要控制，他們反映實(shí)際的 流量、壓力和重量等。 在用 PLC控制的這些設(shè)備當(dāng)中， 有一部分只需要控制開(kāi)和 關(guān)，即 PLC讀取開(kāi)關(guān)量， 另外一部分則需要控制具體參數(shù)的大小， 即 PLC讀取模 擬量。現(xiàn)將這兩種類(lèi)型統(tǒng)計(jì)如下表。表 6 PLC 讀取參數(shù)類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表PLC讀取參數(shù)類(lèi)型設(shè)備編號(hào)功能開(kāi)關(guān)量6、7、9、10、14、15、16、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開(kāi)和

31、關(guān)15北京科技大學(xué)17、18、20、25、27模擬量13、26調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)大小感應(yīng)量2、12、19、22、23、24讀取實(shí)際值在把所有需要的硬件設(shè)備完成以后，進(jìn)行電纜和電線的連接。根據(jù)噴粉罐操 作流程，編寫(xiě) PLC 程序，然后進(jìn)行調(diào)試。噴粉罐操作流程圖如下圖所示：圖 3 噴粉罐操作流程圖（1）噴粉罐加料：起動(dòng)振動(dòng)器，打開(kāi)上加料閥和下加料閥，給噴粉罐加料， 給噴粉罐設(shè)定個(gè)加料上限，以免造成粉料加入過(guò)多。當(dāng)加入合適重量的碳粉后， 加料結(jié)束，此時(shí)，關(guān)閉上加料閥和下加料閥。（2）噴粉罐加壓：加料結(jié)束后，打開(kāi)罐壓氣那一路的閥門(mén)，給噴粉罐沖壓。設(shè)定噴粉罐的正常工作壓力為 0.4MPa，當(dāng)罐壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止加壓。（3）啟動(dòng)主吹氣：為了防止粉料堵塞管道，應(yīng)先啟動(dòng)主吹氣，啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)該 比加料有個(gè)提前量，一般為 10s，這樣能夠有效地控制管道堵塞。（4）加料過(guò)程： 打開(kāi)流化氣，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)給料器電機(jī)和風(fēng)扇， 同時(shí)打開(kāi)出料閥， 噴粉開(kāi)始。（5）在噴吹過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況的需要，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)給料器電機(jī)功率， 以調(diào)節(jié)給料速度。（ 6）當(dāng)噴粉結(jié)束時(shí)，應(yīng)