石灰窯工程電氣設(shè)計 建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

1、圖書館收藏中圖分類號： 密級：UDC： 編號：1331畢業(yè)設(shè)計（石灰窯電氣設(shè)計）蔣 曉專業(yè)名稱：建筑電氣工程技術(shù)班 級：建電08-2學(xué) 制：3年學(xué) 號：0860213210學(xué)歷層次：專 科指導(dǎo)教師：李德路評 閱 人：論文（設(shè)計）提交日期： 2011年6月20日論文（設(shè)計）答辯日期： 2011年6月 20 日江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院二一一年六月二十日 畢業(yè)設(shè)計成績評定書 專業(yè)、班級 建電08-2 姓名 蔣曉 日期 2011年6月20 1、設(shè)計題目 石灰窯工程電氣設(shè)計 2、設(shè)計指導(dǎo)教師（簽名） 3、設(shè)計評閱人（簽名） 評閱日期 4、評定意見及成績 2011 年6 月20 日中文摘要中天鋼鐵集團新建2座

2、活性石灰（白云灰）窯以滿足煉鋼及燒結(jié)對石灰的需求，石灰窯額定產(chǎn)量為2座600t/d，白云灰額定產(chǎn)量為2座600t/d。石灰窯的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是先進、可靠、各種指標(biāo)先進，無公害、環(huán)保。為有效使用高爐煤氣，大幅降低石灰窯的生產(chǎn) 單耗，節(jié)約燃料，同時提高石灰質(zhì)量，降低NOx排放量，中天鋼鐵集團決定對該項目石灰窯采用活性石灰豎窯技術(shù)，并提高石灰窯的控制水平，使新建設(shè)的石灰窯在各項熱工和控制指標(biāo)上成為一臺具有國內(nèi)先進技術(shù)水平的石灰窯。北京嘉永會通能源科技（簡稱：GGST公司）是一家專業(yè)從事活性石灰窯技術(shù)研究、開發(fā)、推廣及實施應(yīng)用的技術(shù)工程公司，愿以多年的研發(fā)成果和實施經(jīng)驗，結(jié)合中天鋼鐵集團豐富知識一同將該項目

3、建設(shè)成為經(jīng)濟、可靠、國內(nèi)技術(shù)先進的石灰窯工程。 本設(shè)計主要闡述了此工程各系統(tǒng)電氣設(shè)計的控制運行和工藝流程，怎么實現(xiàn)對石灰窯各個現(xiàn)場操作設(shè)備的電氣控制，以及石灰窯生產(chǎn)運行的電氣控制。 關(guān)鍵字：石灰窯，電氣控制，工藝流程目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296511656 1.設(shè)計說明 PAGEREF _Toc296511656 h 1 HYPERLINK l _Toc296511657 設(shè)計依據(jù)： PAGEREF _Toc296511657 h 1 HYPERLINK l _Toc296511658 1.2 支柱冷卻風(fēng)機由業(yè)主提供應(yīng)急電源 PAGEREF _

4、Toc296511658 h 1 HYPERLINK l _Toc296511659 低壓配電柜 PAGEREF _Toc296511659 h 1 HYPERLINK l _Toc296511660 啟動方式 PAGEREF _Toc296511660 h 1 HYPERLINK l _Toc296511661 2工藝過程簡述 PAGEREF _Toc296511661 h 2 HYPERLINK l _Toc296511662 環(huán)形雙膛石灰窯的裝料 PAGEREF _Toc296511662 h 2 HYPERLINK l _Toc296511663 窯膛加料、煅燒、出料工藝流程 PAGE

5、REF _Toc296511663 h 2 HYPERLINK l _Toc296511664 加料 PAGEREF _Toc296511664 h 2 HYPERLINK l _Toc296511665 2.2.2 煅燒 PAGEREF _Toc296511665 h 2 HYPERLINK l _Toc296511666 2.2.3 出料 PAGEREF _Toc296511666 h 2 HYPERLINK l _Toc296511667 成品貯存 PAGEREF _Toc296511667 h 3 HYPERLINK l _Toc296511668 3. 設(shè)備運行負(fù)荷計算 PAGERE

6、F _Toc296511668 h 4 HYPERLINK l _Toc296511669 3.1 2#窯負(fù)荷計算書 PAGEREF _Toc296511669 h 4 HYPERLINK l _Toc296511671 3.2 1#窯負(fù)荷計算書 PAGEREF _Toc296511671 h 5 HYPERLINK l _Toc296511673 4.石灰窯電氣、儀表自動化系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511673 h 8 HYPERLINK l _Toc296511674 4.1 傳動及供電（該部分增加變壓器配置的相關(guān)描述） PAGEREF _Toc296511674 h 8 HYP

7、ERLINK l _Toc296511675 4.1.1 電氣設(shè)備的適用規(guī)范 PAGEREF _Toc296511675 h 8 HYPERLINK l _Toc296511676 4.1.2 技術(shù)條件 PAGEREF _Toc296511676 h 8 HYPERLINK l _Toc296511677 低壓供電系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511677 h 9 HYPERLINK l _Toc296511678 4.1.4 操作設(shè)備 PAGEREF _Toc296511678 h 11 HYPERLINK l _Toc296511679 4.2 儀表控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc

8、296511679 h 12 HYPERLINK l _Toc296511680 4.2.1 溫度控制 PAGEREF _Toc296511680 h 12 HYPERLINK l _Toc296511681 4.2.2 窯頂壓力的調(diào)節(jié) PAGEREF _Toc296511681 h 14 HYPERLINK l _Toc296511682 4.2.3 加壓機房內(nèi)CO含量檢測報警 PAGEREF _Toc296511682 h 15 HYPERLINK l _Toc296511683 4.2.4 換向閥控制功能 PAGEREF _Toc296511683 h 15 HYPERLINK l _T

9、oc296511684 4.2.5 儀控安全保護系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511684 h 16 HYPERLINK l _Toc296511685 石灰窯計算機控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511685 h 18 HYPERLINK l _Toc296511686 4.3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc296511686 h 18 HYPERLINK l _Toc296511687 4.3.2 控制系統(tǒng)主要元件配置清單 PAGEREF _Toc296511687 h 18 HYPERLINK l _Toc296511688 4.4 監(jiān)控功能 PAGEREF

10、_Toc296511688 h 19 HYPERLINK l _Toc296511689 4.4.1 流程圖監(jiān)控功能 PAGEREF _Toc296511689 h 19 HYPERLINK l _Toc296511690 4.4.2 實時趨勢監(jiān)視功能 PAGEREF _Toc296511690 h 20 HYPERLINK l _Toc296511691 4.4.3 參數(shù)操作、調(diào)整功能 PAGEREF _Toc296511691 h 21 HYPERLINK l _Toc296511692 4.4.4 報警管理功能 PAGEREF _Toc296511692 h 21 HYPERLINK l

11、 _Toc296511693 4.4.5 歷史數(shù)據(jù)管理功能 PAGEREF _Toc296511693 h 21 HYPERLINK l _Toc296511694 主要現(xiàn)場儀表及電氣件選型 PAGEREF _Toc296511694 h 22 HYPERLINK l _Toc296511695 5.上料系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511695 h 25 HYPERLINK l _Toc296511696 5.1 上料卷揚機： PAGEREF _Toc296511696 h 25 HYPERLINK l _Toc296511697 5.2 運行電氣控制 PAGEREF _Toc2965

12、11697 h 25 HYPERLINK l _Toc296511698 6.成品卸料系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511698 h 26 HYPERLINK l _Toc296511699 卸料設(shè)備 PAGEREF _Toc296511699 h 26 HYPERLINK l _Toc296511700 成品系統(tǒng) PAGEREF _Toc296511700 h 26 HYPERLINK l _Toc296511701 7、空氣鼓風(fēng)機站 PAGEREF _Toc296511701 h 27 HYPERLINK l _Toc296511702 7.1 助燃空氣風(fēng)機 PAGEREF _Toc

13、296511702 h 27 HYPERLINK l _Toc296511703 7.2 石灰冷卻空氣風(fēng)機 PAGEREF _Toc296511703 h 27 HYPERLINK l _Toc296511704 7.3 噴槍冷卻空氣風(fēng)機 PAGEREF _Toc296511704 h 28 HYPERLINK l _Toc296511705 支柱冷卻風(fēng)機 PAGEREF _Toc296511705 h 28 HYPERLINK l _Toc296511706 7.5 風(fēng)機房用過濾器 PAGEREF _Toc296511706 h 29 HYPERLINK l _Toc296511707 8.

14、 安全措施 PAGEREF _Toc296511707 h 30 HYPERLINK l _Toc296511708 8.1 安全措施 PAGEREF _Toc296511708 h 30 HYPERLINK l _Toc296511709 8.1.1 防火、防爆措施： PAGEREF _Toc296511709 h 30 HYPERLINK l _Toc296511710 電氣安全措施： PAGEREF _Toc296511710 h 30 HYPERLINK l _Toc296511711 8.2 防護安全措施： PAGEREF _Toc296511711 h 30 HYPERLINK l

15、 _Toc296511712 小結(jié) PAGEREF _Toc296511712 h 32 HYPERLINK l _Toc296511713 參考文獻 PAGEREF _Toc296511713 h 33 HYPERLINK l _Toc296511714 致 謝 PAGEREF _Toc296511714 h 341.1設(shè)計依據(jù)：設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的資料；相關(guān)的主要規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)：供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范低壓配電設(shè)計規(guī)范10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范電氣裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范1.2 支柱冷卻風(fēng)機由業(yè)主提供應(yīng)急電源在突然停電的情況下能夠自動切換到應(yīng)急電源運行。采用GGD3型固定

16、柜，落地式安裝，電源通過封閉母線槽取自變壓器。小于90KW的電動機采用全壓啟動方式；90KW及以上電動機采用軟啟動方式。2工藝過程簡述方式為：定期、輪流往兩個窯膛內(nèi)裝入原料。因此，環(huán)形雙膛窯在窯頂安裝一組裝料設(shè)備，包括1個窯頂料倉，2個裝料換向閘板，2個裝料密封閥，2組連接流槽。窯頂料倉的容積約為6立米，可以存放一個換向周期所需的石料。料倉底部安裝有稱重裝置，當(dāng)料倉內(nèi)原料放入窯內(nèi)后，稱重裝置顯示重量為零，然后由PLC發(fā)出信號，裝料閘板關(guān)閉，裝料完成。2個裝料換向閘板和2個裝料密封閥的作用是控制原料流入1#或是2#窯膛。當(dāng)PLC根據(jù)程序的要求發(fā)出向1#窯膛裝料的指令時，1#窯膛的裝料密封閥打開，

17、然后打開1#分料閥，隨著1#分料閥的打開，石料裝入窯內(nèi)。此時2#裝料換向閘板和2#密封閥處于關(guān)閉狀態(tài)。反之，2#窯膛裝料時，執(zhí)行上述相反的動作。裝料完畢后，裝料換向閘板和密封閥順序關(guān)閉，窯膛裝料完畢。裝料設(shè)備的驅(qū)動全部是液壓驅(qū)動形式。采用液壓的方式主要是從重載和平穩(wěn)動作兩個方面考慮的。2.2窯膛加料、煅燒、出料工藝流程加料工藝流程為：窯頂料倉的石灰石經(jīng)流槽分別送入兩個窯膛的頂部。通過設(shè)在兩個溜槽上閘板的順序關(guān)閉，實現(xiàn)兩個窯膛的加料。料倉容積約6m3。兩個窯膛為定期交替加料，故上述設(shè)備均為間斷工作。2.2.2 煅燒石灰石在窯內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱帶、煅燒帶、冷卻帶完成石灰石向石灰的轉(zhuǎn)化過程。石料的最頂端開始

18、到燃料噴槍出口為預(yù)熱帶，噴槍出口到連接通道處為煅燒帶，連接通道開始到石灰石卸出機構(gòu)止為冷卻帶。 2.2.3 出料窯膛煅燒并冷卻好的成品石灰，由8個位于窯膛底部的卸料平臺以及2個卸料閥進入窯底料倉待出。窯底料倉的成品石灰通過窯底振動出料機、大傾角皮帶機送至成品振動篩進行分級篩分并破碎。篩分破碎后粉灰通過溜槽進入粉灰倉，塊灰由皮帶機送至成品倉儲存。各振動設(shè)備均采用密封，防止揚塵。出料系統(tǒng)成品平均流量為25t/h，各設(shè)備具備生產(chǎn)能力應(yīng)留有適當(dāng)余量。各轉(zhuǎn)運點均設(shè)粉灰除塵裝置。兩座600t石灰窯所生產(chǎn)的石灰儲存系統(tǒng)初步考慮設(shè)4個成品料倉，3個貯存粉灰，1個貯存塊灰。成品倉的容積按存放1天產(chǎn)量考慮。各貯倉

19、均設(shè)置連續(xù)料位檢測及除塵設(shè)施。每個倉的塊灰及粉灰通過倉下出料閥及除塵卸料裝置裝入汽車運走，各出料閥及除塵卸料裝置均采用電動現(xiàn)場手控。本系統(tǒng)各設(shè)備控制均采用現(xiàn)場控制3. 設(shè)備運行負(fù)荷計算例：成品皮帶： K=0.8 cos=0.8 tgP=41.4KW 0.75=24.84KVA 3.1 2#窯負(fù)荷計算書表3-1編號用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量計算系數(shù)計算負(fù)荷總數(shù)工作總數(shù)工作kcostgPjQj1成品皮帶2成品震動給料機303024183震動篩21484斗式提升機2130151295螺旋輸灰機6633336煙氣除塵2風(fēng)機113553552842137助燃風(fēng)機224404403522648成品冷卻風(fēng)

20、機11160160128969噴槍冷卻風(fēng)機1113213210成品冷卻風(fēng)機2226426411助燃風(fēng)機2237037029622212支柱冷卻風(fēng)機11222213照明1009014卷揚117575604515液壓站3535282116其他100100806017破碎機3333033026419818合計2002乘以同時系數(shù)（Pj0.9;Qj）補償前cos補600補償后cos3.2 1#窯負(fù)荷計算書表3-2編號用電設(shè)備名稱設(shè)備臺數(shù)設(shè)備容量計算系數(shù)計算負(fù)荷總數(shù)工作總數(shù)工作kcostgPjQj1破碎機333303302641982原料0#皮帶11555544333原料1#皮帶11334原料2#皮帶2

21、1303024185電動犁式卸料器736卸料小皮帶421267成品除塵風(fēng)機112802802241688煙氣除塵風(fēng)機113553552842139助燃風(fēng)機2244044035226410成品冷卻風(fēng)機111601601289611噴槍冷卻風(fēng)機2126413212成品冷卻風(fēng)機2226426413支柱冷卻風(fēng)機22442214照明100501510+抓斗天車332702708116卷揚117575604517液壓站3535282118成品除塵器5050403019其他100100806018合計1630乘以同時系數(shù)（Pj0.9;Qj）補償前cos補690補償后cos4.石灰窯電氣、儀表自動化系統(tǒng)中天鋼

22、鐵集團石灰窯工程，采用高爐煤氣為燃料，每座石灰窯產(chǎn)量為600t/d。石灰窯從窯頂?shù)礁G底分為3個工作帶，即：預(yù)熱帶、煅燒帶、冷卻帶。其檢測與控制系統(tǒng)將連續(xù)檢測煅燒過程的各項工藝參數(shù)，實現(xiàn)煤氣和空氣雙交叉限輻最佳燃燒控制，自動控制燃燒換向系統(tǒng)，自動實現(xiàn)原料的裝入和產(chǎn)品的卸出。采用SIEMENS S7-400 PLC控制系統(tǒng)與一次檢測儀表結(jié)合，對石灰窯的窯溫、空燃比和系統(tǒng)的換向動作、裝出料動作及相關(guān)的保護措施等項目進行自動控制。由計算機系統(tǒng)的操作站監(jiān)控全部生產(chǎn)過程，保證石灰窯節(jié)能、高效、安全、穩(wěn)定運行。石灰窯主控系統(tǒng)選用西門子可編程控制器，操作站選用兩臺研華工業(yè)控制計算機監(jiān)控全部生產(chǎn)過程并完成相關(guān)數(shù)

23、據(jù)的設(shè)定。采用工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的主要目的是完成煅燒系統(tǒng)及窯區(qū)設(shè)備的自動設(shè)定，實現(xiàn)石灰窯的自動生產(chǎn)；準(zhǔn)確控制石灰窯關(guān)鍵溫度的控制和溫度場分布的均勻性控制；進行安全停窯處理，節(jié)約燃料消耗等。主要完成：數(shù)據(jù)設(shè)定、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、自動最佳化燃燒控制，實時數(shù)據(jù)處理、畫面和報表、數(shù)據(jù)通訊等任務(wù)。4.1 傳動及供電（該部分增加變壓器配置的相關(guān)描述）4.1.1 電氣設(shè)備的適用規(guī)范電氣設(shè)備和施工材料原則上應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：a）中華人民共和國的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；b）IEC標(biāo)準(zhǔn)；c）引進產(chǎn)品所在國的國家標(biāo)準(zhǔn)。4.1.2 技術(shù)條件a）環(huán)境條件除電氣設(shè)備規(guī)格說明書里特別注明者外，均按下列所示：MCC柜、基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)

24、和操作臺等安裝在電氣室和操作室的電氣設(shè)備允許環(huán)境溫度： 10至40檢修電源箱、照明配電箱、檢修電源柜和現(xiàn)場操作箱等安裝在現(xiàn)場的電氣設(shè)備允許環(huán)境溫度： 35至40相對濕度： 40時，不超過9020時，不超過50海拔高度： 小于1000米b）電壓等級低壓動力電源： AC380V/220V，50Hz電壓波動： 額定電壓的10%頻率波動：交流控制電壓： AC220V10%c）電氣設(shè)備的油漆規(guī)格電氣設(shè)備的涂漆色由買方從廠家標(biāo)準(zhǔn)色中選定。根據(jù)石灰窯工藝系統(tǒng)劃分和負(fù)荷分布情況，設(shè)置2個集中電氣室，即煤氣加壓站室和風(fēng)機房電氣室，并設(shè)有低壓配電系統(tǒng)、MCC控制系統(tǒng)和電氣PLC控制系統(tǒng)。1)低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計受電

25、柜2面，正常情況下使用主電源，在一路出現(xiàn)故障或檢修時，切換到另一路。2)電氣傳動系統(tǒng)石灰窯原料的篩分、轉(zhuǎn)運設(shè)備控制、上料小車卷揚機、煤氣加壓機控制（含變頻控制）、鼓引風(fēng)機電氣控制（含變頻控制）、液壓站油泵等電氣控制等控制柜，柜體結(jié)構(gòu)采用GGD形式。以上MCC柜安裝在位于風(fēng)機房2層的電氣室內(nèi)。a)傳動控制水平根據(jù)工藝要求，如下電機需要變頻調(diào)速功能，采用交流變頻調(diào)速裝置。調(diào)速煤氣加壓機、調(diào)速鼓風(fēng)機、上料小車卷揚機、除塵引風(fēng)機液壓站、風(fēng)機等均為恒速單向傳動。其控制程序由PLC完成。定速煤氣加壓機、鼓風(fēng)機采用軟啟動裝置，以減少電機啟動時對電網(wǎng)系統(tǒng)造成的沖擊。b)低壓配電系統(tǒng)的保護低壓配電系統(tǒng)主要采取了

26、以下保護功能：過載保護、短路保護、過電壓/欠電壓保護、接地保護等。3)防雷接地與工作接地石灰窯的防雷系統(tǒng)主要針對窯本體（窯殼），建構(gòu)筑物等。要求，其接地沖擊電阻不大于4歐姆，該部分的處理隨土建工程一同完成。石灰窯區(qū)域電氣保護接地及窯區(qū)儀表計算機設(shè)備的接地電阻不大于2歐姆。4.1.4 操作設(shè)備此配電柜內(nèi)表示的是手自動切換控制蝶閥的正反轉(zhuǎn)，此圖為配電柜內(nèi)的系統(tǒng)圖。由PLC室發(fā)出閉合開關(guān)指令，plc所控制的開關(guān)即閉合，將配電柜內(nèi)斷路器閉合，以及現(xiàn)場操作箱電源運行，即可運行控制蝶閥的正反轉(zhuǎn)，通過兩相線互換，即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。1）在操作室設(shè)操作臺一組，用于安裝操作站及操作硬件。液壓站操作箱（共1個）用于對

27、液壓系統(tǒng)的就地操作監(jiān)控。位置設(shè)在液壓站內(nèi)。上料現(xiàn)場控制箱（共4個）用于現(xiàn)場皮帶機、振動給料機、篩分設(shè)備等就地操作，設(shè)置在設(shè)備附近。4）物料轉(zhuǎn)運設(shè)備操作箱（共10個）用于現(xiàn)場振動給料機、皮帶機、斗提機等設(shè)備就地操作。5）鼓、引風(fēng)機就地操作箱（共15臺）用于鼓、引風(fēng)機的機旁操作。6）煤氣加壓機就地操作箱（共4臺）用于煤氣加壓的機旁操作及控制。7）上料卷揚機就地操作箱（共1臺）用于上料卷揚機的機旁操作、控制4.2 儀表控制系統(tǒng)4.2.1 溫度控制石灰窯的溫度控制主要是控制連接通道處的溫度。采用比例燃燒控制方案，即雙交叉限幅控制方案。石灰窯連接通道處安裝2只熱電偶，并在煅燒帶底部沿窯膛周邊設(shè)置14只電

28、偶進行溫度的測量與窯溫調(diào)節(jié)；操作員可以在HMI上任意選擇連接通道處2個溫度點的1點作為被控制測點。同時，安裝煤氣熱值分析儀作為燃燒控制的參考依據(jù)。改進型雙交叉限幅控制方法圖4-1相對于串級比值方法，為了對空燃比控制更加精細，出現(xiàn)了帶有雙交叉限幅的串級比值控制方法，簡稱雙交叉控制方法。優(yōu)點是有效控制了動態(tài)空燃比，但同時缺點是限幅犧牲了系統(tǒng)跟蹤負(fù)荷變化的速度，降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度?？刂圃矸娇驁D如上圖所示。為進一步提高響應(yīng)速度，改進型雙交叉方法還將限幅系數(shù)設(shè)為可以根據(jù)溫度偏差自動修正，以便在溫度偏差較大時減弱或取消限幅功能，即限幅系數(shù)是動態(tài)的。這樣將大大提高控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度。2）回路基本報警、連

29、鎖等功能超溫報警功能：當(dāng)連接通道處溫度超過允許值，系統(tǒng)發(fā)出報警信號；熱電偶斷偶保護、報警功能：當(dāng)任何一只熱電偶被燒壞，本回路立即切換到手動模式，同時系統(tǒng)發(fā)出報警信號；溫度調(diào)節(jié)器輸出限幅功能：根據(jù)產(chǎn)量對溫度調(diào)節(jié)器輸出限幅，防止溫度過高。3）設(shè)定值選擇本地方式當(dāng)HMI選擇本地方式設(shè)定時，爐溫設(shè)定值由操作員根據(jù)實際情況來決定。4）空燃比設(shè)定選擇人工設(shè)定在HMI上由操作員根據(jù)經(jīng)驗直接輸入合適的空燃比值；空氣過剩系數(shù)自適應(yīng)操作員只需給定理論空燃比，系統(tǒng)將根據(jù)負(fù)荷情況自動計算過剩系數(shù)，求出空燃比；5）溫度控制器工作模式為方便操作，溫度控制器設(shè)計手動（MAN）和本地自動（AUTO）2種控制模式。a)手動模式

30、（MAN）：在手動模式下，空氣流量和煤氣流量的變頻器工作在手動方式。由操作員在HMI上直接改變頻率。b)本地自動模式（AUTO）：本地自動就是并聯(lián)串級、交叉限幅工作模式。也是在原料煅燒時，控制系統(tǒng)經(jīng)常使用的方式。在本模式下，系統(tǒng)的所有在線自動檢測正常。流量調(diào)節(jié)回路、溫度調(diào)節(jié)回路都工作在閉環(huán)狀態(tài)。操作員只需要在HMI上輸入石灰窯的目標(biāo)溫度值給控制系統(tǒng)，則系統(tǒng)就會自動、成比例的調(diào)節(jié)相應(yīng)的空煤氣流量，從而，保證窯溫的控制精度。4.2.2 窯頂壓力的調(diào)節(jié)窯頂壓力主要通過設(shè)于排煙引風(fēng)機上的變頻器頻率的轉(zhuǎn)變進行調(diào)節(jié)，正常時窯頂應(yīng)保持微正壓或微負(fù)壓。4.2.3 加壓機房內(nèi)CO含量檢測報警對于采用煤氣作燃料的

31、石灰窯，設(shè)置一氧化碳監(jiān)測這一安全措施非常重要。本設(shè)計選用可靠的檢測探頭4點，檢測加壓機房內(nèi)空氣中CO的含量。4.2.4 換向閥控制功能檢測信號25臺液壓驅(qū)動的閥門動作命令信號；25臺液壓閥的開關(guān)到位位置檢測信號收集；30個噴槍煤氣換向閥動作命令信號；30個噴槍煤氣換向閥動作開關(guān)到位位置信號收集2個噴槍冷卻空氣換向閥動作命令信號2個噴槍冷卻換向閥動作開關(guān)到位位置信號收集控制方式a)自動方式：按照預(yù)先給定的換向邏輯自動進行換向b)手動方式：在CRT上由操作員將換向系統(tǒng)的某一換向單元人為跳自動換向邏輯（此時其它換向單元繼續(xù)換向），強制某一換向閥的開閉。c)現(xiàn)場手動方式：石灰窯現(xiàn)場按動某一閥電磁閥的按

32、鈕，現(xiàn)場強制該閥的開閉。上述三種控制方式的組合可以令操作人員很容易的判斷換向閥故障原因控制系統(tǒng)問題、接線問題、電磁閥問題、執(zhí)行器問題或閥體自身問題。換向控制系統(tǒng)主要完成以下功能：a)換向邏輯上每一個換向閥的動作均以上一級換向閥到位信號為前饋信號，從根本上杜絕了換向過程中動作紊亂的可能性，同時可以精確檢測每一臺換向閥的打開、關(guān)閉的嚴(yán)密程度，一旦檢測到閥門故障立即報警，并采取相應(yīng)措施。b)完成兩種換向方式：自動換向和手動換向。c)獨立換向單元強制跳出換向序列邏輯。d)獨立換向單元強制加入換向序列邏輯。安全報警自鎖功能換向閥故障，PLC系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，該換向單元的后續(xù)閥門動作處于停頓位置，石灰窯自

33、動停止工作，上位機畫面自動指出故障點。4.2.5 儀控安全保護系統(tǒng)在石灰窯生產(chǎn)過程中，為保證安全生產(chǎn)，防止意外事故，儀控系統(tǒng)主要有以下幾項聯(lián)鎖邏輯控制（不包括控制系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)鎖）：開窯允許邏輯。緊急停窯邏輯。風(fēng)機啟停聯(lián)鎖邏輯。總管煤氣切斷閥允許邏輯。自動溫控系統(tǒng)投入邏輯。1)開窯允許邏輯煤氣壓力正常，空氣正常，壓縮空氣壓力正常，引風(fēng)機運行正常，電氣系統(tǒng)正常，發(fā)出開窯允許信號。2)緊急停爐邏輯（以煤氣的快速切斷為核心）生產(chǎn)中操作員可以通過操作臺上緊急停爐按鈕或操作站鍵盤的停爐功能鍵停窯，或在以下事故狀態(tài)下自動停窯。a）自動停爐煤氣總管壓力過低。儀表氣源壓力過低。風(fēng)機故障信號。換向閥門動作不到位。

34、電氣停窯信號。b）緊急手動停爐用于在特殊情況下，由操作員通過操作臺的急停按鈕，手動快速切斷煤氣切斷閥。3) 風(fēng)機啟停聯(lián)鎖邏輯啟動風(fēng)機時，必須打開風(fēng)機出口放散閥，做到無負(fù)荷啟動，風(fēng)機無故障。當(dāng)風(fēng)機因故障或由于操作員手動停止后，電氣向儀控系統(tǒng)發(fā)出停機信號，儀控系統(tǒng)打開空氣釋放閥，此時，上述聯(lián)鎖關(guān)系依然存在。4) 總管煤氣切斷閥開允許邏輯。當(dāng)入口煤氣壓力正常，停窯信號為假（0），總管煤氣切斷閥為全關(guān)時，發(fā)出總管切斷閥開允許信號。5) 自動溫控系統(tǒng)投入邏輯。在滿足下列條件下，可以投入溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。“燃燒允許”信號為真（1）“煤氣停止”信號為假（0）總管煤氣切斷閥全開窯溫在正常范圍內(nèi)各種故障分為重故

35、障和輕故障。輕故障時進行報警，重故障發(fā)生時進行燃燒切斷。4.3.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)石灰窯計算機控制系統(tǒng)是由PLC系統(tǒng)以及HMI組成。PLC系統(tǒng)采用SIEMENS公司S7-400系列，配合分布式I/O系統(tǒng)組成。該系列PLC系統(tǒng)每個插槽上的模板可以自由修改，因為所有的插槽可以放置任意指定的I/O模板。CPU與I/O模板之間采用PROFIBUS協(xié)議通訊。模擬量輸入：AI (mA) with power 4-20 mA模擬量輸入：AI (mA) without power 4-20 mA模擬量輸出：AO (mA) 4-20 mA開關(guān)量輸入：DI (24 V DC)開關(guān)量輸出：DO (24 V DC)分

36、布式I/O模板的選擇根據(jù)工藝的要求以及方便電纜的敷設(shè)原則。在電氣室內(nèi)，PLC系統(tǒng)主機架包括電源模板、CPU模板。在主控制室內(nèi)實現(xiàn)對整個石灰窯及配套裝卸料設(shè)備的操作。 石灰窯PLC控制站，主要完成電氣和儀表系統(tǒng)控制。儀表部分包括燃燒系統(tǒng)、原料轉(zhuǎn)運、成品存放系統(tǒng)儀表檢測控制系統(tǒng)功能，主要完成窯溫調(diào)節(jié)、換向控制、壓力控制報警等功能；電氣部分包括所有電氣設(shè)備（包括振動篩、風(fēng)機、皮帶機、給料機、斗提機、卷揚機等設(shè)備）的聯(lián)鎖及位置控制功能。系統(tǒng)設(shè)有UPS不間斷電源，保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定。 4.3.2 控制系統(tǒng)主要元件配置清單表4-1上位機系統(tǒng)序號名稱規(guī)格型號生產(chǎn)廠家數(shù)量單位1工控機研華2臺2顯示器19液晶顯示

37、器三星或優(yōu)派2臺3UPS電源6kVA/30MIN山特1臺4監(jiān)控軟件WinCC 6.0（拷貝）SIEMENS1套5編程軟件STEP7 V5.5（拷貝）SIEMENS1套控制系統(tǒng)PLC1控制PLCS7-414 2DPSIEMENS1套4.4 監(jiān)控功能4.4.1 流程圖監(jiān)控功能采集石灰窯的工藝參數(shù)值，電氣參數(shù)值及生產(chǎn)設(shè)備的運行狀態(tài)信息。以形象的流程畫面為背景，將數(shù)據(jù)顯示在中心控制室操作站上，對需要操作的設(shè)備和參數(shù)，設(shè)計按鈕和輸入窗口，用鼠標(biāo)、鍵盤方式進行操作。檢測或運轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)越限或故障時，流程圖上相應(yīng)的圖例紅光閃動，并發(fā)出報警聲響加以提示。報警的笛聲可以通過鍵盤解除，紅光繼續(xù)保持，直至該故障消除，

38、閃動才停止。畫面間設(shè)計同一風(fēng)格的菜單、按鈕、箭頭等人機接口器件用于畫面間的相互切換或彈出窗口，十分方便、直觀。工藝流程圖主要包括：1) 石灰窯及配套設(shè)備控制系統(tǒng)總菜單畫面以表的形式列出畫面目錄清單，點擊其中任一項即能調(diào)出該畫面。2) 燃燒系統(tǒng)總貌畫面以模擬圖的形式顯示石灰窯燃燒狀態(tài)及燃燒設(shè)備布置，可以集成一幅畫面或分兩幅畫面。在畫面角部空格處顯示其他畫面清單，以便點擊調(diào)出顯示。顯示參數(shù)包括：煤氣總管壓力、流量；空氣總管壓力、流量；連接通道窯溫；鼓、引風(fēng)機狀態(tài)；（顏色表示：紅-故障；綠-運行；灰-停止）氣源壓力；煤氣切斷閥的狀態(tài)；（顏色表示：紅-故障；綠-開；灰-關(guān)）3) 管路系統(tǒng)畫面助燃空氣、

39、冷區(qū)空氣等管路系統(tǒng)圖煤氣管路系統(tǒng)圖畫面可根據(jù)情況分幅或組合顯示。4.4.2 實時趨勢監(jiān)視功能將系統(tǒng)采集到的所有參數(shù)信息，分門別類地歸納成幾組，以實時刷新的方式動態(tài)地在屏幕上畫出曲線，清楚地表示出過程參數(shù)的變化情況。曲線的顏色、線形、量程等均可以修改。實時趨勢畫面共設(shè)約4幅。包括：1）、窯溫；2）、排煙煙溫曲線；3）、支柱冷卻溫度曲線；4）、壓力曲線（總管煤氣、空氣、氣源、窯膛）；4.4.3 參數(shù)操作、調(diào)整功能以棒圖和數(shù)值的形式顯示和改變各個控制回路的參數(shù)和狀態(tài)；如：變頻器的輸入值、模擬設(shè)定值、報警設(shè)定值、調(diào)節(jié)器輸出值、手動自動串級狀態(tài)、報警狀態(tài)、報警級別，以及相應(yīng)的實時趨勢曲線。該類畫面包括：

40、1）、控制參數(shù)總覽。顯示所有控制回路的設(shè)定（SP）、測量值（PV）、輸出（OP）、閥位反饋（FV）及手自動狀態(tài)（STATUS）；2）、每一個控制回路（PID）設(shè)單獨調(diào)整畫面，畫面顯示該模塊所有相關(guān)參數(shù)，并對設(shè)定值、量程、輸出限幅值以及PID等參數(shù)要求可以修改。并在流程畫面中通過點擊相應(yīng)參數(shù)調(diào)出。4.4.4 報警管理功能報警除在流程圖上顯示外，還設(shè)有實時報警窗口和報警匯總畫面。實時報警窗口為小窗口，始終在最前，顯示最新發(fā)生的報警信號的名稱、報警情況、當(dāng)前值、發(fā)生時間、工位號、參考提示等內(nèi)容，便于在線診斷各類故障，查找故障部位并報警；報警匯總畫面匯集了所有曾經(jīng)發(fā)生的報警、事件的歷史記錄，以備查找時

41、用。報警對象、內(nèi)容、時間等信息可以隨時列表、存盤及打印。4.4.5 歷史數(shù)據(jù)管理功能對系統(tǒng)所采集的歷史數(shù)據(jù)建立各類數(shù)據(jù)庫，操作人員可以通過計算機對各類工藝參數(shù)值做出趨勢曲線(歷史數(shù)據(jù))，可以按時間順序進行查詢，供管理人員分析比較，以便找出石灰窯的最佳運行規(guī)律。同時分析各種事故原因，改進管理方法，提高經(jīng)濟效益。機內(nèi)數(shù)據(jù)每隔30秒采集一次，存儲2個月的信息量。共對如下參數(shù)進行收集：1）、窯溫；2）、流量曲線；3）、壓力曲線（總管煤氣、空氣、氮氣、爐膛）；4）、所有控制回路設(shè)定值；5）、其它檢測參數(shù)主要現(xiàn)場儀表選型表4-2序號用 途需用硬件設(shè)備制造廠家名 稱數(shù)量01連接通道溫度檢測S型電偶2只國產(chǎn)0

42、2煅燒帶底部窯溫檢測S型電偶14只國產(chǎn)03排煙溫度檢測PT100熱電阻3國產(chǎn)04出灰溫度檢測PT100熱電阻4國產(chǎn)05立柱冷卻風(fēng)溫檢測PT100熱電阻8國產(chǎn)06煤氣量檢測/調(diào)節(jié)V錐/差壓變送器/變頻器1套國產(chǎn)、施奈德07助燃空氣量監(jiān)測/調(diào)節(jié)孔板/差壓變送器/變頻器1套國產(chǎn)、施奈德08冷卻空氣量監(jiān)測/調(diào)節(jié)孔板/差壓變送器/變頻器1套國產(chǎn)、施奈德09窯膛壓力檢測壓力變送器1套EJA、羅斯蒙特10煤氣壓力檢測壓力變送器1套EJA、羅斯蒙特11凈環(huán)水壓力檢測壓力變送器1套EJA、羅斯蒙特12空氣總管壓力檢測壓力變送器1套EJA、羅斯蒙特13儀表氣源壓力檢測壓力變送器1套EJA、羅斯蒙特14爐區(qū)CO濃度

43、檢測CO檢測儀6點國產(chǎn)15料位檢測10點國產(chǎn)具體的電氣設(shè)備的選型及設(shè)計要求如下：（1）為實時補償電網(wǎng)中的感性負(fù)載，選用自動無功補償裝置以提高變電所功率因數(shù)。（2）重要安全聯(lián)鎖由硬接點實現(xiàn)。（3）建筑物高度超過15米則裝設(shè)避雷帶或避雷針進行防雷。防雷接地根據(jù)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計。（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：上位操作站與PLC、PLC與PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)，PLC采用遠程I/O方式（5）數(shù)字量輸入選用電壓等級為220VAC的模塊；數(shù)字量輸出選用繼電器輸出模塊；模擬量輸入選用420mA輸入信號模塊；模擬量輸出選用420mA輸出信號模塊；其它特殊信號如熱電阻、熱電偶等選用相應(yīng)模塊。（6）所有與PLC交換的儀表信號

44、均為420mA信號，儀表選型要考慮到信號的兼容性，避免出現(xiàn)信號類型不相符的情況。（7）機旁手動為無工藝聯(lián)鎖（必要的安全聯(lián)鎖除外）的單機純手動方式，機旁手動不通過PLC。（8）現(xiàn)場數(shù)字量輸入信號通過中間繼電器隔離，中間繼電器安裝在MCC柜的相應(yīng)控制單元內(nèi)；PLC輸出繼電器安裝在PLC柜內(nèi)。（9）PLC模塊電源開關(guān)分組設(shè)置，自動化系統(tǒng)必須設(shè)單獨接地系統(tǒng)。（10）所有420mA模擬量輸入/輸出信號通過隔離器隔離； PLC輸入/輸出的備用量不小于總輸入/輸出數(shù)的15%。電氣選型：中間繼電器、PLC輸出繼電器、接近開關(guān)選用菲尼克斯產(chǎn)品，編碼器選用B+F產(chǎn)品選擇開關(guān)、按鈕、指示燈等選用上海二工系列產(chǎn)品?？?/p>

45、架式斷路器、塑殼開關(guān)、接觸器及熱繼電器選用上海人民電器廠(上聯(lián)牌)產(chǎn)品。 UPS電源采用愛默生公司產(chǎn)品 24VDC電源、端子、低壓端子選用菲尼克斯公司產(chǎn)品 交換機選用菲尼克斯產(chǎn)品 壓力變送器采用羅斯蒙特稱重采用余姚通用電磁流量計選用浙江義烏迪元調(diào)節(jié)閥、快切閥、自力式壓力調(diào)節(jié)閥采用無錫萬力、超聲波料位計、液位計選用上海雄風(fēng)、電動調(diào)節(jié)機構(gòu)選用深圳萬訊電流表、電壓表選用數(shù)字表PLC系統(tǒng)采用西門子公司S7系列產(chǎn)品，CPU采用S7400處理器，下掛S7300模塊，編程軟件采用STEP7，監(jiān)控軟件采用WINCC低壓變頻器采用ACS800 低壓柜采用GGD柜型5.1 上料卷揚機：上料卷揚機安裝在整體臺架上，

46、每座窯安裝一臺卷揚機，每臺卷揚機包括：1個雙繩卷筒1臺減速器（硬齒面齒輪）2個齒輪聯(lián)軸器2個制動器1臺變頻電機，功率約為75kw，380VAC電源，變頻調(diào)速。除上述裝置外，設(shè)備還配有相關(guān)安全設(shè)施，包括:1個上位限位、1個下位限位開關(guān)1套防松繩裝置2個最終上位和下位限位開關(guān)5.2 運行電氣控制當(dāng)需要上料時，plc發(fā)出上料閥門閉合指令，閥門閉合，低配室變頻電機，功率約為75kw，380VAC電源運行，然后現(xiàn)場卷揚機室操作控制箱運行按鈕好開，即可使卷揚機電動機進行轉(zhuǎn)動，卷揚系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，拉動皮帶，小車開始上料石灰窯底部安裝有8個抽屜式卸灰裝置。抽屜式卸灰裝置可以實現(xiàn)定量出灰和固定的出灰料線，保證卸料的均

47、勻性。 煅燒好的石灰經(jīng)設(shè)在窯底料倉的振動出料機將石灰卸到成品皮帶機上。兩座石灰窯的產(chǎn)品匯集到一條大傾角皮帶機上，然后將成品送至成品倉頂部。在成品倉的頂部設(shè)置一個1#振動篩，篩面上粒度3mm的塊料，通過溜槽、塊灰皮帶機送至塊灰倉，塊灰一部分由倉下卸料裝置裝入汽車運走，其余通過倉下振動給料機進入錘式破碎機破碎，再經(jīng)溜槽、斗提機提升至倉頂2#振動篩進行二次篩分。篩下3mm的粉料由粉灰皮帶機分送至3個粉灰倉，倉內(nèi)粉灰由倉下組合卸灰機構(gòu)裝入運灰車運走。振動給料機（一臺）、破碎機（一臺）、斗提機（一臺）、振動篩（二臺）的生產(chǎn)能力均為60t/h。成品皮帶機，震動給料機，破碎機，斗提機，振動篩均由plc室發(fā)出

48、指令控制，并由現(xiàn)場操作箱控制啟停。每個灰倉在頂部都安裝有雷達料位計，以便隨時顯示倉內(nèi)的料位。每個灰倉的底部都設(shè)置有組合卸灰機構(gòu)，并安裝有升降式除塵罩。卸灰機構(gòu)的使用是通過安裝在現(xiàn)場的操作箱由裝卸灰的人員操作控制的，卸灰機構(gòu)的動作不進入操作室的PLC控制系統(tǒng)來進行控制。每個灰倉均通入氮氣，防止石灰吸濕。7、空氣鼓風(fēng)機站整個環(huán)形雙膛石灰窯供風(fēng)系統(tǒng)共裝設(shè)有13臺羅茨風(fēng)機。4臺羅茨風(fēng)機（其中1臺調(diào)速）用于輸送助燃空氣，總風(fēng)量為25000Nm3h，壓力為59KPa；3臺羅茨風(fēng)機（其中1臺調(diào)速）用于輸送石灰冷卻空氣，總風(fēng)量為18000 m3h，壓力為49KPa；1臺羅茨風(fēng)機為助燃和冷卻公共備用風(fēng)機，壓力為

49、59KPa；2臺羅茨風(fēng)機（其中1臺備用）用于輸送噴槍冷卻空氣，風(fēng)量為6000 m3h，壓力為49KPa；另外還安裝有兩臺離心風(fēng)機，風(fēng)量為6000 m3h，壓力為5KPa供風(fēng)給支撐窯體鋼結(jié)構(gòu)的支柱冷卻。主要設(shè)備選型7.1 助燃空氣風(fēng)機助燃空氣風(fēng)機選用羅茨風(fēng)機裝備4臺，其中3臺恒速，1臺配變頻調(diào)速裝置，可通過改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，參數(shù)如下： 3臺恒速風(fēng)機型號：羅茨型 升壓：59KPa流量：104m3/min配套電機功率：Y315L2-6-160KW配套附件：出口消聲器、出口彈性接頭、T型接頭、安全閥、逆止閥及連接件等。 1臺調(diào)速風(fēng)機型號：羅茨型 升壓：59KPa流量：117 m3/min配套

50、電機功率： 180KW變頻電機配套附件：出口消聲器、出口彈性接頭、T型接頭、安全閥、逆止閥及連接件等。7.2 石灰冷卻空氣風(fēng)機冷卻空氣風(fēng)機選用羅茨風(fēng)機，共裝備3臺，其中2臺恒速，1臺配變頻調(diào)速裝置。 2臺定速風(fēng)機型號：羅茨型升壓：49KPa流量：106 m3/min配套電機功率：Y315L1-6-132KW配套附件：出口消聲器、出口彈性接頭、T型接頭、安全閥、逆止閥及連接件等。 1臺調(diào)速風(fēng)機型號：羅茨型升壓：49KPa流量：119 m3/min配套電機功率： 132KW變頻電機配套附件：進口過濾消聲器、出口消聲器、出口彈性接頭、T型接頭、安全閥、逆止閥及連接件等。7.3 噴槍冷卻空氣風(fēng)機噴槍冷

51、卻空氣風(fēng)機選用三葉成組型低噪音羅茨風(fēng)機，共裝備2臺，1開1備，均為恒速。具體參數(shù)如下：型號：羅茨型流量：80m3min配套電機功率：90KW配套附件：進口過濾消聲器、出口消聲器、出口彈性接頭、T型接頭、安全閥、逆止閥及連接件等。支柱冷卻風(fēng)機選用離心風(fēng)機，共裝備2臺，1開1備。風(fēng)機出口安裝有兩臺電動調(diào)節(jié)閥，該閥門受PLC系統(tǒng)控制，當(dāng)一臺風(fēng)機出現(xiàn)故障時，另外一臺風(fēng)機將自動啟動。型號：9-19 No9D流量：6600m3/h風(fēng)壓：4600Pa電機：Y160L-4-187.5 風(fēng)機房用過濾器為了降低室外噪聲，風(fēng)機房采用全封閉結(jié)構(gòu)，并在風(fēng)機房進風(fēng)口安裝過濾器3臺，總風(fēng)量為65000m3h。8. 安全措施8.1 安全措施8.1.1 防火、防爆措施：1）石灰窯頂設(shè)置有防爆門，當(dāng)窯膛壓力過高時窯壓會沖破防爆門，將壓力瀉出。2）空氣管路設(shè)置防爆板。3)石灰窯各系統(tǒng)都設(shè)有安全報警裝置，確保安全生產(chǎn)。4）壓縮空氣壓力：定值控制，欠壓報警。5）煤