毕业论文水泥回转窑的设计方案
. 水泥回转窑的设计方案摘 要随着科学技术的发展，电气控制技术在各领域中得到广泛的应用。PLC以其可靠性高、灵活性强、使用方便的优越性，迅速占领了工业控制领域。本设计采用了PLC控制来实现回转窑的生产过程。在建材、冶金、化工、建筑等许多行业中，广泛地使用回转圆筒型设备对散装型或浆状物料进行物理或化学变化处理，这种回转圆筒设备被称为回转窑，目前回转窑的主流是新型干法窑。水泥生产是由原料预处理(均化、破碎、烘干等)、生料制备(配料、粉磨、均化)、熟料锻烧(分解预热、锻烧、煤磨)、水泥制成(水泥配料、粉磨、包装)四大部分组成，其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程，所用的设备水泥回转窑，常被称为水泥厂的心脏。水泥回转窑由机械、电气等部分组成。通过研究设计主要用三菱PLC实现水泥回转窑电控系统的设计，改进控制方式，实现对水泥回转窑的自动控制，对控制系统硬件和软件进行设计，两者配合才能保证系统的正常运行。关键词：水泥回转窑、PLC、电控系统目 录摘 要1第一章 绪论41.1 水泥回转窑的概况41.2 水泥的生产工艺简介41.3 水泥回转窑的发展趋势51.4 本课题研究内容和方法5第二章 水泥回转窑电气系统分析72.1 水泥回转窑电气技术参数72.2 水泥回转窑电气系统技术分析7第三章 水泥回转窑总体设计93.1拖动控制方案选择93.2水泥窑系统现场操作方式93.3配电系统10第四章 水泥回转窑系统的硬件设计12第四章 水泥回转窑系统的硬件设计124.1 变频调速电机124.2 辅助电机的控制124.3 燃烧小车的控制124.4回转窑电机控制电路134.4 PLC硬件设计164.4.3 PLC配置说明174.5 模块连接图174.6 PLC的I/O端子设计194.7 水泥回转窑软件设计20第五章 结 论21参考文献22 第一章 绪论1.1 水泥回转窑的概况 水泥生产是由原料预处理、生料制备、熟料锻烧、水泥制成四大部分组成，其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程，所用的设备水泥回转窑，常被称为水泥厂的心脏。回转窑的造型是一个倾斜的圆筒，生料由圆筒的高端加入，由于圆筒具有一定的倾斜度并在不断地回转，因此物料由高端向低端逐渐运动，在这个过程中煤粉在窑内燃烧，对其物料加热锻烧，从而制成水泥熟料。熟料煅烧：将生料制备过程中制得的生料送入煅烧窑，经高温煅烧，发生一系列物理的、化学的和物理化学变化后形成熟料的工艺过程。熟料煅烧物料可分为：水分蒸发生料预热生料分解熟料煅烧熟料冷却五个功能单元。相应分为干燥带、预热带、分解带和放热带，烧成带和冷却带。回转窑一方面是燃烧设备，煤粉在其中燃烧产生热量；同时也是传热设备，原料吸收气体的热量进行煅烧。另外有时输送设备，将原料从进料端输送到出料端。而燃料燃烧、传热及原料运动三者间必须合理配合，才能使燃料燃烧所产生的热量能在原料通过回转窑的时间内及时传给原料。 目前回转窑普遍趋于大型化，相比以往在产量以及回转窑的有效利用比例上都有很大幅度的提高，水泥回转窑的规格在不断增大，同时将各种技术不断糅合，从回转窑的各个方面进行设计，在节能降耗，环保，以及在生产效率，各方面得到很大的提高。 1.2 水泥的生产工艺简介 窑煅烧系统的主要关键设备有：生料计量称、高效斗提机、窑主机、篦冷机、窑头冷却风机、高温风机、煤粉喂料计量称。水泥回转窑的生产工艺流程图如1-1所示。生料均化库中生料经卸料、计量系统，再经气力输送和高效斗提机喂入C1-C2筒的连接管道，难后被由C2级筒来的热风带入C1级筒加热，物料到C4级筒被加热到大约780度分离后，由设在C4筒下的分料挡板把物料分为两路，大约50%进入窑尾上升管道，50%进入分解炉里；在分解炉涡旋室上部设四根喷煤嘴，喷入煤粉；物料在分解炉里几乎完成分解后，进入C5筒分离入窑；从冷却机抽来的热风进入分解炉旋涡室，难后随烟室来的烟气一起进入分解炉。在窑尾烟室和分解炉之间的上升管道及三次风管上，均设置风量调节板，以控制两者风量的平衡。分解炉排除的烟气经C5、C4、C3、C2、C1级旋风筒加热物料，C1级出口气温度大体降到345，通过管道由主排风机拍走。在C1-C2级筒的连接管道上设有冷风门，在C1级筒出口气体超温时，亦可由此吸入冷风以降低废气温度，保证主排风机安全。经预热器、分解炉后大体完成了碳酸盐分解的物料进入窑体进行煅烧，煅烧后的熟料进入窑头篦冷机系统进行熟料冷却，再经盘式输送机输送到熟料储库。 图1-1 水泥的生产工艺流程图1.3 水泥回转窑的发展趋势 经过2个世纪的发展，世界水泥工业取得举世瞩目的成绩，生产技术不断进步，自动化、现代化程度不断提高，环保日益完善，我国水泥回转窑在数量增长型转换成质量增长型。目前，我国水泥产量位居世界第一，年产量达7亿吨以上，但是新型干法水泥产量不足总量的14%到目前为止，在线生产的日产700t以上的分解窑仅有223条。日产700t2000t级预分解窑生产线已基本实现了国产化，据测算，2020年使新型干法水泥产量总产量的比重达80%左右。新型干法窑的发展空间很大，以日产2000t规模预分解生产线为代表的干法生产工艺技术在国内得到迅速发展，在充分吸收国外先进的预分解窑的技术上及国内已经投资的2000t/d的设计和生产实践的基础上进一步提高，争取在今后实现2500t/d规模。1.4 本课题研究内容和方法 本设计研究对水泥回转窑的电气设计中的主回路和控制回路的设计，水泥回转窑的电气传动主要包括主电机、辅助电机、燃烧器移动小车组成。 水泥回转窑的电气技术条件说明主要包括对辅助电机的正常运转控制，主电机的变频调速控制，燃烧器移动小车的正反转控制进行研究，水泥回转窑由机械、电气、液压等部分组成。机械部分由筒体、支承装置、挡轮、传动装置、减速器、活动窑头、窑头窑尾密封装置、喷煤管装置等部分组成, 本设计我们采用PLC对水泥回转窑进行硬件的设计和软件设计，辅助电机、燃烧小车的控制都比较简单，即采用继电接触器控制。 第二章 水泥回转窑电气系统分析2.1 水泥回转窑电气技术参数 水泥回转窑由机械、电气等部分组成。机械部分由筒体、支撑装置、挡轮、传动装置、窑头窑尾装置等组成。与电气传动装置有关的技术参数如下：主电机：型号为YPG315-6L的高转矩变频调速电机，功率110KW，额定转速100r/min。辅助电机：型号为Y180L-6，功率750KW，转速960r/min。主减速机润滑站：型号为TE525，它是为主减速机提供润滑站的保护设备。稀油润滑站是稀油循环润滑系统的心脏，用来将润滑油强制的送到机械的摩擦部位，在相对运动的机器零件间形成油膜，减少零件的摩擦、磨损，同时对摩擦部位进行冲洗，并带走摩擦产生的热量，保证机械正常运转，延长机械寿命。挡轮液压站：型号为TE326，液压站的功能是利用液压的作用驱动回转窑的筒体上下运行，并保证挡轮液压站具有正常的压力、温度与液压。回转窑运行时处于倾斜运转状态，在窑的自重作用下，总有下滑趋势。而挡轮在液压系统作用下，可使窑体按预期的速度强制上窜和有控制的下滑，从而有效地保证轮带与拖轮的均匀磨损。燃烧器移动小车：电机型号为BWY12-43-1.1，功率为1.1KW，转速为1400r/min。2.2 水泥回转窑电气系统技术分析 1回转窑辅助电机的正常运转控制。辅助电机的作用是在检修时低速驱动滚筒体旋转，对工艺要求主电机与辅助电机之间必须互锁，即主电机运转时，辅助电机停止运动；辅助电机运转时，主电机禁止转动。主电机、辅助电机运行的切换还应由限位器的相应位置决定。辅助电机应配有备用电源，以备停电时在瞬间自动切换，由备用电源供电。 2. 主电机的变频调速控制。主电机的作用是驱动筒体按一定的转速旋转，与水泥生料下料量、风量和给煤量协调运行。高转矩变频调速电机采用变频器调速，变频范围在0100Hz。 3. 燃烧器移动小车的正反转运行控制。燃烧器移动小车是辅助移动燃烧的设备，煤粉在其内部燃烧，对水泥生料加热煅烧。 4. 主减速机润滑站的控制应该按TE525润滑站的压力、温度、液体等控制要求实现。TE525系列润滑装置均设有两台油泵电机机组，其中一台供正常使用，另外一台供应急时备用。控制的具体要求如下：l 油压控制：在润滑装置出油口处设有油压控制点，有3个压力控制器参与压力设置点的控制，当出油口油压下降到0.1MPa时，一个压力控制器发出报警信号，同事启用备用油泵投入工作。当备用油泵投入工作后，油压回复到0.3MPa时，另一个压力控制器发出正常工作信号，切断备用泵。第三个压力控制器用于控制系统最高的压力设定，当油压未到0.5MPa时，发出声光报警信号。l 油温控制：用两个电接点温度及测量油箱温度变化情况以及对电加热器和电磁水阀实施控制。l 液压控制：在油箱内设有浮球式液压计一个，用于显示油箱内油液位置上下极限和信号控制。当液压超过上限或低于下限时，应发出油箱内缺油的声光报警信号。l 双筒过滤器压差显示：在双筒过滤器上设有压信号开关，当通过双筒过滤器两端压差达到或超过0.5MPa时，发出声光报警信号。5.挡轮液压站TE326的控制。其控制要求为：n 回转窑在窑体上行时，其中一台油泵电机通电时，油泵打出的液压油进入2挡油缸中，驱动窑体上行。当碰到上限行程开关时，发出声光报警信号，使得油泵机断电，同事电磁球阀通电。窑体靠自重把油缸中的油压回到油箱，窑体向下滑行。碰到下限位开关时，发出声光报警信号，使油泵电机通电，同事电磁球阀断电，窑体再次上行。液压站这样循环工作，使得窑体实现按上行-下行-上行-下行的方式运转。n 超压控制：当液压系统的油压达到系统中的一个压力控制器的设定值时，发出声光报警信号。n 油温控制：用温度控制器监控油箱中的油温。当油箱中的油液温度低于12时，电加热器进入工作状态，当油温升到15时，电加热器自动切断。n 压差控制：本液压站设有3个滤油器，当滤油器进出口两端压差达到或超过0.35MPa时，发出滤芯堵塞声光报警信号。 第三章 水泥回转窑总体设计 根据本次设计的新型干法水泥技术的生产工艺和电气控制目标，可以看出水泥回转窑传动系统属于典型的小型开关量输入/输出控制系统，控制要求和联锁要求较多，而且与回转窑其它控制系统之间关联密切，在调试中需要不断对其进行改进和扩充。若采用继电接触器控制，则只能接成固定线路，灵活性太差，也不能满足水泥窑煅烧关键设备的核心作用，故采用PLC为核心的电气控制方案。电气总图如下3-1所示。 图3-1 电气总图 如图中所示，水泥窑主要分为三段控制：进料端、电机端、燃烧小车端。这三个端子在水泥窑上由挡轮液压站；电机包括主电机、主减速电机和辅助电机组成；燃烧小车接触器。3.1拖动控制方案选择具体方案如下： 主电机为变频调速电机，故采用变频器控制其调速运行。 辅助电机、燃烧小车的控制比较简单，直接用继电接触器控制其运行。 挡轮液压站、主减速机润滑站因控制内容多，
