电石炉自动化控制方案Word格式.docx
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2、配料控制部分
一般电石炉配料系统在配料车间(或配料站)完
成配料,称重设备采用三用一备,两台电石炉使用四台配料称。
⑴配料工艺过程
石灰振动给料机——配料秤——振动给料机
兰碳震动给料机——配料称——震动给料机
配料可以如下选择:
石灰+煅煤:
兰炭+石灰:
兰炭+煅煤+石灰⑵配料控制原理
配料控制原理:
采用减重法进行配料,首先将称重斗上满,即基本达到额定计量(入1000KG左右),后运行称重斗下振动给料机,
先高速运行,再根据下料的情况逐步减速,直至停止。
这里在上振动给料机运行时,下振动给料机停止;
反之,亦然。
⑶称重模块的安装方式见下图:
传感器的安装采用悬臂梁安装方式和拉式两种方式。
A、拉式安装采用S型传感器,安装方便,传感器量程选型范围较宽。
B、压力式采用悬臂梁传感器,安装要求较高,称重斗间隙较小。
如下图
⑷现场安装称重仪表控制箱,以便现场调试和校称。
⑸称重管理
A、配方编辑:
提供配方数据的喂料值,排料值。
B、配方下载:
提供配方数据下载,到控制器中。
C、配方打印:
可跟据用户需求
D、实时打印
配料系统主要功能说明
1):
实现手动操作和自动控制配料功能;
2):
生产过程动态模拟,能实时显示工作状态和每种物料的目标重量,实际重量。
3):
可随时进行配方更该。
4):
每批料数据都有历史记录,可对耗料进行报表统计。
查询统计。
配方设置
在配料之进行配方前,必须进行配方设置,点击配方设置按钮,弹出设置窗。
仓号:
系统自动根据选定仓号打开电震机配料。
物料名:
填写对应仓号的原料名称,保证一致。
目标重量值:
配方中各原料所需的重量。
当配方修改后,需要保存到当前配方名或另存为其他配方名,点击保存配方按钮,
统计值实时值显示
报表打印和预览
3、混合料输送过程的控制部分
由于配料和混料基本采用2用2备的,这里只叙述一条合格原料的输送过程。
其工艺过程如下
⑴配好的合格石灰——V203配料仓——粉料器X0205——上
皮带机L0203(下皮带机)——粉料器X0206——大倾角皮带机
⑵配好的合格兰碳——V203配料仓——粉料器X0205——上皮带机L0203(下皮带机)——粉料器X0206——大倾角皮带机
这里的控制要求同样是顺起逆停。
配料站的设备清单
名称
数量
DI
DO
AI
AO
备注
1
电震机
2台
4
2
原料斗
1#大倾角皮
带机
1条
石灰
3
粉料器
6
2#大倾角皮
5
1#可逆皮带机
石灰仓
原料仓料位计
8
7
1#平皮带
兰碳
2#大倾角
9
2#可逆皮带机
10
定位开关
8个
仓
12
原料仓
11
上震机
4台
下震机
13
称重斗
14
15
16
17
电动粉料阀
8台
24
X0205
18
平皮带机
4条
L0203
X0206
19
大倾角皮带机
去炉上
20
原料仓料位
注:
大倾角皮带机包括皮带跑偏等
DI:
169点DO:
46点AI:
32AO:
以上为原料、配料车间的控制站,控制设备可以安装在配料车间,
可以由中控操作,也可以在现场操作。
现场控制站和总控之间采用光缆传输,提高抗干扰能力。
二、炉控部分
炉控部分包括液压站部分、电极升降缸控制、电极压放控制、
变压器的检测、炉温、炉压及电炉生产所需的工艺参数。
具体参看
以下叙述。
另由于原料的配送为电炉生产的公共设施,故将圆盘下料和布料的控制也设计在炉控系统中作为一个子站。
(一)混合料布料过程控制部分
根据电炉下料仓的料位情况,控制方法采用呼叫优先原则。
如
1#料仓需要配料,在上限位发出信号时,则开启圆盘下料机并延时
启动1#气动、阀延时启动大倾角皮带、混料皮带和配料系统、,待
配料称卸料结束。
输送系统依次延时待料走完后,依次停止相应设
备;
停设备时,与启动相反。
当料位达到下料位时,即刻报警准备停炉。
十二个料仓的下料位以或逻辑相连接。
⑴在电石冶炼过程中,还经常发生物料不能自行落下的现象,从而导
致物料在料仓中燃烧,而烧毁料仓及检测元件,故根据下料的速度确定某根料管超过一定时间没有进行配料,则该料管报警。
⑵工艺参数检测
1)圆盘加料机气动阀门开启显示
2)显示计算配比与实际配比
3)显示各个配料仓的料位状态
4)显示各个设备状态(启停或故障)
5)根据原料料位计信号控制上方设备的启停
⑶配料、送料、布料控制过程
2、料仓,炉上料仓12只
3、每料仓安装料位计两件,料位计高性能阻悬式料位计
4、上限料位开关为缺料——加料开关,当上限为料位开关发出缺料
信号时,通知配料计算机,起动原料输送系统和环形给料机,以及
启动环形给料机下料气缸,启动失重斗称配料系统进行配料。
每次
配料只进一罐量,从而保证料仓不缺料。
故需计算上料位的高度。
5、当两仓以上的料仓发出缺料信号时,计算机按发出缺料信号的前后按次序调度配料。
6、下限料位开关为停炉信号开关,当下限料位开关发出信号时,电
石炉马上采取停电措施,以防料封层破坏,炉气进入环形加料机发生爆炸事故。
7、当计算机发出向某仓配料的调度命令后,开始计时(时间依据
为配料卸料时间+皮带输料时间+环形给料机下料时间),达到计时周
期,缺料料仓仍然没有消除缺料信号时,计算机发出故障报警。
通知巡检人员进行检查。
8、12个电炉料仓在下料时,其下料的时间均不相同,在程序上可
以设定某一最大时间,当某个料仓在规定的时间内没有呼叫加料,则报警并通知巡检人员,是否有情况。
(二)液压站
液压站主要是为电极组合把持器和升降电极提供油压动力,通
过组合把持器实现对电极的压放操作;
同时还控制电极升降。
作为
密闭炉系统,液压站的操作正确与否、准确与否非常重要,关系着
安全生产,其控制功能及安全操作显得尤为重要,主要有以下几个部分。
1、液压站主要由油压、1台压放油泵、3台升降油泵、1台备用油
泵、过滤油泵及1台冷却泵、油箱压力及温度检测元件组成。
2、各油路油压压力检测0—25Mpa,压力高低报警
液压站油温检测及自动控制,确保夏天不过热,冬天油路不冻结,
影响生产。
3、电极压放和升降时对应油泵自动启动,延时停止,使得控制操作既简单方便、又节能,减少设备磨损。
4、油路压力继电器动作报警
5、过滤油泵压力继电器动作报警
6、备用泵切换只需要选择对应油泵开关即可,投备切换选择开关为
能够360度旋转,六位,分别为备用泵、压放泵、升降泵1、升降
泵2升降泵3,投备切换选择是只需将旋钮开关选择至对应油泵即
可,系统自动将油路电磁阀切换至对应油路,无需调整线路。
8、目前有很多企业使用的是储能式液压站,其结构简单,电机数量也少,维护方便
油泵回讯故障检测
9、油泵紧急停止
加热器及送风机控制
能够对三相电极加热器实现中温、高温、低温控制及监视。
能够对三相电极加热器送风机实现控制及监视。
(三)组合把持器简介:
本案组合把持器有六个夹紧横向小油缸及六
个纵向压放小油缸组成。
夹紧油缸可松开和包紧电极上的6道筋肋,
压放油缸使横向油缸上升或下降2cm,完成电极压放。
电极在工作
中始终保持一定的长度,可实现电极定时压放(根据电极工作部的
长度决定),累计压放的长度与电极消耗应相平衡;
每组油缸有一
个夹紧油缸和一个压放油缸,共需要14电磁阀。
控制要求如下,在
油压保证前提下,压放过程是:
每个电极上的6个小油缸先处于抱
紧状态,先松开一个夹紧小油缸,上升该组小油缸,上升到位后,
抱紧该组压放小油缸,再如此执行完剩余的小油缸的动作,最后同
时下压,下压到位后就完成了小油缸的压放。
电极压放可实现定时自动压放。
1、电极压放控制:
电极压放有以下功能,自动压放和手动压放,自动压放可以定时压放,也可以手动单步完成。
2、电极压放由夹紧压放油缸控制,正常时电极由夹紧油缸上的碟簧
张力作用于卡钳来夹持电极。
压放时,夹紧油缸的油卡钳松开电极
筋板,压放缸下腔给油,压放缸升起,然后夹紧油缸泄油卡钳又夹
紧电极筋板,夹紧油缸顺序完成以上动作后,压放油缸同时给油实现电极的压放。
3、压放手动控制单组油缸分别实现夹钳松、把持缸升动作,全部执
行完成后进行整体压放;
开关360度旋转,操作方便简单。
4、自动压放控制位后就完成了小油缸的压放。
电极压放过程控制:
电极压放系统可按下列三种途径实现,一是
自动压放,也就是计算机定时压放;
另一种压放是人工压放,即在
操作室和电脑操作台由操作人员根据电极位置开关量显示位置,采
取的不定时压放;
第三种压放方式为机旁压放,即通过压放箱的手
动按钮进行压放,主要为维护和调整时使用,每根电极上装置位移传感器,用以准确显示把持器压放的距离。
每电极有7组液压夹钳升降缸,以一号电极为例,逻辑次序为
a夹钳松开→a夹钳上升→a夹钳夹紧→
a夹钳松开→b夹钳上升→b夹钳夹紧→;
a夹钳松开→c夹钳上升→c夹钳夹紧→
b夹钳松开→d夹钳上升→d夹钳夹紧→
c夹钳松开→e夹钳上升→e夹钳夹紧→
d夹钳松开→f夹钳上升→f夹钳夹紧→
e夹钳松开→g夹钳上升→g夹钳夹紧→
a、b、c、d、g、f、g夹钳缸全部下降,实现一次下降。
5、电极升降控制:
电极升降由液压装置给与动力。
电极升降靠两侧
大立缸来完成,上升阀得电时电极升起;
下降阀得电时,电极下降。
6、通过电极升降动作,能够调整入炉功率,采用电阻或电流冶炼时,
三相电流或电阻得平衡成为关键因素,这就要求系统能够自动调节三相电极升降,达到三相基本平衡。
主要功能如下:
⑴电石炉电极升降行程、动作次数的控制是电石生产过程中十分重
要的控制项目,它控制的好坏,直接影响到电石的电耗及产品质量,
其控制指标为电石炉电极的对地电压(相电压)和电极电流(二次电流)。
电炉生产过程是在电弧作用下实现电能转换为热能,使炉料熔化且在一定温度下发生反应生成产品的过程。
电气系统由主变压器、短网、电极、炉料和炉体构成。
三相电
流从主变压器的次级绕组出来,经过短网再通过三相电极分别导入
221/2
炉内,流经电极、电极下方熔池内的电弧以及电极附近的炉料,产
生电弧热和电阻热,故短网、电极、炉料熔池和炉体便构成了变压
器的负载回路。
在短网长度、电极炉体等阻抗一定时,变压器负载
主要决定于电极插入的深度。
在实际操作中,电极电流的控制也就是对电极插深度的控制,其关系式如下:
L
电极电流,I=U2/(R+X)
R——电炉总电阻
X——电炉总电抗
电极升降控制要求以尽可能少的升降动作次数达到最佳的调节
效果,其控制规律如图1所示。
控制偏差小于阈值a——-a可调整
在1%~3%之间。
所谓阈值,即是偏差值小于某一固定数值时,控
制系统始终无输出,这个“一定数值”就称为“阈值”控制系统的
这一特性可完全避免频繁地升降电极,不使系统产生振荡,并能延长设备的寿命。
(2)控制偏差大于阈值时的延迟反应,负荷控制偏差的误差时间区
是恒定的,即误差和反应时间成反比。
控制系统的这一“延迟”特性可以抑制受控量(电流或阻抗)的短时波动。
(3)电极电流要尽量保持稳定,同时尽量避免频繁提降电极,以防
造成电极射弧面大小不一,只有随着电极的消耗,电极端头不断上移时,需要压放三相电极来保证应有的射弧面。
(4)控制偏差的瞬时反应等于或大于A,通常+A比一A绝对值小,这
样大的正误差(过电流)可以很快被调整过来。
一A——A图l控制特性如下:
误差时间
-A-a0aA
(5)电极上升上限和下限限位保护,防止电极提出水冷套或者下降至炉底造成事故,同时还显示大立缸的行程。
(5)电极工作长度检测(计算tga折算长度加水冷套上沿与护屏上沿的距离)
7、电炉工艺参量
⑴
炉气温度:
密闭炉炉气温度能够间接反映电炉炉膛内温度,炉
膛温度越高,炉内温度越高,根据实际应用经验,选择0—1100摄
氏度的热电偶即可以安全可靠检测。
⑵炉膛压力:
炉膛压力是密闭炉生产的非常关键的仪表,按照密闭炉正常生产要求,炉压保持在正负10Pa作用,选择正负500Pa
的炉压变送器,实现炉压检测。
由于密闭炉炉气温度越高,并且含
有焦油、灰尘较多,因此炉压检测仪表必须配置降温、降尘专用的
灰尘装置,并且系统要配置手动清灰装置,间隔一定时间对炉压检测管进行氮气反吹扫,确保炉压的检测稳定可靠。
手动控制:
在手动控制状态,操作工只需输入阀门开度即可。
系统自动调节阀门至目标值。
自动控制:
系统自动按照已设定好的目标值,自动跟随炉压变化调节阀门开度,始终使炉压保证在设定的炉压稳定值上。
⑶直排阀:
炉压调节:
直排阀作为炉压调节的关键执行机构,
阀门的调节好坏直接影响到生产,因此根据经验,建议采用气动调节阀,利用PLC系统的PID调节功能,能够始终保持在工艺设定的目标值
紧急直排:
遇到特殊情况,按下急停按钮,阀门自动打开。
⑷
由于炉料含水量大、炉内塌料、翻料等诸多情况都
会影响到炉压的稳定,炉气能够在几秒钟内达到几百Pa的压力,使
得路面到处能见到火,而且气体中含有有毒气体,非常容易对人、
对设备造成损坏,因此系统必须设置紧急直排更能,一旦发生炉压
波动很大的情况,立即打开阀门,进行紧急直排,避免发生事故。
⑸
一次电流:
密闭电炉一般都采用三台单相变压器给炉体供电,
炉内负荷大小从变压器的一次电流能够直接看出来。
⑹二次电流:
根据变压器的出现方式,如同想出线或者交叉出线,
可以选择安装二次侧电流互感器,对于无法安装二次电流互感器的出现方式,因此自控系统可以发挥PLC强大的运算功能,利用公路守恒原理计算出二次电流,反映给表工,以便操作。
⑺二次电压:
根据电炉变压器的出线电压,直接进数显仪表进行
检测,能够很好的反映电炉变二次侧输出的电压,建议安装位置应该选择在导电鄂板位置,更能准确反映电极电压。
⑻流压比:
二次电流对二次电压的比值,即为操作电阻的倒数⑼运动电阻;
根据电炉的某些电参数,可以计算出能够反映电炉炉
况电阻的工艺参量。
由运动电阻可以判断在同一种物料的情形下,电极应该上升还是下降的操作。
10操作电阻:
主要用来控制电流电压比。
同时也是衡量物料均衡的一个重要参数。
11每根电极的一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、功率因素、有功、无功及每个班实际用电量等。
12电压档位,可通过上位机和仪表进行操作并显示。
13炉底温度
14炉底风机的控制
15氢氧在上位机的显示
8、电炉变的分合闸操作
⑴专用开关:
电炉送电是电炉运行的第一步,对电炉变送变电操作
至关重要,本方案系统设计具有以下功能:
专用高压分合闸开关,具有预备合闸、合闸后、合闸、预备分闸、分闸后、分闸六个状态位的分合闸开关
⑵电炉分合闸锁:
由于电炉变采用35KV直接上炉,开关站35KV
开关接到合闸命令后执行动作,容易由于储能机构的原因,造成合
闸失败(自动控制系统识别为回讯故障),在机构检修正常后会自动
合闸,因此必须将电炉分和闸锁加锁,避免电炉在条件满足后自动送电,发生误送电事故。
⑶紧急分闸按钮:
在遇到特殊情况下,考虑安全的因素,可以直接拍下紧急分闸按钮,系统会将电炉变,确保安全。
8、炉控设备一览表
(一)下料部分
圆盘下料机电机
3台
气动阀
12只
圆盘下料
机
料位检测
24只
下料仓
51点DO:
1点
炉控设备一览表
(二)液压系统
电接点温度计
压力测控
加热
油泵
水阀
压差检测
机械定位
(正)
(反)
汇总
总计
12点DO:
5AI:
炉控设备一览表(三)变压器部分
档位显示
档位调节
闭锁保护
油温
水泵
水温
瓦斯
轻瓦斯
重瓦斯
51
51DO:
10AI:
炉控设备一览表(四)
进线电流
线电流
进线电压
线电压
总功率因数
分相功率因数
单项有功
单项无功
总有功
总无功
单项电流
二次侧线电压
二次侧对地电压
总有功电量
分相有功电量
总电流电压比
分相电流电压比
炉温
炉压
直排阀
调节阀
炉底温度
21
炉底风机
22
氢氧分析仪
23
7DO:
3AI:
24AO:
关于电能管理方面的做法
1)将电炉正常冶炼时的负荷作为表准值,下设变压器的容量、一次线电压、一次线电流、三相电极的功率因素。
2)二次侧变压器输出的有效容量,二次侧的线电压、对地相电压、每个电极的近似电流和近似电流电压比。
3)每个班次的电能统计
4)画面要求,将以上各个电能参数设为三个数值区域,黄色通道、绿色通道、红色通道。
A.绿色通道是电炉正常运行通道,并有数值和曲线显示
B.黄色、红色为电炉非正常通道;
红色为电参数过高,需要将其
调低的通道;
黄色为电参数过低,需要将其调高的通道。
C.在黄色、红色通道不仅有数值和曲线显示,而且还有报警提示。
D.电能管理我公司拟定采用威盛的电能综合管理器与上位机通讯。
可以测出总电流、总电压、单项电流、单项电压、总有功、单项有
功、总无功、单项无功、总功率因素、单项功率因素、总视在功率、单项视在功率等。
E.同时还能够取得每班的电能计量。
F.电能综合管理器的精度可达到0.5S级
炉控设备一览表(五)高压配电系统设备表
过电压
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- 电石 自动化 控制 方案