Φ720mm无缝钢管工业炉自动化控制及监控

摘要

我国大口径无缝钢管发展同比国外研究生产落后很长一段时间,从2008年起我国投建了第一套720无缝钢管生产线,添补了我国大口径无缝钢管产业的空白。本文研究目标是对工业炉加热坯料形式上从管坯基础上增加了对“坯管”的加热工艺中工业炉自动化控制及监控方面应用。
　　通过对某厂新建Φ720无缝钢管生产线中的步进式工业炉做为平台进行研究。主要通过对燃烧系统以及步进系统等控制对坯管(259mm-457mm)从20℃加热到1200℃的控制,达到坯管扩管要求温度,为下一道工序扩管做准备。主要操作系统:西门子Simatic S7-400系统。
　　控制系统的PLC安装以太网模块与上位机联网;PLC以工业以太网方式与上位机进行数据通讯。两个上位机独立、同时工作,以保证HMI的完全冗余。
　　上述系统包括传动和燃烧系统是作为一级系统。一级系统的计算机和显示器使用UPS供电,确保即使在主供电失电的情况下,也能监视整个炉子的工况。
　　上位机备有网卡,用TCP/IP协议与二级控制系统进行数据通讯。
　　通过对此套步进式工业炉的自动化控制及监控的设计,满足了下一道工序旋转扩管对坯管加热程度、加热时间的需求,同时对工业炉设备运转状况以及启停炉控制监控方面起到尤为关键的作用。
　　工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。本文通过对步进式加热炉自动化控制以及监控的设计,使其达到全连续、全自动化、自动监控。提高生产节奏以及产品质量控制,增强产品国际竞争力。紧随当今自动化技术的发展方向。

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第一章 绪论

1.1.1应用现状

1.1.2国内外自动化系统的应用

1.1.3本文研究方式及主要研究内容

1.1.4本文主要结构

第二章 功能描述及系统需求

2.1.1工艺流程图

2.1.2工艺描述

2.2.1供热及燃烧控制

2.2.2供热分配

2.2.3烧嘴

2.2.4炉用辅助设备的结构和性能

2.2.5天然气及氮气管路系统

2.2.6 助燃空气管路系统

2.2.7 风机

2.2.8空燃比控制

2.2.9助燃风压力控制

2.2.10助燃空气的温度控制

2.2.11炉膛压力控制

2.2.12换热器前烟气温度控制（掺冷风）

2.2.13氮气吹扫系统

2.2.14数据记录、显示、计算

2.3.1 传动描述

2.3.2炉子机械设备

2.3.3装料悬臂辊道

2.3.4步进驱动系统

2.3.5 固定梁、步进梁、立柱

2.3.6步进机构

2.3.7步进梁密封系统

2.3.8 出料悬臂辊道

2.3.9 变频驱动(VVVF)

2.3.10常速驱动

2.3.11物料跟踪

2.3.12 UPS系统

2.4.1 中央液压站

2.4.2耐材炉衬

第三章 PLC简介

第四章 系统设计

4.1.1自动控制主要硬件及软件配置

4.1.2现场仪表

4.1.3保护用低压电器及现场器件

4.1.4硬件配置

4.1.5闭路工业电视

4.2.1主要程序设计

4.2.2 操作画面系统介绍

4.2.3 先进、可靠的全自动热工检测及自动控制

第五章 系统实现

5.1.1应用软件

5.1.2操作模式

5.1.3主要操作画面及说明

5.1.4烘炉后降温曲线及再次升温曲线

第六章 性能测试

6.1.1性能测试种类

6.1.2标准测试条件

6.1.3燃料

6.1.4装出料温度

6.1.5产量

6.1.6产量修正

6.1.7管的出料温度和温度均匀性

6.1.8燃料消耗量

6.1.9燃料消耗量修正

第七章 后期维护与运行

第八章 结论

参考文献

附录A 参考标准

致谢