热电厂燃煤输送带控制系统设计.docx
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热电厂燃煤输送带控制系统设计
毕业设计(论文)任务书
题目∶热电厂燃煤输送带控制系统
SUBJECT:
Coal-firedthermalpowerplantconveyorcontrolsystem
系名:
专业班级:
学生姓名:
学号:
指导教师姓名:
指导教师职称:
指导工程师:
年月日
毕业设计(论文)任务书
一、基本任务及要求:
热能发电厂燃煤输送带控制系统分卸煤与上煤两大部分,料斗和1#-3#皮带负责把煤由铁路配煤场输送到发电房。
煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝后,由给煤机给煤经4A#-7A#到0#或4B#-7B#到0#送进锅炉,共12条皮带。
配煤场靠近铁路,与发电房侧的电控室相距800m.
在我的此次设计中,综合考虑设计的实用性和其性价比,我采用了一台PLC控制整个系统,有卸煤部分和上煤部分两个独立的部分;PLC与PC机不通信。
PLC控制主要是输煤系统的自动控制部分,皮带机和各设备的单机控制由单机控制面板操作。
二、进度安排及完成时间:
1.第1—2周:
明确课题任务及基本要求,搜集课题所需资料,掌握资料查阅方法,了解本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义,做好文献综述。
2.第3—4周:
查阅相关资料,自学相关内容,确定课题总体方案,分配课题任务,确定个人研究重点,做好选题报告。
3.第5—8周:
根据自己研究的方向,总体方案设计,系统软件模块设计,控制算法的研究。
4.第9—12周:
完成系统软件设计及调试、控制算法设计与仿真。
5.第13—15周:
完成设计说明书。
6.第16—17周:
整理资料,准备答辩。
前言
本设计论文是自动化专业毕业论文,主要是利用FX2N系列可编程序控制起来改造热能发电厂燃煤输送带控制系统。
输煤皮带控制系统的设计是一个很传统的课题,现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现,输煤皮带控制的设计方案也越来越先进,越来越趋于完美,各种参考文献也数不胜数。
在我国70~80年代建成的火电厂中,大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制,就是在90年代建成的火电厂中,也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。
因此,继电器本身固有的缺陷,给火电机组的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对火电厂的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。
可编程控制器(简称PLC)由于其将系统的继电器技术,计算机技术和通信技术融为一体,以其可靠性高,稳定性好、抗干扰能力强,以及编程简单,维护方便,通讯灵活等众多优点,广泛应用于工业生产过程和装置的自动控制中。
PLC不仅能实现复杂的逻辑控制,还能完成定时、计算和各种闭环控制功能。
设置性能完善、质量可靠、技术先进的可编程控制器PLC控制皮带运输机监控系统,可以实现高自动化的皮带机群的集中控制(包括遥控)及保护。
此次毕业设计的课题内容即为PLC在热能发电厂燃煤输送带控制系统中的应用.其设计内容和要求是:
热能发电厂燃煤输送带控制系统分卸煤与上煤两大部分。
料斗和1#—3#皮带负责把煤由铁路从煤场输送到配煤场。
煤在配煤场经碾碎去渣和铁硝石,由给煤机给煤经4#A—7#A到0#或者4#B—7#B到0#送进锅炉,共12条皮带,配煤场靠近铁路,与发电房侧的电控室相距1000M.方案要求用一台PLC控制卸煤、给煤,PLC与PC之间不通讯。
系统具备很多自动化控制的功能:
(1)系统启动前各台设备预警;
(2)地面输煤生产线上各设备按逆煤流方向顺序延时起动,按顺煤流方向顺序延时停车;(3)输煤线上任一设备因故障或其它原因停车时,来煤方向各设备立即停车,顺煤方向顺序延时停车,以避免堆煤,减少皮带压煤;(4)在紧急情况下,任一设备都可通过现场急停按钮实现紧急停车;(5)对各台设备的运转状态实时自动检测,并将信息传输给PLC;(6)各台设备的运转情况及故障报警等信息都可以在总控室由显示灯显示出来。
整个系统可显示各皮带输送带和输煤设备的运行状况,并对整个输煤过程会出现的所有情况做出了合理的自动控制,是极具实用价值的一项自动化应用实例。
摘要I
AbstractII
4.1.5存储器容量的选择…………………………………………………………23
4.1.6可编程序控制器的指令系统………………………………………………24
7.1.2抑制接地系统引入的干扰…………………………………………………42
7.1.3抑制输入输出电路引入的干扰……………………………………………42
7.1.4抑制外部配线干扰的措施…………………………………………………42
7.2软件抗干扰措施…………………………………………………………………43
第8章PLC系统的程序调试……………………………………………………………45
结束语…………………………………………………………………………………49
致谢………………………………………………………………………………………50
参考文献…………………………………………………………………………………51
附录………………………………………………………………………………………52
热能发电厂燃煤输送带控制系统
摘要:
本篇文章介绍了一种利用先进的PLC技术对热电厂自动输煤系统进行技术改造的方案;并且叙述了皮带机的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。
输煤系统是热电厂中较为庞大的一个公用系统,现阶段的大多数热电厂中,其输送过程是通过皮带输送机来完成,整个输煤系统由多台输送距离较长的皮带输送机组成。
输煤系统的主要任务是由料斗和皮带的传递将煤由贮煤场输送到配煤场,由给煤机给煤,再经由皮带机传送到锅炉。
在此次设计中主要概述了输煤系统的卸煤和上煤的皮带传输控制。
该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心,整个系统采用了一台PLC控制12台皮带机,整个控制系统设一个控制室。
利用PLC控制皮带输煤机,实现了逆煤启动、顺煤停止、故障停止、紧急停止的功能,并且有手动控制和自动控制两种控制方式,从而实现了输煤系统的自动化功能。
关键词:
可编程序控制器;输煤自动控制系统;皮带输送机;单机控制;联动控制
Coal-firedthermalpowerplantconveyorcontrolsystem
ABSTRACT:
ThisarticleintroducesaPLCusingadvancedtechnologycoalpowerplantautomaticsystemfortechnologicaltransformationprograms;Thebeltalsodescribesthebasicprinciples,thebasictenetsPLC,PLCengineeringdesignsteps.CoalHandlingSystemisalargethermalpowerplantsweremorecommonsystem,themajorityofthethermalpowerstationatthepresentstage,Throughitstransmissionbeltconveyortocompletetheprocess.theentirelongdistancecoaltransportationsystemwithmultiplecomponentsofabeltconveyor.Coalfromthehopperandthemaintaskisthetransmissionbelttotransportcoalfromthecoalyardtothecoalstoragemarket,fromcoaltocoal.senttotheboilerthroughthebelt.Inthisdesignoverviewofthemaincoalandcoalunloadingsystemofthebelttransmissioncontrol
ThesystemusedbyMitsubishiFX2NPLCasitscore,PLCcontrolsystemusingabeltof12aircraft,theentirecontrolsystemsetupacontrolroom.PLCcontrolcoalbeltmachine,areversecoalactivatedwithcoalstop,failuretostop,emergencystopfunctionTwoandamanualcontrolandautomaticcontrolmode,thusrealizingthecoalsystemautomation.
KEYWORDS:
Programmablelogiccomputer;Coalstroptransporting;Beltconveyer;Theunitcontrolling;Linkandcontrol
第一章带式输送机
带式输送机广泛应用于建材企业,以矿山开采,原料粉磨、煅烧直到成品包装、堆
运,几乎都离不开它。
它是一种输送量大,运输费用低,适用范围广的输送设备。
可以实现各生产环节的连续性和工业自动化,大大提高劳动生产率,减轻工人劳动强度。
带式输送机具有工作平稳可靠,操作维护方便,物料适应范围广,输送距离长,运转费用低的特点,已成为现代散状物料连续运输的主要设备。
而且运输的允许坡度比汽车和火车要大,可缩短输送线路,节省设备投资。
目前,国内外已出现了长距离、大输送量的带式输送机。
国外输送线长已达100km,单机长达37km,带速达74ms,运量达7500th,国内输送机也正在向着长距离、高带速、大运量、大倾角、大功率的方向发展。
热能发电厂燃煤输送带控制系统是热工厂中较为庞大的一个公用系统,其任务是卸煤、配煤、上煤以达到按时、保质、保量的为机组提供燃煤的目的。
输煤系统各个部分的设计以及输煤系统的控制直接影响到热电厂的工作质量。
散料是包括粉末、粉状及块状的固体物料。
就物料的品种来说,有矿石、煤炭、焦炭、粮食、塑料、化肥、砾石、砂子、玻璃、水泥、石灰等。
就其颗粒大小来分,有粉状、粒状、块状、有规则的与无规则的、均匀的与不均匀的之分,就其物理性质而分有干的、湿的、粘性的、脆性的、有毒的与无毒的、有腐蚀性的与无腐蚀性的、有爆炸危险的、有粉尘污染的等。
所有这些差异构成了散状固体物料处理的广泛性和复杂性。
散料运搬系统的设计包括物料的输送,加工处理和贮存过程。
运输散状固体物料设备的种类甚多,有机械的,气力的以及交通运输工具等。
使用比较广泛的运输设备有带式输送机,斗式提升机,螺旋输送机,震动输送机,管道输送机,刮板输送机,棍道输送机,气力输送装置以及其他特殊运输设备。
煤也是散料中的一种,此毕业设计所涉及的主要是煤的输送,在此我们用的是带式输送机,主要讨论皮带输送机的运用。
1.1煤矿带式输送机的现状及发展
1、煤矿用带式输送机的现状和研究目标
带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备,与其他运输设备(如机车类)相比,不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点,而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井,带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。
2、国外矿用带式输送机技术的现状和发展趋势
国外带式输送机技术的发展主要表现在两方面:
(1)带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化,如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型;
(2)带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离、大运量、高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。
目前,世界上单机运距最长达304km带式输送机已在澳大利亚的铝钒土矿投入使用;运输量达到37500t/h,带速为74m/s的一条大型带式输送机已应用于德国露天煤矿。
在煤矿井下,由于受环境条件的限制,通常使用的带式输送机的主要技术指标如表1.1所示,其关键技术与装备有以下特点:
(1)设备大型化,其主要技术参数与装备均向着大型化发展,以满足年产300~500万t以上高产高效集约化生产的需要;
(2)用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术,采用各种软起动与自动张紧技术,对输送机进行动态监测与监控,大大降低了输送带的动张力,输送机始终处于最佳运行状态,设备性能好,运输效率高;
(3)多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术,使输送机单机运行长度在理论上已不受限制,并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性;
(4)新型、高可靠性关键元部件技术,如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。
如英国FSW生产的FSW1200/(2~3)×400(600)工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,运输能力达3000t/h以上,它的机尾与新型转载机(美
国久益公司生产的S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移,人工作业少,生产效率高。
表1.1 常用带式输送机技术指标
驱动总功率/(kw)
3、国内煤矿用带式输送机的现状及存在问题
80年代末期以来,我国煤矿用带式输送机也有了很大的发展,对带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。
输送机产品系列不断增多,从定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列,如国家“七五”、“九五”攻关项目———大倾角带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等填补了多项国内空白,开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品,并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术,研制成功了多种软起动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。
随着我国高产高效矿井的发展,煤矿井下带式输送机目前已达到表1.2所示的主要特征指标。
表1.2煤矿井下带式输送机主要指标
驱动总功率/(kw)
与国外相比,其机型一般都偏小,特别是带速通常均不超过4m/s,对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺乏实践经验,由于带速普遍较低,许多设计单位仍延用以往的静态设计法,用加大输送带安全系数的方法来提高设计的可靠性,其结果不仅增大了设备成本,而且降低了设备运行的可靠性。
此外,我国输送机制造企业追求小而全模式,未能象国外一样形成大规模的元部件专业生产厂或加工中心,致使元部件设计与制造水平得不到有效提高。
如德国DBT公司专业研制的自移机尾,设备性能好,自动化程度高,安全可靠,在市场上占有率很高,我国已引进了几十台,与高产高效工作面配套使用。
4、煤矿用带式输送机的研究目标
(1)大型化、提高运输能力 为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的输送能力要加大。
长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势。
在今后的10a内输送量要提高到3000~4000t/h,带速提高至4~6m/s,输送长度对于可伸缩带式输送机要加长至3000m,对于钢绳芯强力带式输送机须加长至5000m以上,单机驱动功率要达到1000~1500kW,输送带抗拉强度达到6000N/mm(钢绳芯)和2100N/mm(整芯)。
(2)提高元部件性能和可靠性 设备开机率的高低主要取决于元部件的性能和可靠性。
我们除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断开发研究新的技术和元部件,如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等,使带式输送机的性能得到进一步提高。
(3)扩大功能,一机多用化 带式输送机是一种理想的连续运输设备,并且有不能充分发挥其效能的可能,浪费资源。
如将带式输送机结构作适当修改,并采取一定的安全措施,就可拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用,使其发挥最大的经济效益。
(4)开发专用机种 中国煤矿的地质条件差异很大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(>+25°)直至垂直提升等。
而这些场合常规的带式输送机是无法胜任的。
为了满足煤矿的某些特殊要求,应开发特殊型带式输送机,如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
1.2带式输送机的结构
带式输送机是一种连续运输设备,生产率高。
它可运输矿石、煤、粉末状的物料和包装好的物品。
噪音小、结构简单。
它不仅应用在国民经济中的许多部门,而且在井下巷道、露天矿及选矿厂也获得广泛应用。
胶带输送机无论在运输量方面,还是在经济指标方面,都是一种先进的运输设备。
带式输送机由传动动力装置、头架、传动滚筒、尾架、改向滚筒、中间架、托辊支架、上托辊、下托辊、张紧装置、清扫装置,进料溜子、出料溜子、输送带等部件组成,其中输送带是带式输送机用来承载和牵引物料运动的重要部件,可分为橡胶带,塑料带,钢绳芯带。
目前使用得比较多的是橡胶带,橡胶带又可分为普通型和耐热型两种。
普通型橡胶带适用于环境温度为:
C<700;,耐热型橡胶带适用于C<1500的场合。
其主要结构如图1.1所示。
1、输送带:
输送带在带式输送机中,既是承载构件又是牵引构件,它不仅要有承载能力,还要有足够的强度。
输送带由芯体和覆盖层构成,芯体承受拉力,覆盖层保护芯体不受损伤和腐蚀。
芯体的材料有织物和钢丝绳两类。
织物芯体有多层帆布粘合及整体编织的两种。
织物芯体的材质有棉、维纶和尼龙。
2、辊和支架:
托辊和支架的作用是支承胶带和胶带上所承载的物料,使胶带保持在一定垂度下平
图1.1皮带机结构示意图
1拉紧装置 2装载装置 3改向滚筒 4上托辊 5输送带
6下托辊 7机架 8清扫装置 9驱动装置
稳地运行。
托辊沿输送机全长分布,数量很多,它的工作情况好坏直接影响输送机运行。
托辊的制造质量主要表现为旋转阻力和使用寿命。
托辊由中心轴、轴承和套筒三部分组成。
重载侧胶带在三托辊槽形托辊上运行。
外面的两个托辊设置成20°或30°槽角。
合理选择槽角可使胶带上的物料横断面积增大。
运输量也随之增大。
托辊的间距,应保证胶带在托辊间的下垂度尽可能地小。
胶带在托辊间的下垂度,一般不超过托辊间距的1%。
下托辊间距可取2.5~3m,或取上托辊标准间距的2倍。
支架可用钢板冲压而成,重型的要用槽钢制成,两侧支脚要有足够的刚度。
3、传动装置:
传动装置是将电动机的转矩传给胶带,使胶带连续运动的装置。
它由电动机、传动滚筒、联轴器、减速器等组成。
随着输送机运输能力的提高,运输距离的加长,电动机的功率在不断增加,多电动机传动也在逐渐增多。
采用多电动机传动,可以减少传动装置的高度和宽度。
传动滚筒是传递动力的主要部件,它有单滚筒和双滚筒之分。
单滚筒传动具有传动系统简单、部件少的优点。
但在井下,为了结构紧凑,增大包角,以适应井下的不利条件。
常采用双滚筒传动。
传动滚筒用钢板焊接或用钢铸成。
其表面有光面、包胶和铸胶等三种。
在功率不大,环境温度的情况下,采用光面滚筒;在功率大,环境潮湿的情况下,则采用胶面滚筒,以防止胶带在滚筒上打滑。
4、拉紧装置:
拉紧装置的作用是:
保证胶带具有足够的张力,使滚筒和胶带产生必要的摩擦力,限制胶带在各支架间的垂度,使输送机正常工作。
常用的拉紧装置有机械拉紧式和重锤拉紧式两种。
5、清扫装置:
胶带输送机运转时,清扫胶带、滚筒和托辊上的脏物非常重要,因为脏物会引起胶带跑偏和运转部件严重磨损。
通常在卸载滚筒的后面,设置刮板清扫胶带的脏污面,另一种方法是在卸载滚筒的底部装设回转刷进行清扫。
1.3带式输送机运行中的问题与维护
带式输送机以其运行阻力小、耗电量低、运行平稳、运行中对物料的破碎性小、对地形适应能力强及连续运行容易实现自动化控制等特点,在采矿、冶金、港口、铁路等工矿企业得到了广泛的应用。
但是带式输送机运行过程中也经常出现输送带跑偏、断裂、驱动滚筒打滑等问题,不仅影响输送机的正常运行,降低生产效率,缩短使用寿命,严重时还会造成安全事故。
1.3.1输送带跑偏故障
输送机在运行过程中,由于输送带受力不均,使输送带向受力小的一方移动,引起跑偏。
输送带在任何位置都可能发生跑偏,造成其边缘早期破损、撒料和托辊、滚筒、机架、设备等损坏,降低了输送机的使用寿命,而且会出现输送带撕裂等突发性事故,使输送带早期失效,造成经济损失。
实践经验总结出一些带式输送机跑偏和调整的规律:
(1)“跑紧不跑松”:
带式输送机运行过程中,如果前、后滚筒不平行,造成输送带两侧的松紧程度不一致,则输送带向紧的一边偏移;
(2)“跑高不跑低”:
支承托辊不在与输送带运行方向平行的同一个水平位置上,而是一头高,一头低,则输送带向高的一端偏移;(3)“跑后不跑前”:
托辊不在与输送带运行方向垂直的截面上,而是一端前,一端后,则输送带向后的一端偏移。
根据输送带跑偏的具体情况,我们掌握了一些比较可行的调整方法,主要有如下一些方法。
1、调偏托辊法:
一般适用于带式输送机跑偏范围不太大,用槽型调偏托辊自动调整,利用输送带“跑后不跑前”规律调整,当输送带跑偏时,碰到槽型调偏托辊上的小挡辊,因挡辊与输送带边缘的摩擦作用而沿皮带运行方向向前移动,另一侧向后移动,此时输送带朝后转的挡辊侧移动,直到回到正常位置。
2、立辊调偏法:
如果输送带运行时总向一边跑偏,可在输送带跑偏侧将托辊竖直安装。
一方面由于立辊的作用力使输送带强行复位,另一方面由于立辊与输送带的摩擦作用,降低了输送带跑偏侧的线速度,相对地增加了输送带另一侧的线速度直至输送带复位。
3、重力调偏法:
如输送带重负荷运行跑偏,可将输送带跑偏侧的滚筒和托辊支架适当加高,使输送带上的物料自重产生一个防止输送带跑偏的分力,直到输送带回到正常位置。
4、垫高调偏法:
如果输送带空转总向某一侧跑偏,利用“跑高不跑低”规律调整,可将相对跑偏的另一侧的托辊支架适当垫高,前后垫高的数值以第一个垫起的托辊为准,缓慢减少垫高,输送带的跑偏就会自然消失。
5、托辊清洁法:
如输送带运行在某一固定点上而且固定不变,就要求检查该点的托辊是否停转,粘泥使滚筒直径变大或异径、托辊脱落等故障,根据具体情况采取相应的措施。
6、调整装置法:
如果输送带左右跑偏,无固定方向,说明输送带松驰,应调整拉紧装置、绷紧输送带,跑偏现象自然消失。
7、窄输送带调偏法:
如果输送带运行在机头或机尾处跑偏,应先调整头、尾滚筒的平行度误差后,在机头或机尾跑偏的另一侧,用2000*200的窄输送带夹入滚筒并与之一起旋转,根据圆周运动学公式可知,滚筒处输送带线速度为V=wR,公式中w为滚筒旋转角速度,R为滚筒半径,因此跑偏的输送带不仅线速度小于另一侧,而且跑偏侧的输送带松于另一侧,输送带就会向较紧的一侧偏移,直到达到正常位置,然后取出窄输送带,带式输送机运转正常。
8、滚筒调偏法:
如果输送带运转在滚筒处跑偏,说明滚筒转动有水平窜动,有粘料使滚筒外径变大或异径,或存在安装误差,应根据情况校正前后滚筒的水平度和平行度,跑偏就会消失。
9、阻力消除法:
如果输送带跑偏不太严重,应把输送带跑偏侧的托辊清扫干净,并在托辊轴承上滴几滴机械油,减少托辊转动的摩擦阻力,使托辊转动的角速度加快,即可消除跑偏。
10、料流校正法:
如果输送带空载不跑偏,重负荷运转跑偏,说明物料在输
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- 热电厂 燃煤 输送带 控制系统 设计