水泥生产设备及电气控制

水泥生产设备及电气控制 课程报告 学号 姓名 日期 一 石灰石破碎环节控制流程设计和分析 1 1 石灰石破碎及预均化的意义介绍 本设计是石灰石破碎及预均化系统电气控制设计 下面主要介绍石灰石破 碎及预均化系的意义 石灰石破碎及预均化均化是保证水泥生料及熟料质量 产量及降低消耗的 基本措施和前提条件 也是稳定出厂水泥质量的重要途径 石灰石破碎及预均化意义如下 1 进厂原燃料成分的长周期波动 使原燃料成分的波动周期短 为准确配 料 配热和生料粉磨喂料提供 好的条件 2 降低原燃料成分波动的振幅 缩小其标准偏差 从而有利于提高生料成 分的均匀性 稳定熟料煅烧时的热工制度 3 省料资源 降低生产消耗 增强工厂对市场的适应能力 4 原料破碎及预均化后可以在运输和储存过程中不同粒度物料的分离现象 有利于制的成分均匀的生料 提高配料的准确性 减少质量波动 1 2 水泥厂石灰石破碎及预均化流程图 图 1 1 石灰石破碎及预均化电机流程图 1 3 石灰石破碎及预均化设备启动及停车顺序 根据图 1 1 石灰石破碎及预均化电机流程图分析可知 石灰石首先经过板 式喂料机的运输 然后给破碎机喂料进行破碎 破碎后的物料经过出料胶带机 的运输 输送给石灰石输送机进行长距离输送 经过层层的输送最终到达预均 化堆场 进行原料的堆料和取料操作 整个过程中均由气箱式脉冲袋收尘器脉 冲进行收尘处理 避免污染空气和造成原料的浪费 由于设备启动过程与破碎 及预均化流程刚好相反 而停车过程与系统流程相同即有前向后依次停车 由分析可知石灰石破碎及预均化设备启动过程如下 1 启动空气压缩机 再启动长石灰石输送胶带机尾端的离心式风机 2 启动取料机进行取料工作 首先启动圆形刮板取料电动机后 再启动取 料机行走电机 3 启动圆形悬臂堆料电动机进行堆料作业 4 启动入库胶带输送机驱动电机 入库胶带机的电机向均化库进行输料工 作 5 启动石灰石输送胶带电机 6 启动破碎阶段 1 2 离心式风机 7 启动出料胶带机 向长石灰石输送胶带机进行输料工作 8 启动除铁器电机 9 启动破碎机油压站电机 再启动破碎机主电机进行破碎工作 10 启动板式喂料机驱动电机 破碎机进行喂料工作 1 4 石灰石破碎及预均化流程框图 图 1 2 石灰石破碎及预均化流程框图 1 5 破碎及预均化系统设备电动机控制流程图 由石灰石破碎及预均化控制流程图分析可知电机控制流程图如下图所示 由图 1 1 和图 1 2 绘制设备电机启动顺序如图 1 3 而停车顺序与启动顺序刚好 相反 图 1 3 石灰石破碎系统设备启动顺序 1 6 水泥厂石灰石破碎及预均化设备表 石灰石破碎及预均化设备表主要包含主要包括主要设备的电压 功率 控 制要求等 表 1 1 设备表 设备名称编号电机型号额定电压额定功率控制要求及 启动方式 板式喂料电 机 1MYVP250M 6380V37KW 调速直接启 动 破碎机主电 机 2MYRKK560 6型10KV710KW 破碎机油压 电机 3MY132S 4 型380V5 5KW单向直接启 动 除铁器9M380V7 5KW单向直接启 动 出料胶带输 送机电机 4MY200L 4 型380V30KW单向直接启 动 圆形堆取料 电机 10MY280M 4380V90KW单向直接启 动 1 离心式风 机 5MY160L 4380V15KW单向直接启 动 1 收尘器回 转下料器 7M380V 220V1 1KW单向直接启 动 2 离心式风 机 6MY160L 4380V55KW单向直接启 动 2 收尘器回 转下料器 8M380V 220V3 3KW单向直接启 动 输送离心式 风机 12MY160L 4380V15KW单向直接启 动 收尘器回转 下料器 13M380V 220V1 1KW单向直接启 动 入库胶带机11MY225M 4380V15KW单向直接启 动 输送胶带机14MY315M2 4380V15KW单向直接启 动 1 7 石灰石破碎及预均化系统 I O 表 石灰石破碎及预均化系统 I O 表是与设备表相对应的 如表 1 2 所示 表 1 2 系统 I O 表 1 8 石灰石破碎及预均化系统梯形图设计 本设计我采用的是三菱 FX2N 系列的 PLC FX2N 系列的 PLC 是 FX 系列中功 能最强 速度最快的微型 PLC 它的基本指令执行时间高达 0 08us 比其他大 型 PLC 运行速度快的多 多点状态 200 多点定时器 还有多点 16 位加计数器 32 位加 减计时器 数据寄存器 跳步指针 中断指针等 这些编程元件对于 一般的系统是绰绰有余的 FX2N 系列的 PLC 有 128 种功能指令 应用方便 FX2N 系列的 PLC 内装实时钟 有时钟数据的加减 比较 读写入指令 可用于 时间控制 1 8 1 设计用到的编程元件介绍 1 继电器类 1 输入继电器 X 输入继电器用 X 标记 是以八进制为单位的编程元件 即采用八进制编址 输入继电器直接接受外部开关量来的信号 其线圈与输入 端相连 可提供多对常开常闭触点 PLC 不能对其线圈进行赋值 它在一个循 环周期内的状态保持不变 2 输入继电器 Y 输出继电器用 Y 标记 也采用八进制编址 输出继电器 用于将输出信号传递给外部负载 输出接点直接连到 PLC 的输出端 可以对线 圈及触点赋值 输出继电器只能由程序内部指令驱动 3 辅助继电器 M 输入继电器用 M 标记 用于 PLC 程序内部状态的存储 不能直接驱动负载 采用十进制编址 2 定时器 定时器被用于延时控制程序 用 T 表示 其作用相当于继电器系统中的时 间继电器 定时器触点在当前延时值大于等于设定的延时值时接通 本设计各 电机启动间隔为 10s 选用 100ms 定时器 T0 T199 1 8 2 根据 I O 分配及该系统的控制流程图编制梯形图 本设计为石灰石破碎及预均化系统电气设计 在设计梯形图的时候分两个 区 一区设在石灰石破碎部分 二区设在预均化堆部分 M110 M111 为辅助 中间继电器 M110 为一区预告记忆信号 M111 为二区预告记忆信号 首先 X000 检测是否有启动信号 当收到启动信号 把 M110 置位为 1 其常开触点 闭合 置位 Y000 输出继电器线圈得电 同时电铃响 表示一区驱动 告诉工 作人员远离设备 常开触点 Y000 得电闭合 时间继电器 T0 开始计时 当 T0 定 时时间到 并收到一区应答信号的情况下使 Y000 复位失电 电铃停 并置位 M111 预告记忆 当 M111 常开触点检测到信号 置位 Y001 二区电铃响告诉 工作人员远离设备 Y001 常开触点闭合 定时器 T1 开始计时 定时时间到 并收到二区应答信号的情况下使 Y001 复位失电 电铃停 梯形图如下图 1 4 1 5 所示 图 1 4 图 1 5 二 原料粉磨和废气处理系统控制流程设计和分析 2 1 工艺流程介绍 原料配料设四个库 分别储存石灰石 砂岩 铝矾土 铁矿石 各种 原料 按生产品种要求进行配合 并经胶带输送机送至原料磨 原料磨采用辊式磨 当入磨物料粒度 80 mm 水份 10 出磨生料 细度 为 80 m 筛筛余 12 水份为 0 5 时 磨系统产量为 210 t h 各种原料在磨内进行粉磨 烘干后 经选粉机分选 粗粉返回磨盘 重新粉 磨 合格成品随出磨气流经旋风分离器收集 收集下来的成品经 空气斜槽 斗 式提升机 空气输送斜槽入生料库储存 均化 出旋风分 离器的气体经循环风 机 一部分气体作为循环风入磨 其余气体则通过 袋收尘器净化后 经窑尾排 风机和烟囱排入大气 袋收尘器及增湿塔收 下的粉尘经拉链机 汇同出磨生料 一起经空气斜槽 胶带提升机及空气 斜槽入生料均化库 当增湿塔湿底时 增 湿塔排出的湿灰经增湿塔下的可逆螺旋输送机 电动翻板阀进入生料均化库 当 原料磨正常生产时 来自窑系统的废气经高温风机 增湿塔 全部进入原料磨 作为烘干热 源 试生产或窑尾热源不足时 可利用辅助热风炉 从原料磨排出的 废气 由循环风机送入废气处理系统 为均化与储存生料 设有一座 18x 62m NGF 均化库 均化库的有效 储量 为 11900 t 储存期为 1 55d 均化库底部为倒锥体 出库生料经库底 斜槽 流 量控制阀 送至带有荷重传感器的生料搅拌仓 仓下设有两套流 量控制阀和两 台固体流量计 喂料仓下流量控制阀根据入窑生料量调节 经计量后的生料 由 斜槽 提升机送入窑尾预热器二至一级旋风筒上升管道 2 2 工艺设备介绍 回转卸料器 规格 1600 x1600 mm 流通能力 400t h 转速 7 8 r min 电动机 变频 功率 11 kW 电压 380 V 转速 990r min 立式辊磨 型号 TRMR 36 4 生产能力 210 t h 入料粒度 80 mm 成品细度 80 m 方孔 筛筛余 12 物料水分 入磨 6 出磨 0 5 磨机喷水 5t h 0 25 0 3 MPa 磨盘 3740 mm 转速 r min 磨辊 mm 电动机 型号 YRKK710 6 功率 2000 kW 转速 993 r min 电压 10000 V 电加热器 功率 2 kW 电压 220V 风机 四套轴承密封用 风量 3912 m3 h 风压 4854 Pa 主减速器润滑系统 型号 XGD C160 550 低压油泵流量 L min 2 3 控制回路 1 增湿塔出口气体温度的控制 通过调节增湿塔的喷水量 控制增湿塔出口 气体温度 2 磨机出口气体温度的控制 通过调节增湿塔的喷水量 循环风阀门开度 调节冷风阀门 尽量 不用 控制入磨风温 稳定磨机出口气体温度 3 磨机风环压差的控制 原料磨内物料量的多少 反映在磨机风环压差上 通过调整喂入磨 内的物料量 可稳定磨机风环压差 4 生料的质量自动控制 通过调节各原料喂料装置的比例 自动控制生料化学 成分 三 简述烧成系统的组成环节 3 1 系统简介 熟料煅烧系统作为水泥生产过程中的一个环节 承担着将生料烧 成熟料的 重要作用 人们形象的称之为水泥厂的心脏 近几十年来 水泥工业窑的发展 非常迅速 尤其是现在以窑外分解技术的迅速崛起 它在提高生产效率有效降 低熟料单位热耗方面的巨大优势 使之成为目前水泥行业的主要技术 3 2 系统生产工艺过程 生料喂入一级旋风筒进风管道开始 经预热 预分解后入回转窑煅烧成水 泥熟料 通过倾斜推动篦式冷却机的冷却 破碎并卸到链斗输送机输入熟料库 为止 本系统分为 生料预热与分解 三次风管 熟料煅烧 熟料冷却破碎及输 送熟料四大部分 四 水泥粉磨系统的控制流程设计和分析 粉磨过程是水泥生产过程中的重要环节 被应用于水泥生产的多个工序中 如生料工序中生料粉磨 孰料煅烧工序中煤粉粉磨及最后成品水泥的粉磨 水泥粉磨是水泥生产的最后一个环节 水泥粉磨质量的好坏直接影响着成 品水泥质量 水泥粉磨是指生产水泥用的孰料 石灰石 粉煤灰和石膏四种混 合物在粉磨设备内经挤压 研磨 颗粒逐渐减小 最终达到一定细度的物理过 程 由于水泥粉磨过程复杂 生产设备种类 数量众多 且生产环境恶劣 影 响粉磨效果的因素很多 为达到理想的粉磨效果 需对粉磨设备和粉磨控制技 术提出了更高的要求 4 1 水泥磨生产流程及设备简介 水泥粉磨即将水泥粉磨原料熟料 石灰石 粉煤灰及石膏在配料站经配料 后用胶带输送机输送至水泥磨 胶带输送机上设置除铁器 混合料水泥磨内进 行粉磨 烘干后 经选粉机分选 粗粉返回磨盘重新粉磨 合格成品随出磨气 流经收尘器收集 收集下来的成品经斜槽 斗式提升机输送到矿水泥库中储存 粉磨过程中产生的粗渣 粗料 经由胶带输送机 斗式提升机 管道除铁器 锁风下料阀返回磨内继续粉磨 胶带输送机上设置除铁器 出磨气流经过袋收 尘器净化后 经排风机一部分从烟囱排入大气 另一部分作为循环风与热风炉 出来的热风混合后一起入水泥磨 烘干入磨的混合料 最终合格水泥成品经斜 槽 斗式提升机输送到成品库中进行储存 供后续包装及发运工序使用 如图 4 1 所示 图 4 1 立磨生产流程图 立磨是水泥生产中主要的粉磨设备 它主要应用于生料粉磨工序 煤粉粉 磨工序和水泥粉磨工序 相对于球磨机来说 立磨设备相对较少 且生产能耗 也低 本项目使用的为我公司自主研发的立磨具有价高的性价比 4 2 系统设备控制要求 水泥生产现场各种设备是实现既定生产工艺的基础 生产过程中各种工艺 参数的调整也需要现场专门的设备来实现 因此对现场设备的控制质量 很大 程度上决定了产品质量的好坏 进而影响了水泥企业经济效益的好坏 现场的主要设备均设有中控控制和手动控制两种控制方式 在设备现场设 置按钮盒或控制箱 并装有带统一钥匙的控制方式选择开关 设有中控 零位 手动三种选择方式 1 中控控制时 在中控室操作员可对设备进行启动或停止操作 2 手动控制时 现场人员可对设备进行启动 停车等操作 3 零位方式时 在检修时使用 中控及手动均不能对设备进线启动 以确 保 人员安全 4 故障时 中控室及现场均可紧急停车 同时 要求在中央控制室监控画面上能够以某种方式提示操作员 此设备 当前处于那种工作状态 可以进行那种操作 在本项目中将监控画面上的设备 状态以不同颜色状态来区分 1 绿色代表有备妥 设备满足中控启动条件 中控可以启动设备 2 绿色闪烁代表设备由控制室启动 正在运行中 3 灰色表示设备没有备妥 设备有故障或正处于手动控制中 4 红色闪烁代表设备有故障 需要处理 立磨系统的组连锁如图 4 2 所示 其共 8 分组 启动顺序如下 停机顺序相 反 图 4 2 水泥磨分组及启动顺序示意图 4 3 系统控制方案 生产线上的设备均采用计算机控制系统控制 根据生产流程和设备特点 控制系统设一个中控室 以实现从原料进场至水泥出库的生产线的计算机控制 构成一个主工艺流程的计算机控制网络系统 完成对现场设备的控制 现场信 息采集与交换 生产信息汇总等 由于本项目设备数量较大 且工艺布置较远 因此需要根据现场环境 工 艺要求对控制系统进行分组控制 分区时要遵循以下原则 1 在生产流程上联系紧密的设备 数字 模拟量 要分配到同现场控制 站中 以便于系统的布置 2 尽量把距离控制站较近的设备放在同一控制站下 以减少材料消耗及 对采集信号的影响 3 依据控制站带载能力 设备布置时应考虑控制器的处理能力和输入输 出模块的合理使用 本系统采用浙江中控 ECS 700 系统 系统设置 1 个控制域 控制域下设 3 个控制站 分别为水泥磨控制站 矿渣磨控制站 设置 1 个操作域 操作域下 设置 5 个操作站 水泥磨立磨系统自身带有一套 AB 公司 PLC 控制系统 本系统通过支持 PROFIBUS 协议的主站通信模块 COM763 来实现整个 ECS 700 系统与水泥磨控 制系统的信息交换 并实现必要的控制功能 系统的整体结构采用标准 DCS 分层 分为 现场设备层 过程控制层 集 中操作监视层 它们通系统通信网络构成配合紧密的整体 4 3 1 主要控制回路及参数 1 配料站配料控制 通过配料站各原料定量给料机给料量的控制 实现磨喂料量的控制 2 磨机进风口气体温度的控制 通过调节热风炉供煤量 电动配风阀的开度 冷风阀的开度与循环风阀门 的开度实现磨机进风温度的调节 3 磨机出口气体温度的控制 通过调节磨内的喷水量 电动配风阀的开度 循环风阀门开度 调节冷风 阀门控制入磨风温 实现稳定磨机出口气体温度 4 磨机内物料量的控制 水泥磨磨内物料量的多少 反映在磨机风环压差上 通过调整喂入磨内的 物料量 研磨压力 可稳定磨机风环压差 5 水泥成品细度控制 主要通过调节选粉机转速和磨内气流量来实现 选粉机转速可通过调节变 频器频率来实现 而磨内气流量可通过电动执行器调节阀门开度来实现 4 3 2 电力拖动方案 1 电动机选型及电控设备选择 电动机的容量 型式和调速方式由工艺专业在设备选型中确定 交流电机 容量大于等于 200kW 时选用 10kV 电动机 容量小于 200kW 时选用 380V 电机 低压电机主回路采用自动空气开关作短路保护 热继电器作过负荷保护 交流接触器作失压保护 对于 10m 以上胶带输送机设拉绳开关 以后每隔 40m 增设一拉绳开关 在提升机底部设置带钥匙检修按钮 确保检修时人身安全 2 电动机的调速及调速电动机的控制 一般要求调速的电动机采用交流电动机 少数调速电动机采用直流电动机 交流调速电动机采用全数字式变频调速控制装置进行控制 直流电动机采用全 数字式可控硅直流调速控制装置进行控制 3 车间用电设备供电 高压电机和变压器由总降压站供电 低压配电采用一级配电方式 所有低 压用电设备由电气室 MCC 柜统一配电及控制 照明及杂动力电源与主用电设备电源分开 分别由总降压站照明变及各电 气室供电 4 低压回路保护 电动机的保护 采用低压断路器的电磁脱扣器作为短路保护 三相热继电 器作为过负荷保护 接触器线圈作