蓄热式步进加热炉自动化控制系统设计方案书

1、蓄热式步进加热炉自动化控制系统方案书目 录1 系统概述 . - 1 -2 系统控制功能说明 . . - 2 -2.1 加热炉本体系统 . . - 2 -2.2 汽化冷却系统 . . - 3 -2.3 报警规定 . - 3 -2.4 画面的设置 . - 4 -2.5 主要画面 . . - 4 -2.6 操作方式说明 . - 5 -2.7 操作权限说明 . - 5 -3 加热炉本体系统 . - 6 -3.1 电气控制 . . - 6 -3.1.1 助燃风机的控制 . - 6 -3.1.2 煤气侧引风机的控制 . - 6 -3.1.3 空气侧引风机的控制 . - 6 -3.1.4 点火风机的控制 .

2、 - 7 -3.1.5 煤气主管电动蝶阀的控制 . - 7 -3.1.6 风冷管电动阀 . - 7 -3.1.7 液压站 . - 7 -3.1.8 装钢机的控制 . - 7 -3.1.9 出钢机的控制 . - 8 -3.1.10 装料炉门升降装置的控制 . - 8 -3.1.11 出料炉门升降装置的控制 . - 8 -3.1.12 步进梁的控制 . - 9 -3.2 仪表控制 . - 10 -3.2.1 蓄热烧嘴燃烧控制 . - 10 -3.2.2 炉膛温度调节 . - 11 -3.2.3 空燃比控制调节 . - 11 -3.2.4 炉膛压力调节 . - 11 -4 汽化冷却系统 . . -

3、12 -4.1 电气控制 . . - 12 -4.1.1 循环泵的控制 . . - 12 -4.1.2 给水泵的控制 . . - 12 -4.1.3 软水泵的控制 . . - 12 -4.2 仪表控制 . . - 12 -4.2.1 汽包水位调节 . . - 12 -4.2.2 汽包压力控制 . . - 13 -4.2.3 除氧器水位调节 . . - 13 -4.2.4 除氧器压力控制 . . - 13 -4.2.5 软水箱水位调节 . . - 13 -1 系统概述蓄热式加热炉工程自动化控制系统包括以下子项：（1）加热炉本体系统；（2）汽化冷却系统；自动化控制系统， 采用西门子公司的系列产品，

4、 组成仪电合一的基础自动化控制级。本工程加热炉本体自动化控制系统仪表、 电气各设一套 PLC控制系统，二套系统均通过交换机与上位监控机连接。 自动化控制系统由开发用的工程师站 (EWS)、操作员站 (HMI) 、控制站、若干远程 I/O 站、打印机等构成。电气 PLC选用的是西门子公司的 S7-400 系列产品。2 系统控制功能说明本工程加热炉本体系统部分仪表、 电气各设 1 套控制系统。 其中自动化仪表专业控制系统由 1 个 CPU控制主站和 7 个远程 I/O 站和Profibus-DP 现场总线构成，电气专业控制系统由 1 个 CPU控制主站和 4 个远程 I/O 站（初步暂定）、Pro

5、fibus-DP 现场总线构成。2.1 加热炉本体系统助燃风机的控制、联锁；煤气侧引风机的控制、联锁；空气侧引风机的控制、联锁；点火风机的控制、联锁；煤气主管电动蝶阀的控制；风冷管电动阀的控制；步进机构运行控制；装钢机控制、联锁；出钢机控制、联锁；装料炉门的控制；出料炉门的控制；煤气主管调节阀前压力检测及快速切断；炉前煤气总管压力检测及调节；炉前空气总管压力检测及调节；炉前空气侧排烟总管压力检测及调节；炉前煤气侧排烟总管压力检测及调节；蓄热烧嘴燃烧控制；各段炉膛温度调节；各段上下供热比例调节；各段空燃比控制调节；各段炉膛压力调节；2.2 汽化冷却系统汽化冷却循环泵的控制、联锁；汽化冷却给水泵的

6、控制、联锁；汽化冷却软水泵的控制、联锁；汽包液位、给水流量、蒸汽流量三冲量的调节；汽包压力调节；除氧器压力调节；除氧器水位调节；软水箱水位检测及调节；2.3 报警规定设备故障报表：利用 HMI的监控系统平台完成；设备故障报警：分为轻、重故障二级，轻故障发出光闪烁信号，重故障发出闪烁信号同时给出警告声音。数据设定错误提示： 当发出数据设定超限等不当情况时， 给出声音提示。2.4 画面的设置按如下分类设置主干控制画面：包括操作地点选择、操作方式选择和运行状态表等内容；操作数据设定画面；包括确定工艺流程图和工作顺序的设定等内容；设备操作监视画面：分为工艺总体操作监视画面、除尘系统操作监视画面等；设备

7、故障报表画面：按 HMI操作系统的平台进行设计（包括显示故障和历史故障等） 。2.5 主要画面总貌画面加热炉本体系统工艺流程画面汽化冷却系统工艺流程画面工艺系统主要设备运行状态画面重要检测数据棒状图画面历史趋势画面主要控制回路调节和操作画面、操作帮助画面工艺参数报警画面2.6 操作方式说明系统正常生产时， 主操作在主控室 HMI上进行。 所有电气设备的控制均可以在计算机上通过点击鼠标进行操作。同时在每台电气设备的旁边设有机旁操作箱，机旁操作箱上设有自动、手动选择。机旁操作仅为设备调试和故障情况下使用。2.7 操作权限说明现场操作箱上设置操作权选择开关，现场具有优先操作权。控制室 HMI操作站作

8、为正常生产时主要的在线监控设备。3 加热炉本体系统3.1 电气控制3.1.1 助燃风机的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮联锁控制要求：风机运行过程中如有系统故障时，自动停机3.1.2 煤气侧引风机的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮联锁控制要求：风机运行过程中如有系统故障时，自动停机3.1.3 空气侧引风机的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮联锁控制要求：风机运

9、行过程中如有系统故障时，自动停机3.1.4 点火风机的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮3.1.5 煤气主管电动蝶阀的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮3.1.6 风冷管电动阀控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停止条件满足后，点击停止按钮3.1.7 液压站根据金自天正与淄博万方控制界线划分文件， 液压站的控制由金自天正负责。 金自天正需提供液压站正常信号。3.1.8 装钢机的控制坯料装钢机主要由

10、托料杆、 托料杆平移机构、 托料杆升降机构等组成。在满足允许装坯料条件下，按照下列顺序进行控制前进推钢（推正）推正后退上升（托钢）前进（送钢）下降（放钢）后退装钢机退回原始位置完成一次装钢过程。 当装钢机到达中后位时， 发出关闭装钢炉门命令。3.1.9 出钢机的控制出钢机主要由托料杆、托料杆平移机构、托料杆升降机构等组成。运行动作：前进：首先半开出钢炉门， 出钢机托料杆由原始位置开始向炉内快速移动，当接近坯料时减速并最后停在目标位置。上升：出钢机升降电机动作，托料杆上升将固定梁上的坯料托起，同时出钢炉门全开。后退：出钢机后退，将托料杆上托起的坯料运出炉外，并发出关闭出钢炉门命令。下降：出钢机托

11、料杆下降，将坯料放到辊道上，返回原始位置，完成整个出钢动作。3.1.10 装料炉门升降装置的控制当收到装钢炉门开启命令时炉门开始上升； 当收到装钢炉门关闭命令时炉门开始下降。3.1.11 出料炉门升降装置的控制当收到出钢炉门开启命令 （在出钢机发出托钢指令的同时发出开启出钢炉门命令） 时炉门开始上升；当收到出钢炉门关闭命令 （出钢机完成一次出钢过程向原始位置退回过程中， 到达中后位时发出出钢炉门关闭命令）时炉门开始下降。3.1.12 步进梁的控制动作说明步进梁的运行方式有：（1）正循环：步进梁从原始位置 （后下位） 开始上升前进下降后退回到原始位置，完成一个正循环， 使坯料前进一步，这是通常采

12、用的运转方式。（2）逆循环：步进梁从原始位置 （后下位） 开始前进上升后退下降回到原始位置，完成一个逆循环，使坯料后退一步，这是故障时采用的手动运转方式。步进梁的运动控制步进梁的基本动作分为升降运动及水平运动， 运动速度由液压系统比例阀来控制，步进梁的运动极限位置以及运动速度改变点（位置）分别由升降缸内置线性位移传感器和平移缸内置线性位移传感器来确定。3.2 仪表控制该加热炉分三段控制，即预热段、加热段、均热段。3.2.1 蓄热烧嘴燃烧控制每个蓄热烧嘴通过 4 个快切阀控制换向（空气快切阀、煤气快切阀、空气侧排烟快切阀、煤气侧排烟快切阀） ，每个快切阀带一个气缸，每个气缸有开、关限位，为保证同

13、步，空、煤气快切阀共用一个电磁阀，空、煤气侧排烟快切阀共用一个电磁阀，空、煤气侧排烟快切阀带有温控开关，排烟温度过高时自动切断。分时间换向和手动换向两种模式。换向过程：（1）开始状态，所有快切阀状态为关，有关到位信号；压缸驱动，（2）燃烧周期燃烧状态：确认排烟快切阀处于关闭状态。 打开空、煤气燃烧电磁阀，空、煤气快切阀同时打开，快切阀开关时间一般为 1s，正常有开到位信号，开关时间超过 2s 没有开到位信号，则报警。燃烧关闭：关闭空、煤气电磁阀，空、煤气快切阀同时关闭，快切阀开关时间一般为 1s，正常有开到位信号，开关时间超过 2s 没有开到位信号，则报警。此时排烟快切阀也为关闭状态。（3）排

14、烟周期排烟状态：确认燃烧快切阀处于关闭状态。 打开空、煤气排烟电磁阀，空、煤气排烟快切阀同时打开，快切阀开关时间一般为 1s，正常有开到位信号，开关时间超过 2s 没有开到位信号，则报警。排烟关闭： 关闭空、煤气排烟电磁阀， 空、煤气排烟快切阀同时关闭，快切阀开关时间一般为 1s，正常有开到位信号，开关时间超过 2s 没有开到位信号，则报警。此时燃烧快切阀也为关闭状态。时间换向：正常换向都是时间换向， 一个换向周期分四段： 燃烧时间、燃烧停止时间、排烟时间、 排烟停止时间。每个时间可由系统和人工设定。换向周期调试时确定。强制换向：由操作人员或系统，在没有完成换向周期时，强制结束。3.2.2 炉

15、膛温度调节通过各段的煤气流量调节阀进行调节。3.2.3 空燃比控制调节通过各段的空煤气流量调节阀进行调节。 根据各段煤气流量， 调整各段空气流量调节阀，使空气量与煤气量匹配。3.2.4 炉膛压力调节通过每段烧嘴的排烟来调节炉膛压力。4 汽化冷却系统4.1 电气控制4.1.1 循环泵的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动联锁关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停机联锁关系满足或停止条件满足后点击停止按钮4.1.2 给水泵的控制控制方式：就地；集中手动启动控制条件：启动联锁关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停机联锁关系满足或停止条件满足后点击停止按钮4.1.3 软水泵的控制控制方式

16、：就地；集中手动启动控制条件：启动联锁关系满足后，点击启动按钮停止控制条件：停机联锁关系满足或停止条件满足后点击停止按钮。4.2 仪表控制4.2.1 汽包水位调节汽包水位调节由汽包给水流量调节阀进行汽包水位三冲量自动调节，使得给水流量随着负荷的变动调整得当。4.2.2 汽包压力控制检测汽包压力， 将此作为汽包压力指示调节计的输入信号， 以保持汽包压力固定在一定范围之内。4.2.3 除氧器水位调节由除氧器给水流量调节阀进行除氧器水位自动调节， 保持除氧器水位固定在一定的范围内。4.2.4 除氧器压力控制检测除氧器压力， 将此作为除氧器压力指示调节计的输入信号。 通过蒸汽量的控制保持除氧器压力固定

17、。4.2.5 软水箱水位调节由软水箱进水流量调节阀进行软水箱水位自动调节。 为保持软水箱水位保持在一定的范围内而进行给水量的控制。袁节膅薂 羄肅 蒃薁 蚃芀荿 薀螆肃 芅蕿 袈芈膁 蚈羀肁 蒀蚇蚀 袄莆蚇 螂肀莂 蚆羅 袂芈蚅 蚄膈膄 蚄螇羁 蒂蚃衿 膆莈蚂 羁罿 芄螁蚁 膄膀螁 螃羇葿 螀袅膃 蒅蝿肈 羆莁螈 螇芁 芇莄袀 肄膃莄 羂艿蒂 莃蚂肂 莈蒂螄 芈芄 蒁袆肀 膀蒀罿 袃薈葿 螈聿蒄 葿袁羁 莀蒈 羃膇芆 蒇蚃羀 膂蒆螅 膅蒁薅 袇羈莇 薄罿 膄芃薃 虿羆艿 薃袁节 膅薂羄 肅蒃薁 蚃芀 荿薀螆 肃芅蕿 袈芈膁 蚈羀肁 蒀蚇蚀 袄莆 蚇螂肀 莂蚆羅 袂芈蚅 蚄膈膄 蚄螇羁 蒂蚃 衿膆

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