加热炉电气控制基础资料.ppt

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1、加热炉电气控制基础轧钢厂设备室加热炉电气设备概述n n设备位置热送辊道空气排烟机煤气排烟机助燃风机装料悬臂辊出料悬臂辊提升机推钢机上料台架取钢机上料辊道电气设备组成n n一、电动机控制设备电动机控制设备n n1 1、交流变频传动、交流变频传动 n n根据工艺要求，热送辊道、上料辊道、炉内装料根据工艺要求，热送辊道、上料辊道、炉内装料辊组电机、炉内出料辊组电机需要可逆、调速功辊组电机、炉内出料辊组电机需要可逆、调速功能，采用交流变频（能，采用交流变频（VVVFVVVF）调速装置。同时，由）调速装置。同时，由于所有辊道采用的是单机传动，需要在变频器下于所有辊道采用的是单机传动，需要在变频器下方加设

2、空气开关箱，保证传动系统的安全运行。方加设空气开关箱，保证传动系统的安全运行。n n变频器采用变频器采用SIEMENS SIEMENS 型号：型号：6SE7032-6SE7032-IEG60(IEG60(三台三台)6SE7031-0EE60)6SE7031-0EE60（两台）（两台）6SE7031-2EF606SE7031-2EF60（两台）（两台）电气设备组成n n2、辊道电机n n热送辊道共四组，第一组热送辊道共四组，第一组1111台，第二、第三、第台，第二、第三、第四组每组四组每组1212台，总共台，总共4747台。单台电机台。单台电机7.5KW7.5KW。n n上料辊道共两组，每组上料

3、辊道共两组，每组1010台，总共台，总共2020台。单台电台。单台电机功率机功率3KW3KW。n n装料悬臂辊道装料悬臂辊道9 9台，出料悬臂辊道台，出料悬臂辊道1010台。单台电台。单台电机功率机功率4KW4KW。n n提升链电机功率提升链电机功率37KW37KW。电气设备组成n n3、普通低压传动n n助燃风机、引风机、液压站、润滑等电机的传动助燃风机、引风机、液压站、润滑等电机的传动为普通低压传动。当电机功率为普通低压传动。当电机功率90kW 90kW 时采用软时采用软启动，其它采用常规的直接启动方式。启动，其它采用常规的直接启动方式。n n其中助燃风机其中助燃风机2 2台，一用一备，单

4、台电机功率台，一用一备，单台电机功率250KW250KW。煤气排烟机。煤气排烟机1 1台，电机功率台，电机功率250KW250KW。空气排烟机空气排烟机1 1台，电机功率台，电机功率200KW200KW。液压站主泵。液压站主泵电机电机5 5台，四用一备，单台电机功率台，四用一备，单台电机功率75KW75KW。循环。循环泵电机一台，电机功率泵电机一台，电机功率11KW11KW。地坑水泵电机。地坑水泵电机2 2台，台，一用一备，单台电机功率一用一备，单台电机功率5.5KW5.5KW。电气设备组成n n二、工业电视工业电视n n在加热炉的装、出钢侧炉内各设置在加热炉的装、出钢侧炉内各设置在加热炉的装

5、、出钢侧炉内各设置在加热炉的装、出钢侧炉内各设置1 1台高温型摄台高温型摄台高温型摄台高温型摄像机，用来监视炉内钢料行走情况。摄像机采用像机，用来监视炉内钢料行走情况。摄像机采用像机，用来监视炉内钢料行走情况。摄像机采用像机，用来监视炉内钢料行走情况。摄像机采用高温探头式，故障状态下（停气、停水、停电、高温探头式，故障状态下（停气、停水、停电、高温探头式，故障状态下（停气、停水、停电、高温探头式，故障状态下（停气、停水、停电、超温）时均能自动将摄像机从炉壁内退出。摄像超温）时均能自动将摄像机从炉壁内退出。摄像超温）时均能自动将摄像机从炉壁内退出。摄像超温）时均能自动将摄像机从炉壁内退出。摄像机

6、头部最高允许工作温度达机头部最高允许工作温度达机头部最高允许工作温度达机头部最高允许工作温度达18001800，视场角，视场角，视场角，视场角8080。高温工业电视系统主要由摄像机、特种防。高温工业电视系统主要由摄像机、特种防。高温工业电视系统主要由摄像机、特种防。高温工业电视系统主要由摄像机、特种防护罩、传动装置、控制箱、水冷风扫装置和特殊护罩、传动装置、控制箱、水冷风扫装置和特殊护罩、传动装置、控制箱、水冷风扫装置和特殊护罩、传动装置、控制箱、水冷风扫装置和特殊电缆等组成。电缆等组成。电缆等组成。电缆等组成。自动化控制系统自动化控制系统n n一、电气自动化一、电气自动化控制系统控制系统控制

7、系统控制系统 n n1 1、供电：加热炉的用电采用低压、供电：加热炉的用电采用低压380VAC380VAC供电。加热炉供电。加热炉设备总装机容量约设备总装机容量约2363kW2363kW。实际设备运行负荷约为。实际设备运行负荷约为:1767KW:1767KWn n2 2、坯料的测长和称重在炉外辊道，信号送至炉子、坯料的测长和称重在炉外辊道，信号送至炉子PLCPLC系系统。统。n n3 3、装钢开始：开装料炉门，炉内辊道和炉外辊道转速同、装钢开始：开装料炉门，炉内辊道和炉外辊道转速同步，将坯料送入炉内。当步，将坯料送入炉内。当CMDCMD检测到坯料的尾部，炉内检测到坯料的尾部，炉内辊道脱离和外部

8、辊道的同步关系，并开始减速，同时通过辊道脱离和外部辊道的同步关系，并开始减速，同时通过PLCPLC，开始对钢坯尾部进入炉内的长度开始计数。并同步，开始对钢坯尾部进入炉内的长度开始计数。并同步计算坯料进入炉内的位置，当坯尾到达预定的位置时，辊计算坯料进入炉内的位置，当坯尾到达预定的位置时，辊道停止运行，完成坯料的定位并且关装料炉门。道停止运行，完成坯料的定位并且关装料炉门。n n4 4、热装时，红钢坯从热送辊道经提升链送至上料台架。、热装时，红钢坯从热送辊道经提升链送至上料台架。自动化控制系统自动化控制系统n n5、步进梁水平运动的补偿控制 n n步进梁在进退过程中，为了确保每前进一步的准确性以

9、及物料跟踪的正确性，需要在步进梁前进过程中对步距进行随时地自动补偿。例如：对于标准步距280mm而言，由于惯性等原因，步进梁在某一步可能实际前进281mm。则在下一步前进时，自动将步距调整为279mm。自动化控制系统自动化控制系统n n6、步进梁的控制 n n本加热炉采用全液压驱动的步进梁机构。在步进机构相应的驱动液压缸上，设置2台位移传感器，其中一台用于活动梁垂直方向的位置检测，一台用于活动梁水平方向位置检测。有点动/单动/正循环/逆循环四种方式。在主控台及步进梁地坑操作箱，设置相应的转换选择开关和操作按钮。自动化控制系统自动化控制系统n n7、液压站的控制 n n加热炉液压站设置了5主油泵

10、和1台循环泵，主要有液压站主油泵和循环泵的顺序启/停控制，备用自投控制，油箱油温自动控制，液压站压力、油箱液位、油温、过滤器阻塞等液压站状态检测和报警。n n操作方式三种：自动、半自动、手动。自动化控制系统自动化控制系统n n一、仪表自动化控制系统一、仪表自动化控制系统n n1 1、概述、概述n n自动化仪表系统设计的范围主要是步进梁加热炉自动化仪表系统设计的范围主要是步进梁加热炉燃烧系统。加热炉分设加热燃烧系统。加热炉分设加热1 1段、加热段、加热2 2段、均热段、均热段三段控制供热。系统采用空气和煤气双蓄热方段三段控制供热。系统采用空气和煤气双蓄热方式，换向控制采用彻底分散换向控制方式。式

11、，换向控制采用彻底分散换向控制方式。n n2 2、特点、特点 n n控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作。处理问题快经简单的培训后即可掌握生产操作。处理问题快捷方便。捷方便。自动化控制系统自动化控制系统n n3 3、主要控制功能、主要控制功能n n当高炉煤气和其它能源介质压力过低不能保证加热炉正常生当高炉煤气和其它能源介质压力过低不能保证加热炉正常生产时，产时，PLCPLC送出信号控制装在高炉煤气总管上的切断阀，紧送出信号控制装在高炉煤气总管上的切断阀，紧急切断高炉煤气。为避免干扰信号造成误动作，在高炉煤气急切断高炉

12、煤气。为避免干扰信号造成误动作，在高炉煤气总管上又装了辅助隔爆压力开关。在总管上又装了辅助隔爆压力开关。在PLCPLC发现测量值过低时发现测量值过低时系统会自动与压力开关信号比较，若都显示高炉煤气压力过系统会自动与压力开关信号比较，若都显示高炉煤气压力过低时，低时，PLCPLC才发出紧急切断高炉煤气信号，切断总管高炉煤才发出紧急切断高炉煤气信号，切断总管高炉煤气，确保安全生产。气，确保安全生产。n n助燃空气总管压力控制助燃空气总管压力控制:在助燃空气热风总管上取压经变送在助燃空气热风总管上取压经变送器转为电信号送器转为电信号送PLCPLC，由，由PLCPLC按设定值控制助燃风机的进风按设定值

13、控制助燃风机的进风门，以调节和稳定空气总管压力，同时可有效防止鼓风机发门，以调节和稳定空气总管压力，同时可有效防止鼓风机发生喘震造成机械设备和电气的损坏。生喘震造成机械设备和电气的损坏。n n其它如动力压缩空气、冷却水、压缩空气、氮气等等均受到其它如动力压缩空气、冷却水、压缩空气、氮气等等均受到监控，异常时报警。监控，异常时报警。自动化控制系统自动化控制系统n n4 4、炉内温度控制、炉内温度控制n n控制方式：自动方式手动方式控制方式：自动方式手动方式 n n在加热炉每个控制段顶部安装在加热炉每个控制段顶部安装2 2支支S S分度热电偶（按照炉分度热电偶（按照炉宽方向排布）信号送给宽方向排布

14、）信号送给PLCPLC，在加热炉每个控制段下部安，在加热炉每个控制段下部安装支热电偶，两组电偶分别安装在加热炉的两侧，热电装支热电偶，两组电偶分别安装在加热炉的两侧，热电偶的测量信号由偶的测量信号由PLCPLC进行处理并在进行处理并在CRTCRT上显示。各段炉顶上显示。各段炉顶电偶检测信号作为控制该段炉温的检测信号，另外炉侧两电偶检测信号作为控制该段炉温的检测信号，另外炉侧两只电偶正常时在只电偶正常时在CRTCRT中显示，每段的炉温测量值与中显示，每段的炉温测量值与PLCPLC内内的炉温目标设定值进行比较，经双交叉限幅控制输出方式的炉温目标设定值进行比较，经双交叉限幅控制输出方式控制高炉煤气流

15、量和空气流量调节阀，达到控制炉温目的。控制高炉煤气流量和空气流量调节阀，达到控制炉温目的。n n控制功能：比值控制；温度超限报警；温差超限报警；热控制功能：比值控制；温度超限报警；温差超限报警；热电偶断偶报警。电偶断偶报警。自动化控制系统自动化控制系统n n5.5.燃烧控制燃烧控制 n n各段高炉煤气流量经流量孔板及差压变送器检测各段高炉煤气流量经流量孔板及差压变送器检测后送后送PLCPLC进行处理，经双交叉限幅控制方式输出进行处理，经双交叉限幅控制方式输出调节信号至高炉煤气流量调节阀，按炉温需要调调节信号至高炉煤气流量调节阀，按炉温需要调节高炉煤气流量。节高炉煤气流量。n n各段助燃空气流量

16、用孔板检测，经差压变送器转各段助燃空气流量用孔板检测，经差压变送器转为电信号后送为电信号后送PLCPLC进行处理，经比值控制方式输进行处理，经比值控制方式输出调节信号至助燃空气流量调节阀，按空出调节信号至助燃空气流量调节阀，按空/燃比需燃比需要调节助燃空气流量。要调节助燃空气流量。n n控制功能供热段炉温信号采集显示；高炉煤气、控制功能供热段炉温信号采集显示；高炉煤气、空气流量信号采集显示；双交叉限幅自动燃烧控空气流量信号采集显示；双交叉限幅自动燃烧控制。制。自动化控制系统自动化控制系统n n6.6.换向控制换向控制 n n三通阀的换向过程执行先关后开的原则。即由排烟状态换三通阀的换向过程执行

17、先关后开的原则。即由排烟状态换向为进气状态时，先关闭排烟侧，再打开进气侧；由进气向为进气状态时，先关闭排烟侧，再打开进气侧；由进气状态换向为排烟状态时，先关闭进气侧，再打开排烟侧。状态换向为排烟状态时，先关闭进气侧，再打开排烟侧。在控制过程中，控制一侧烧嘴的一个空气三通阀和一个煤在控制过程中，控制一侧烧嘴的一个空气三通阀和一个煤气三通阀和控制对面相同位置烧嘴的空气三通阀和煤气三气三通阀和控制对面相同位置烧嘴的空气三通阀和煤气三通阀构成一个换向小组。每个换向小组可以单独投入自动通阀构成一个换向小组。每个换向小组可以单独投入自动和手动操作。在正常情况下每个换向小组控制的烧嘴一侧和手动操作。在正常情

18、况下每个换向小组控制的烧嘴一侧燃烧另一侧排烟。当一侧烧嘴需要燃烧时，空气三通阀换燃烧另一侧排烟。当一侧烧嘴需要燃烧时，空气三通阀换向进空气，到位（或延时向进空气，到位（或延时1S1S）后，煤气三通阀换向进煤）后，煤气三通阀换向进煤气，烧嘴转换为燃烧状态；同时另一侧烧嘴的煤气三通阀气，烧嘴转换为燃烧状态；同时另一侧烧嘴的煤气三通阀换向排烟，到位（或延时换向排烟，到位（或延时1S1S）后，空气三通阀换向排烟）后，空气三通阀换向排烟气，烧嘴转换为排烟状态。气，烧嘴转换为排烟状态。自动化控制系统自动化控制系统n na.定时换向:系统正常运行状态按照换向周期作定时周期换，换向周期为40S80S，段与段之

19、间换向时间完全错开，段内彻底分散换向的原则。当某加热段一侧燃烧到达换向周期时，系统会按照规定的顺序对该段的每一侧烧嘴的高炉煤气切断阀和空气三通阀进行逐一切断停止燃烧，使之处于排烟状态，同时将对面与之相对应的高炉煤气切断阀和空气三通阀逐一打开进行燃烧，完成换向功能。自动化控制系统自动化控制系统n nb.定温控制：是指当某加热段一侧燃烧另一侧排烟时，该燃烧过程还没有达到换向周期，如果排烟温度超过设定温度时，系统会自动发生连锁保护，强制关闭三通阀的排烟侧，等待换向，避免了因排烟温度过高造成设备损坏。如果单个换向阀频繁发生排烟终止的情况，需要进行单个烧嘴的手动调整或检查蓄热体。如果某加热段的多个三通阀

20、发生次类情况，需要调整换向周期时间。自动化控制系统自动化控制系统n nc.阀位报警：换向系统中每一三通阀设置有开关位置反馈，在正常运行状态下，每一个阀位状态全部显示在CRT上。当其中一个阀出现故障时致使阀位反馈信号错误，系统会自动发出报警，提示检修人员及时处理故障，彻底分散了设备故障点，使系统更加安全可靠。自动化控制系统自动化控制系统n n7.炉膛压力控制:n n在均热段设置炉压取压点。n n手动方式：操作人员手动调整总管烟气调节阀，通过加大或减少排烟量来控制炉膛压力。n n自动方式：由PLC系统根据炉压设定值对总管烟气调节阀进行自动控制。自动化控制系统自动化控制系统n n8.8.排烟温度控制

21、：排烟温度控制：n n排烟温度有两个部分；一是烧嘴冷端温度控制，排烟温度有两个部分；一是烧嘴冷端温度控制，二是供热段的排烟温度。烧嘴冷端温度控制是通二是供热段的排烟温度。烧嘴冷端温度控制是通过烧嘴前手动蝶阀控制该烧嘴的燃烧状况和排烟过烧嘴前手动蝶阀控制该烧嘴的燃烧状况和排烟量，使每个烧嘴冷端温度控制在规定范围内，在量，使每个烧嘴冷端温度控制在规定范围内，在调试过程中一次调节完成。在每各个供热段空气调试过程中一次调节完成。在每各个供热段空气三通阀后支管设有烟气调节阀，根据三通阀后的三通阀后支管设有烟气调节阀，根据三通阀后的排烟温度作为控制排烟量的测量值，自动控制烟排烟温度作为控制排烟量的测量值，

22、自动控制烟气调节阀控制该段的排烟量大小，使该段的排烟气调节阀控制该段的排烟量大小，使该段的排烟温度控制在设定范围内。温度控制在设定范围内。自动化控制系统自动化控制系统n n 9.9.安全和保护安全和保护:n n高炉煤气总管道上设有事故自动切断阀，在发生高炉煤气高炉煤气总管道上设有事故自动切断阀，在发生高炉煤气低压、助燃空气低压、压缩空气低压、鼓风机停机、引风低压、助燃空气低压、压缩空气低压、鼓风机停机、引风机停机等重大故障时短时间内自动切断高炉煤气。为了更机停机等重大故障时短时间内自动切断高炉煤气。为了更加安全可靠在系统控制柜中加装硬件连锁功能（紧急事故加安全可靠在系统控制柜中加装硬件连锁功能

23、（紧急事故人工按钮），它是独立的硬件连锁关系不受控制系统故障人工按钮），它是独立的硬件连锁关系不受控制系统故障的原因的影响，而是由人工处理事故最为可靠及时硬件单的原因的影响，而是由人工处理事故最为可靠及时硬件单元。元。n n各种介质的压力用压力开关检测，当检测压力异常时进行各种介质的压力用压力开关检测，当检测压力异常时进行报警，必要时进行燃烧切断。为了防止压力开关的误动作，报警，必要时进行燃烧切断。为了防止压力开关的误动作，进行压力检测延时控制。进行压力检测延时控制。n n各种故障分为重故障和轻故障。轻故障时进行报警，重故各种故障分为重故障和轻故障。轻故障时进行报警，重故障发生时进行燃烧切断。

24、障发生时进行燃烧切断。自动化控制系统自动化控制系统n n加热炉仪表自动化控制系统是由加热炉仪表自动化控制系统是由S7-400PLCS7-400PLC控制系统作控制系统作为系统主控制器，为系统主控制器，I/OI/O采用分布式控制结构采用分布式控制结构ET200MET200M系统，系统，现场总线采用现场总线采用PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP总线结构将主控制器和总线结构将主控制器和ET200ET200系统相连接，工作站系统相连接，工作站(HMI)(HMI)与控制器连接方式与控制器连接方式L2L2采采用工业以太网形式组成，用工业以太网形式组成，n nPLCPLC控制系统完成对生产过程中各

25、种参量、数据的采集，控制系统完成对生产过程中各种参量、数据的采集，输入输出信号的变换、处理、显示、记录、运算、连锁报输入输出信号的变换、处理、显示、记录、运算、连锁报警、回路控制、逻辑控制、数据通讯等功能。警、回路控制、逻辑控制、数据通讯等功能。n n采用采用CRTCRT屏幕显示的方式，显示各监视、控制所必须的各屏幕显示的方式，显示各监视、控制所必须的各种操作、监视画面。操作人员通过对种操作、监视画面。操作人员通过对CRTCRT上的总貌画面、上的总貌画面、流程画面、趋势记录、报警、操作等画面的观察分析，使流程画面、趋势记录、报警、操作等画面的观察分析，使用计算机键盘、鼠标进行操作。用计算机键盘、鼠标进行操作。