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1、装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 蓄热式步进加热炉电气控制系统设计毕业设计(论文)任务书摘 要蓄热式步进加热炉具有规模大，炉内热值利用率高，板坯加热均匀等特点，是现阶段轧钢生产中比较先进的加热设备。在轧钢生产过程中，保障加热炉的正常运行，是整个热轧线生产系统经济、高效运行的基础。本文首先对蓄热式步进加热炉的相关设备如：装出钢机、步进机械、装出炉辊道以及板坯跟踪等进行了深入分析和研究，给出了具体的控制策略和算法。为了满足高产、优质、低耗、节能和无公害及生产操作自动化程度高的工艺要求，本系统设计在充分考虑到系统功能的完备性和技术先进性后，采用了仪电一体化的系统结构。为了实现操作自动化与物
2、料系统的全线跟踪管理，本文设计将自动化控制系统分为二级，即基础自动化控制系统级（简称 L1 级 PLC 控制级）与过程计算机控制系统级（L2 计算机控制系统级）。在基础自动化级，本文着重对装炉侧电气控制，炉底步进机械控制，出炉侧电气控制等进行了分析和设计；而后，对本文的主要动力来源液压系统以及板坯库、其他单体设备等进行了简要的分析和探讨。最后针对热轧生产线电气控制系统中典型的液压传动速度控制系统。关键词： 蓄热式步进加热炉 仪电一体化的系统 电气控制 PLCAbstractThe walking beam heating furnace has large scale of productiv
3、ity, high utilization of heating capacity and the uniformity of heating effect. It is one kind of the advanced heating furnaces. The electrical control system is the key to the high performance of the walking beam heating furnace. The paper has researched the related key equipment of walking beam re
4、generative reheating furnace, such as: loader machine, unloaded machine, walking system, series transfer roll. On this basis, the paper has given the specific control strategies and algorithms. Therefore, in order to meet the high-yield, high-quality, low consumption, energy saving and pollution-fre
5、e and high automation requirements，we design the system of electromechanical integration. In the other side, in order to achieve automation and material tracking and management, we divided the automatic control system into two parts. They are basic automation system (L1-level PLC control) and proces
6、s computer control system (L2 level). In the basic automation level, the paper analyzes and designs the electr ic control in charging sides and discharge side, step mechanical control in the bottom and so on .Then the paper discusses hydraulic systems which is the main power sources，slab yard, other
7、 individual equipments. Finally considering hydraulic speed control system in electrical control system of hot rolling production line, the paper has given model and Simulation.Keywords: Regenerative Warking-Beam Reheating Furnace; Electromechanical Integration; Electric Control; PLC目 录摘 要IABSTRACTI
8、I目 录III第1章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.2.1步进式炉的现状11.2.2蓄热式炉的现状21.3 加热炉控制系统的概况21.3.1 PLC及DCS控制技术31.3.2全数字式传动技术的应用31.3.3现场总线技术的应用31.3.4计算机网络技术的应用31.4 本课题的主要研究工作4第2章 加热炉本体系统和汽化冷却系统52.1 加热炉本体系统电气控制52.1.1助燃风机的控制52.1.2煤气侧引风机的控制52.1.3空气侧引风机的控制52.1.4点火风机的控制52.1.5煤气主管电动蝶阀的控制52.1.6风冷管电动阀62.1.7装钢机的控制62.1.8出钢机的控制
9、62.1.9装料炉门升降装置的控制62.1.10出料炉门升降装置的控制62.1.11步进梁的控制72.2 加热炉本体系统仪表控制72.2.1蓄热烧嘴燃烧控制72.2.2炉膛温度调节82.2.3空燃比控制调节82.2.4炉膛压力调节82.3 汽化冷却系统电气控制82.3.1 循环泵的控制82.3.2 给水泵的控制82.3.3 软水泵的控制82.4 汽化冷却系统仪表控制92.4.1 汽包水位调节92.4.2 汽包压力控制92.4.3 除氧器水位调节92.4.4 除氧器压力控制92.4.5 软水箱水位调节92.5 本章小结9第3章 电气自动化系统总体结构103.1 加热炉基础自动化系统（L1）103
10、.1.1 主机及PLC103.1.2 操作站及远程I/O113.1.3 软件开发平台113.2 L2级计算机系统123.2.1 硬件配置123.2.2 计算机系统软件开发平台123.3 加热炉温度控制系统133.3.1 系统工作原理133.3.2 PID控制器基本概念133.3.3 闭环控制系统特点143.4 PLC的基本概念153.5 本章小结17第4章 炉区电气控制设计184.1 加热炉电控的操作方式184.2 板坯库的电气控制184.3 装炉侧电气控制194.3.1上料控制194.3.2板坯称重及测量214.3.3炉前辊道控制214.3.4入炉定位辊道224.3.5装钢控制254.3.6
11、装料炉门294.4 炉底步进机械电气控制294.4.1步进梁升降304.4.2步进梁平移314.4.3步进梁周期动作324.4.4步进梁的保护334.4.5报警334.4.6与其他设备的连锁344.5 出炉侧电气控制344.5.1出钢控制344.5.2出炉辊道控制374.5.3出料炉门升降装置374.6 板坯跟踪384.6.1跟踪断的划分384.6.2辊道跟踪384.6.3加热区跟踪394.6.4跟踪转换394.7 辊道间的配合运行404.8 本章小结40结论41参考文献42致谢43共 页 第 I 页第1章 绪论1.1 研究背景 能源的竞争是钢铁工业正在面临的挑战，降低能源消耗、建立环境友好的
12、钢铁企业已经成为钢铁工业可持续发展的一个重要方面，也是钢铁工业利润增长的一个重要的基础工作。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议中也提出，“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗要比“十五”期末降低20%左右，重点抓好冶金、建材、化工、电力等行业的节能降耗工作。轧钢加热炉的能源消耗约占冶金行业能源消耗的10%左右，其中轧钢加热炉又占了75%至80%。中国冶金行业的轧钢加热炉在产量、炉型结构、机械化、自动化水平及理论操作上与国外还存在一定的差距，炉子吨钢燃耗高、效率低，造成了能源的极大浪费因此提高加热炉效率、搞好加热炉节能工作，是降低轧钢生产成本，实现钢铁企业可持续发展的有效方
13、法之一。 因此，要想提高燃料利用率，降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量，从而充分创造整个轧线生产过程的经济效益，就要合理地选用加热炉。炉型结构的选择：炉型结构是加热炉节能与否的先天性条件，因此在加热炉新建时应该尽量考虑到加热炉节能的需要。炉型结构的新建或改造，要使燃料燃烧尽可能多的在炉膛内发生，减少出炉膛的烟气热损失；要尽可能多的江烟气余热回收到炉膛中来，提高炉子的燃料利用系数；尽量的减少炉膛各项固定热损失，提高炉子热效率。 减少炉膛热损失：炉膛热损失主要包括水冷、炉门辐射、逸气、炉衬散热等热量损失。减少这部分热量可以大幅度降低单耗。 烟气余热的回收利用：造成大量热损失的主要原因还有
14、烟道系统热损失及换热器换热效率不高。 换热器的合理选择：燃烧器作为加热装置，越来越得到人们的重视，燃烧器的技术进步也飞速发展，应用比较广泛，因此要选择加热质量和节能效果比较好的燃烧器。1.2 国内外研究现状1.2.1步进式炉的现状 美国米兰德公司于 1967 年 4 月成功设计出了世界上第一座步进梁式加热炉。同年 5 月由日本中外炉公司为名古屋钢铁厂设计的第二座步进梁式加热炉也成功面世。从此加热炉进入了步进式炉的时代。 相对于其他炉型，步进梁式加热炉的优点显而易见。其具体优点如下： 钢料靠步进梁的运动在炉内通过，因此钢料之间可以留出间隙，不会产生粘结，钢料之间空出一定间隙，还能缩短加热时间，对氧化、脱碳要求严格的钢料，还因缩短在炉时间而能减少氧化和脱碳。 钢料和步进梁之间没有摩擦，避免钢料表面在加热过程中产生划伤。 炉子长度不受推钢长度的限制。 外形不太规整和厚薄不同的钢料在装护时不受限制。 炉内钢料在必要时可以利用步进机构全部出空或退空，修炉时可以缩短停炉时间，减轻
