電氣自動化畢業(yè)設(shè)計鍛造加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-19 05:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 本設(shè)計是室式爐電氣控制設(shè)備設(shè)計，包括一臺室式加熱爐內(nèi)所有用電設(shè)備的配電及控制設(shè)計。該加熱爐控制系統(tǒng)包括一臺助燃風機控制，其中助燃風機可采用工頻或變頻控制，變頻控制可以增加或減少頻率，以達到控制助燃風機轉(zhuǎn)速的控制。該加熱爐還有一可以升降控制的爐門，通過設(shè)計可以使爐門上升或下降。另外還有一點火裝置，設(shè)計一控制系統(tǒng)來控制點火裝置的運行和關(guān)閉。 控制系統(tǒng)還可以手動和自動之間進行切換，既可以手動控制，也可以提前設(shè)置好參數(shù)，如溫度，風速等，讓控制系統(tǒng)自動控制設(shè)備的運行。上位機系統(tǒng)軟件的操作系統(tǒng)采用中文Windows XP SP3；FameView 上位組態(tài)軟件；編程軟件使用SIMATIC Step7 中文版。上位機顯示界面用FameView軟件制作，應(yīng)設(shè)有色彩美觀的系全貌、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)顯示、設(shè)定曲線、過程曲線、過程模擬、報警界面和報表定時打印等工作界面。系統(tǒng)全貌界面：可視友好的控制界面，圖像質(zhì)量要高，用不同色彩全面顯示設(shè)備主要結(jié)構(gòu)、上下位構(gòu)成的集散控制系統(tǒng)、溫度控制、PLC控制系統(tǒng)示意圖；爐體狀態(tài)監(jiān)控界面：主要用于動畫顯示爐門、密封的工作狀態(tài)，并有各到位顯示和故障顯示等；參數(shù)顯示界面：直觀顯示整個系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和各主要參數(shù)的測控值。過程曲線界面：對于主控溫度、監(jiān)視溫度、記錄溫度要實時顯示溫度和時間的變化，并具有局部放大功能，作為歷史記錄隨時調(diào)用、顯示。2 鍛造加熱爐控制系統(tǒng)設(shè)計 創(chuàng)建Step 7 項目（1) 打開Step 7軟件，雙擊圖標；（2）新建項目，名稱為“畢業(yè)設(shè)計”，保存路徑保持默認； 新建項目名稱（3）插入300站 插入300站（4）打開下級目錄，點擊硬件，進行硬件組態(tài) 硬件組態(tài)（5）編寫符號表 符號表 助燃風機控制系統(tǒng)設(shè)計助燃風機控制系統(tǒng)采用了2臺風機，一臺為主電機，另外一臺為備用電機，當主電機發(fā)生事故時，為了保證加熱爐的正常運行，備用電機可以投入使用。風機的控制可以采用工頻控制和變頻控制兩種方式，兩種方式可以相互切換，變頻控制采用變頻器實現(xiàn)。變頻器（Variablefrequency Drive，VFD）[7]是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。 助燃風機的電氣原理圖 助燃風機電氣原理圖1 助燃風機電氣原理圖2 助燃風機控制程序助燃風機的控制程序使用LAD梯形圖編寫，其控制程序如下： 爐門升降控制系統(tǒng)設(shè)計爐門升降的實現(xiàn)可以使用一臺三相交流電動機，通過改變它們的相序可是實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)爐門的上升和下降，： 爐門升降電氣原理圖 爐門升降電氣原理圖其中2SB1為爐門停止按鈕，2SB2為爐門上升按鈕，2SB3為爐門下降按鈕。當上升按鈕閉合時線圈2KM1得電，常開觸點2KM1閉合形成自鎖，主觸點2KM1閉合，電機得電，爐門上升，當上升到頂位是，頂端的常開限位開關(guān)閉合，線圈2KM1失電，電機停止運轉(zhuǎn)。下降時同上升的原理相似。爐門升降的控制程序如下： 點火裝置控制系統(tǒng)設(shè)計大型鍋爐的點火和穩(wěn)燃傳統(tǒng)上都是采用燃燒重油或天然氣等稀有燃料來實現(xiàn)的，近年來，隨著世界性的能源緊張，原油價格不斷上漲，火力發(fā)電燃油愈來愈受到限制。因此鍋爐點火和穩(wěn)燃用油被做為一項重要的指標來考核，為了減少重油（天然氣）的耗量，傳統(tǒng)的做法是提高煤粉的磨細度，提高風粉混合物和二次風的預(yù)熱溫度，采用預(yù)燃室燃燒器，選用小油槍點火等等，但是，這些方法已到了盡頭，若要進一步減少燃油到最終不用油，必須采用與傳統(tǒng)上完全不同的全新工藝，這種工藝應(yīng)既可保證提高燃燒過程的經(jīng)濟性，又可以改善火電廠的生態(tài)條件——DLZ200型等離子煤粉點火燃燒器[6]，采用直流空氣等離子體做為點火源，可點燃揮發(fā)份較低的（10%）貧煤，實現(xiàn)鍋爐的冷態(tài)啟動而不用一滴油，是未來火力發(fā)電廠點火和穩(wěn)燃的首選設(shè)備，采用等離子點火燃燒器，點火和穩(wěn)燃與傳統(tǒng)的燃油相比有以下幾大優(yōu)點：(1) 經(jīng)濟：采用等離子點火運行和技術(shù)維護費僅是使用重油點火時費用的15%～20%，對于新建電廠，可以節(jié)約上千萬的初投資和試運行費用；(2) 環(huán)保：由于點火時不燃用油品，電除塵裝置可以在點火初期投入，因此，減少了點火初期排放大量煙塵對環(huán)境的污染；另外，電廠采用單一燃料后，減少了油品的運輸和儲存環(huán)節(jié)，亦改善了電廠的環(huán)境；(3) 高效：等離子體內(nèi)含有大量化學活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團（OH、HO2）、離子（OHOH、O、H+）和電子等，可加速熱化學轉(zhuǎn)換，促進燃料完全燃燒；(4) 簡單：電廠可以單一燃料運行，簡化了系統(tǒng)，簡化了運行方式；
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