電氣自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）-回轉窯電氣控制系統的安裝與維護

1、天津冶金職業(yè)技術學院畢業(yè)課題回回轉窯電氣控制系統的安裝、維護系 別 電氣工程系 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 電氣08-2班 學生姓名 指導教師 2021年5月10日摘 要本文介紹了回轉窯的自動化控制的安裝與維護，采用了PLC作為控制核心，編寫回轉窯控制系統應用程序。在建材、冶金、化工、環(huán)保等許多生產行業(yè)中，廣泛地使用回轉窯對固體物料進行機械、物理或化學處理，這類設備被稱為回轉窯。通過對課題的分析研究，查找其相關方面的資料，并對其進行深入分析與研究，在廣泛吸收其它進口設備優(yōu)點的根底上，考慮到了操作的容易性及人際界面友好等方面的因素，制定合理的設計開發(fā)方案,使得PLC對回轉窯的控制更符合人際化,到

2、達真正的自動控制功能。在分析了回轉窯控制系統功能要求的根底上，本文還根據系統的主要硬件配置，進行了可編程控制器的選型、外部接線圖設計以及相關軟件的總體結構設計，并編寫了局部關鍵程序。關鍵詞：回轉窯 電氣自動化 PLC 計算機控制目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc291513856 摘 要 PAGEREF _Toc291513856 h I HYPERLINK l _Toc291513857 1回轉窯的混料系統 PAGEREF _Toc291513857 h 1 HYPERLINK l _Toc291513858 混料系統的根本流程 PAGEREF _Toc

3、291513858 h 1 HYPERLINK l _Toc291513859 3000電子皮帶計量稱 PAGEREF _Toc291513859 h 1 HYPERLINK l _Toc291513860 電子皮帶計量稱的接線 PAGEREF _Toc291513860 h 2 HYPERLINK l _Toc291513861 安裝需要注意的事： PAGEREF _Toc291513861 h 3 HYPERLINK l _Toc291513862 PAGEREF _Toc291513862 h 3 HYPERLINK l _Toc291513863 計量稱 PAGEREF _Toc291

4、513863 h 3 HYPERLINK l _Toc291513864 混料機 PAGEREF _Toc291513864 h 3 HYPERLINK l _Toc291513865 螺旋進料機，斗式提升機 PAGEREF _Toc291513865 h 3 HYPERLINK l _Toc291513866 PAGEREF _Toc291513866 h 3 HYPERLINK l _Toc291513867 2回轉窯的焙燒系統 PAGEREF _Toc291513867 h 4 HYPERLINK l _Toc291513868 ：回轉窯的焙燒系統概述 PAGEREF _Toc29151

5、3868 h 4 HYPERLINK l _Toc291513869 變頻器 PAGEREF _Toc291513869 h 4 HYPERLINK l _Toc291513870 變頻器的優(yōu)點： PAGEREF _Toc291513870 h 5 HYPERLINK l _Toc291513871 變頻器保護功能的分類 PAGEREF _Toc291513871 h 5 HYPERLINK l _Toc291513872 變頻器 PAGEREF _Toc291513872 h 5 HYPERLINK l _Toc291513873 回轉窯焙燒系統的冷卻系統 PAGEREF _Toc29151

6、3873 h 6 HYPERLINK l _Toc291513874 減速機的主要作用： PAGEREF _Toc291513874 h 7 HYPERLINK l _Toc291513875 減速機的工作原理： PAGEREF _Toc291513875 h 7 HYPERLINK l _Toc291513876 回轉窯焙燒系統的其他輔助元件 PAGEREF _Toc291513876 h 7 HYPERLINK l _Toc291513877 3：PLC電控柜 PAGEREF _Toc291513877 h 8 HYPERLINK l _Toc291513878 電控柜的安裝 PAGERE

7、F _Toc291513878 h 8 HYPERLINK l _Toc291513879 系統回路 PAGEREF _Toc291513879 h 8 HYPERLINK l _Toc291513880 安裝流程： PAGEREF _Toc291513880 h 8 HYPERLINK l _Toc291513881 調試流程： PAGEREF _Toc291513881 h 8 HYPERLINK l _Toc291513882 回轉窯PLC控制 PAGEREF _Toc291513882 h 9 HYPERLINK l _Toc291513883 電控系統的總結 10 HYPERLINK

8、 l _Toc291513884 4：回轉窯的除塵及余熱的使用 PAGEREF _Toc291513884 h 11 HYPERLINK l _Toc291513885 4.1回轉窯除塵系統及余熱使用的概述 PAGEREF _Toc291513885 h 11 HYPERLINK l _Toc291513886 沉降室 PAGEREF _Toc291513886 h 11 HYPERLINK l _Toc291513887 沉降室的技術性能判定原那么： PAGEREF _Toc291513887 h 12 HYPERLINK l _Toc291513888 沉降室設計要點 PAGEREF _T

9、oc291513888 h 12 HYPERLINK l _Toc291513889 余熱鍋爐 PAGEREF _Toc291513889 h 13 HYPERLINK l _Toc291513890 布袋除塵 PAGEREF _Toc291513890 h 13 HYPERLINK l _Toc291513891 附 錄 PAGEREF _Toc291513891 h 151回轉窯的混料系統圖混料系統的根本流程料倉A的純堿與料倉B的鉻礦分別經過計量稱按一定比例進入混料機進行混合，混合完全的混合料經由絞籠，提升機進入大料倉，最后經過由變頻器控制的電子皮帶秤精確的控制進料速度，將物料送入回轉窯焙

10、燒系統。圖回轉窯混料系統全貌RX3000電子皮帶計量稱RX3000型稱重控制儀表擯棄了進口儀表的復雜操作。該儀表采用了適合中國國情的中文人機對話界面直接顯示各種有關的信息，操作及校準極為方便，具有精度高、響應速度快、操作直觀和穩(wěn)定可靠等特點。RX3000型稱重控制儀表內部集成了ABB、西門子、霍尼韋爾網絡通訊協議，可方便的與目前世界上流行的DCS系統連接，儀表內預留有擴展槽可與現場總線連接PROFIBUS。RX3000型稱重儀表可與上位機進行通信及流量設定等特點。并根據流量PID運算，控制變頻器的輸出頻率，從而到達控制流量的目的。RX3000型稱重控制儀表采用了多種通訊功能，這些通訊功能可以使

11、儀表與PC計算機、可編程控制器PLC、打印機或網絡系統等外圍設備相連從而到達自動計量和自動控制的目的。輸入/輸出系統具有驅動繼電器的功能。RX3000電子皮帶計量稱的接線1.確保電源關閉。2.不要把信號線和電源線或其它具有強電磁干擾電纜布施在同導管內。3.儀表外殼和導管應有點接地。4.檢查所有連接線是否正確并牢固。5.嚴禁使用“兆歐表檢查線路。6.電源接線應安裝斷路器最大20A，斷路器的安裝位置應便于操作并有明確標識用于本儀表。7.所有導管應從機箱底部進入，不應從機箱頂部或側面進入。圖1.3RX3000稱重儀表接線圖需要注意的事：1.不要剪短稱重傳感器的電纜線。2.傳感器信號線不應和電源線使用

12、同導管。3.屏蔽電纜的屏蔽層應單端接地，按照圖示連接。4.機箱必須接地?；炝舷到y的其它輔助元件計量稱由一臺旋轉編碼器，一臺1.5KW電機以及一臺1.5KW變頻器組成主要是完成純堿與鉻礦稱重工作，以便完成純堿與鉻礦的精確配比。1.2.2混料機混料機主要由1臺7.5KW電機完成工作，其主要任務是將兩臺計量稱稱好的純堿與鉻礦進行充份混合。1.2.3螺旋進料機，斗式提升機20：1的減速機和一臺7.5KW電機與一臺40：1.1的減速機組成，他們共同的作用是將混合好的物料運送提升至大連倉以便RX3000電子皮帶秤精確測量?；炝舷到y的主要功能就是將分別放置的純堿與鉻礦進行按一定比例進行精確混合然后提升到指定

13、位置，以供應回轉窯焙燒系統。其優(yōu)點是在進行配料時采用電子稱與變頻器可以實現精確的物料配比，高精度，任意比例。以便于物料在焙燒過程中更好，更充分反響。2回轉窯的焙燒系統回轉窯的焙燒系統由一臺22KW電機拖動，電機受ABB變頻器控制，以便可以精確控制物料的反響時間，使物料充分反映。焙燒系統的燃料是壓縮天然氣由窯頭經過富氧燃燒器送入回轉窯，其最高溫度可達2,000。純堿與鉻礦反響溫度大約為1200，所以在回轉窯內安裝了PT100溫度傳感器，來控制回轉窯內溫度。1臺75KW引風機由ABB變頻器控制調節(jié)回轉窯內負壓，純氧輸送槍將氧氣打入回轉窯以輔助燃燒，提高溫度。變頻器VFD是應用變頻技術與微電子技術通

14、過改變電機電源的頻率和幅度的方式來改變電機拖動速度的傳動元件。變頻器的主電路可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流轉換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電感。變頻器的工作原理就是利用半導體器件的通斷作用將工頻電源轉化為另一頻率電源的控制裝置能實現對交流異步電機的軟啟動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能。它由三局部組成將工頻電源變換為直流功率的“整流器，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路，以及將直流功率改為交流功率的“逆變器。變頻器的優(yōu)點：1.變頻調速節(jié)約電能：例如一臺55KW離心泵電機當轉速為

15、額定轉速4/5時，其耗電量為28.16千瓦，省電49%，當速度為額定速度的1/2時期耗電量為7千瓦，省電87.5%。2.在電機控制方面的優(yōu)勢：如變頻器可以實現帶負載平滑啟動、容易實現正反轉。3.提高工藝水平和產品質量：因為變頻器設有pg反響環(huán)節(jié)，能實現閉環(huán)控制，所以利用變頻器來拖動電機可以提高控制精度。類1.檢測到異常狀態(tài)后自動地進行動作修正，如過電流失速防止再生過電壓失速防止。2.檢測到異常狀態(tài)后封鎖電力半導體器件PWM控制號，使電機自動停車如過電流切斷再生過電壓切斷半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。ABBACS550-1變頻器圖現場總線與變頻器的連接1.通過標準串行通訊協議,ACS550

16、可以接受來自外部的控制信號。使用串AC550可以：1)所有控制信息接收至現場總線。2)由現場總線和其它控制信號如數字輸入、模擬輸入和控制盤聯合控制。2.ACS500-1接線可以采用兩種方式：1)端子X1：2832上的標準內置現場總線EFB.2)安裝在插槽2可選Rxxx上的現場總線適配器FBA3.ACS500-1可以采用兩種根本串行通訊配置：1)內置現場總線EFB-通過控制板端子X1：2832上的RS485接口控制系統可以使用MODBUS協議的傳動進行通訊。2)現場總線適配器(FBA)-在傳動的擴展槽2中插入一個可選的FBA模塊，傳動就可以和一個控制系統進行通訊，通訊中采用的協議可以是以下協議中

17、的任何一種：-Profibus-DP-LonWorks-CANopen-DeviceNet-ControlNetACS500會自動檢測即插式現場總線適配器的通訊協議。每種適配器配置文件的哦默認設置是該協議的工業(yè)標準傳動配置。所有的哦配置文件也可以配置為ABB傳動配置文件。配置的詳細內容根據所使用的協議和配置文件確定。回轉窯焙燒系統的冷卻系統主要由一臺7.5KW的電機，一臺配套20：1的減速機，以及水冷系統組成，由于從回轉窯窯口出來的熟料溫度較高，無法靠近，所以需要一套冷卻系統來降低物料溫度。冷卻窯同樣由變頻器控制，由于冷卻窯長度有限，但同樣物料需要充分冷卻，所以冷卻窯轉速同樣很低，并且冷卻窯需

18、要的啟動轉矩很大，低頻下難以啟動，所以在電機與冷卻窯之間安裝了一臺20：1的減速機，以提高啟動轉矩。試冷卻窯的拖動電機可以正常啟動。減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數減速到所需要的回轉數，并得到較大轉矩的機構，在目前用于傳動的機構中，減速機的應用相當廣泛。幾乎在各式的機械傳動系統中都可以看見他的蹤跡從交通工具的船舶，汽車，機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)用到的加工機具及自動化生產設備到日常生活中常見的家電，鐘表等等。其應用從大動力傳輸工具到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，具體在工業(yè)應用上減速機具有減速及增加轉矩功能因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。減

19、速機的主要作用：1.減速的同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘以減速比，但要注意不能超過減速機的額定扭矩。2.減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速機的工作原理：減速機一般用于低轉速大扭矩的傳動設備把電動機，內燃機或其他高速運轉的動力通過減速機的輸入軸上的齒數嚙合輸出軸上的大齒輪來到達減速的目的普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪到達理想的減速效果，大小齒輪的齒數比就是傳動比。2.4回轉窯焙燒系統的其他輔助元件回轉窯其他輔助元件還包括一臺75KW電機一級一臺40：1.1的配套減速機，為回轉窯提供動力。一臺氣泵。主要為回轉窯的各個氣動閥提供氣源，氣壓表，流量計，氣動閥各三個

20、，分別為純氧，富氧，燃氣的流量，壓力，開關提供可靠保障，同時也為人機界面提供流量，壓力的數據。燃氣總開關閥，由于天然氣為可燃氣體，在與空氣混合后遇明火易爆炸，所以燃氣開關閥可以有效的防止燃氣的泄漏，保證平安。由于回轉窯溫度很高，以上儀器儀表均為防爆儀表。一臺助燃風機，將空氣打入富氧燃燒器，為回轉窯爐膛負壓。使高溫帶接近窯尾。圖冶金化工窯3：PLC電控柜圖PLC電控柜由于自動化控制系統的控制核心為PLC，所以PLC的安裝，調試，為回轉窯控制系統的核心。PLC電控柜的安裝2021年11月，PLC電控柜在鉻鐵車間安裝。1在系統回路中，加旁路系統，當PLC發(fā)生故障時即可通過路繼續(xù)運行引風機。2保持原有

21、高壓開關保護設定。3將水阻啟動器嵌入旁路系統，用于旁路運行時啟動引風機。4根據以上的需求，的經過優(yōu)化設計分析，設計主回路。并安裝。PLC安裝流程：1根據PLC安裝要求，做PLC根底。2安裝PLC。3做高壓聯屏電纜4接控制連鎖線5接入控制電源電纜6控制回路調試完成后，連接主回電纜。調試流程：1.相關PLC工作的一、二次設備安裝、組態(tài)完畢；2.PLC電控柜內變壓器耐壓試驗、直流電阻測量合格；3.6KV電纜、PLC電控柜內支持瓷瓶、避雷器等試驗合格；4.檢查各接線正確、緊固；5.PLC參數設置正確；6.引風機等機務設備具備試車條件。7.閘刀閉鎖功能試驗：主要檢查出線閘刀和旁路閘刀的機械閉鎖功能；“高

22、壓允許合閘閉鎖功能；防止帶負荷拉合閘刀功能。8.靜態(tài)調試：將PLC控制電源送上，引風機開關處于試驗狀態(tài)。檢查計算機畫面上的各種狀態(tài)顯示是否正確對應。9.動態(tài)調試：引風機開關、PLC電控柜將正式通電。分別檢查“工頻旁路狀態(tài)以及“變頻控制狀態(tài)下，在PLC控制下變頻器面板和遠方控制箱上操作引風機、變頻器的啟、停、調是否正常，轉速、電流是否正確；在“工頻旁路狀態(tài)時與“變頻控制狀態(tài)時的轉向是否一致。10.帶負荷試驗：主要了解正常運行工況下引風機、PLC控制、變頻器的風量、電流、轉速頻率；檢查變頻器額定輸出電流時的電機轉速、變頻器頻率。由于PLC為回轉窯自動化系統的控制核心，所以其日常維護與保養(yǎng)相當重要，

23、主要是保持電控柜通風，確保散熱，并定期對線路進行檢測。注意是否發(fā)生線路老化，對一些已經老化的線路，需要及時的更換，以防止短路或斷路防止對生產以及PLC本身造成不必要的損傷，如果發(fā)現隱患，須及時處理。4：回轉窯的除塵及余熱的使用圖4.1回轉窯的除塵及余熱的使用圖4.1回轉窯除塵系統及余熱使用的概述由于純堿與鉻礦反響后的熟料含有粉末狀顆粒，所以，處于環(huán)保與可持續(xù)開展角度在回轉窯的窯尾與煙道之間安裝了除塵設備，沉降室與布袋除塵器，同時，從窯尾出來的帶有粉末的空氣具有很高的溫度，可以為鍋爐提供熱源，所以在沉降室與布袋除塵之間安裝了一臺6T的余熱鍋爐，為廠里提供暖氣與熱水，節(jié)省資源，實現廢物利用。沉降室

24、：水平氣流沉降室的構造主要是由室體、進氣口、出氣口和集灰斗組成。含塵氣體在室體內緩慢流動，小粒借助自身重力作用被別離而捕集下來。為了提高沉降室的除塵效率，有的在室內加裝一些垂直擋板，如圖4-2所示。其目的，一方面是為了改變氣流的運動方向，由于粉塵顆粒慣性較大，不能隨同氣體一起改變方向，撞到擋板上，失去繼續(xù)飛揚的動能，沉降到下面的集灰斗中；另一方面是為了延長粉塵的通行路程，使它在重力作用下逐漸沉降下來。有的采用百葉窗形式代替擋板，效果更好；有的還將垂直擋板改為“人字形擋板，如圖4-3所示，使氣體產生一些小股渦旋，塵粒受到離心力作用，與氣體分開，并碰到室壁上和擋板上，使之沉降下來。對裝有擋板的沉降

25、室，氣流速度可以提高到68m/s。多段降塵室設有多個室段，這樣相對地降低了塵粒的沉降高度。沉降室的技術性能判定原那么：1沉降室內被處理氣體速度(根本流速)越低，越有利于輔集細小的塵粒，但裝置相對龐大；2根本流速一定時，沉降室的縱深越長，那么除塵效率也就越高，但不宜延長至10m以上；3在氣體入口處裝設整流板，在沉降室內裝設擋板，使沉降室內氣流均勻化，增加慣性碰撞效應，有利于除塵效率的提高。綜上所述通常根本流速選定為12m/s，實用的捕集粉塵粒徑為40m以上，壓力損失比擬小，當氣流溫度為250300，氣體在沉降室人口和出口處的流速為1216m/s沉降總阻力損失為100120Pa。沉降室在許多情況下

26、作為多級HYPERLINK :/ btpenghe 除塵器使用。沉降室設計要點1沉降室內煙氣流速v，宜取0.4/s。2沉降室尺寸以矮、寬、長的原那么布置為宜，假設機降室過高，其上部的塵粒沉降到底部時間較長，煙塵往往未降到底部就被煙氣帶走。流通截面確定后，寬度增加，高度就可以降低；加長沉降室，可以使塵粒充分機降。3沉降室內可適當設置擋墻板，(采用水平隔板降低室高度形成多層沉降室)以提高除塵效果。4除塵工程設計中有時不可能按計算尺寸確定結構，而是視具體布置考慮。5沉降在沉降室內的灰塵宜設計安裝排除裝置。6沉降室一般只能捕集大于4050mm的塵粒，而且除塵效率較低，故沉降室一般僅在除塵要求不高或多級

27、除塵的初級除塵(預除塵)等場合被采用。7沉降室可以根據煙氣量、空間位置和效率要求設計成不同的構造及外形。冶煉回轉爐余熱鍋爐簡介冶煉回轉爐余熱鍋爐不僅可以回收冶煉廠高溫煙氣中的二次能源，減低煙氣溫度，更重要的是撲積高溫煙氣中的煙塵，回收貴重金屬，減低煙氣的含塵量，保證工藝系統的流暢，為尾部工藝創(chuàng)造有利條件。冶煉回轉爐余熱鍋爐的工作條件十分惡劣，冶金爐排出的SO2和煙塵含量高，煙氣波動量，腐蝕性強，而且煙塵中含有粘結性很強的金屬，且為周期性運行，負荷波動劇烈。針對冶金爐的生產工藝和余熱鍋爐的工作特點，我公司采用了直通式全膜式水冷壁型冶煉回轉爐余熱鍋爐，采用自然循環(huán)、強制循環(huán)和二者相結合型三種水循環(huán)

28、方式。余熱鍋爐進口與冶轉爐出口水冷煙罩相接并設置柔性伸縮節(jié)，轉爐排出的高溫煙氣進入余熱鍋爐，依次經過輻射冷卻室、凝渣管屏和數組對流管束后以高于酸露點3060的煙溫排出爐外，進入除塵系統除塵凈化，再送入下道工序回收利用。采用直通式全膜式水冷壁整體懸吊式結構結構，低流速設計，鍋爐灰斗也采用水冷壁遮蓋，并形成傾角利于煙塵排放。鍋爐采用機械振打，采用吹灰器清灰，或有振打與吹灰相結合的三種清灰方式。該鍋爐有效的解決了捆繞冶煉回轉爐余熱鍋爐的積灰、膨脹、密封、腐蝕和磨損等問題，到達國內先進水平。布袋除塵器除塵效果的優(yōu)劣與多種因素有關，但主要取決于濾料。布袋除塵器的濾料就是合成纖維、天然纖維或玻璃纖維織成的布或氈。根據需要再把布或氈縫成圓筒或扁平形濾袋。根據煙氣性質，選擇出適合于應用條件的濾料。通常，在煙氣溫度低