高炉论文参考文献

高炉论文参考文献

摘要： 高炉煤气的利用方式很多，目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目（包括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧）。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化，并提出改造措施，对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。 更多高炉煤气论文请进：教育大论文下载中心关键词：高炉煤气；燃煤锅炉；掺烧 在钢铁企业的生产过程中，消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时，还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源，所产生的这类能源，除了满足钢铁生产自身的消耗外，剩余部分用于其他行业或民用。高炉煤气是炼铁的副产品，是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气，无色无味、可燃，其主要可燃成分为CO，还有少量的H2，不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%，发热量不高，一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右，其理论燃烧温度约为1150℃，比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低，使得高炉煤气难以完全燃烧，且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，燃烧温度低、速度慢，燃用困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电，由于燃料成本低，系统简单，减少了燃料运输成本及基建费用，可以缓解企业用电紧张局面，减少CO对环境的污染，取得节能、增电、改善环境的双重效果，既能为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式，本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时，由于高炉煤气的低位发热量很低（2760-3720kJ/m3），而一般的烟煤的低位发热量约为18000kJ/kg，因此，炉膛中的理论燃烧温度必定下降，导致煤粉燃烧的稳定性变差，煤粉颗粒的不完全燃烧量增多，从而增加飞灰含碳量，机械不完全燃烧损失增加，锅炉效率降低。另一方面，掺烧高炉煤气后，送入炉膛内的吸热性介质增多，烟气的热容量增大，火焰中心的温度水平下降，火焰中心位置上移，导致煤粉在炉膛内的停留时间缩短，也造成煤粉的不完全燃烧，飞灰含碳量增加。第三，掺烧高炉煤气后，炉膛内烟气量增加（表1），炉膛内的烟气流速增加，从而缩短了煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，也造成了煤粉的不完全燃烧。第四，掺烧高炉煤气后，高炉煤气中存在的氮气等大量的惰性气体阻碍可燃成分与空气的充分混合，减少发生燃烧反应的分子间发生碰撞的几率，导致燃烧不稳定，煤粉颗粒燃烧不完全，增加了飞灰含碳量。可见，掺烧高炉煤气后，飞灰的含碳量增加，锅炉效率降低。试验证明[1]，从飞灰含碳量的角度来看，如果不提高炉膛的温度水平，高炉煤气的最佳掺烧率应该在25%以内。表1燃料产生1MJ燃烧热的烟气量众所周知，固体的辐射能力远远大于气体，燃高炉煤气产生的烟气中所含有的具有辐射能力的三原子气体所占的份额远远低于燃煤，在燃气中占很大一部分的N2等双原子气体不具备辐射能力，而且，高炉煤气燃烧产生烟气中三原子气体主要是CO2和少量的H2O，CO2的辐射能力要低于H2O，因此，掺烧高炉煤气后，炉膛内火焰辐射能力减弱，更多的热量流往后面的过热器和尾部烟道。掺烧锅炉煤气后，炉膛内的热交换能力下降，对于以炉膛水冷壁为主要蒸发受热面的锅炉，如果锅炉结构不做调整，则锅炉的蒸发量下降。 对炉膛后烟道的传热特性影响以对流换热为主的过热器系统，吸收烟气热量主要取决于传热温压和传热系数。对于燃煤和掺烧高炉煤气的锅炉来说，两者的炉膛出口烟温相差不大[2]，因而其传热温压也相差不大。但是掺烧高炉煤气锅炉的烟气体积流量要比燃煤锅炉大，对流受热面的烟气流速增加，因此提高了传热系数，使得过热器吸热量增加，导致过热器出口温度过热。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，因而排烟温度升高，排烟热损失增加。2 全烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响高炉煤气中大量的惰性气体N2、CO2等在燃烧时不参与燃烧反应，相反，还吸收大量可燃气体燃烧过程中释放的热量，使得高炉煤气的燃烧温度偏低。虽然高炉煤气是气体燃料，理论燃烧温度（-1150℃）要远低于煤粉颗粒（1800℃-2000℃），但是高炉煤气中含有的大量惰性气体会阻碍火焰传播，使火焰的传播速度变慢（例如层流火焰传播速度仅为），因此，要保证燃烧的稳定性，必须提高燃烧温度。高炉煤气中几乎不含灰分，燃烧时，火焰基本上不产生辐射能量，只有燃烧产生的烟气中的三原子气体具有辐射能力，高炉煤气中大量的氮气不具备辐射能力，所以燃高炉煤气的锅炉，炉膛中的烟气辐射传热能力要低于燃煤锅炉。因此，炉膛内水冷壁的吸热量降低，导致锅炉蒸发量减少。 对炉膛后烟道的传热特性的影响由于高炉煤气中几乎不含有灰尘，所以，燃烧高炉煤气产生的烟气中的飞灰可以忽略不计，因此，对流受热面的污染系数ξ很低，只有，而对于燃煤锅炉，当烟气流速为10m/s时，污染系数ξ为[3]，可见，燃烧高炉煤气后，对流受热面的热有效系数增大，使得对流受热面的吸热量增多。高炉煤气中含有大量的惰性气体，产生相同燃烧能量的高炉煤气生成的烟气量要大于纯燃煤时产生的烟气量，因此流经对流受热面的烟气量增大，烟气流速增加，导致对流传热的传热系数变大，对流吸热量增大，因此，吸收对流受热面热量的过热蒸汽温度升高。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是还不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，排烟温度升高，排烟热损失增加。3 掺烧高炉煤气后的改造措施由以上的分析，为了解决掺烧高炉煤气后出现的一系列问题：炉膛温度下降；过热蒸汽温度升高；飞灰含碳量增加；排烟温度变大等，提出下面的解决方案。 改造燃烧器高炉煤气燃烧器一般布置在煤粉燃烧器的下部，当高炉煤气燃烧器具有充当锅炉启动燃烧器的功能时，这种布置可以获得燃烧和气温调节两方面的好处。如果以高炉煤气借助煤的燃烧来稳燃的话，则只对气温调节有利。由于混烧高炉煤气后，炉膛中火焰的中心位置上移，造成煤粉燃烧不完全，排烟温度升高等问题，因此，可以采取让燃烧器位置尽量下移，燃烧器喷嘴向下倾斜等方法，降低火焰中心位置，增加燃料在炉膛内的停留时间。选用能强化煤粉燃烧的燃烧器，如稳燃腔煤粉燃烧器[4]，加强煤粉颗粒的燃烧，减少飞灰含碳量，提高锅炉效率。 改造过热器掺烧高炉煤气后，炉膛内辐射吸热量减少，对流吸热量增加，因此在实际允许的情况下，增加较多的屏式过热器，相应的减少对流过热器受热面，这样，可以照顾到全烧煤和掺烧高炉煤气工况下过热器的调温性能，避免过大的增加减温水量。 改造省煤器掺烧高炉煤气后，炉膛内的辐射吸热量减少，直接影响了锅炉蒸发量下降，导致锅炉出力降低，另外，掺烧高炉煤气后，烟气量变大，排烟温度升高，因此，在炉后烟道内增加省煤器换热面积，采用沸腾式省煤器，要保证其沸腾度不超过20%，否则因省煤器内工质容积和流速增大，使省煤器的流动阻力大幅增大，影响锅炉经济性。增加省煤器换热面积，提高了省煤器的吸热量，降低了过高的排烟温度，减小了排烟损失，提高了锅炉效率。4 全烧高炉煤气后的改造措施 炉膛改造燃煤锅炉的炉膛内辐射传热能量很大，炉膛内配置了相应的大量的水冷壁吸收辐射热，改燃高炉煤气后，炉膛内辐射能量减少，过多的水冷壁吸收大量的辐射热能会使得炉内的温度进一步下降，加剧了高炉煤气燃烧的不稳定，因此，敷设卫燃带，降低燃烧区下部炉膛的吸热量，进一步提高燃烧区炉膛温度，改善高炉煤气燃烧的稳定性。增加了卫燃带后，减少了水冷壁的面积，锅炉蒸发量减少，为了保证锅炉的蒸发量，就必然要提高高炉煤气量，提高炉膛的热负荷，但是，高的炉膛热负荷也提高了烟气量和炉膛出口温度，导致过热蒸汽超温和排烟温度升高，锅炉效率下降，因此不可能通过无限制的提高炉膛热负荷来提高锅炉的蒸发量。锅炉改烧高炉煤气后，炉膛内的热交换能力显著下降，对于以炉膛水冷壁作为其全部蒸发受热面的锅炉，如果锅炉的结构不允许做较大的改动，蒸发量必定下降。 燃烧器改造对于高炉煤气来讲，动力燃烧即无焰燃烧其火焰长度短、燃烧速度快、强度大、温度高，是一种比较合适的燃烧方式，但因其体积大、以回火、噪音高、负荷调节不灵活，且流道复杂，成本高，实际中采用很少。而采用扩散燃烧不但火焰太长，而且混合不好，燃烧不完全，不适合高炉煤气。实际中大多数采用预混部分空气的燃烧方式，这种形式的燃烧器结构简单、不易回火、负荷调节灵敏，在煤气的热值和空气的预热温度波动的情况下能保持稳定的工作，调节范围宽广，在锅炉最低负荷至最高负荷时，燃烧器都能稳定工作。燃烧器的布置主要考虑以下几点：火焰应处于炉膛几何中心区域，使火焰尽可能充满炉膛，使炉膛内热量得以均匀分配，受热面的负荷均匀，不会形成局部受热引起内应力增大，防止受热不均匀。对于布置高度，在不影响火焰扩散角的情况下，燃烧器低位布置，有利于增加煤气燃烧时间，保持炉温均匀。 过热器的改造改燃高炉煤气后，烟气量增大引起过热蒸汽超温，可以通过适当减少过热器的面积来控制过热蒸汽的温度在规定范围之内。也可以通过增加减温器的调温能力，来控制过热蒸汽的温度。 增加煤气预热装置加装煤气预热器一方面可以进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，另外一方面，可以增加入炉能量，提高燃烧温度，增强火焰的辐射能力，改善高炉煤气的着火和燃尽条件。研究证明[5]，高炉煤气温度每提高10℃，理论燃烧温度可以高4℃。但是由于高炉煤气的易燃性和有毒性，要求与烟气之间的换热过程严密而不泄露，理论上只能采用分离式热管换热器。 省煤器的改造改烧高炉煤气后，排烟温度升高，锅炉蒸发量下降，因此，增加省煤器面积，采用沸腾式省煤器可以提高省煤器的吸热量，降低过高的排烟温度，减小排烟损失，提高锅炉效率。另一方面，高炉煤气锅炉炉内火焰黑度和炉内温度低，故不宜单纯以增加敷设受热面的面积来提高锅炉蒸发量，而采用沸腾式省煤器来弥补锅炉蒸发量的减少，这是提高锅炉出力的有效措施。 尾部烟道的改造由于高炉煤气发热量低，惰性气体含量高，因此燃用高炉煤气时，锅炉的烟气量及阻力都讲增加，为此，一般须考虑扩大尾部烟道流通面积降低流动阻力及增加引风机的引风能力。 燃气安全防爆措施从安全方面考虑，有必要建立燃气锅炉燃烧系统，包括自动点火、熄火保护、燃烧自动调节、必要的连锁保护方面的自动化控制。同时为了减轻炉膛和烟道在发生爆炸时的破坏程度，燃气锅炉的炉膛和烟道上应设置防爆装置。此外燃气系统应装设放散管，在锅炉房燃气引入口总切断阀入口侧、母管末端、管道和设备的最高点、燃烧器前等处应布置放散点。采取了以上安全措施后，可以确保锅炉处在安全运行之中。参考文献：[1]湛志钢，煤粉、高炉煤气混烧对煤粉燃尽性影响的研究[D].[硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2004.[2]姜湘山，燃油燃气锅炉及锅炉房设计[M].北京：机械工业出版社，2003.[3]范从振，锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，1986.[4]陈刚、张志国等，稳燃腔煤粉燃烧器试验研究及应用[J].动力工程，1994（12）.[5]刘景生、王子兵，全燃高炉煤气锅炉的优化设计[J].河北理工学院学报.

高炉卸料小车远程定位控制多采用刻度标尺精确定位系统、或APON无线定位测距仪，对其进行精确位置检测和自动控制。通过该技术的使用，可以时刻掌握各个料仓的实际料量，了解卸料小车的实时位置，实现自动定点或多点均匀卸料。

高炉自动化系统技术方案(转载)一、系统设计指导思想炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料（矿石、燃料和熔剂）从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，最后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。高炉生产必须要求计算机控制系统能够很好地保证生产过程的连续性和实时监控性，而且要求数据量最多，所有设备的自动化程度要高。计算机系统要求数据采集周期短，刷新速率快，特别对通讯网络而言，数据传输速率、网络稳定性和正确性尤为重要。对检测仪表而言，也即对温度、压力、差压、流量、料位、重量的检测，要求数据的采集精确度≤，采集速率≤。高炉的自动化控制方案，首先应着眼于系统的可靠性、实用性和先进性，并在此基础上提高系统的性价比。1．可靠性高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，它不仅要及时稳定的给炼钢工序提供合格的铁水，还同时为轧钢加热炉提供煤气。高炉生产的短时间中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。因此，必须把系统的可靠性也即安全性放在高炉控制系统设计的第一位。在设备控制方面，要满足炼铁设备及工艺的特定要求，完善必要的软硬件连锁，实现最可靠的开停车顺序控制，以及可靠的处理突发性事件的应急处理方案，确保整个高炉生产系统的安全性。为保证这些设备安全可靠运行，除了系统硬件之外，还必须在软件编程上增加多种保护功能，以进一步提高系统的安全性和可靠性。2．实用性为适应中型规模钢铁厂在生产管理的技术基本点面上要求循序渐进、逐步提高的多数情况，对高炉生产的过程控制，设有手动和自动两种操作状态，两种操作状态之间，可实现无扰动切换。由工业微型计算机和PLC系统、计算机网络、控制软件组成在线计算机应用系统，下位机通过各检测仪表，采集高炉上料、配料运行数据、炉体温度、风温、风压，除尘系统等工艺参数。在手动操作模式下，上述工艺参数经过上位机计算机处理，使之成为清晰而精确的“软件仪表”，将过去人工来不及分析的、各种缺乏相关性的信息都能充分地利用起来，揭示出它们之间的内在联系，从而对判断高炉生产过程和指导操作起到了更多的作用。在自动操作模式下，我们在常规PID调节的基础之上，增加了非线性变参数调节，自适应调节和智能控制等环节。经过计算机综合分析和建立数学模型，作为人工操作或自动调节的依据，并充分利用计算机储存信息量大的优点，为高炉的操作提供更准确、更合理的控制策略。3．先进性采用智能控制技术，以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。具有更好的适应性、容错性、鲁棒性、自组织功能，具有自学习能力、更强的实时性和人机协同功能。不仅依靠单纯的数学模型，而是能够根据知识和经验的积累，进行在线推理，做出非线性和多因素的判断，从而优选出能随动实时变化的最佳控制策略。通过记录、分析高炉的历史生产数据，采用“优选图法”，指导操作人员，使之确定的每一步动作更加精确和科学。在这种状况较之传统人工操作模式下，高炉各操作参数的离散程度将明显缩小，向着最佳区间，甚至最佳点靠拢的趋势将非常明显。在系统更进一步优化后，可实现多种“趋势分析”，计算机能够做出趋势预报，及时为操作者提供更多的手段，相当于真正做到了类似于传统操作模式下，工艺管理上经常会提出“早调、勤调、少调”的要求。高炉生产过程在应用本系统后将更加趋向稳定。二、控制系统实施方案1．系统硬件本系统PLC硬件全部选用施耐德公司的Modicon TSX Quantum 140系列产品，网络连接使用Modbus TCP/IP Ethernet，数据传输速率高达100MBPS，采用信息行业事实标准TCP/IP，应用层使用Modbus协议，几乎不会发生数据传输冲突，交换式以太网技术的使用更避免了冲突发生的可能。网络配置包括PLC端和PC机端两个部分。系统中的每套PLC系统通过插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速以太网上，位置比较集中的可以采用双绞线连接。上位监控机采用双绞线连接快速以太网。每台上位监控机内各插入1块3C905C 100M以太网卡。通过Quantum 140NOE77100模块可以定义I/O数据表，使用Internet Explorer查看以太网状态信息和现场I/O数据，也可通过其它的内嵌功能，基于Web的BOOTP服务器配置，SNMP协议支持等，使网络建立、调试、管理都变得简单。3．组态软件软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站及工程师站人机界面设计四个部分。PLC组态及参数配置、下位机监控系统的编程均在Concept XL 环境下完成，它易于使用，功能丰富，具有5种符合IEC1131-3标准的编程模式。特别是软件仿真测试功能最受用户欢迎，大大缩短了在线调试时间。高炉及热风炉根据控制流程不同，可以采用LD、FBD两种编程方式。程序功能包括系统初始化、参数量程变换、参数监视及异常处理、各种连锁及控制。本系统涉及工艺参数较多，有压力、温度、差压、流量、质量、料位、阀位、液位等等。高炉本体及热风炉控制工艺复杂，设计和配备必要的调节回路。灵活的Concept编程软件为实现各种控制工艺提供了丰富的功能，可以根据生产实际编写出各种需求的功能。上位监控工作站由8台Advantech工业控制计算机完成整个系统的过程数据采集、运行状态监视、系统设备控制，生产报表的生成和打印、数据备份等工作。上位机监控软件中人机界面的设计采用GE Fanuc iFIX 软件，可实现实时、历史趋势，数据报表，数据采集，报警记录，动态显示等丰富功能。工业现场数据采集实时性好，可以完成监控画面设计、过程数据库建立以及监控软件各功能块的编制等项的功能。其着重点是确保系统可靠，以及如何方便于操作。4．系统总图高炉自动化控制系统硬件和网络配置总图详见图1。图中：整个PLC系统包括5个CPU主机站、6个PLC I/O站和Profibus-DP现场总线。CRT1～CRT4为炉顶及卷扬操作站、高炉本体操作站、上料操作站、热风炉操作站，CRT5为工程师站，CRT6为布袋除尘操作站、CRT7为出铁场、原料场除尘系统操作站。其中网络连接：24端口以太网交换机设置在高炉主控室内，2台8端口以太网交换机分别设置在布袋除尘和矿槽控制室内。高炉主控室至布袋除尘、高炉主控室至矿槽控制室之间，通过光纤连接。采用带光缆接口的交换机，或使用光电转换器，用光纤连接以太网。 5．主要功能描述本系统将是一个集顺序控制、过程控制、数据采集、工况监视、数据管理为一体的计算机控制管理系统。主要功能如下： • 对电动机、阀门等以及成套机电设备的开关量控制，包括分组连锁起动、分组连锁关机、组内自动连锁控制、组内单步连锁控制、系统单步调试。 • 过程控制数据的采集和处理（包括开关量和模拟量）。 • 完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示、确认、记录和打印。报警发生的开始时间、确认时间和恢复时间均能自动记录。 • 动态显示工艺流程图画面，各画面之间可以自由切换。 • 历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。图1 高炉自动化控制系统硬件和网络配置图 • 定时打印或即时打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。定时打印的时间间隔可修改，即交接班时间可通过操作设定。 • 面向目标的操作方式，友善的人机操作界面。对某台设备的操作，只需把光标移到相应的目标（如电机、阀门）的图形位置上就可完成操作。如目标能被选中，则允许操作，否则操作无效。 • 系统时间、模拟量报警上下限的设置和修正。 • 较强的系统自诊断功能，包括PLC模块出错显示，在线查看开关量和模拟量条件表。 • 操作记录、开关量报警列表、模拟量报警列表的自动记录和显示打印。• 为加强系统的可靠性，对系统的某些重要操作设置密码，以防无关人员随意进入操作。 6．PLC控制功能⑴ 炉顶系统• 炉顶布料程序控制和炉顶设备顺序控制； • 料流调节阀开度控制； • 溜槽倾动和旋转控制； • 料线测量和探尺控制； • 炉顶均排压控制； • 炉顶温度监测和压力控制。 ⑵ 槽下系统 • 焦炭、矿石的备料系统； • 原料的称量补偿和水分控制； • 高炉装料程序控制。 ⑶ 高炉本体 • 炉体各点的温度、压力、流量检测； • 炉喉温度和煤气成分数据处理； • 热风温度调节； • 炉体冷却水压力、流量测量； • 风口平台出铁场蒸气、压缩空气、O2的流量及压力测量； • 炉体参数监控和报警； • 炉体系统数据处理。 ⑷ 热风炉系统• 热风炉燃烧调节阀遥控操作；• 煤气总管压力自动调节；• 热风炉拱顶温度记录； • 热风炉出口温度记录； • 热风炉燃烧室温度记录； • 热风炉废气温度记录； • 热风炉总管压力记录； • 冷风总管压力、流量记录； • 冷风总管温度指示； • 净煤气总管温度、压力指示； • 净煤气总管流量、温度指示； • 助燃空气总管压力、温度指示； • 助燃空气，总管流量记录； • 冷却水压力指示； • 冷却水流量指示、累计； • 冷风均压信号； • 废气排压信号； • 生产联络信号。 ⑸ 布袋除尘系统 • 荒煤气总管温度指示、记录、报警、连锁； • 荒煤气总管压力指示； • 荒煤气总管压差指示、应答、连锁； • 净煤气温度指示； • 净煤气流量指示、累计； • 净煤气含尘量检测、报警。 ⑹ 其它系统 • 除尘系统的煤气温度、压力测量； • 冲渣水压力、流量采集。三、系统启动和运行 接通系统总电源后，先开启PLC系统和网络系统电源，待进入正常运行状态后，再打开操作站彩色显示器和工控机电源，系统引导后直接进入主菜单。主菜单有四个选项： 运行操作——进入系统概貌图，根据系统概貌图中的功能按钮，进入各项相应操作。 历史曲线——显示并打印已记录在硬盘中的模拟量数据。 报表打印——查看及打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。 系统维护——进入与系统设置和维护有关的各项操作。 1. 系统画面为了使画面整齐、美观，各系统监控画面分别由一幅系统主工艺画面和若干幅分画面组成，系统主工艺上只显示重要的目标和数据。如要了解更详细的情况可切换到分画面上，就能看到进入PLC系统的所有测点目标和数据的动态实时显示，全部使用汉字提示。按主菜单运行操作按钮后进入系统主工艺画面。 在主画面的底部有一个按钮式的子菜单，将包括：炉顶及卷扬、高炉本体、热风炉、布袋除尘、和转运站、系统组操作、报警列表、实时数据显示、参数一览表按钮。按前面几个按钮，可以进行画面之间的切换。后面四个按钮，用于选择其它功能操作。在各监控画面上，用不同的图形表示电机和阀门等设备；在组操作中，用汉字设备名称指示框表示之。以不同的颜色来表示电机是否备妥、正常运行，报警和报警已被确认。从运行的目标是否带有边框可以区分出，该设备是在集中方式下或是在现场机旁启动的。2. 运行操作系统正常运行时以组操作为主。按下组操作按钮，就能弹出一个标注设备名称的流程框图构成的组操作画面，根据开车顺序分别起动各组电机。在组操作区中有组开、组关、暂停、退出四个按钮供操作选择。各按钮前的指示灯绿色表示正在执行该操作，将光标直接对准组内电机，也可进行组内单步连锁操作。 图2 高炉立面设计示例图3 高炉炉顶上料示例在进入系统单步调试状态后，除了在组操作画面上操作外，也能直接在各个子画面上，面向目标进行单步调试操作，如选中时目标为黄色，进行开机操作；如目标为绿色，则进行关机操作。对高炉生产中的几个关键过程，在相关的画面中设计简洁而醒目的动态显示。如在高炉上料环节中，我们充分利用安装在减速机输出轴的绝对位置编码器信号，在分画面中动态显示料车位置。在高炉布料过程中，我们将根据布料和探尺相关设备的返回信号，动态模拟显示高炉料层的实时位置。同时通过Modbus总线将变频器和PLC连接起来，实时监控变频器的运行状态。如此直观的画面，再配合以工艺参数的监测和报警状态显示，操作人员就能够对高炉的主要实时运行工况一目了然，对提高系统安全性和可靠性提供了扎实的保证，并且在便于工人的操作方面也都是十分有益的。3．过程控制从实用的角度出发，本系统的模拟量输出主要用于阀门的调节和阀位控制。并按工艺要求设置必要的单回路PID自动调节回路，必须是到目前为止公认比较成熟和可靠的。高炉各系统生产过程检测与控制项目如下： ⑴ 矿槽料位每个矿槽上装一台料位计。矿槽料位信号作为上料控制用。在矿槽三楼控制室设有监视仪表盘，同时矿槽料位信号也递至高炉主控楼计算机。⑵ 槽下称量槽下每个称量斗设一台电子秤，其信号送至高炉主控楼计算机，对称量结果进行补偿。⑶ 高炉本体、无料钟炉顶及粗煤气系统高炉本体检测项目主要有：炉基、炉底、炉身、炉喉、炉顶温度、风渣口小套出水温度和冷、热风温度；炉底、炉喉钢砖冷却水流量、压力，炉体冷却工业水流量、压力，风渣口小套高压水流量、压力，冲渣水流量、压力，压缩空气、氮气、蒸汽流量、压力；高炉全压差及炉静压、炉身透气性测量。炉顶料罐内压力、温度检测。料罐料空信号料位计测量；高炉料线测量，炉顶气密箱温度、气密箱冷却水温度、流量测量。粗煤气系统有除尘器上部煤气压力、温度测量；除尘器下部锥体温度测量。炉顶煤气压力自动调节；热风温度自动调节；炉顶氮封用氮气压力自动调节等。⑷ 热风炉热风炉系统拱顶温度、煤气温度和含氧量，热风炉煤气量、助燃空气量，热风炉冷风阀前后差压及烟道阀前后差压，其均压信号可送电气联锁；冷风总管压力、温度、流量；煤气总管温度、压力、流量。空气预热器前后烟气温度，压力及空气温度。前置预热器前后烟气温度、压力，煤气温度、压力，空气温度、压力。冷却水温度、压力、流量和出水温度。燃烧过程可根据拱顶温度控制煤气调节阀，助燃空气与煤气采用配比调节。助燃空气总管压力自动调节等。⑸ 布袋除尘系统布袋除尘系统每个箱体的出口支管，装有煤气流量测量：布袋除尘器下部锥体及中间灰斗设有料位检测。除尘器人口总管设有煤气压力、温度测量；净煤气总管设有煤气压力、温度、流量和含尘量测量。⑹ 矿槽除尘和出铁场除尘矿槽和出铁场除尘器前温度检测。除尘器进出口差压测量。灰斗高低料位连锁及报警。除尘风机运行参数和报警等。以高炉布料为例：高炉冶炼过程是连续的，炉内有压力且产生大量煤气，整个过程是和大气隔绝的。在隔绝的状况下如何源源不断地把炉料加到炉内，对保证高炉正常冶炼至关重要。目前普遍使用的无料钟炉顶如图4所示。该成套设备为串罐式，用于高炉炉顶受料与给料及布料，布料工艺性能好，可实现多环或任意点布料。通常都采用料流调节阀加布料溜槽的控制方式，来确保矿石、焦炭在炉内的精确布料。工作过程简述如下：⑴ 受料斗空，挡料阀关，上密封阀关。上料； ⑵ 料罐空，料流调节阀关，滚筒停，下密封阀关。打开放散阀，料罐压力降至大气压； ⑶ 打开上密封阀，打开挡料阀，由受料斗向料罐放料，放空后关闭挡料阀、关闭上密封阀；⑷ 关闭放散阀，打开一次均压阀，料罐充压，关一次均压，开二次均压至料罐压力与高炉压力相等或略高，关二次均压，开下密封阀。 ⑸ 料线到达设定值，开始布料过程： a. 提料尺，溜槽运动到设定位置，开料流调节阀到设定的γ角并启动给料滚筒，向高炉布料。 图4 下料阀调节工作示意 b. 料罐空，停滚筒，关闭料流调节阀，关闭下密封阀，放探尺。本次布料结束。再承接第⑵步，如此周而复始。利用料流调节阀和布料溜槽控制布料原理如图5和图6所示：图5 下料阀调节工作示意 图6 布料溜槽工作示意图高炉炉料经过矿槽配料工艺后，先进入到炉顶上料斗和下料斗，在高炉接到布料指令后，其下料斗的料流调节阀首先要按工艺要求开启到给定的开度（即γ角），炉料按一定的流量经布料滚筒后流到布料溜槽上，布料溜槽也按工艺要求升到一定的倾动角度（即α角），同时，布料溜槽还在水平面方向上进行着匀速旋转（即β角）。这样炉料就可以均匀的布到高炉的料面上了。图7 下料斗调节阀开度控制流程图从上述基本控制原理可以看出，只要控制好α、β、γ三个角度，就能把炉料按任意的形式布到炉内。高炉布料方式一般有环形布料、扇形布料、螺旋形布料和定点布料等几种，最多使用的还是环形布料，即一批料以不同的倾动角度布到炉内，形成以高炉中心为圆心的数个圆环，使炉料均匀的布在炉内。如果在冶炼过程中出现炉内料面不均匀的情况，则可以利用扇形布料或定点布料来弥补。或者炉长根据炉况需要，为改善透气性、保护炉壁使其温度不致过热等等原因，也需要采用扇形或定点布料的方法来改善炉内炉料的分布状态。 在布料控制过程中下料斗调节阀开度（即γ角的控制）是至关重要的，只有精确控制好γ角，才能有效地控制好下料流量，进而更准确的控制好每批料布料的厚度、环数及布料的起点和终点。由炉顶料流调节阀的实际开度返回值（采用自整角机或光电编码器检测转换成实际角度），并接收炉顶控制系统发出的γ角开度大小和动作指令。经分析处理后转换成4～20mA的电信号控制直流驱动装置。为了使系统既有较快速响应特性，又能达到较理想的准确度，采用PID调节和逻辑控制相结合的方法。其程序流程如图7所示。PLC控制系统首先检测γ角的给定值和实际返回值，并计算出它们的差值δ, 当δ值大于某个角度（比如2度）时，给定直流驱动装置以较大的步长，使系统快速反应；当δ值小于某个角度、即γ角接近给定值时，系统自动进入PID调节控制状态，即随着δ值的减小，控制系统给定的调节幅度也按比例减小，直至为零。PID调节的各项参数（比例、微分、积分系数，延时时间，偏移量等）必须反复调试才能达到最好效果，确保较高的控制精度。高炉冷风阀自动调节和炉顶压力自动调节，可根据用户的需求酌情采用。 4. 开关量报警电机在运行过程中备妥消失，或在启动以后没有及时得到运行应答信号，或在运行过程中有过电流，或出现综合故障时，系统就会发出报警。一旦检查到开关量报警，屏幕上相应的目标变成红色闪动且有声响。如报警目标不在当前画面上，系统画面切换按钮上会显示红色闪动边框，提示到该画面中去寻找报警目标。对其进行操作即可确认此报警，确认后红色不闪，声响消失，目标的红色一直要保持到报警状态完全解除后才能消失。 在开关量报警列表中，计算机自动记录报警的目标名称，报警产生时间、确认时间、解除时间等，分别以不同的颜色来表示。 5. 模拟量报警在系统主工艺画面和各个分图中可以动态实时显示模拟量数值。此值在正常时以绿色显示；超出设定上下限，且系统正处于正常运行状态，就会出现模拟量报警，此时数值成红色闪动和发出声响，并在屏幕顶端出现报警窗口，提示模拟量名称、报警的发生时间、越限值和确认按钮。经确认后报警窗口消失。模拟量报警列表与开关量报警列表相同。 6. 实时趋势实时数据显示包括实时曲线、棒形图、电气仪表图三个子功能按钮。按下某功能按钮，可分别进入不同的图形显示。实时曲线窗口画面分四个小显示窗口，能同时显示四条实时曲线。按下设置按钮后屏幕上弹出一个选择窗口，列出可供选择的各个模拟量。7. 历史曲线 在系统主菜单中按历史曲线按钮，可进入历史曲线和趋势查询和打印功能。屏幕上可以单幅显示也可以用四个历史曲线窗口，分别显示四幅不同的历史曲线。在选择显示或打印之前，历史曲线的日期、起始时间、时间间隔都能进行设定，并能实现曲线的左右移动。8. 报表打印在系统菜单选择报表打印，就可进入报表打印功能。屏幕先显示当前时刻的生产班报表，右下角有报表选择按钮。报表打印设有定时打印和即时打印两种方式。在选择打印功能后打印机自动通电。 9. 系统维护 选择主菜单中的系统维护，即弹出系统维护功能子菜单，对能改变系统运行状况的维护功能，必须从键盘输入密码才能进入。各选项如下： 系统单步调试：用于设置系统成单步调试状态。 系统操作记录：记录上位机的权限转换、状态变化及运行操作。可详细记录当班人员的每一步操作，包括组操作、开停机，对报警的响应和调用的其它功能。可翻动查阅500个记录，500个以前的操作均记录在硬盘上，最多可记录一个星期或更长的时间。 系统打印设置：用于设置系统的生产班报表、生产日报表、生产月报表的定时打印和即时打印。设置按钮前有一指示灯，表示当前打印状态。系统健康图：用于显示下位机各模块的运行状况。当下位机某一模块发生运行故障时，该图中所对应的模块就闪红报警，直到故障排除为止。图8 PLC系统健康图开关量和模拟量控制条件表：分页显示系统开关量和模拟量控制条件表。表中详细列出设备名称、PLC接点位号、以及机柜内来去的端子号，仪表位号和量程，以及系统配电图等。维修人员无须再去查阅图纸，就能掌握现场信号的来龙去脉，一目了然，十分方便。模拟量控制条件表中的报警上下限参数，还可通过键盘修改。班工作时间设置：可通过键盘或跟踪球设置早、中、晚三班的起始时间，各个班按八小时间隔自动分配。系统时间校正：可通过键盘或跟踪球校正系统时钟的时、分、秒。系统密码设置：用于设置系统的各级密码。

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机械工程论文参考文献

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高炉自动化系统技术方案(转载)一、系统设计指导思想炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料（矿石、燃料和熔剂）从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，最后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。高炉生产必须要求计算机控制系统能够很好地保证生产过程的连续性和实时监控性，而且要求数据量最多，所有设备的自动化程度要高。计算机系统要求数据采集周期短，刷新速率快，特别对通讯网络而言，数据传输速率、网络稳定性和正确性尤为重要。对检测仪表而言，也即对温度、压力、差压、流量、料位、重量的检测，要求数据的采集精确度≤，采集速率≤。高炉的自动化控制方案，首先应着眼于系统的可靠性、实用性和先进性，并在此基础上提高系统的性价比。1．可靠性高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，它不仅要及时稳定的给炼钢工序提供合格的铁水，还同时为轧钢加热炉提供煤气。高炉生产的短时间中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。因此，必须把系统的可靠性也即安全性放在高炉控制系统设计的第一位。在设备控制方面，要满足炼铁设备及工艺的特定要求，完善必要的软硬件连锁，实现最可靠的开停车顺序控制，以及可靠的处理突发性事件的应急处理方案，确保整个高炉生产系统的安全性。为保证这些设备安全可靠运行，除了系统硬件之外，还必须在软件编程上增加多种保护功能，以进一步提高系统的安全性和可靠性。2．实用性为适应中型规模钢铁厂在生产管理的技术基本点面上要求循序渐进、逐步提高的多数情况，对高炉生产的过程控制，设有手动和自动两种操作状态，两种操作状态之间，可实现无扰动切换。由工业微型计算机和PLC系统、计算机网络、控制软件组成在线计算机应用系统，下位机通过各检测仪表，采集高炉上料、配料运行数据、炉体温度、风温、风压，除尘系统等工艺参数。在手动操作模式下，上述工艺参数经过上位机计算机处理，使之成为清晰而精确的“软件仪表”，将过去人工来不及分析的、各种缺乏相关性的信息都能充分地利用起来，揭示出它们之间的内在联系，从而对判断高炉生产过程和指导操作起到了更多的作用。在自动操作模式下，我们在常规PID调节的基础之上，增加了非线性变参数调节，自适应调节和智能控制等环节。经过计算机综合分析和建立数学模型，作为人工操作或自动调节的依据，并充分利用计算机储存信息量大的优点，为高炉的操作提供更准确、更合理的控制策略。3．先进性采用智能控制技术，以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。具有更好的适应性、容错性、鲁棒性、自组织功能，具有自学习能力、更强的实时性和人机协同功能。不仅依靠单纯的数学模型，而是能够根据知识和经验的积累，进行在线推理，做出非线性和多因素的判断，从而优选出能随动实时变化的最佳控制策略。通过记录、分析高炉的历史生产数据，采用“优选图法”，指导操作人员，使之确定的每一步动作更加精确和科学。在这种状况较之传统人工操作模式下，高炉各操作参数的离散程度将明显缩小，向着最佳区间，甚至最佳点靠拢的趋势将非常明显。在系统更进一步优化后，可实现多种“趋势分析”，计算机能够做出趋势预报，及时为操作者提供更多的手段，相当于真正做到了类似于传统操作模式下，工艺管理上经常会提出“早调、勤调、少调”的要求。高炉生产过程在应用本系统后将更加趋向稳定。二、控制系统实施方案1．系统硬件本系统PLC硬件全部选用施耐德公司的Modicon TSX Quantum 140系列产品，网络连接使用Modbus TCP/IP Ethernet，数据传输速率高达100MBPS，采用信息行业事实标准TCP/IP，应用层使用Modbus协议，几乎不会发生数据传输冲突，交换式以太网技术的使用更避免了冲突发生的可能。网络配置包括PLC端和PC机端两个部分。系统中的每套PLC系统通过插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速以太网上，位置比较集中的可以采用双绞线连接。上位监控机采用双绞线连接快速以太网。每台上位监控机内各插入1块3C905C 100M以太网卡。通过Quantum 140NOE77100模块可以定义I/O数据表，使用Internet Explorer查看以太网状态信息和现场I/O数据，也可通过其它的内嵌功能，基于Web的BOOTP服务器配置，SNMP协议支持等，使网络建立、调试、管理都变得简单。3．组态软件软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站及工程师站人机界面设计四个部分。PLC组态及参数配置、下位机监控系统的编程均在Concept XL 环境下完成，它易于使用，功能丰富，具有5种符合IEC1131-3标准的编程模式。特别是软件仿真测试功能最受用户欢迎，大大缩短了在线调试时间。高炉及热风炉根据控制流程不同，可以采用LD、FBD两种编程方式。程序功能包括系统初始化、参数量程变换、参数监视及异常处理、各种连锁及控制。本系统涉及工艺参数较多，有压力、温度、差压、流量、质量、料位、阀位、液位等等。高炉本体及热风炉控制工艺复杂，设计和配备必要的调节回路。灵活的Concept编程软件为实现各种控制工艺提供了丰富的功能，可以根据生产实际编写出各种需求的功能。上位监控工作站由8台Advantech工业控制计算机完成整个系统的过程数据采集、运行状态监视、系统设备控制，生产报表的生成和打印、数据备份等工作。上位机监控软件中人机界面的设计采用GE Fanuc iFIX 软件，可实现实时、历史趋势，数据报表，数据采集，报警记录，动态显示等丰富功能。工业现场数据采集实时性好，可以完成监控画面设计、过程数据库建立以及监控软件各功能块的编制等项的功能。其着重点是确保系统可靠，以及如何方便于操作。4．系统总图高炉自动化控制系统硬件和网络配置总图详见图1。图中：整个PLC系统包括5个CPU主机站、6个PLC I/O站和Profibus-DP现场总线。CRT1～CRT4为炉顶及卷扬操作站、高炉本体操作站、上料操作站、热风炉操作站，CRT5为工程师站，CRT6为布袋除尘操作站、CRT7为出铁场、原料场除尘系统操作站。其中网络连接：24端口以太网交换机设置在高炉主控室内，2台8端口以太网交换机分别设置在布袋除尘和矿槽控制室内。高炉主控室至布袋除尘、高炉主控室至矿槽控制室之间，通过光纤连接。采用带光缆接口的交换机，或使用光电转换器，用光纤连接以太网。 5．主要功能描述本系统将是一个集顺序控制、过程控制、数据采集、工况监视、数据管理为一体的计算机控制管理系统。主要功能如下： • 对电动机、阀门等以及成套机电设备的开关量控制，包括分组连锁起动、分组连锁关机、组内自动连锁控制、组内单步连锁控制、系统单步调试。 • 过程控制数据的采集和处理（包括开关量和模拟量）。 • 完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示、确认、记录和打印。报警发生的开始时间、确认时间和恢复时间均能自动记录。 • 动态显示工艺流程图画面，各画面之间可以自由切换。 • 历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。图1 高炉自动化控制系统硬件和网络配置图 • 定时打印或即时打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。定时打印的时间间隔可修改，即交接班时间可通过操作设定。 • 面向目标的操作方式，友善的人机操作界面。对某台设备的操作，只需把光标移到相应的目标（如电机、阀门）的图形位置上就可完成操作。如目标能被选中，则允许操作，否则操作无效。 • 系统时间、模拟量报警上下限的设置和修正。 • 较强的系统自诊断功能，包括PLC模块出错显示，在线查看开关量和模拟量条件表。 • 操作记录、开关量报警列表、模拟量报警列表的自动记录和显示打印。• 为加强系统的可靠性，对系统的某些重要操作设置密码，以防无关人员随意进入操作。 6．PLC控制功能⑴ 炉顶系统• 炉顶布料程序控制和炉顶设备顺序控制； • 料流调节阀开度控制； • 溜槽倾动和旋转控制； • 料线测量和探尺控制； • 炉顶均排压控制； • 炉顶温度监测和压力控制。 ⑵ 槽下系统 • 焦炭、矿石的备料系统； • 原料的称量补偿和水分控制； • 高炉装料程序控制。 ⑶ 高炉本体 • 炉体各点的温度、压力、流量检测； • 炉喉温度和煤气成分数据处理； • 热风温度调节； • 炉体冷却水压力、流量测量； • 风口平台出铁场蒸气、压缩空气、O2的流量及压力测量； • 炉体参数监控和报警； • 炉体系统数据处理。 ⑷ 热风炉系统• 热风炉燃烧调节阀遥控操作；• 煤气总管压力自动调节；• 热风炉拱顶温度记录； • 热风炉出口温度记录； • 热风炉燃烧室温度记录； • 热风炉废气温度记录； • 热风炉总管压力记录； • 冷风总管压力、流量记录； • 冷风总管温度指示； • 净煤气总管温度、压力指示； • 净煤气总管流量、温度指示； • 助燃空气总管压力、温度指示； • 助燃空气，总管流量记录； • 冷却水压力指示； • 冷却水流量指示、累计； • 冷风均压信号； • 废气排压信号； • 生产联络信号。 ⑸ 布袋除尘系统 • 荒煤气总管温度指示、记录、报警、连锁； • 荒煤气总管压力指示； • 荒煤气总管压差指示、应答、连锁； • 净煤气温度指示； • 净煤气流量指示、累计； • 净煤气含尘量检测、报警。 ⑹ 其它系统 • 除尘系统的煤气温度、压力测量； • 冲渣水压力、流量采集。三、系统启动和运行 接通系统总电源后，先开启PLC系统和网络系统电源，待进入正常运行状态后，再打开操作站彩色显示器和工控机电源，系统引导后直接进入主菜单。主菜单有四个选项： 运行操作——进入系统概貌图，根据系统概貌图中的功能按钮，进入各项相应操作。 历史曲线——显示并打印已记录在硬盘中的模拟量数据。 报表打印——查看及打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。 系统维护——进入与系统设置和维护有关的各项操作。 1. 系统画面为了使画面整齐、美观，各系统监控画面分别由一幅系统主工艺画面和若干幅分画面组成，系统主工艺上只显示重要的目标和数据。如要了解更详细的情况可切换到分画面上，就能看到进入PLC系统的所有测点目标和数据的动态实时显示，全部使用汉字提示。按主菜单运行操作按钮后进入系统主工艺画面。 在主画面的底部有一个按钮式的子菜单，将包括：炉顶及卷扬、高炉本体、热风炉、布袋除尘、和转运站、系统组操作、报警列表、实时数据显示、参数一览表按钮。按前面几个按钮，可以进行画面之间的切换。后面四个按钮，用于选择其它功能操作。在各监控画面上，用不同的图形表示电机和阀门等设备；在组操作中，用汉字设备名称指示框表示之。以不同的颜色来表示电机是否备妥、正常运行，报警和报警已被确认。从运行的目标是否带有边框可以区分出，该设备是在集中方式下或是在现场机旁启动的。2. 运行操作系统正常运行时以组操作为主。按下组操作按钮，就能弹出一个标注设备名称的流程框图构成的组操作画面，根据开车顺序分别起动各组电机。在组操作区中有组开、组关、暂停、退出四个按钮供操作选择。各按钮前的指示灯绿色表示正在执行该操作，将光标直接对准组内电机，也可进行组内单步连锁操作。 图2 高炉立面设计示例图3 高炉炉顶上料示例在进入系统单步调试状态后，除了在组操作画面上操作外，也能直接在各个子画面上，面向目标进行单步调试操作，如选中时目标为黄色，进行开机操作；如目标为绿色，则进行关机操作。对高炉生产中的几个关键过程，在相关的画面中设计简洁而醒目的动态显示。如在高炉上料环节中，我们充分利用安装在减速机输出轴的绝对位置编码器信号，在分画面中动态显示料车位置。在高炉布料过程中，我们将根据布料和探尺相关设备的返回信号，动态模拟显示高炉料层的实时位置。同时通过Modbus总线将变频器和PLC连接起来，实时监控变频器的运行状态。如此直观的画面，再配合以工艺参数的监测和报警状态显示，操作人员就能够对高炉的主要实时运行工况一目了然，对提高系统安全性和可靠性提供了扎实的保证，并且在便于工人的操作方面也都是十分有益的。3．过程控制从实用的角度出发，本系统的模拟量输出主要用于阀门的调节和阀位控制。并按工艺要求设置必要的单回路PID自动调节回路，必须是到目前为止公认比较成熟和可靠的。高炉各系统生产过程检测与控制项目如下： ⑴ 矿槽料位每个矿槽上装一台料位计。矿槽料位信号作为上料控制用。在矿槽三楼控制室设有监视仪表盘，同时矿槽料位信号也递至高炉主控楼计算机。⑵ 槽下称量槽下每个称量斗设一台电子秤，其信号送至高炉主控楼计算机，对称量结果进行补偿。⑶ 高炉本体、无料钟炉顶及粗煤气系统高炉本体检测项目主要有：炉基、炉底、炉身、炉喉、炉顶温度、风渣口小套出水温度和冷、热风温度；炉底、炉喉钢砖冷却水流量、压力，炉体冷却工业水流量、压力，风渣口小套高压水流量、压力，冲渣水流量、压力，压缩空气、氮气、蒸汽流量、压力；高炉全压差及炉静压、炉身透气性测量。炉顶料罐内压力、温度检测。料罐料空信号料位计测量；高炉料线测量，炉顶气密箱温度、气密箱冷却水温度、流量测量。粗煤气系统有除尘器上部煤气压力、温度测量；除尘器下部锥体温度测量。炉顶煤气压力自动调节；热风温度自动调节；炉顶氮封用氮气压力自动调节等。⑷ 热风炉热风炉系统拱顶温度、煤气温度和含氧量，热风炉煤气量、助燃空气量，热风炉冷风阀前后差压及烟道阀前后差压，其均压信号可送电气联锁；冷风总管压力、温度、流量；煤气总管温度、压力、流量。空气预热器前后烟气温度，压力及空气温度。前置预热器前后烟气温度、压力，煤气温度、压力，空气温度、压力。冷却水温度、压力、流量和出水温度。燃烧过程可根据拱顶温度控制煤气调节阀，助燃空气与煤气采用配比调节。助燃空气总管压力自动调节等。⑸ 布袋除尘系统布袋除尘系统每个箱体的出口支管，装有煤气流量测量：布袋除尘器下部锥体及中间灰斗设有料位检测。除尘器人口总管设有煤气压力、温度测量；净煤气总管设有煤气压力、温度、流量和含尘量测量。⑹ 矿槽除尘和出铁场除尘矿槽和出铁场除尘器前温度检测。除尘器进出口差压测量。灰斗高低料位连锁及报警。除尘风机运行参数和报警等。以高炉布料为例：高炉冶炼过程是连续的，炉内有压力且产生大量煤气，整个过程是和大气隔绝的。在隔绝的状况下如何源源不断地把炉料加到炉内，对保证高炉正常冶炼至关重要。目前普遍使用的无料钟炉顶如图4所示。该成套设备为串罐式，用于高炉炉顶受料与给料及布料，布料工艺性能好，可实现多环或任意点布料。通常都采用料流调节阀加布料溜槽的控制方式，来确保矿石、焦炭在炉内的精确布料。工作过程简述如下：⑴ 受料斗空，挡料阀关，上密封阀关。上料； ⑵ 料罐空，料流调节阀关，滚筒停，下密封阀关。打开放散阀，料罐压力降至大气压； ⑶ 打开上密封阀，打开挡料阀，由受料斗向料罐放料，放空后关闭挡料阀、关闭上密封阀；⑷ 关闭放散阀，打开一次均压阀，料罐充压，关一次均压，开二次均压至料罐压力与高炉压力相等或略高，关二次均压，开下密封阀。 ⑸ 料线到达设定值，开始布料过程： a. 提料尺，溜槽运动到设定位置，开料流调节阀到设定的γ角并启动给料滚筒，向高炉布料。 图4 下料阀调节工作示意 b. 料罐空，停滚筒，关闭料流调节阀，关闭下密封阀，放探尺。本次布料结束。再承接第⑵步，如此周而复始。利用料流调节阀和布料溜槽控制布料原理如图5和图6所示：图5 下料阀调节工作示意 图6 布料溜槽工作示意图高炉炉料经过矿槽配料工艺后，先进入到炉顶上料斗和下料斗，在高炉接到布料指令后，其下料斗的料流调节阀首先要按工艺要求开启到给定的开度（即γ角），炉料按一定的流量经布料滚筒后流到布料溜槽上，布料溜槽也按工艺要求升到一定的倾动角度（即α角），同时，布料溜槽还在水平面方向上进行着匀速旋转（即β角）。这样炉料就可以均匀的布到高炉的料面上了。图7 下料斗调节阀开度控制流程图从上述基本控制原理可以看出，只要控制好α、β、γ三个角度，就能把炉料按任意的形式布到炉内。高炉布料方式一般有环形布料、扇形布料、螺旋形布料和定点布料等几种，最多使用的还是环形布料，即一批料以不同的倾动角度布到炉内，形成以高炉中心为圆心的数个圆环，使炉料均匀的布在炉内。如果在冶炼过程中出现炉内料面不均匀的情况，则可以利用扇形布料或定点布料来弥补。或者炉长根据炉况需要，为改善透气性、保护炉壁使其温度不致过热等等原因，也需要采用扇形或定点布料的方法来改善炉内炉料的分布状态。 在布料控制过程中下料斗调节阀开度（即γ角的控制）是至关重要的，只有精确控制好γ角，才能有效地控制好下料流量，进而更准确的控制好每批料布料的厚度、环数及布料的起点和终点。由炉顶料流调节阀的实际开度返回值（采用自整角机或光电编码器检测转换成实际角度），并接收炉顶控制系统发出的γ角开度大小和动作指令。经分析处理后转换成4～20mA的电信号控制直流驱动装置。为了使系统既有较快速响应特性，又能达到较理想的准确度，采用PID调节和逻辑控制相结合的方法。其程序流程如图7所示。PLC控制系统首先检测γ角的给定值和实际返回值，并计算出它们的差值δ, 当δ值大于某个角度（比如2度）时，给定直流驱动装置以较大的步长，使系统快速反应；当δ值小于某个角度、即γ角接近给定值时，系统自动进入PID调节控制状态，即随着δ值的减小，控制系统给定的调节幅度也按比例减小，直至为零。PID调节的各项参数（比例、微分、积分系数，延时时间，偏移量等）必须反复调试才能达到最好效果，确保较高的控制精度。高炉冷风阀自动调节和炉顶压力自动调节，可根据用户的需求酌情采用。 4. 开关量报警电机在运行过程中备妥消失，或在启动以后没有及时得到运行应答信号，或在运行过程中有过电流，或出现综合故障时，系统就会发出报警。一旦检查到开关量报警，屏幕上相应的目标变成红色闪动且有声响。如报警目标不在当前画面上，系统画面切换按钮上会显示红色闪动边框，提示到该画面中去寻找报警目标。对其进行操作即可确认此报警，确认后红色不闪，声响消失，目标的红色一直要保持到报警状态完全解除后才能消失。 在开关量报警列表中，计算机自动记录报警的目标名称，报警产生时间、确认时间、解除时间等，分别以不同的颜色来表示。 5. 模拟量报警在系统主工艺画面和各个分图中可以动态实时显示模拟量数值。此值在正常时以绿色显示；超出设定上下限，且系统正处于正常运行状态，就会出现模拟量报警，此时数值成红色闪动和发出声响，并在屏幕顶端出现报警窗口，提示模拟量名称、报警的发生时间、越限值和确认按钮。经确认后报警窗口消失。模拟量报警列表与开关量报警列表相同。 6. 实时趋势实时数据显示包括实时曲线、棒形图、电气仪表图三个子功能按钮。按下某功能按钮，可分别进入不同的图形显示。实时曲线窗口画面分四个小显示窗口，能同时显示四条实时曲线。按下设置按钮后屏幕上弹出一个选择窗口，列出可供选择的各个模拟量。7. 历史曲线 在系统主菜单中按历史曲线按钮，可进入历史曲线和趋势查询和打印功能。屏幕上可以单幅显示也可以用四个历史曲线窗口，分别显示四幅不同的历史曲线。在选择显示或打印之前，历史曲线的日期、起始时间、时间间隔都能进行设定，并能实现曲线的左右移动。8. 报表打印在系统菜单选择报表打印，就可进入报表打印功能。屏幕先显示当前时刻的生产班报表，右下角有报表选择按钮。报表打印设有定时打印和即时打印两种方式。在选择打印功能后打印机自动通电。 9. 系统维护 选择主菜单中的系统维护，即弹出系统维护功能子菜单，对能改变系统运行状况的维护功能，必须从键盘输入密码才能进入。各选项如下： 系统单步调试：用于设置系统成单步调试状态。 系统操作记录：记录上位机的权限转换、状态变化及运行操作。可详细记录当班人员的每一步操作，包括组操作、开停机，对报警的响应和调用的其它功能。可翻动查阅500个记录，500个以前的操作均记录在硬盘上，最多可记录一个星期或更长的时间。 系统打印设置：用于设置系统的生产班报表、生产日报表、生产月报表的定时打印和即时打印。设置按钮前有一指示灯，表示当前打印状态。系统健康图：用于显示下位机各模块的运行状况。当下位机某一模块发生运行故障时，该图中所对应的模块就闪红报警，直到故障排除为止。图8 PLC系统健康图开关量和模拟量控制条件表：分页显示系统开关量和模拟量控制条件表。表中详细列出设备名称、PLC接点位号、以及机柜内来去的端子号，仪表位号和量程，以及系统配电图等。维修人员无须再去查阅图纸，就能掌握现场信号的来龙去脉，一目了然，十分方便。模拟量控制条件表中的报警上下限参数，还可通过键盘修改。班工作时间设置：可通过键盘或跟踪球设置早、中、晚三班的起始时间，各个班按八小时间隔自动分配。系统时间校正：可通过键盘或跟踪球校正系统时钟的时、分、秒。系统密码设置：用于设置系统的各级密码。

浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析论文关键词：小型热水锅炉二合一采暖炉分析 论文摘要：目前供热方式多种多样，主要供热设备分为“二合一”采暖炉、相变真空采暖炉、小型热水锅炉三种。其中，小型热水锅炉属于应用较新的一种供热设备，本文就其工作原理、工艺流程、与其他供热设备生产运行优缺点对比，以及运行过程中的经济能耗等问题进行分析。 1 小型热水锅炉及配套工艺技术简介 结构： 小型热水锅炉主要采用撬装模块式设计，内部主要由燃烧室、热交换器、自动燃烧器、自动控制装置及配套设施构成。 工作原理： 燃烧器将天然气充分燃烧，产生的热量被受热面吸收传给中间介质水，完成加热的水通过循环水泵打出，送至各采暖用户，出户后的冷凝水返回后再次被加热，如此循环往复。 主要工艺流程： 清水通过全自动软化水供水机组处理后打入加热炉，天然气通过全自动点火装置将锅炉点燃，将炉内清水加热至85℃左右，然后循环水泵将热水打出送至各用户。 工艺技术：该种锅炉具备完善的自动控制系统，采用全自动燃烧器可以实现自动燃烧功能，并通过控制柜实现各项参数的精确输出或发出故障信号，另外小型热水锅炉可以根据水温的变化进行自动调节，当水温升高时，锅炉自动停止燃烧；待水温降低后再自动启炉，有效的节约了锅炉的的耗气量。 热水锅炉水质硬度指标一般在，通过全自动软化水供水机组处理后，水质硬度指标一般小于，远远低于热水锅炉水质要求，降低了锅炉的腐蚀结垢情况及维修量。 2 与其它供热设备技术对比分析 运行能耗： “二合一”采暖炉炉膛温度受热不均、火焰偏烧，易造成局部过热影响炉效，炉效平均值仅在％左右，低于采暖系统炉效不小于80％的节能要求，增大了耗气量和生产运行费用。 小型热水锅炉炉效可达88％左右，节能烟箱的设计，通过在烟箱内壁加涂特殊的辐射材料，降低热损失；并在烟管内加装高效传热扰流构件，进一步强化传热等措施确保了锅炉更高的燃烧及传热效率。 而且它具备自动启炉和停炉的功能，当炉内水温达到85℃左右时，小型热水锅炉可自行停止加热，当回水温度降至55℃左右时，设备自动启炉，开始加热，大大降低了耗气量。 相变真空炉则采用两回程燃烧室和优化的换热面设计，确保了最佳的热传递，使加热炉效率高达87％-91％。 安全性： “二合一”采暖炉燃烧器没有配置全自动点火和熄火保护装置，而且加热炉监测力度及精细控制不够，管理人员多靠观察火焰及经验控制燃烧，炉膛内易熄火，存在严重安全隐患问题。 小型热水锅炉采用全自动燃烧器和自动监控系统，可实现输出参数的精确控制，确保锅炉安全运行的同时，大大减少了锅炉由于操作人员经验不足及人为因素造成的低效高耗使用情况。 相变真空炉运行时，锅壳内部压力始终低于外界大气压，绝无承压爆炸的危险，运行安全可靠。 使用寿命： “二合一”采暖炉腐蚀结垢问题严重，降低了锅炉的使用寿命；同时，“二合一”采暖炉火管和烟管结垢快，造成受热不均，靠近燃烧器2-3m处火管过热，易发生变形损坏。 小型热水锅炉炉膛内采用防腐衬膜技术，大幅度降低钢材腐蚀速率，使本体维修率降低，使用寿命延长。 相变真空炉炉体内部在真空无氧、无垢的环境下运行，大大延长锅炉使用寿命。湿背式回燃式结构，有效保证了燃烧系统的运行寿命。 管理维护及供热负荷： “二合一”采暖炉属于压力容器管理范围，因此每年需要开机检修，更换附件（更换火嘴、燃烧器、耐火砖；维修烟囱等），而小型热水锅炉和相变真空炉的损坏现象很少，维修工作量相对较小。 “二合一”采暖炉和相变真空炉供热负荷范围比较大，而小型热水锅炉的最高供热负荷为,适用于小型场所。。 3 经济效益分析 初投资对比分析 若以一台额定热功率为的炉子为例，小型热水锅炉、“二合一”采暖炉、相变真空炉主要设备工程投资比较具体情况见下列各表。 通过以上价格比较可以看出，小型热水锅炉投资费用最低，比相变真空炉投资费用节省万元，比“二合一”采暖炉投资节省万元。 运行费用对比分析 就小型热水锅炉、相变真空炉及“二合一”采暖炉进行效益分析，以采暖炉为例： ①耗气量（天然气价格为元/立方米估算、湿气价格为元/立方米估算） 小型热水锅炉耗气量为33Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 相变真空炉耗气量为，年耗气量为14x104Nm3，一年费用为万元 “二合一”采暖炉耗气量为40Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 ②年维护费用 小型热水锅炉及相变真空炉均属于自控程度较高的供热设备，维修管理工作量很小，相对“二合一”采暖炉而言，每年可节省维修费用万元。 因此，应用小型热水锅炉或相变真空炉可以比二合一采暖炉节省年运行费用万元。 4认识与总结 1.小型热水锅炉较其他供热设备而言，一次性投入较低，可节约投资成本。 2.小型热水锅炉供热效果良好，冬季室内温度均达到20℃～25℃，充分满足小队点供热需求。 3.小型热水锅炉自动化程度较高，可以实现无人值守，管理方便。 4.小型热水锅炉运行效果平稳，维护工作量小，适合在具备气源、距离较远的独立小队点推广应用。 参考文献： [1]王鹏. 《小型热水锅炉水动力特性研究》. [D]；东北电力大学2007，4，26-27 [2]解鲁生. 《热水锅炉及供热系统探讨研究》. 全国供热行业热源技术研讨会，2004转

燃气锅炉论文参考文献

本书系统地阐述了燃油燃气锅炉结构设计的基本原理，并以图册的形式介绍了燃油燃气锅炉结构的演变过程及燃油燃气锅炉未来发展的新技术。全书共有全剖面的燃油燃气锅炉本体结构图200多幅，首次全部采用Autocad软件绘制，可供热能动力工程专业师生和从事锅炉设计、制造、检验、安装、运行、维修和安全监察的人员及相关专业的工程技术人员参考。本书目录如下：第1篇燃油燃气锅炉结构设计原理第1章绪论我国能源现状能源与环境能源消费与需求我国工业锅炉发展现状燃油燃气锅炉发展现状本书的写作缘由第2章锅炉结构设计基础结构应力分析基础锅炉结构工艺设计基础第3章燃油燃气锅炉结构设计锅炉结构的基本要求锅炉结构中的主要受压部件固定式锅炉和移动式锅炉锅壳式火管燃油燃气锅炉水管燃油燃气锅炉热水锅炉常压热水锅炉第4章锅炉受热面及属性部件结构锅炉主要受热面结构锅炉辅助受热面结构锅炉附属部件结构第5章特种燃油燃气锅炉组合模块式铸铁锅炉有机热载体锅炉热风加热炉相变换热锅炉壁挂式锅炉第6章壁挂式锅炉第2篇燃油燃气锅炉结构设计图集第7章锅壳式燃油燃气锅炉本体图第8章水管燃油燃气锅炉本体图第9章典型锅壳式锅炉零部件图第10章典型水管锅炉零部件图附录A燃油燃气锅炉相关规范标准B著名的锅炉相关网站燃油燃气锅炉专业词汇英中对照参考文献

可怜的娃儿，这是专业人员才可以翻译的。不过太长了。有时间我再帮你翻译吧。

2 accident reason analysis Analysis of gas boiler room the cause of the accident, there are two possible: boiler ontology explosion, boiler room to explode gas explosion concentration and explosions. Boiler blast furnace body, because be in, or flue gas mixture in explosive existence, when achieved by fire or explosion limit, boiler heat ignites causing accidents in itself. This point and the national norm of building fire system that conform to the relevant provisions. The actual current boiler product has considered safe production measures to avoid it. Qualified gas boiler itself has the explosion-proof process design, such as burner in abnormal situation automatic stop, self-control device also stop output fuel, Gas boiler combustion system higher automatization, including the gas pressure is high, low limit alarm protection, when the control logic where step does not meet the conditions set start corresponding interlock protection. Avoid the boiler exploded possibility, but still ontology exist above another possibility, can avoid? How to avoid it? Three measures In fact in design, according to the boiler design code "and" automatic fire alarm system design code "GB50116-1998 etc standard, we have taken the following measures: Natural gas pipelines valves, meter, may occur gas leak place, boiler room may produce gas storage product area [relative density , it is to be in commonly roof area in these areas], all equipped with combustible gas concentration measurement alarm device, according to combustible gas concentration situation give out sound and light alarm signal and start exhaust fan, when leakage accident concentrations reach explosion limit of the lower limit 50% [this value for reference only], but also immediately close natural air intake duct total intake solenoid valves. In the boiler room and a natural gas pipeline in and out of the room, the incident, but also with the smoke exhaust fan combustible gas alarm interlocking (start). Electrical, instrument by cable selection TongXin, not less than mm2 minimum section. Gas radiation tube tube top or the nearby, the lightning rod should be installed above the pipe jacking tip should be not less than 3m, and its scope of protection tube top above not less than 1-m. Gas pipeline should be static grounding device that, when pipeline as metal materials, and lightning protection or electrical engineering protective grounding wire connected, the measured resistance R more than 4 Ω. In pipe joints, such as the bend, flange, valve and pipe with good place cannot metal contact, also with metal soft line will be both ends jumper. In the boiler room and a natural gas pipeline in and out of the room door, window take pressure measures. According to the explosion and fire dangerous environment electrical device design specification "the laws bar, accord with one of the following conditions may, when the explosion danger area: devin in item 3, in the process of production use fire equipment near, A combination of these several measures can clearly, electrical equipment selection for the explosion. At the same time according to the explosion and fire dangerous environment electrical device design specification "the laws bar, accord with one of the following conditions may, when the explosion danger area devin: the first 2 items, and the highest possible flammable explosive chroma does not exceed 10% of the lower limit, Close air intake duct natural total intake solenoid valves, concentration exceed 10% of the lower limit explosion limit, boiler room near the roof area are gas storage product area, so lighting lamps and lanterns and switch choosing is explosion-proof type. 4 conclusion In gas boiler room electrical design, lighting choose explosion-proof lamps, other part adopts the explosion-proof type. references [1] boiler design standard. GB50041-1992. [2] explosion and fire dangerous environment electrical device design standard. GB50058-1992. [3] the code for fire protection design of buildings. GB50016-2006. [4] automatic fire alarm system design standard. GB50116-1998.

锅炉毕业论文参考文献

去幸福校园网站看看,那的论文很多1引 言热水供热的研究对象人们的日常生活中需要大量的热能，尤其在冬季。现在在北方大多家庭取暖用热水集中供暖，而在淮阴等江苏地区冬季室内一般用空调或不提供供暖设备，靠自然光照和多穿些衣服来驱寒。近年来随着人们的生活水平的提高，越来越多的家庭购买空调或电取暖器用来冬季室内供暖。然而空调和电取暖器的耗电量太大及它们采用热风供暖在取暖时，室内空气太干燥等缺点。所以一般家庭买了，但用的很少，造成资源的浪费。经调查热水供暖同样适用于江苏地区，一些家庭已经安置了热水锅炉加散热片取暖系统。随着经济技术的提高和人们的需求增加，热水供热工程已经悄然在江苏大地上发展起来。本设计的供暖系统的型式和主要内容热能的供应是通过供热系统完成，本设计供暖系统包括三个组成部分：（1） 热源：热水锅炉。（2） 供热管网：输送热媒的供热管路系统。（3） 热用户：直接使用或消耗热能的室内供暖系统。根据三个主要组成部分的相互关系来分，供暖系统可分为局部供暖系统和集中供暖系统。本设计是热源、供热管网和热用户三个主要部分在构造上连在一起的局部供暖系统。主要内容为房间的设计和供暖系统设计热负荷以及燃气热水锅炉的设计。

[1] 柴诚敬编著.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，[2] 夏 清、陈常贵主编.化工原理（上册）.天津：天津大学出版社，[3] 库潘编著.换热器设计手册.中国石化出版社，2007.[4] 周强泰编.锅炉原理（第2版）. 北京：中国电力出版社,2006.[5] 景朝晖.热工理论及应用［M].北京：中国电力出版社，2009.[6] 孙丽君，工程流体学.北京：中国电力出版社，2009.[7] 李诚，热工基础.北京：中国电力出版社，2004.[8] 傅秦生，热工基础与应用.北京：机械工业出版社，2003.[9] 刘桂玉，工程热力学.北京：高等教育出版社，1998.

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在个人成长的多个环节中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是一种综合性的'文体，通过论文可直接看出一个人的综合能力和专业基础。写论文的注意事项有许多，你确定会写吗？下面是我为大家整理的电力工程论文参考文献，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

参考文献：

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机械论文参考文献

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