鍋爐加煤裝置設(shè)計(jì)

一、選題背景與意義我國(guó)鍋爐現(xiàn)狀中國(guó)鍋爐量大面廣，平均容量小，且以燃煤為主，年耗燃料約4億t標(biāo)準(zhǔn)煤，約占我國(guó)煤炭總產(chǎn)量的1/4強(qiáng)。由于鍋爐運(yùn)行效率不高，能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，每年多耗用燃煤約6000萬(wàn)t，節(jié)能潛力巨大。另外由于工業(yè)鍋爐排放大量煙塵以及SO2和NOX等污染物，成為我國(guó)大氣主要煤煙型污染源之一。我國(guó)每年工業(yè)鍋爐的污染物排放約為：煙塵排放：280萬(wàn)t/a；SO2：900萬(wàn)t/a；CO2：12.5億t/a。我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐的設(shè)計(jì)效率與國(guó)外相比，差距不大，但實(shí)際運(yùn)行效率只有65%左右，比國(guó)外先進(jìn)水平低15-20%，通過(guò)節(jié)能改造和完善管理，僅燃煤鍋爐節(jié)省煤炭潛力可達(dá)7000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)收集到的有關(guān)省市工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（廣州、南京、西安、甘肅、遼寧、上海）統(tǒng)計(jì)計(jì)算：（1） 20t/h及以下燃煤工業(yè)鍋爐的加權(quán)平均熱效率為68.72%。（2） 20t/h及以下燃油（氣）工業(yè)鍋爐的加權(quán)平均熱效率為82.61%0鍋爐目前存在的主要問(wèn)題：自動(dòng)化程度低，儀表簡(jiǎn)單落后，煤種不固定，操作依靠壓力表、負(fù)壓、流量等參數(shù)，手動(dòng)操作調(diào)節(jié)擋風(fēng)板和爐排速度來(lái)滿足蒸汽量的變化，且負(fù)荷變化波動(dòng)較大，常常為滿足生產(chǎn)，一味加大鼓風(fēng)和爐排速度，造成漏風(fēng)系數(shù)、煙氣量、排煙溫度、灰渣含碳量等升高，同時(shí)鍋爐設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)固定的煤種，按照負(fù)荷計(jì)算好使用的風(fēng)機(jī)，都要打出設(shè)計(jì)安全系數(shù)等等，這些因素造成鍋爐不在最佳狀態(tài)運(yùn)行，浪費(fèi)能源。同時(shí)由于生產(chǎn)的需要，改造的時(shí)間緊。我國(guó)節(jié)能工作開(kāi)始于上世紀(jì)80年代初，從那時(shí)起國(guó)家有關(guān)部門(mén)陸續(xù)制定了有關(guān)能源、節(jié)能管理方面的法規(guī)、辦法，并不斷探索適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的節(jié)能管理方式和機(jī)制，從行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、法律等方面加強(qiáng)和規(guī)范節(jié)能工作的管理，可以說(shuō)到目前為止我國(guó)采用的節(jié)能政策、措施已相當(dāng)豐富，國(guó)外采用的節(jié)能機(jī)制、政策和手段我國(guó)已基本采用和嘗試采用，以997年《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》及其后相關(guān)配套法規(guī)的頒布和實(shí)施為標(biāo)志，我國(guó)的節(jié)能管理工作開(kāi)始納入法制化軌道。經(jīng)過(guò)二十年左右的努力，我國(guó)節(jié)能工作取得了相當(dāng)?shù)某删?。鍋爐是供熱設(shè)備中最普遍的動(dòng)力設(shè)備之一，其任務(wù)是供給合格穩(wěn)定的蒸汽，以滿足負(fù)荷的需要。為此，鍋爐生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要參數(shù)都必須嚴(yán)格控制。鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，主要輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)量。主要輸出變量包括汽包水位、過(guò)熱蒸汽溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負(fù)壓等。因此鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜控制對(duì)象。因此如何科學(xué)有效地控制和管理鍋爐加煤系統(tǒng)，提高供暖的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為急需解決的重要課題二、設(shè)計(jì)內(nèi)容當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，使人們?cè)絹?lái)越注重生活質(zhì)量和工作環(huán)境。為了適應(yīng)這種發(fā)展的需要，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和保持工作環(huán)境的清潔成為工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)需要考慮的重要因素。GSQ81-1型鍋爐上煤機(jī)就是這樣一種減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境的設(shè)備。類似GSQ81-1型上煤機(jī)這樣的小型鍋爐上煤設(shè)備在大型工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用并不廣泛，但在人們的生活作業(yè)中卻有重要的作用，例如小型供暖系統(tǒng)、食堂的生產(chǎn)過(guò)程等都跟人們的生活有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。工業(yè)生產(chǎn)中用的鍋爐上煤機(jī)要比這種小型上煤機(jī)先進(jìn)的多，然而卻不能替代它。工業(yè)用上煤機(jī)系統(tǒng)較龐大，功能多、效率高。但是設(shè)備的選用也要因地制宜，小型的鍋爐設(shè)備在生活作業(yè)中已足以滿足要求，如若先進(jìn)的上煤設(shè)備取代了它，就顯得“大材小用”了，雖然優(yōu)點(diǎn)很多，可是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且費(fèi)用較高。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始之初，我便搜集了一些關(guān)于GSQ81-1型鍋爐上煤機(jī)的資料和圖片以及它的安裝尺寸，一次偶然的機(jī)會(huì)我在工地上看到了一臺(tái)上料設(shè)備，雖然跟3SQ81-1型鍋爐上煤機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，但卻有相似之處，我細(xì)心留意了它的工作過(guò)程，著重是翻斗的提升過(guò)程。翻斗的結(jié)構(gòu)形式跟我的設(shè)計(jì)有很多相似之處，這為我后來(lái)的設(shè)計(jì)作了良好的鋪墊。綜上所述，GSQ81-1型鍋爐上煤機(jī)是一種能適宜人們生活需要、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境、提高生產(chǎn)效率的小型上煤設(shè)備?？疾飕F(xiàn)有鍋爐上煤系統(tǒng)，選出三種典型上煤方案，確定一種方案技術(shù)參數(shù)計(jì)算垂直提升機(jī)選型、水平輸送機(jī)選型、動(dòng)力選型各接口設(shè)計(jì)上煤流程圖繪制整體裝配圖設(shè)計(jì)

三、設(shè)計(jì)方案鍋爐安裝時(shí)為了排渣、通風(fēng)等需要一般安裝在二層樓面。而鍋爐進(jìn)煤口則在三樓位置。因此為鍋爐加煤需要垂直提升，水平輸送。目前國(guó)內(nèi)此類設(shè)備很多，性能各異。本設(shè)計(jì)在于優(yōu)化、改進(jìn)、創(chuàng)新。圖1-2總裝配圖1-減速器；2-支架；3-電動(dòng)機(jī)；4-鋼絲繩；5-聯(lián)軸器；6-卷筒；7-支架本課題主要研究：通過(guò)動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置將運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳遞給執(zhí)行裝置，而提升裝置沿怎樣的運(yùn)動(dòng)軌跡使煤斗運(yùn)動(dòng)并將煤斗中的煤到入爐膛中，然后煤斗返回到運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)。其中煤斗的運(yùn)動(dòng)是靠鋼絲繩的拉力和連桿支承的共同作用下運(yùn)動(dòng)的，如何使煤斗傾斜一定角度而將煤倒出是設(shè)計(jì)考慮的一個(gè)重要方面，煤斗沿怎樣的軌跡運(yùn)動(dòng)也是設(shè)計(jì)的一部分。本課題主要在需求分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種新穎的、小巧玲瓏的鍋爐上煤設(shè)備。使它能大大減輕司爐工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。并且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本低，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，特別是爐前無(wú)需操作位置，保持鍋爐房整潔美觀。由于鍋爐房的粉塵較多，上煤的工作量較大，司爐工不堪重負(fù)。因此減輕工作強(qiáng)度、改善工作環(huán)境是設(shè)計(jì)需要考慮的重要因素，GSQ81-I型鍋爐上煤機(jī)就是這樣一種設(shè)備。本課題的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一種裝置使翻斗中的煤到入鍋爐爐膛中，以達(dá)到減輕工作強(qiáng)度的目的。本次設(shè)計(jì)包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置。動(dòng)力裝置選用電動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)裝置采用二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，需要確定總的傳動(dòng)比、各級(jí)傳動(dòng)比、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等；執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)要確定卷筒、連桿、支架和軸等的結(jié)構(gòu)尺寸。GSQ81-1型鍋爐上煤機(jī)是一種新穎的、小巧玲瓏的鍋爐用上煤設(shè)備。它能大大減輕司爐工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。而且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本低,運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠,特別是爐前無(wú)需操作位置,保持鍋爐房整潔美觀整個(gè)工作過(guò)程原理是：電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)齒輪減速器的輸入軸，通過(guò)齒輪減速器末級(jí)大齒輪帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 再通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩個(gè)卷筒上纏繞的鋼絲繩的拉力作用下通過(guò)搖臂提升翻斗， 當(dāng)翻斗運(yùn)行全導(dǎo)桿位置時(shí)，導(dǎo)桿抵住翻斗內(nèi)壁，這時(shí)連桿不再運(yùn)動(dòng)，而卷筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在鋼絲繩的作用下翻斗開(kāi)始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)翻斗傾斜一定角度后，將翻斗中的煤倒入爐膛后通過(guò)開(kāi)關(guān)控制使電機(jī)反轉(zhuǎn)并使煤斗返回原位。在本設(shè)計(jì)中，小車(chē)的主要作用是在人力作用下將煤斗往返于煤炭?jī)?chǔ)存地與鍋爐上煤機(jī)之間，為了增加小車(chē)的平穩(wěn)性采用兩輪式小車(chē)，為了在運(yùn)輸過(guò)程中使煤斗在小車(chē)中保持平穩(wěn)，小車(chē)的外形按照煤斗的輪廓設(shè)計(jì)，并且比煤斗的尺寸稍大一些。輪胎的內(nèi)徑為300mm,外徑為340mm。圖1-1鍋爐上煤機(jī)的主要組成部分。

圖1-1型鍋爐上煤機(jī)的主要組成部件電動(dòng)機(jī)；2-減速器；3-聯(lián)軸器；4-卷筒支架；5-卷筒；6-導(dǎo)桿；7-軸承支架;8-連桿；9-煤斗

ME圖ME圖1-3減速器裝配圖1-箱座；2-通氣器；3-油標(biāo)；4-六角螺塞；5-鍵；6-軸I；7-軸承端蓋；8-軸II；9-軸III；10-齒輪；11-軸承6207；12-鍵；13-軸承6204；14-齒輪；15-軸承6203四、參考文獻(xiàn)馮嘉花.變頻調(diào)速改造鍋爐房55kW循環(huán)水泵[J].電氣時(shí)代，2007,26(5)：94?95常斗南.可編程序控制器原理應(yīng)用試驗(yàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社1998,8呂景泉.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001,6劉法治.模糊控制技術(shù)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用[J].微機(jī)算機(jī)信息，2005,(7)：21?23趙明，許寥.工廠電氣控制設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004,5劉星平.基于PLC及其網(wǎng)絡(luò)的智能爐溫控制系統(tǒng)[J].電氣應(yīng)用，2006.320-22裘旭東，徐健豐.基于PLC的乂入62可型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床的技術(shù)改造[J].煤礦機(jī)械，2007,28(12):150?152李明，徐向東.用容錯(cuò)技術(shù)提高鍋爐控制系統(tǒng)的可靠性[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)，1999,(39)3,88-919]王永平，陳建華.基于S7-200PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2002，(3)26-28吳春旺，陳霞.鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù)，2006,3,71-72.《工業(yè)鍋爐上煤機(jī)通用技術(shù)條件》，JB/T6521—1992,上海工業(yè)鍋爐所，1993.Torstencegrell.PowerSystemControlTechnology,1986.TheodoreH.Meltzer.HighPurityWaterPreparation.TallOaksPublishing,1996.《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》，奚士光，吳味隆，蔣君衍，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.《機(jī)械設(shè)計(jì)》，鄭江，許英，中國(guó)林業(yè)出版社，2006.《機(jī)