轉(zhuǎn)爐煉鋼供氧系統(tǒng)壓力控制

1、- -XX工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱： 轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間供氧系統(tǒng)的壓力控制 工程設(shè)計(jì)人： X志強(qiáng) 專 業(yè)： 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 班 級(jí)： 自動(dòng)化1031 指導(dǎo)教師：秦宇題目某煉鋼廠在轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的冶煉中需要純氧，為了獲得良好的產(chǎn)品質(zhì)量與較高的生產(chǎn)效率，需要把氧氣壓力控制在0.785MPa±0.05MPa，假設(shè)壓力過(guò)高會(huì)造成氧氣的浪費(fèi)并影響下一工序，壓力過(guò)低導(dǎo)致反響不完全，造成產(chǎn)品的不合格。所以請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出一個(gè)控制系統(tǒng)，把氧氣壓力控制在0.785MPa±0.05MPa的范圍內(nèi)。前言本工程是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化原理匯編而成的以氣體管道中的壓力作為被控制量的反響控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)

2、過(guò)程中，保持恒定的壓力或一定的真空度常是正常生產(chǎn)的必要條件。很多化學(xué)反響需要在恒壓下進(jìn)展，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合，壓力控制采用不同的方式。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的供氧系統(tǒng)一般是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中間儲(chǔ)氣罐、輸氧管、控制閘閥、測(cè)量?jī)x表及氧槍等主要設(shè)備組成。本工程有以下特點(diǎn)：1、集工業(yè)背景、儀表選用、控制原理與流程為一體，內(nèi)容清晰明了易懂。2、將知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)嚴(yán)密結(jié)合，鍛煉了實(shí)際動(dòng)手與動(dòng)腦能力。3、工程儀表選型嚴(yán)謹(jǐn)目錄緒論 1工業(yè)背景 2第1章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案3第2章 過(guò)程檢測(cè)控制儀表選型52.1檢測(cè)儀表選型52.2控制儀表選型 52.3執(zhí)行

3、儀表選型 72.4 輔助儀表選型 8結(jié)論 9謝辭10參考文獻(xiàn) 11緒論“壓力控制系統(tǒng)是過(guò)程控制儀表里的重要學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，同時(shí)壓力控制技術(shù)也是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的重要控制環(huán)節(jié)。壓力控制系統(tǒng)同其他反響控制系統(tǒng)一樣，也存在自激振蕩的可能性。如果對(duì)應(yīng)于一定的壓力偏差，閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉的速度過(guò)快，就可能產(chǎn)生自激振蕩。這種振蕩可用限制反響的方法加以消除。轉(zhuǎn)爐煉鋼是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反響產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過(guò)程本設(shè)計(jì)書(shū)分為四局部，即：工業(yè)背景、控制系統(tǒng)方案與原理確實(shí)定、儀表選型、工作原理圖接線圖。工業(yè)背景轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。先

4、把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并參加適量的造渣材料如生石灰等。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣純度大于99的高壓氧氣流，使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反響，除去雜質(zhì)。從而煉出各種高質(zhì)量的鋼，目前這種煉鋼法使用最為普遍。 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的供氧系統(tǒng)一般是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中間儲(chǔ)氣罐、輸氧管、控制閥、測(cè)量?jī)x表及氧槍等主要設(shè)備組成。 1、低壓儲(chǔ)氣罐：是儲(chǔ)存從制氧機(jī)分餾塔出來(lái)的壓力為0.0392MPa左右的低壓氧氣。 2、壓氧機(jī)：又制氧機(jī)分餾塔出來(lái)的氧氣只有0.0392MPa，而煉鋼用氧要求的工作氧壓力為0.7851.177MPa，需要壓氧機(jī)把低壓儲(chǔ)氣柜中的氧氣加壓到2.452.94MPa，

5、氧壓提高后，中壓儲(chǔ)氧罐的儲(chǔ)氧壓力也相應(yīng)提高。 3、中氧儲(chǔ)氣罐：把由壓氧機(jī)加壓到2.452.94MPa的氧氣儲(chǔ)存起來(lái)，直接供轉(zhuǎn)爐使用，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)有周期性，而制氧機(jī)要求滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此通過(guò)設(shè)置中壓儲(chǔ)氧罐來(lái)平衡供求，以解決車(chē)間頂峰供氧問(wèn)題。第1章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案方框圖如下：圖A 供氧系統(tǒng)工作點(diǎn)壓力控制系統(tǒng)的方框圖說(shuō)明：.操縱變量q:工作點(diǎn)的壓力； .被控變量y：調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；擾動(dòng)量：環(huán)境溫度變化異常。轉(zhuǎn)爐煉鋼按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內(nèi)，然后倒入鐵水，并參加適量的造渣材料如生石灰等。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入壓力為0.785MPa±0.05MPa純度

6、大于99的高壓氧氣流，使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反響，除去雜質(zhì)。所以為保證鋼的質(zhì)量，就要通過(guò)對(duì)氧槍壓力控制來(lái)保證吹入氧氣的壓力，這樣就要設(shè)計(jì)壓力控制系統(tǒng)。1、被控變量y確實(shí)定工藝要求控制氧槍的工作壓力為0.785MPa±0.05MPa，氧槍的出口在轉(zhuǎn)爐內(nèi)，而轉(zhuǎn)爐內(nèi)的環(huán)境不適合壓力檢測(cè)，為保證所測(cè)壓力最接近氧槍的工作壓力，所以選擇氧槍的工作測(cè)壓點(diǎn)的壓力作為被控變量。2、操縱變量q確實(shí)定按工藝流程得知，供氧系統(tǒng)上游的供氧壓力為2.452.94MPa，這個(gè)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧槍的工作壓力，為保證氧槍的工作壓力在0.785MPa±0.05MPa之間，于是在供氧管道與氧槍間設(shè)置一個(gè)減壓閥

7、，于是減壓閥的閥門(mén)開(kāi)度就成為了較為理想的操縱變量。3.控制過(guò)程描述氧槍工作點(diǎn)的壓力由差壓變送器(P)測(cè)出送入控制器(PID)，當(dāng)氧槍的工作壓力因各種擾動(dòng)壓力偏低時(shí)，控制器接收到差壓變送器測(cè)出的信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)展比較得出偏差，然后進(jìn)展PID運(yùn)算，并發(fā)出控制信號(hào)對(duì)減壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)展控制，增大減壓閥的閥門(mén)開(kāi)度，從而使氧槍的工作壓力上升到設(shè)定值，當(dāng)氧槍的工作壓力偏高時(shí)反之。第2章 過(guò)程檢測(cè)控制儀表選型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的實(shí)際，不僅需要制定合理的自動(dòng)化方案，而且還需要正確地選用自動(dòng)化儀表，控制儀表的種類和型號(hào)繁多，所以儀表選型關(guān)系著整個(gè)控制系統(tǒng)能否實(shí)施。2.1檢測(cè)儀表選型本次工藝要求測(cè)量的是高壓氧氣，因氧氣是一中

8、易燃易爆的氣體，所以為平安考慮選擇使用橫河電機(jī) EJA 130A高靜壓差壓變送器。EJA130A高靜壓差壓變送器用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4-20mADC的電流信號(hào)輸出。也可以通過(guò)BRAIN手操器或CENTUM CS/XL或HART 275手操器相互通訊，通過(guò)它們進(jìn)展設(shè)定和監(jiān)控等。生產(chǎn)廠家：XX橫河型號(hào)：EJA130A高靜壓型測(cè)量介質(zhì)：氧氣介質(zhì)溫度：25安裝方式：法蘭式安裝膜 盒：M測(cè)量量程：010MPa精度等級(jí) ：±0.1防護(hù)等級(jí)：B防浸型防暴規(guī)格： iaCT1 Ex輸出信號(hào)：420mA DC電 源：24V DC環(huán)境溫度：4085最大過(guò)壓：20MPa

9、2.2控制儀表選型按工藝要求，整個(gè)檢測(cè)需要有一個(gè)能正確指示、記錄、運(yùn)算、報(bào)警、精度可靠的監(jiān)視系統(tǒng)，為減少本錢(qián)的支出與減輕工作量，所以本工程選擇的顯示儀表為帶指示、記錄、運(yùn)算、報(bào)警、信號(hào)轉(zhuǎn)換于一身的XX橫河DX220無(wú)紙記錄儀。型 號(hào)：DX220輸入信號(hào)：允許多種類型的信號(hào)輸入，包括010mA DC、05V DV、420mA DC、020mA 、15V DC,六種熱電偶B、E、J、K、S、T，兩種熱電阻Pt100、Cu50幾脈沖信號(hào)輸入通道：28點(diǎn)，由用戶自由組合，且允許各點(diǎn)為不同信號(hào)輸入精度：工程量實(shí)時(shí)顯示精度±0.2曲線精度等級(jí)：±0.5波動(dòng)幅度小于20%時(shí)棒狀圖：

10、77;0.5供 電： 交流 2201±15%V 12W 50Hz±1Hz直流 241±10% 500mA 防護(hù)及本卷須知： a、儀表安裝要結(jié)實(shí)并且是在枯燥溫度恒定的室內(nèi) b、強(qiáng)磁場(chǎng)物品嚴(yán)禁靠近儀表 c、接線結(jié)實(shí)絕緣防止漏電 d、定時(shí)對(duì)儀表進(jìn)展檢查校對(duì)2.21智能調(diào)節(jié)器選擇XX百特XMGA5000/XMGA6000系列高級(jí)PID調(diào)節(jié)器具有4個(gè)模擬量輸入，2個(gè)模擬量輸出，1個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入、3個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出和先進(jìn)的專家自整定PID控制算法，適合于溫度、壓力、液位、流量等工業(yè)過(guò)程參數(shù)測(cè)量、顯示和準(zhǔn)確控制。型號(hào)； XMGA5000輸入信號(hào)：420mA DC外給定信號(hào)：420mA

11、 DC 比例度：2%500%積分時(shí)間：0.01mim25min微分時(shí)間：全關(guān)0.0410min開(kāi)關(guān)切換電源：24V DC2.3執(zhí)行儀表選型2.3.1調(diào)節(jié)閥的選擇經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察，變送器與調(diào)節(jié)閥至顯示控制儀表信號(hào)傳達(dá)控制室之間的環(huán)境較為復(fù)雜，用戶要求集中管理,控制室設(shè)有操作、臨測(cè)、控制功能，并且要求保證控制系統(tǒng)的防暴因此確定選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，選用氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥， 即在閥的氣源信號(hào)發(fā)生故障或控制系統(tǒng)某環(huán)節(jié)失靈時(shí)，閥處于全開(kāi)位置平安，還是處于全關(guān)位置平安，要有具體的生產(chǎn)工藝來(lái)決定，從生產(chǎn)平安、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低原料，成品，動(dòng)力消耗介質(zhì)的特點(diǎn)來(lái)考慮，本工程確定使用氣開(kāi)型調(diào)節(jié)閥橫河

12、HH-CV3000HPS高壓?jiǎn)巫{(diào)節(jié)閥型 式：直通單座鑄造球形閥公稱通徑：2580mm公稱壓力：ANSI  900、1500、2500、JIS63K連接型式：法蘭式：FF、RJ標(biāo)準(zhǔn)按：JIS  ANSI  B16.5；JIS  B2201焊接式：嵌接焊SW2580mm    對(duì)接焊：BW80mm材 料：ZG25、ZG1Cr18Ni9、ZG0Cr17Ni12Mo2、1.25Cr0.5Mo、2.25Cr1.0Mo、5.0Cr0.5Mo、SCPH21、SCPH61、Ti上 閥 蓋：常溫型-5+230&

13、#160;高溫型+230 +566備  注：工作溫度不準(zhǔn)超過(guò)各種材料的允許范圍壓蓋型式：螺栓壓緊式填  料：石棉編織填料。閥芯型式：?jiǎn)巫y芯流量特性：等百分比%和線性L材  料：1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、Ti8Cr17和不銹鋼堆焊司太萊執(zhí)行機(jī)構(gòu)：HA多彈簧式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片材料：乙丙橡膠夾尼龍彈簧范圍：0.040.24MPa供氣壓力：0.202.40MPa氣源接頭：Rc1/4環(huán)境溫度：-30+70閥作用型式：氣-關(guān)式   備 注：該閥也可配用VA5和VP執(zhí)行機(jī)

14、構(gòu)附 件：手輪機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)閥位傳送器泄 漏 量：符合標(biāo)準(zhǔn)ANSI  B16.104級(jí)，小于額定Cv的0.1%回  差：1%帶定位器線  性：±1%帶定位器可調(diào)范圍：50：12.3.2閥門(mén)定位器的選擇生產(chǎn)廠家：XX第一儀表廠型號(hào)：ZPD211防爆型式：d隔爆e增安i本安輸入信號(hào)：420mA氣源壓力：0.14MPa輸出壓力：0.020.1MPa執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)薄膜行程范圍：直行程10100mm 角行程090°耗氣量：450L/h2.4輔助儀表選型2.4.1電氣轉(zhuǎn)換器選擇TEIP11 電氣轉(zhuǎn)換器 ABB/SENSYCON公司

15、的專利技術(shù)，采用力平衡原理，具有抗振動(dòng)能力高達(dá)10g,1015Hz; 可完成420mA電信號(hào)向0.21bar或315psi(或其他特殊要求)。溫度范圍:-40+85°C防護(hù)等級(jí)；氣4.1Nm3/小時(shí)，氣耗0.16Nm3/小時(shí)溫度范圍： -40 可選 -55 85 信號(hào)范圍：輸入 020 或 420mA輸出:0.21bar 或 315psi可靠性： 400000 屢次的現(xiàn)場(chǎng)證明100g 時(shí)的沖擊和振動(dòng)影響 1% 2.4.2平安柵選型德國(guó) EBS CSIO 直流信號(hào)輸出隔離平安柵德國(guó) EBS CSIT 直流信號(hào)輸入隔離平安柵該平安柵主要承受來(lái)自平安區(qū)控制系統(tǒng)或其他儀表的直流信號(hào)，通過(guò)隔離

16、傳輸，向現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域的儀表如閥門(mén)定位器，電氣轉(zhuǎn)換器輸出直流信號(hào)。可以與各種組合儀表及DCS、PLC等系統(tǒng)配套使用。石油、化工、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用。工作電源：2030VDC單通道45mA；85VAC265VCA4060Hz輸入平安區(qū)：420mA，020mA，010mA，其他指定電流15V，05V，010V，其他指定電壓電流阻抗50，電壓阻抗500 K電流限制：24mA輸出危險(xiǎn)區(qū)：電流信號(hào)420mA，電壓信號(hào)：15V可選，0區(qū)，1區(qū)，2區(qū)，B，C，T4T6危險(xiǎn)區(qū)紋波10Mvp-p;負(fù)載能力，輸出0/420mA，550結(jié)論經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程有了全

17、面的了解，初步了解這位我們以后的工作打下了良好的根底。讓我了解了工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的組成和一般的設(shè)計(jì)步驟。在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要有系統(tǒng)的控制方案和系統(tǒng)構(gòu)造，其中系統(tǒng)的控制方案在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要，所以要仔細(xì)認(rèn)真的設(shè)計(jì)，然后就是對(duì)各種傳感器和各個(gè)模塊的選擇，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)工業(yè)過(guò)程控制有了更深的理解，理解了以前很多沒(méi)弄懂得東西謝辭經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的個(gè)人工程設(shè)計(jì)和對(duì)有關(guān)資料的收集，讓我感受到了自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛性和重要性，也培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的根本理論、根本知識(shí)和根本技術(shù)，分析和解決工程中實(shí)際問(wèn)題的能力，強(qiáng)化了我在工程種計(jì)算、工程制圖和編制設(shè)計(jì)文件的能力。通過(guò)親自動(dòng)手，使我對(duì)工業(yè)自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)的根本程序有一個(gè)較全面、系統(tǒng)的了解。在此次設(shè)計(jì)中，我懷著實(shí)事求是、理論聯(lián)系實(shí)際、一切從實(shí)際出發(fā)的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、謙虛慎重的工作態(tài)度為設(shè)計(jì)原那么，在對(duì)有關(guān)資料的查找、收集和編寫(xiě)中，我學(xué)到很多新的知識(shí)。在設(shè)計(jì)中我和同學(xué)或教師相互配合、相互幫助、相互學(xué)習(xí)，讓我們從中培養(yǎng)了協(xié)作精神，也讓我學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)別人的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處，來(lái)彌補(bǔ)自身的缺點(diǎn)和缺乏。本文是在秦宇教師的熱情關(guān)心和悉心指導(dǎo)下完成的。從個(gè)人工