加熱爐控制系統(tǒng)要點

第1章加熱爐控制系統(tǒng)工藝分析 11.1加熱爐的工藝流程簡述 11.2加熱爐控制系統(tǒng)的組成 2第2章加熱爐控制系統(tǒng)設計 32.1步進梁控制 32.2爐溫控制 42.3緊急停爐保護和連鎖 5第3章基于REALINFO勺加熱爐系統(tǒng)監(jiān)控程序設計 73.1加熱爐的主控界面 73.2加熱爐的趨勢界面 83.3加熱爐的儀表界面 9第4章結(jié)論與體會 10參考文獻 111控制系統(tǒng)綜合實驗第1章加熱爐控制系統(tǒng)工藝分析在煉油化工生產(chǎn)中常見的加熱爐是管式加熱爐。其形式可分為箱式、立式和圓筒爐三大類。對于加熱爐，工藝介質(zhì)受熱升溫或同時進行汽化，其溫度的高低會直接影響后一工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。加熱爐是傳統(tǒng)設備的一種，同樣具有熱量傳遞過程。熱量通過金屬管壁傳給工藝介質(zhì)，因此他們同樣符合導熱與對流的基本規(guī)律。但加熱爐屬于火力加熱設備，首先由燃料的燃燒產(chǎn)生炙熱的火焰和高溫的氣流，主要通過輻射傳熱將熱量傳給管壁，然后由管壁傳給工藝介質(zhì)，工藝介質(zhì)在輻射室獲得的熱量約占總符合的70%-80%而在對流段獲得的熱量約占熱負荷的20%-30%因此加熱爐的傳熱過程比較復雜，想從理論上獲得對象特性是平穩(wěn)操作可以延長爐管使用壽命。因此，加熱爐出口溫度必須嚴加控制。熱對象一樣，具有較大的時間常數(shù)和純滯后時間。的被控對象。根據(jù)若干實驗測試，并做了一些簡化，可以用一介環(huán)節(jié)加純滯后來近似，其時間常熟和純滯后時間與爐膛容量大小及工藝介質(zhì)停留時間有關。1.1加熱爐的工藝流程簡述隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，工業(yè)控制自動化技術正在向智能化、網(wǎng)絡化和集成化方向發(fā)展，從而反映出當今自動化技術的發(fā)展方向。現(xiàn)加熱爐控制系統(tǒng)主要特點：(1)生產(chǎn)能耗大幅度降低。(2)產(chǎn)量大幅度提高。(3)生產(chǎn)自動化水平非常高，原加熱爐的控制系統(tǒng)大多是單回路儀表和繼電邏輯控制系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)也大多是模擬量控制式的供電裝置，現(xiàn)在的加熱爐的控制系統(tǒng)都是PLC或DCS系統(tǒng)，而且大多還具有二級過程控制系統(tǒng)和三級生產(chǎn)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的工藝流程圖如下圖：2控制系統(tǒng)綜合實驗圖1-1加熱爐工藝流程框圖1.2加熱爐控制系統(tǒng)的組成加熱爐的控制系統(tǒng)主要包括加熱爐的啟停、安全連鎖保護、負荷調(diào)節(jié)(所有這些都將涉及到燃料系統(tǒng)和助燃風系統(tǒng)等)和報警管理、與DCS間的通訊等。加熱爐被加熱的介質(zhì)是熱媒，因此熱媒自然成為熱媒循環(huán)系統(tǒng)和加熱爐系統(tǒng)間的紐帶。熱媒循環(huán)系統(tǒng)的工作必然會送至加熱爐控制系統(tǒng)進行監(jiān)視，但熱媒循環(huán)系統(tǒng)的工作又有相對的獨立性。加熱爐系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成：爐體、燃燒器、燃料供給、助燃風以及CO滅爐體是實現(xiàn)熱媒加熱的主要部件。它包括：爐盤管、爐殼、煙道和熱媒進出匯管及管線以及相應的儀表等。燃燒器是加熱爐進行燃燒加熱的關鍵設備，其各部件在PLC的控制下有機的結(jié)合在一起，相互協(xié)調(diào)工作，完成燃燒加熱工作。與燃燒器配合工作是燃料供給系統(tǒng)。燃料供給系統(tǒng)又分為燃氣供給和燃油供給兩個部分。當加熱爐正常運行中出現(xiàn)熱媒出口溫度異常高時，系統(tǒng)會認為加熱系統(tǒng)存在異常故障(如爐盤管破裂等)，此時為防止3控制系統(tǒng)綜合實驗第2章加熱爐控制系統(tǒng)設計2.1步進梁控制步進梁的動作方式有周期方式和踏步方式，周期方式用于運送鋼管向前移動，而踏步步進梁的周期方式：活動梁上升180mm前進145mm下降180mm后退145mm其運行軌跡如下:前進下降固定梁面*1后退上升圖2-1步進梁動作軌跡圖在步進梁接近固定梁面時，放慢步進梁的上升速度，以使步進梁輕接觸固定梁上的鋼管，同樣下降時也是如此。步進梁的控制系統(tǒng)如圖2-2缸I--------?比洌闋周期/踏步命令啟動連鎖L11Y圖2-2步進梁控制原理圖位置測星裝育步進梁踏步方式：活動梁上升180mm后退45mm下降180mm前進45mm鋼管在固定梁原齒槽內(nèi)轉(zhuǎn)動。運行軌跡如下圖所示：后退下降固定梁面上升4控制系統(tǒng)綜合實驗-----------1前進圖2-3步進梁踏步軌跡圖2.2爐溫控制?爐子溫區(qū)劃分淬火爐共8個控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分四個區(qū)，即加熱1加熱2、加熱3、加熱4、。保溫段沿爐寬也分4個區(qū)，即保溫1保溫2、保溫3和保溫4?；鼗馉t共10個控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分二個區(qū)，加熱1為中間段，加熱2為左右兩段組成。均溫段沿爐寬分4個區(qū)，即均溫1、均溫2、均溫3、均溫4。保溫段沿爐寬也分4個區(qū)，即保溫1、保溫2、保溫3和保溫4。上每個區(qū)均為獨立控溫。?各區(qū)爐溫的設定方式各區(qū)的溫度有二種設定方式：手動設定方式：即在工控機上手動改變各區(qū)溫度設定值對爐溫進行設定。程序設定方式：對于不同規(guī)格及材質(zhì)的鋼管，按工藝要求對應不同的設定溫度，操作者可予先將不同規(guī)格和材質(zhì)的鋼管的爐溫設定值以數(shù)據(jù)庫形式保存在PLC內(nèi)，并在工控機CRT勺鋼管選擇界面上，可按需要，通過“一觸式”軟按鍵對各區(qū)爐溫進行批量設定。?各區(qū)溫度的調(diào)節(jié)方式采用PID調(diào)節(jié)方式，其過程是由熱電偶檢測來的實際爐溫傳給FM355PID模塊，并與該區(qū)設定值進行比較，由該模塊實現(xiàn)PID運算并輸出4?20mA信號，并將此信號傳輸至Krom公司的連續(xù)控制或脈沖控制器的輸入端，再去控制燃燒系統(tǒng)，實其體控制過程如下：對于淬火爐加熱1、加熱2、加熱3、加熱4四個溫區(qū)，是采用德國Krom公司的比例燃燒連續(xù)控制系統(tǒng)，溫度模塊的PID輸出4?20mA信號控制系統(tǒng)的空氣5控制系統(tǒng)綜合實驗電磁蝶閥?？諝怆姶诺y開度發(fā)生變化，通過空/燃比例調(diào)節(jié)閥使燒嘴前煤氣壓力發(fā)生變化，從而使供熱發(fā)生變化，實現(xiàn)爐溫的自動控制。對于淬火爐的保溫1、保溫2、保溫3、保溫4四個區(qū)和回火爐的各區(qū)而言，是采用德國Krom公司的脈沖燃燒控制系統(tǒng)，脈沖控制器MPT-7O0接受PID模塊的PID輸出信號并將該信號變成具有脈沖調(diào)寬時序信號去控制脈沖燒嘴的開關時序及開關時間比例，從而達到調(diào)節(jié)空氣、煤氣的流量，達到控制爐溫的目的。為保證爐溫均勻度土5C和沿鋼管全長溫度均勻性小于10C要求，淬火爐的保溫段及回火爐均采用脈沖燃燒控制，在脈沖燃燒控制中，燒嘴只工作在開或關兩種狀態(tài)下，根據(jù)對燒嘴的功率、混合比、噴出速度等要求，將燒嘴一次性調(diào)至最佳工作狀態(tài)，我們采用的是Krom公司的調(diào)溫燒嘴，這樣對于提高燃燒效率，降低排放物污染程度都有明顯效果。其控制系統(tǒng)示意圖見圖2-4。11魁■氣電陋閥2堡嘴控制器 [點火變壓器4燃氣電磁閥3小火燃逍調(diào)蘋閥6大火燃吒調(diào)節(jié)閥-空氣電惑蝶閥3波級首9燒嗑11脈沖控制器系統(tǒng)圖2-4脈沖燃燒控制原理圖2.3緊急停爐保護和連鎖(1)自動停爐當發(fā)生以下情況時應自動停爐:?車間煤氣總管壓力超低限6控制系統(tǒng)綜合實驗?熱風壓力超低限?冷卻水壓力超低限或斷水?助燃風機故障停轉(zhuǎn)自動停爐過程：總管煤氣緊急切斷T氮氣吹掃管道一管道內(nèi)煤氣放散。(2)緊急手動停爐它用于控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等特殊情況，該系統(tǒng)為獨立于PLC控制的聯(lián)鎖系統(tǒng)，由操作者按急停按鈕完成停爐。停爐過程仍具有下面聯(lián)鎖功能：總管煤氣緊急切斷一氮氣吹掃管道-管道內(nèi)煤氣放應用紫金橋軟件，可設計“糧倉控制系統(tǒng)”，對溫度和濕度進行監(jiān)控，這樣可以保證糧食的運輸質(zhì)量與運輸效率，從而加強對糧食運輸?shù)墓芾?。建立應用工程的一般過程通常情況下，建立一個應用工程大致可分為以下幾個步驟：量。第三步：制作圖形畫面并定義動畫連接。統(tǒng)的配置。第六步：保存工程并運行：完成以上步驟后，一個可以拿到現(xiàn)場運行的工程就制作完成了。7控制系統(tǒng)綜合實驗第3章基于Realinfo加熱爐的系統(tǒng)監(jiān)控程序設計紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件是由紫金橋軟件公司自主研發(fā)的軟件產(chǎn)品，它廣泛應用于石化、鋼鐵、水利、煤炭、制藥、交通、機械、煙草等多個行業(yè)，其功能強大、可靠穩(wěn)定、構(gòu)架先進的優(yōu)點得到了廣大用戶的認可和贊譽。從功能上分，紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件可以分成組態(tài)和運行兩個部分，從結(jié)構(gòu)層次上？分，可分為10驅(qū)動、數(shù)據(jù)庫、人機界面三個層次。組態(tài)環(huán)境主要完成工程的創(chuàng)建與管理、工程中各種功能的配置、工程畫面的繪制以及動畫連接等工作。組態(tài)環(huán)境包括工程管理器和開發(fā)系統(tǒng)兩個部分。3.1加熱爐的主控界面Realinfo紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)是一個集成開發(fā)環(huán)境，應用紫金橋監(jiān)控組態(tài)開工程管理器，在工程列表中選擇一個工程后，在/Hi上方工具欄中點擊按鈕可以進入組態(tài)畫面，即開發(fā)系統(tǒng)。紫金橋?監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)系統(tǒng)如下圖所示：圖3-1開發(fā)系統(tǒng)8控制系統(tǒng)綜合實驗1.建立新窗口，如圖所示:9控制系統(tǒng)綜合實驗圖3-2新建加熱爐窗口加熱爐主控界面如下圖:gg爲鈔審養(yǎng)対SIF；1■.礎對*夾謝^Appfl]丁軸緘麺DSttA我世F|將茂氐礎lOittStjiH)Qda0|x*a>9電I?糾紉▼'hBznwA宙口B99■二]自走梵■R我侶看E追IB部珈JEBJtiii皤SS-T圖3-3窗口設置圖控制系統(tǒng)綜合實驗圖3-4加熱爐主控界面3.2加熱爐的趨勢界面從工具箱中調(diào)用歷史趨勢，對于這種歷史趨勢，用戶需要對曲線的各個操作按鈕進行定義，即建立命令語言連接才能操作歷史曲線。在此監(jiān)控系統(tǒng)中將實時趨勢和歷史趨勢放在一個畫面中。點擊工具”選擇“組件對象”添加歷史趨勢”單擊右鍵，選擇控件屬性，則可以對歷史趨勢曲線”進行設置。3.3加熱爐的儀表界面對加熱爐的出口溫度、燃燒過程、聯(lián)鎖保護等進行的自動控制。早期加熱爐的自動控制僅限控制出口溫度，方法是調(diào)節(jié)燃料進口的流量?，F(xiàn)代化大型加熱爐自動控制的目標是進一步提高加熱爐燃燒效率，減少熱量損失。為了保證安全生產(chǎn)，在生產(chǎn)線中增加了安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。控制系統(tǒng)綜合實驗圖3-5界面設置圖控制系統(tǒng)綜合實驗第4章結(jié)論與體會通過這次的課程設計我對加熱爐控制系統(tǒng)的原理和流程有了很多的了解，學到了很多的知識。我充分認識到了把理論應用到實際的重要性。動手能力有了很大的提高。在此過程中雖然碰到了很多難點，但只要用心去做，肯學，肯問，再難的問題都是可剛開始使用紫金橋軟件時，我可以說一無所知，在老師的悉心指導下，隨著不斷的聯(lián)系總結(jié)我深知做學問的艱辛，使得我對本專業(yè)的認識又加深了一步，通過這段時間的課程設計，培養(yǎng)了我實際分析能力和動手操作的能力，使得我掌握了組態(tài)王的基本操作，提高了我適應實際、動手的能力。做完這個課程設計我感覺學好紫金橋軟件并不是那么容易的事，雖然它只是一個軟件，但是它融匯了好多領域的知識，女口：C語言、自動化控制、通信等。這次課程設計讓我受益匪淺，人生在歷練中成長，經(jīng)歷一次勝過千萬次的彷徨。在這短暫的實習過程中，我收獲了許多，知識是需要經(jīng)過實踐檢驗的。這次的實驗同時也讓在實際運用中就會發(fā)現(xiàn)自己所學知識還遠遠不足以用來解決問題。因此我會在以后的學習謝老師的指導，我會更加努力?？刂葡到y(tǒng)綜合實驗參考文獻[1]童啟明.控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與監(jiān)控組態(tài)軟件應用[M].