目錄
目錄 I
引言 1
第一章 加熱爐概述 2
1.1加熱爐工藝流程 2
1.2加熱爐自動(dòng)控制發(fā)展與現(xiàn)狀 2
第二章 控制方案論證 4
2.1加熱爐控制影響因素及基本要求 4
2.2系統(tǒng)控制方案選擇 4
2.3系統(tǒng)控制參數(shù)確定 5
2.3.1被控參數(shù)選擇 5
2.3.2控制參數(shù)選擇 5
第三章 加熱爐控制基本原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
3.1爐溫控制基本原理 6
3.2加熱溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 6
3.3加熱爐溫度單回路反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 7
3.4加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng) 7
3.5控制儀表的選型及配置 10
3.5.1溫度檢測(cè)元件 10
3.5.2 溫度變送器 12
3.5.3 調(diào)節(jié)閥 12
3.5.4 聯(lián)鎖保護(hù) 13
3.5.5執(zhí)行器選型 13
3.5.6 電/氣閥門定位器ZPD-01 14
第四章 設(shè)計(jì)總結(jié) 15
參考文獻(xiàn) 16



引言
目前在我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)中，能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻以及企業(yè)面臨越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，節(jié)能增效就顯得尤為重要。這就需要對(duì)鋼鐵冶金行業(yè)中的主要耗能設(shè)備——加熱爐的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)和準(zhǔn)確的分析并進(jìn)行優(yōu)化，以提高加熱爐的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。近年來(lái)，隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，軋鋼加熱爐燃燒控制已實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制。
加熱爐的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為加熱溫度和能耗兩項(xiàng)。軋鋼加熱爐控制質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)效益,特別是爐溫控制對(duì)杜絕粘鋼現(xiàn)象,提高加熱爐壽命,降低鋼坯燒損、提高成材率、節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染等具有重要意義。
因此，本設(shè)計(jì)先根據(jù)加熱爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并介紹和比較其它相關(guān)的控制系統(tǒng)，選定了加熱爐燃料流量控制系統(tǒng)，并闡述了PID控制思想應(yīng)用于加熱爐燃燒過(guò)程控制的情況和特點(diǎn)。
這次設(shè)計(jì)說(shuō)明書是在李老師的精心指導(dǎo)下，參閱大量相關(guān)資料完成的。由于我的知識(shí)不夠，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中一定還存在許多缺點(diǎn)，乃至錯(cuò)誤之處，請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
















第一章 加熱爐概述
1.1加熱爐工藝流程
對(duì)于加熱爐，工藝介質(zhì)受熱升溫或同時(shí)進(jìn)行汽化，其溫度的高低會(huì)直接影響后一工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)爐子溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)使物料在加熱爐內(nèi)分解，甚至造成結(jié)焦而燒壞爐管。加熱爐的平穩(wěn)操作可以延長(zhǎng)爐管使用壽命。因此，加熱爐出口溫度必須嚴(yán)加控制。
加熱爐是傳統(tǒng)設(shè)備的一種，同樣具有熱量傳遞過(guò)程。熱量通過(guò)金屬管壁傳給工藝介質(zhì)，因此它們同樣符合導(dǎo)熱與對(duì)流傳熱的基本規(guī)律。但加熱爐屬于火力加熱設(shè)備，首先由燃料的燃燒產(chǎn)生熾熱的火焰和高溫的氣流，主要通過(guò)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熱負(fù)荷的70%～80%，而在對(duì)流段獲得的熱量約占熱負(fù)荷的20%～30%。
1.2加熱爐自動(dòng)控制發(fā)展與現(xiàn)狀
加熱爐是軋鋼生產(chǎn)企業(yè)中的主要耗能設(shè)備，盡量提高燃料利用率，是節(jié)能降耗需解決的主要問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)的燃料主要為焦?fàn)t、高爐混合煤氣及各單一煤氣，部分使用天然氣，個(gè)別小型軋鋼廠使用重油。計(jì)算機(jī)控制燃燒過(guò)程，就是在各種燃燒工況條件下，找到合理的最佳空燃比，使燃燒處于較佳狀態(tài)，從而提高爐溫控制精度，保證鋼錠以較快的速度達(dá)到出鋼溫度，節(jié)約能源，減少氧化燒損。
　　軋鋼加熱爐通常配備的是以模擬調(diào)節(jié)儀表為核心的控制系統(tǒng)。當(dāng)燃料的熱值與壓力穩(wěn)定時(shí)，這種控制系統(tǒng)的控制效果還比較好，而對(duì)于燃料的熱值與壓力頻繁波動(dòng)的情況，常規(guī)模擬儀表系統(tǒng)就難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，操作者必須經(jīng)常通過(guò)“看火孔”去觀察火焰，調(diào)節(jié)空燃比以改善燃燒效果。這不僅給操作者帶來(lái)許多不便，而且靠人工隨時(shí)調(diào)節(jié)空燃比，很難跟蹤熱值變化的速度，加之加熱爐都需要按照加熱工藝曲線進(jìn)行周期性的加熱，而爐子的特性是變化的，要使加熱爐實(shí)現(xiàn)最有效的節(jié)能運(yùn)行還應(yīng)該考慮到進(jìn)料狀況（冷錠或熱錠）以及軋機(jī)故障待軋的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)這些要求，模擬控制系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)的。
　　隨著檢測(cè)設(shè)備、儀表、計(jì)算機(jī)水平的提高，90年代我國(guó)軋鋼企業(yè)配置計(jì)算機(jī)控制的連續(xù)加熱爐逐漸增多，并進(jìn)行了不同程度的控制，由于各自的控制內(nèi)容和使用情況不同，所得到的效果也不盡相同。目前國(guó)內(nèi)在控制理論和關(guān)鍵技術(shù)方面的開發(fā)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比差距不是很大，但在真正的應(yīng)用上與歐美、日本、前蘇聯(lián)等冶金技術(shù)較先進(jìn)國(guó)家相比差距較大。從20世紀(jì)90年代末國(guó)內(nèi)許多老企業(yè)，都對(duì)加熱爐進(jìn)行了計(jì)算機(jī)燃燒控制方面的改造，計(jì)算機(jī)幾乎全是選用進(jìn)口的，檢測(cè)設(shè)備、儀表部分采用國(guó)產(chǎn)的，新上項(xiàng)目大部分是整套設(shè)備進(jìn)口。