蓄热式燃气加热锻造炉控制系统研究

发布时间：2017-11-23 01:05

  本文关键词：蓄热式燃气加热锻造炉控制系统研究

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【摘要】：蓄热式燃气加热锻造炉作为主要的生产设备,广泛应用于轧钢生产中。但是传统的加热锻造炉的控制系统大多采用手动控制,考虑更多的是工人的熟练程度和认真程度,不能保证整个系统的快速响应,影响控制的准确性和稳定性,并且燃料大多以煤粉为主,燃烧产生的NOX极易对环境产生污染。因此本文针对这些问题对蓄热式燃气加热锻造炉的控制系统进行研究,采用日本欧姆龙公司的CP1E系列的PLC与威纶通的人机界面相结合的方式实现系统的自动化控制,并且采用燃气作为加热炉的燃料,不仅节约能源而且降低污染。基于蓄热式高温空气燃烧技术介绍了蓄热式燃气加热锻造炉工作的基本原理,设计了控制系统硬件的总体结构,对蓄热式燃气加热锻造炉炉体和蓄热室进行了设计,并且对传感器、变频器、比例电磁阀以及其它元器件进行了选型。研究了蓄热式燃气加热锻造炉的控制策略,主要包括换向控制、燃烧控制和空燃比系统优化控制。针对换向控制的概念,将换向控制分为两部分:手动换向和自动换向。并且通过对影响换向时间因素的分析,建立数学模型得出换向时间与余热回收效率之间的关系,确定了最佳的换向时间。针对燃烧控制的方式,分析了适用于加热锻造炉的脉冲燃烧方式,介绍了脉冲燃烧的基本原理以及脉冲点火的过程,设计了整个蓄热式燃气加热锻造炉的时序燃烧控制,能够更有效的控制加热炉的温度。针对空燃比的概念,对蓄热式燃气加热锻造炉的燃烧机理进行分析,设计了寻找最佳空燃比的两种方法,基于燃气热值和烟气含氧量空燃比分析和基于极值寻优的空燃比分析,并且经过实验验证确定了最优空燃比。对蓄热式燃气加热锻造炉控制器PLC进行了选型,对输入输出点进行分配,设计了电气控制系统的主回路,设计了变频器、压力传感器、氧含量传感器与模拟量输入输出模块之间的硬件电路以及PLC与温控表通讯的硬件电路;完成了PLC控制系统软件的设计,主要包括鼓风机和引风机启停转速控制、空压机启停、炉门升降、吹扫控制、点小火控制、点大火控制、炉温控制以及PLC与温控表之间的通讯协议。完成了蓄热式燃气加热锻造炉人机界面的设计,采用威纶通的触摸屏,实现了触摸屏与PLC之间的通讯,人机界面主要实现了参数设置、温度显示、实时通讯等功能,主要包括主界面设计、监控界面设计、参数设置界面设计、调试界面设计和帮助界面设计。该课题的研究成果在某机械厂的蓄热式燃气加热锻造炉上得到了应用,并且将上述理论应用到蓄热式燃气加热锻造炉进行现场验证,实验证明控制系统操作简单,控制精度高,并且能够节约能源,减少污染。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG315.1

【参考文献】

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1 宁銮凤;万道春;;脉冲燃烧控制技术在热处理炉上的应用[J];中国科技信息;2008年12期

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本文编号：1216658