铝熔炼、保温炉自动控制系统研究

论文摘要

随着我国经济建设的迅猛发展,工业界掀起了技术改造和技术革新的热潮,有色金属行业特别是铝产品市场竞争激烈,铝加工生产企业持续进行技术改造和技术革新,提高产品质量,降低成本显得尤为重要,中铝贵州分公司电解铝厂正是在这样的环境下建设投产的。该厂铸造车间的重要设备熔炼保温炉在整条生产线上处于非常重要的地位,为确保与设备制造厂家共同设计制造一套安全稳定可靠的熔炼保温炉自动控制系统来保证整条生产线的正常运转,我们有必要对该系统进行全面深入的研究。本课题全面地阐述了熔炼保温炉及其控制系统的设计思想。该系统运用了组态软件和实时数据库等设计思想,将上位机和下位机还有智能仪表一体化控制的联动逻辑用软件的方法予以实现。控制系统是改善燃烧、降低能耗、保证工艺要求、提高产品质量和产量的重要保证,最终的目的是要实现燃烧设备流量、温度、压力、气氛等参数的自动检测及过程控制,使设备达到节能、高效、安全、稳定、可靠来保证生产。熔炼保温炉控制系统采用西门子PLC,而铸造机和电磁搅拌系统采用A-B的Contrologix系统,由于目前各家工控产品没有一个统一的通讯标准,各家的设备无法做到产品的互连互通,如何实现二者的通讯是这个项目中比较棘手的问题,我们采用了PROFIBUS-DP的通讯方式解决了这个问题。熔炼炉的管路复杂,连锁条件多,烧嘴燃烧时如何配比油、雾化空气、一次风、二次风、排烟等参数,使得控制系统可以自动调节它们的流量是该系统中非常关键的一个技术问题。烧嘴作为燃烧系统中最关键的设备,如何选择合适的烧嘴也是非常关键的问题,论文中详细分析了该系统中烧嘴的特性。熔保炉组的采用整体大炉门结构,炉门的升降采用液压系统控制,75吨倾炉组加入铝水后总重量达到300多吨,如何保证倾翻炉的安全平稳倾翻,同时精确保证铸造生产所需铝水流量,液压系统的设计使用显得尤为关键。倾翻式保温炉的倾翻系统由激光测距装置、PLC和液压系统形成一个闭环控制,实现炉体无级升降。炉体倾动具有快升、快降、慢升、慢降等多种功能,设有周全的安全措施,可从容应付各种异常情况,实现安全生产。因此,在本文中对液压控制系统进行了详细的分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 研究内容及基本思路
• 1.4 论文构成
• 第2章 系统主要性能参数和结构组成
• 2.1 系统概述
• 2.2 主要技术性能参数
• 2.2.1 熔炼炉主要技术参数
• 2.2.2 保温炉主要技术参数
• 2.3 系统组成和结构特点
• 2.3.1 炉体钢结构
• 2.3.2 炉衬结构
• 2.3.3 炉门及炉门提升机构
• 2.3.4 燃烧系统
• 2.3.5 测铝液温度热电偶及保护套管
• 2.3.6 控制系统
• 2.3.7 电磁搅拌装置
• 2.3.8 前炉
• 2.3.9 保温炉的特点
• 2.4 小结
• 第3章 烧嘴工作原理和系统组态
• 3.1 烧嘴工作原理及特点
• 3.2 数值模拟方法
• 3.2.1 K—E湍流模型
• 3.2.2 燃烧模型
• 3.2.3 辐射传热模型
• 3.2.4 NOx生成量计算
• 3.3 燃烧条件分析
• 3.3.1 预热温度对燃烧的影响
• 3.3.2 过量空气系数对燃烧的影响
• 3.4 烧嘴选型及系统组态
• 3.4.1 烧嘴选型
• 3.4.2 烧嘴功率选择
• 3.4.3 系统组态
• 3.5 小结
• 第4章 控制系统理论和现场实际应用
• 4.1 PROFIBUS技术简介
• 4.1.1 ISO/OSI模型
• 4.1.2 协议结构和类型
• 4.1.3 DP/FMS（RS 485）的物理层（第一层）
• 4.1.4 现场总线数据链路（第2层）
• 4.2 PROFIBUS-DP功能
• 4.2.1 DP主站与DP从站间的通信
• 4.2.2 ASCⅡ协议及RS485标准接口
• 4.3 PROFIBUS-DP技术在项目中的实际应用
• 4.3.1 变频器的通讯设置
• 4.3.2 丹佛斯变频器协议及数据结构
• 4.3.3 软件编程
• 4.4 小结
• 第5章 系统液压控制原理和设计方法
• 5.1 炉子工作特点
• 5.2 液压系统原理介绍
• 5.2.1 液压系统原理图
• 5.2.2 系统原理分析及相关原件选择
• 5.3 小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢