毕业设计论文水泥回转窑电气控制系统设计.doc
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1、 (括号里填学校名称)本科毕业论文3.5/360m水泥回转窑电气控制系统设计学 生 姓 名: * 学 生 学 号: 0000000 院 (系): *学院 年 级 专 业: *级* 指 导 教 师: * 助理指导教师: 二一一年六月*本科毕业论文 摘要摘 要在建材、冶金、化工、矿物加工和环保等许多行业中,广泛地使用回转圆筒型设备对散装或浆状物料进行物理或化学处理,这种回转圆筒设备被称为回转窑。水泥生产是由原料预处理(均化、破碎、烘干等)、生料制备(配料、粉磨、均化)、熟料锻烧(分解预热、锻烧、煤磨)、水泥制成(水泥配料、粉磨、包装)四大部分组成,其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程,所用的
2、设备水泥回转窑,常被称为水泥厂的心脏。水泥回转窑由机械、电气、液压等部分组成。通过研究设计主要用PLC为核心控制水泥回转窑系统,主要包括有: 回转窑辅助电机的正常运转控制。主电机的变频调速控制。燃烧器移动小车的正反转运行控制。主减速机润滑站的控制应按TE525润滑站的压力、温度、液位等控制。挡轮液压站TE326的控制。结论控制方案包括: 主电机为变频调速电机,故采用变频器控制其调速运行。辅助电机、燃烧小车的控制比较简单,直接用继电接触器控制其运行。挡轮液压站、主减速机润滑站因控制内容多,工艺复杂,两者均采用由PLC控制的方式,利用PLC的硬件电路与软件结合,实现挡轮液压站、主减速机润滑站的正常
3、运转与故障报警等控制功能。 关键词 水泥,回转窑,PLC,控制系统I*本科毕业论文 ABSTRACTABSTRACTIn building materials,metallurgy,chemical,mineral processing,environmental pr-otection,and many other industries,people widespread use of rotating cylindrical device on the bulk or slurry material to do physical or chemical treatment,which-h
4、is known as rotary kiln that with rotating cylinder device.Cement production is composed by the raw material pretreatment (homog-e-nizing,crushing,drying,etc.),raw material preparationing redients,grinding,homogeniz-ation),clinker calcination(decomposition and preheating,calcination,coal mill),ceme-
5、nt products (Cement batching,grinding,packaging).And calcining cement clinker which is the most important cement production process,so its equipmentcement rotary kiln,often referred to as the heart of cement.Cement kiln consist of mec-hanical,electrical,hydraulic and other components.By studying and
6、 the design of cement rotary kiln system we will use PLC as the main core of the control.Tha-t including: Firstly, rotary control of the normal operation of auxiliary motors.S-condly, the main motor of the variable frequency control.Thirdly, move the car reversing the burner operation control. The f
7、ourth is the main reducer lubrication station control stations shall TE525 lubrication pressure,temperature,liquid level control. The fifth is gear wheel hydraulic TE326 control. Conclusions control program include: First of all, main motor for frequency conversion motor,which inverter control its s
8、peed operation.Secondly,auxiliary m-otors,combustion cars control is relatively simple,which direct contacts with the relay control its operation. Last but not least,because of gear wheel hydraulic s-tation,the main gearbox lubrication stations control contents and more complex process,both adopted
9、by the PLC control method,the use of PLC combination of hardware and software to achieve gear wheel hydraulic station,the main gearbox lubrication Stop the normal operation and fault alarm control functions.Key words Cement,Kiln,PLC,Control SystemII*本科毕业论文 目录 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 水泥生产工艺11.1.1 水
10、泥熟料的煅烧21.1.2 回转窑的发展21.1.3 回转窑的性能和特征31.2 水泥回转窑硬件系统技术参数32 总体方案设计42.1 设计任务要求42.2 电气控制方案63 水泥窑控制方式93.1 操作方式93.1.1 DCS介绍93.1.2 操作方式设计93.2 与外界的连锁信号103.3 配电系统114 硬件电路设计134.1 辅助电机的控制134.2 燃烧小车的控制134.3 PLC硬件配置134.3.1 PLC基本知识134.3.2 PLC机型选择154.4 模块连线图174.5 PLC输入输出端子设计184.6 功能梯形图设计204.6.1 闪烁信号的产生204.6.2 主减速机润滑
11、站起动及抗干扰措施214.6.3 主减速机润滑站冷却水的投入和关闭214.6.4 润滑站综合起停224.6.5 主减速机润滑站油泵电机的工作224.6.6 主减速机润滑站加热器的运行234.6.7 挡轮液压站的正常工作234.6.8 挡轮站加热器的工作254.6.9 声光报警程序264.7 设计小结265 控制电路设计285.1 I/O表设计285.2 硬件电路设计295.2.1 回转窑电机控制电路295.2.2 电磁球阀和滤油器的控制电路315.2.3 PLC供电模块图325.2.4 PLC输入模块图335.2.5 PLC输出模块图355.3 梯形图程序设计365.3.1 综合启动控制程序3
12、65.3.2 综合指示灯程序375.3.3 三级操作控制程序37结论39参 考 文 献40致 谢4141*本科毕业论文 1 绪论 1 绪论1.1 水泥生产工艺水泥生产是由原料预处理(均化、破碎、烘干等)、生料制备(配料、粉磨、均化)、熟料锻烧(分解预热、锻烧、煤磨)、水泥制成(水泥配料、粉磨、包装)四大部分组成,其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程,所用的设备水泥回转窑,常被称为水泥厂的心脏。一般采用的主要原料是石灰石、粘土和铁粉,将这些原料按一定的比例配合在一起,经粉磨、均化后,用回转窑锻烧制成熟料。熟料经再次配料后,先由辊压机将进料压成实饼(小型的水泥厂一般不另设辊压机),再送入水泥
13、磨,磨成粉状的水泥。经包装机打包后,制成水泥成品。水泥生产工艺流程图见图1.1。 图1.1 水泥生产工艺流程图 回转窑的造型是一个倾斜的圆筒(本系统中回转窑筒体长60 m,大圆筒直径为3.5m,小圆筒直径3m),生料由圆筒的高端加入,由于圆筒具有一定的倾斜度并在不断地回转,因此物料由高端向低端逐渐运动,在这个过程中煤粉在窑内燃烧,对其物料加热锻烧,从而制成水泥熟料。水泥回转窑机械设备造型见图1.2。图1.2 水泥回转窑机械设备1.1.1 水泥熟料的煅烧熟料煅烧:将生料制备过程中制得的生料送入煅烧窑,经高温煅烧,发生一系列物理的、化学的和物理化学变化后形成熟料的工艺过程。熟料煅烧物料可分为:水分
14、蒸发生料预热生料分解熟料煅烧熟料冷却五个功能单元。相应分为干燥带、预热带、分解带和放热带,烧成带和冷却带。 回转窑一方面是燃烧设备,煤粉在其中燃烧产生热量;同时也是传热设备,原料吸收气体的热量进行煅烧。另外有时输送设备,将原料从进料端输送到出料端。而燃料燃烧、传热及原料运动三者间必须合理配合,才能使燃料燃烧所产生的热量能在原料通过回转窑的时间内及时传给原料,已到达高产、优质、低消耗的目的。 水泥回转窑内的煤粉燃烧特点:具有一定动量的空气(一次风)携带一定量的煤粉喷入水泥回转窑内实现着火燃烧。煤粉喷入水泥回转窑内后,再与大量来自于水泥熟料冷却机的预热空气(二次风)相接触,在二次风的助燃下,煤粉实
15、现完全燃烧,从而形成了一个具有一定长度、刚度和形状的稳定火焰。1.1.2 回转窑的发展回转窑的应用起源于水泥生产,1824年英国水泥工J阿斯普发明了间歇操作的土立窑;1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑;1885英国人兰萨姆(ERansome)发明了回转窑,在英、美取得专利后将它投入生产,很快获得可观的经济效益。回转窑的发明,使得水泥工业迅速发展,同时也促进了人们对回转窑应用的研究,很快回转窑被广泛应用到许多工业领域,并在这些生产中越来越重要,成为相应企业生产的核心设备。 它的技术性能和运转情况,在很大程度上决定着企业产品的质量、产量和成本。“只要大窑转,就有千千万”这句民谣就是对生产
16、中回转窑重要程度的生动描述。在回转窑的应用领域,水泥工业中的数量最多。 水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”,其中“一烧”就是把经过粉磨配制好的生料,在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程。因此,回转窑是水泥生产中的主机,即水泥工厂的“心脏 ”。1.1.3 回转窑的性能和特征 回转窑作为水泥煅烧的关键装备,它的功能特征如下: 作为燃料燃烧装置。它具有广阔的空间和热力场,可以供应足够的空气,装设优良的燃烧装置,保证燃料充分燃烧,为水泥煅烧提供必要的热量。 作为热交换装备,它具有比较均匀的温度场,可以满足水泥熟料生产过程各个阶段的换热要求。 作为化学反应器,随着水泥熟料矿物形成不同阶段的不同需要
17、,它既可分阶段地满足不同矿物形成对热量、温度的要求,又可以满足它们对时间的要求。 作为输送设备,它具有更大的潜力。1.2 水泥回转窑硬件系统技术参数水泥回转窑由机械、电气、液压等部分组成。机械部分由筒体、支承装置、挡轮、传动装置、减速器、活动窑头、窑头窑尾密封装置、喷煤管装置等部分组成。与电气传动有关的技术的参数如下: 主电机:型号为YPG315L-6的高转矩变频调速电机,功率110 kW,额定转速100 r/min。 辅助电机:型号为Y180L-6,功率15 kW,转速9000 r/min,制动开关型号为YWE3-315/25-12.5,限位器型号为LX2-121。 主减速机润滑站:型号为T
18、E525,它是为主减速机提供润滑的保护设备。稀油润滑站是稀油循环润滑系统的心脏,用来将润滑油液强制地压送到机械的摩擦部位,在相对运动的机器零件间形成油膜,减少零件的摩擦、磨损,同时对摩擦部位进行冲洗,并带走摩擦产生的热量,保证机械正常运转,延长机械寿命。稀油润滑站由油站和仪表盘组成,通常安装在保护设备附近的地下油库或地坑中。 挡轮液压站:型号为TE326,液压站的功能是利用液压的作用驱动回转窑筒体上下运行,并保证挡轮液压站具有正常的压力、温度和液位。 燃烧器移动小车:电机型号BWY12-43-1.1,功率为1.1 kW,转速为1400 r/min。*本科毕业论文 2 总体方案设计 2 总体方案
19、设计2.1 设计任务要求 回转窑辅助电机的正常运转控制。辅助电机的作用是在检修时低速驱动筒体旋转,工艺要求主电机与辅助电机之间必须互锁,即主电机运行时,辅助电机禁止运行;辅助电机运行时,主电机禁止转动。主电机、辅助电机运行的切换还应由限位器的相应位置决定。辅助电机应配有备用电源,以备停电时在瞬间自动切换,由备用电源供电。 主电机的变频调速控制。主电机的作用是驱动筒体按一定的转速旋转,与水泥生料下料量、风量和给煤量协调运行。高转矩变频调速电机采用变频器调速,变频范围为0100 Hz。 燃烧器移动小车的正反转运行控制。燃烧器移动小车是辅助移动燃烧的设备,煤粉在其内部燃烧,对水泥生料加热锻烧。 主减
20、速机润滑站的控制应按TE525润滑站的压力、温度、液位等控制要求实现。TE525系列润滑装置均设有两台油泵电机机组,其中一台供正常使用,另一台供应急时备用。控制的具体要求如下:1) 油压控制:在润滑装置出油口处设有油压控制点,有3个压力控制器参与压力设置点的控制,当出油口油压下降到0.1 MPa时,一个压力控制器发出声光报警信号,同时启动备用油泵投入工作。当备用油泵投入工作后,油压恢复到0.3 MPa时,另一个压力控制器发出正常工作信号,切断备用泵。第三个压力控制器用于控制系统最高压力设定,当油压达到0.5 MPa时,发出声光报警信号。 2) 油温控制:用两个电接点温度计测量油箱内油液温度的变
21、化情况以及对电加热器和电磁水阀实施控制。当油箱内油液温度低于15时,电加热器自动投入工作状态,当达到25时,电加热器自动切断。另一个电接点温度计用于电磁水阀的控制,当温度达到45时,电磁水阀打开,投入冷却水用于降温;当油温达到35时,关闭电磁水阀,冷却水自动停止供应。温度控制器用于出油口处最高油温值的控制,当油温达到55时,发出声光报警信号。3) 液位控制:在油箱内设有浮球式液位计一个,用于显示油箱内油液位置上下极限和信号控制。当液位超上限或低于下限时,应发出油箱内缺油的声光报警信号。4) 双筒过滤器压差显示:在双筒过滤器上设有压差信号开关,当通过双筒过滤器两端压差达到或超过0.5 MPa时,
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