过程控制课程设计

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1、内蒙古科技大学课程设计说明书内蒙古科技大学过程控制课程设计论文题目：加热炉温度控制系统设计学生姓名：……………………学号：0605112130专业：测控技术与仪器班级：……………………指导教师：…………副教授2010年9月3日15内蒙古科技大学课程设计说明书摘要环形加热炉是整个无缝钢管生产中一个重要生产工序，加热炉对管坯的加热质量直接影响到之后各道工序的生产质量。因此，控制好管坯的出炉目标温度是加热炉生产的主要任务。在控制好管坯目标温度的同时，加热炉优化操作还追求在满足热轧工艺要求的管坯加热温度和管坯断面温差的条件下使加热炉的燃料消耗最少。本文阐述的重点是放在加热

2、炉在燃烧控制方面的控制方法。燃烧控制系统的任务,一方面是保持炉温为设定值,从而使被加热的钢材得到均匀的符合轧制要求的温度;另一方面还要保证燃烧过程在最合适的空燃比下进行。空燃比过高,钢材氧化、热损失增加;空燃比过低,使燃料不完全燃烧而产生黑烟,浪费燃料,污染环境。设计目标是达到经济合理的控制效果。关键词：加热炉温度燃烧控制15内蒙古科技大学课程设计说明书目录摘要I第一章引言11.1研究背景11.2加热炉计算机控制系统简介2第二章环形加热炉温度控制系统设计32.1环形加热炉温度控制系统流程32.1.1控制系统流程32.1.2串级控制系统42.1.3比值控制系统52.

3、2控制系统仪器仪表选型62.2.1变送器单元62.2.2显示单元72.2.3调节控制单元82.2.4执行单元92.2.5安全连锁10第三章系统的方案实施123.1系统的投运和整定123.2系统的控制效果(总结)13参考文献：1515内蒙古科技大学课程设计说明书第一章引言1.1研究背景在科技迅猛发展的今天，利用计算机控制加热炉已经必不可少。随着计算机主体及外围设备的发展，应用计算机控制加热过程可以显著改善和稳定产品质量，提高劳动生产率、降低原材料消耗以及节省劳动力和改善劳动条件。首先介绍一下什么是加热炉。顾名思义，就是一个能使被加热物体升高温度的炉子。它主要被用在热

4、轧生产工艺过程中的加热环节。热轧生产工艺过程一般包括（钢钉或钢坯）清理、加热、轧制、轧后冷却及精整等工序。轧前需要进行加热（一般为1100~1300℃），使之成为塑性好的奥氏体状态，然后进行轧制（热轧）。可见钢坯在轧前进行加热，是钢在热加工过程中一个必须的环节。环形加热炉是转底式加热炉的一种，是炉身固定，炉底转动，放置在炉底上的料坯随炉底转动由进料口移送到出料口。这种炉子适于加热不能用推钢和步进方式运送的物料，如圆坯、车轮和轮箍坯、模锻前的异形坯以及品种多和长短不一的料坯等[1]。在包钢进行了为期两周的生产实习，对无缝钢管生产工艺流程有了较为详细的了解。无缝钢管生

5、产工艺流程：图1无缝厂作业流程15内蒙古科技大学课程设计说明书钢坯的加热质量直接影响到成品的产量、质量、能源消耗和轧机寿命。不同的钢种应采用不同的加热工艺。正确的加热工艺可以保证轧钢生产顺利进行。如果加热工艺不合理，则会直接影响轧钢生产。因此，提高钢加热工艺的水平，对提高钢坯质量是极其重要的。1.1加热炉计算机控制系统简介加热炉的计算机控制系统是一个多变量、相互耦合的控制系统。它的控制对象是加热炉，控制参数包括：炉温、管坯温度、加热时间及空燃比等变量;干扰因素有轧制节奏的变化,煤气的热值、煤气的压力与流量、空气的压力与流量的变化，以及其它随机扰动；调节参数为煤气的

6、压力与流量、空气的压力与流量、烟道闸板的开启度等变量。环形加热炉作为无缝钢管生产线上的重要热工设备，其设备状况和操作水平直接关系到产品产量、质量及生产成本，对其热过程的优化控制问题进行研究具有重要的实际意义。环形加热炉将管坯加热到一定的温度(管坯表面温度为1250℃)，并满足一定的加热质量。根据控制理论，环形加热炉的直接控制对象应该是管坯温度，但由于炉内管坯表面温度难以准确地在线适时测量，通常是测量炉温，通过调节燃料供应量实现炉温的反馈控制，使炉温控制在一定的设定值，即通过控制炉温问接地实现管坯温度的控制[1]。图2加热炉工艺流程15内蒙古科技大学课程设计说明书第

7、一章环形加热炉温度控制系统设计1.1环形加热炉温度控制系统流程1.1.1控制系统流程环形加热炉温度控制系统，控制难点是必须同时稳定地控制燃气流量和氧气流量，由于，因此采取两个措施并通过计算机系统实施。如下为环形加热炉空气和燃料控制系统流程图：图3环形加热炉温度控制系统流程图本设计采用的是串级控制与比值控制的组合系统。从管道送来的空气，经天然气流量计进行流量检测变送，到数字式调节器（进行流量指示控制），与设定值比较，进行PID运算，输出标准信号到薄膜执行机构，控制阀的开度来控制空气流量。同时管道由天然气流量计进行流量检测变送，数字式调节器（进行流量指示控制），与设定

8、值比较，并