热风炉拱顶温度串级与比值控制系统设计

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0804指导教师：工作单位：自动化学院题目:热风炉拱顶温度串级与比值控制系统设计初始条件：转炉炼钢通常采用的是内燃式热风炉,燃料为高炉煤气和转炉煤气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧，要求高炉送风温度达到1550℃，则炉顶温度要求必须达到1600℃，稳态误差±10℃。此拱顶温度串级控制系统中，以拱顶温度为主被控对象，煤气流量为副被控对象；主被控参数的信号送往主控制器控制煤气切断阀的开度，同时副被控参数的检测信号乘以一定的系数作比值调节器基准，其输出值作为助燃风流量流量给定，控制助燃风支管流量调节阀门的开度，实现煤气量和空气量

2、的最佳配比。要求完成的主要任务:1、了解内燃式热风炉工艺结构以及工作原理。2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图，掌握温度串级与比值控制系统的工作原理。3、确定系统所需检测变送元件、执行元件、调节仪表技术参数，以及误差控制。4、撰写详细的系统设计说明书并描述调节过程5、系统建模及其数值仿真6、总结课程设计的经验和收获时间安排12月19日选题、理解课题任务、要求12月20日方案设计12月21日-28日参数计算并撰写说明书12月29日答辩指导教师签名：2012年月日系主任（或责任教师）签名：2012年月日摘要作为热动力机械的热风炉于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为

3、电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。通过长时间的生产实践，人们已经认识到，只有利用热风作为介质和载体才能更大地提高热利用率和热工作效果。传统电热源和蒸汽热动力在输送过程中往往配置多台循环风机，使之最终还是间接形成热风进行烘干或供暖操作。这种过程显然存在大量浪费能源及造成附属设备过多、工艺过程复杂等诸多缺点。在本设计系统中采用了串级与比例控制，通过微机控制热风炉拱顶温度和煤气流量，使系统能够很好的保持拱顶温度和高炉送风温度，而且通过废气中的含氧量调节空燃比的大小从而实现最佳燃料。系统设计中还介绍了主系统结构、并按系统要求选择检测元件、执行元件、调节仪表的技术参数，选择调节器结构，并进行

4、参数近似计算。关键字热风炉串级比例控制PID整定Matlab仿真武汉理工大学《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书目录1热风炉的工艺结构11.1炉基的设计21.2炉壳的设计21.3炉墙的设计31.5蓄热室的设计51.6燃烧室的设计51.7炉箅子与支柱的设计61.8转炉炼钢工艺流程62热风炉拱顶温度串级与比值控制系统设计72.1热风炉温度串级与比值控制系统原理图72.2热风炉温度串级与比值控制系统方框图83控制器的选择83.1执行机构的选择83.2微型计算机的选择84元件选择104.1温度传感器及变送器104.2流量测量仪表115热风炉燃烧控制方案115.1热风炉燃烧过程115.2热

5、风炉最有燃烧条件115.3烟气含氧量串级比例控制126PID整定及仿真137小结心得158参考文献1616武汉理工大学《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书热风炉拱顶温度串级比值控制系统设计1热风炉的工艺结构热风炉是将鼓风机送出的冷风加热成热风的设备。通过提高高炉鼓风温度，可以增加喷煤量，降低燃料比。热风炉的原理是借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后再将冷风通入格子砖。冷风被加热并通过热风管道送往高炉。目前蓄热式热风炉有三种基本结构形式，即内燃式热风炉、外燃式热风炉、顶燃式热风炉。如下使用的是双球形内燃式热风炉。传统内燃式热风炉及主要组织部分（如图1-1所示[4]）包括燃烧室和蓄热

6、室两大部分，并由炉基、炉底、炉衬、炉箅子、支柱等构成。热风炉主要尺寸决定于高炉有效容积、冶炼强度要求的风温。拱顶构造主体结构燃烧室构造图图116武汉理工大学《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书1002506201036120015131800205025164063H21068288403350037000420004445044470540004966054050D上434654007300800085009000933099600900010100下5200678090009500H/D4.805.574.804.704.954.934.935.705.575.35表1我国设

7、计的热风炉尺寸表1.1炉基的设计由于整个热风炉重量很大又经常震动，且荷重将随高炉炉容的扩大和风温的提高而增加，故对炉基要求严格。地基的耐压力不小于2.0～2.5kg/，为防止热风炉产生不均匀下沉而是管道变形或撕裂，将三座热风炉基础做成一个整体，高出地面200～400mm，以防水浸基础由或16Mn钢筋和325号水泥浇灌成钢筋混泥土结构。土壤承载力不足时，需打桩加固。生产实践表明，不均匀下沉未超过允许值时，可将热风炉基础又做成单体分离形式，如武钢、鞍钢两座大型