步进式加热炉控制系统设计毕业论文

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1、 目目 录录第一部分：步进式加热炉第一部分：步进式加热炉1. 步进式加热炉简介步进式加热炉简介32. 步进式加热炉结构步进式加热炉结构43. 步进式加热炉工艺流程步进式加热炉工艺流程5第二部分：第二部分：DCS 系统的选型系统的选型 DCS 选型注意事项选型注意事项7 本设计本设计 DCS 选型选型7 DCS 系统硬件选型系统硬件选型8 组态设计组态设计8 设备安装设备安装9 调试调试9第三部分：步进式加热炉控制系统设计方案第三部分：步进式加热炉控制系统设计方案 步进式加热炉的主要性能参数步进式加热炉的主要性能参数9 步进式加热炉具体控制方案设计步进式加热炉具体控制方案设计9第四部分：第四部分

2、：DCS 组态图组态图 JX-300 组态组态13 加热炉控制系统演示工程加热炉控制系统演示工程14 温度报警显示温度报警显示15 温度和炉膛压力监控温度和炉膛压力监控16第五部分：心得体会第五部分：心得体会第六部分：参考资料第六部分：参考资料一、步进式加热炉工艺流程一、步进式加热炉工艺流程步进式加热炉简介步进式加热炉简介步进式加热炉步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一 步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做 步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料

3、坯实现上下双面 加热。步进式加热炉特点步进式加热炉特点 和推送式连续加热炉相比，步进式加热炉具有以下优点：1.可以加热各种形状相比的料坯，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。2.生产能力大，炉底强度可以达到 800-100kg/m2 h,与推送式炉相比，加热等量的料坯，炉子长度可以缩短 10%-15%。3.炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。4.炉子的灵活性大，在炉长不变的情况下，通过改变料坯之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。而且步进周期也是可调的，如果加大每一周期前进的步距，就意味着料坯在炉内的时间缩短，从而可以适应不同金属加热要求。5.单面加热的

4、步进式炉没有水管黑印，不需要均热床。两面加热的情况比较复杂，对黑印的影响要看水管绝热良好与否而定。6.由于坯料不在炉底滑道上滑动，料坯的下面不会有划痕。推送式炉由于推力震动，使滑道及绝热材料经常损坏，而步进式炉不需要这些维修费用。7.轧机故障或停轧时，能踏步或将物料退出炉膛，以免料坯长期停留炉内造成氧化和脱碳。8.可以准确计算和控制加热时间，便于实现过程自动化。步进式加热炉存在的缺点：和同样生产能力的推送式炉相比，造价高 15%-20%；其次步进式炉（两面加热的）炉底支撑水管较多，水耗量和热耗量超过同样生产能力的推送式炉。经数据表明，在同样小时产量下，步进式炉的热耗量比推送式炉高 160KJ。

5、步进式加热炉的结构步进式加热炉的结构步进式加热炉结构图步进式加热炉结构图(2)炉底结构：炉底结构：从炉子结构看，步进式加热炉分为上加热步进式炉、上下加热步进式炉、双步进梁步进式 炉等。图 （1）上加热炉只有上部有加热装置，固定梁和移动梁是耐热金属制作的，固定炉底是耐或材料 砌筑的。这种炉子几乎没有水冷结构，所以热耗较低，只能单面加热，用于较薄钢坯的加热。与推进式加热炉一样，为了满足加大钢坯的需要，步进式加热炉也发展了以下的加热方式， 出现了上下加热的步进式加热炉。结构图如图（2）. 此炉底是架空的，可以实现双面加热，钢坯没有紧靠在一起，也可以看成是四面受热。 下加热一般只能用侧烧，上加热可以用

6、轴向端烧嘴，也可以用侧烧嘴或炉顶端烧嘴供热。考 虑到轴向烧嘴火焰沿长度方向的温度分布和各段温度的控制，某些大型步进式炉有明显的炉 顶压下，而下加热段设有端墙，以免各段温度之间相互干扰。因此这样的步进式炉子长度温 度调节有更大的灵活性。如果炉子宽度较大，火焰长度又较短时，可以在炉顶上安装平焰烧 嘴。(3)传动机构：传动机构：步进式加热炉的传动机构分为机械传动和液压传动，目前广泛应用的是液压传动方式。此 种传动方式运行稳定、结构简单、运行速度的控制比较准确，占地面积小、设备质量小、比 机械传动有明显的优点。由于步进式炉很长，上下两面温度差过大，线膨胀的不同会造成大 量的弯曲和隆起。为解决这个问题，

7、目前一些炉子将大梁分成若干段，各段间留有一定的膨 胀间隙，变形虽不能避免，但弯曲的程度大为减轻，不致影响炉子正常工作。(4)密封结构：密封结构：为了保证步进梁正常无阻碍的运动，在活动梁和移动梁之间要有一定的间隙，对步进梁来 说则在梁支撑穿过炉底部分有保证它运动的足够大的开孔。这些缝隙或开孔的存在虽然是必 要的，但也容易吸入冷风，影响加热质量和降低燃料利用率，也可能造成炉气外逸，危害炉 底下部设备，对轧钢用步进炉则必须考虑密封问题。目前有滑板式密封和水封两种密封形式， 前者密封较差，水封密封较好。步进式加热炉工艺流程步进式加热炉工艺流程 一般情况下，加热炉沿炉膛长度方向分为预热段、加热段和均热段

8、。进料端为预热段， 炉气温度较低，其作用在于充分利用炉气热量，给进炉板坯预热到一定温度，以提高炉子的 热效率。加热段为主要供热段，炉气温度较高，以利于实现板坯的快速加热，保证板坯加热图(2) 步进式加热炉炉底结构到要求的目标温度。均热段位于出料端，炉气温度与金属料温度差别很小，保证出炉料坯的 断面温度均匀。一般用于加热小断面料坯的炉子只有预热段和加热段。钢坯加热是热轧生产工艺过程中的重要工序。其生产过程如下：对于步进式加热炉，钢 坯的移动是通过固定梁和移动梁的周期运动来实现的。钢坯位于固定梁上，移动梁反复地进 行上升、前进、下降、后退的矩形运动，移动梁的每一个循环运动带动钢坯在炉前进一步， 而

9、且保证钢坯没有任何滑动。传动机构的上下运动和前后运动分别是由独立的机构完成的。 步进梁的进后运动多采用油压传动方式，上下运动可以采用油压传动也可以采用电动方式。 钢坯被送到加热炉外的上料辊道上，经过测长后，从装料炉门进入炉内，然后在炉内悬臂辊 道上进行对中定位，通过移动梁步进机械的周期运动，一步步地前进。当钢坯被输送到出炉 位置，且已达到所要求的出炉温度，当接到允许出钢信号时，钢坯加热结束，由出料悬臂辊 道从出料炉门送出，送往轧机进行轧制。 步进行程如图（3）工艺过程如图（4）固定梁水平面3214下 降上 升固定梁移动梁图（3）步进结构连铸出坯焜道装料焜道装料机口炉内固定梁预热段加热段均热段出

10、料焜道图(4)2 2、DCSDCS 系统选型系统选型DCSDCS 选型注意事项选型注意事项 DCS 可以用于不同的工艺过程，它是通用的控制设备。 经济性，应该从 DCS 本身价格和预计所创效益角度考虑。 承包方的技术力量，也就是承包方对哪一工艺过程和 DCS 本身比较熟悉。 售后服务问题，国外厂商通常情况下存在配品、备件供应价格高，且不能 及时供应问题。国内的 DCS 厂家配品、备件供应比较及时，售后服务方面做的 也比较好。也可选用。 DCS 的技术先进性，指系统采用了经过验证的最新技术，并有发展前途和 生命力。 选型不但要考虑项目规模和投资预算，还要考虑到一系列其它的因素，选 型是否恰当往往

11、从一开始就决定了该系统今后的命运，应慎重考虑。本设计本设计 DCSDCS 的选型的选型 一般的工程项目，需要进行可行性研究和项目的基础设计，以确定工艺基 本要求、系统的规模、测点的数目及特性（如量程、单位、阀特性、触点的常 开和常闭等） 、控制要求（如联锁、常规控制、特殊控制等） 、需监控的流程画 面（如带测点的工艺流程图样式、操作界面的样式） 、报表样式及要求、控制室 的布置设计等等。明确这些要求，为下一步的选型、组态、安装、调试等工作 做了准备。选择浙大中控JX-300X组态系统。JX-300X 系统硬件结构DCSDCS 系统硬件选型系统硬件选型根据系统实际测点和控制情况，选择系统需要的硬

12、件设备（机柜、机笼、 卡件、操作站等） ，使硬件配置可以满足设计中的数据监控、画面浏览等要求， 并为将来的系统扩展升级留有一定的余量。加热炉加热炉 I/OI/O 点数点数检测区域AI 点数AO 点数DI 点数DO 点数热电偶热电阻420mA420mA预热段上11334226预热段下11335842一加上13335232一加下13337252二加上13335232二加下13337252均热上22222均热中22222均热下11335840公共部分7171264220汽化冷却部分2842510组态设计组态设计根据前期设计和硬件选型的结论，用 JX-300X 系统组态软件包中的相关软 件实现控制站、

13、操作站等硬件设备在软件中的配置，操作画面设计，流程图绘 制、控制方案编写，报表制作等等。 一般的，组态设计按照以下的步骤进行： 以系统整体构架为基础，进行总体信息的组态 I/O 组态（I/O 设备、信号参数的设置） 控制组态（控制方案的实现） 操作组态（监控画面，如流程图等）对于一个项目的组态设计，主要是指利用 JX-300X DCS 系统组态软件包， 在工程师站上完成的设计、配置工作，这样的组态设计基本上是按照下面的步 骤进行的： 1. 整理硬件及 I/O 信息，分配测点 2. 建立组态文件 3. 主机设置 4. 控制站 I/O 组态 5. 控制方案组态 6. 操作站组态 7. 编译、修正设备安装设备安装设备安装之前，需要确定的是指控制室的环境布置是否符合 DCS 工作要 求，是否具备供电条件，接地系统是否完成，机柜、操作台等是否就位，电缆 的铺设是否符合标准，现场仪表的就位是否正常。 确认安装的准备工作就绪以后，可以进行设备接线、卡件安装等工作。调试调试在设备就位的基础上，可以进行组态的下载以及控制系统的调试和联调。 这些工作的进行测试了系统