1、基于基于PLCPLC的加熱爐的加熱爐DCSDCS系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)老師：黃江平 學(xué)生：李澤賢、張旭乾1.研究背景和意義 隨著人口不斷變多及社會發(fā)展，能源危機狀況日益加重。在上世紀發(fā)生過一次石油危機過后，開發(fā)新能源和對節(jié)能研究就被世界各國所重視。冶金行業(yè)消耗大量能源，加熱爐占工業(yè)耗能的四分之一。 加熱爐的作用是將物料或工件加熱，達到要求溫度。加熱爐對溫度控制十分重要。但燃燒過程，易受到外界的干擾。單靠人為操作，很難實現(xiàn)精確的控制。一旦操作不當，就會使加熱爐的燃氣氣壓不穩(wěn)。這樣就會產(chǎn)生安全隱患。因此設(shè)計一個穩(wěn)定的控制系統(tǒng)對加熱爐進行控制是十分重要的。這符合提高能源利用率，節(jié)約資源的要求。2.加

2、熱爐控制系統(tǒng)CAD圖介紹3.控制策略3.1燃料流量的控制系統(tǒng)設(shè)計 劇烈燃燒時，因為空氣與煤氣流量管道得差別，會有缺氧與過氧燃燒現(xiàn)象。應(yīng)采用雙交叉限幅控制。3.2壓力的控制系統(tǒng) 壓力控制系統(tǒng)基本控制包括空氣、煤氣和爐內(nèi)氣壓的控制。其主要任務(wù)是保證空氣和煤氣壓力穩(wěn)定，爐內(nèi)壓力呈微正壓，為煤氣的順利燃燒創(chuàng)造良好條件。4.PLC硬件接口設(shè)計PLCSM431SM431SM431SM431SM431SM432溫度1溫度2壓力流量1流量2SM432SM432SM421SM422溫度閥TV206壓力閥流量閥溫度1溫度壓力流量1流量2壓力閥流量閥TE201TE206PE201FE201FE206PV201FV2

3、01TE202TE207PE202FE202FE207PV202FV202TE203TE208PE203FE203FE208PV203FV203TE204TE209PE204FE204FE209PV206FV204TE205TE210PE205FE205FE210 FV205PE206 FV206PE207 FV207PE208 FV2085.一次儀表選型5.1溫度測量儀表的選型溫度測量儀表的選型 單鉑銠-鉑熱電偶使用上限較高，準確度高，性能穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好。但單鉑銠-鉑熱電偶價格昂貴，所以多用于精密測量。 鎳鉻-鎳硅熱電偶熱電動勢大，線性好，穩(wěn)定性好，價廉。在一千多攝氏度過久地運行可能導(dǎo)致熱電

4、動勢漂移。多用于工業(yè)測量。 鉑熱電阻的性能較好，適用溫度范圍為-200到960。鉑熱電阻在氧化型介質(zhì)中較穩(wěn)定。鉑熱電阻特性近于線性、性能穩(wěn)定、準確度高。鉑熱電阻適于較高溫度的測量，可作標準測溫裝置。5.25.2壓力測量儀表的選型壓力測量儀表的選型智能壓力變送器1151 G有許多優(yōu)點。精度0.1%；智能、低功耗電路；結(jié)構(gòu)小巧、堅固、抗振；模塊化結(jié)構(gòu)，陰尼可調(diào)。6.節(jié)流裝置、控制閥參數(shù)計算6.1控制閥參數(shù)計算 目前國際上推薦使用膨脹系數(shù)法來解決這個問題。這種方法考慮了閥的結(jié)構(gòu)對流體壓力恢復(fù)的影響，并以實際數(shù)據(jù)作為依據(jù)，因此比較合理也具有一定的精確度。最大體積流量（標準狀態(tài)）。正常體積流量（標準狀態(tài)

5、）。標準狀態(tài)下（273K、1.013*）密度（標準狀態(tài)）。氣體壓縮系數(shù)Z。氣體分子量M。調(diào)節(jié)閥上的壓降(SI制單位用)。閥前壓力（SI制單位用）。氣體相對密度G（空氣為1）。氣體絕熱指數(shù)k。介質(zhì)入口溫度（K）。 計算步驟：計算壓差比及比熱系數(shù)：選擇調(diào)節(jié)閥類型。查表找出臨界壓力比系數(shù)。由于選擇的調(diào)節(jié)閥為蝶閥90全開，查表找出臨界壓力比系數(shù)。計算膨脹系數(shù)：判斷調(diào)節(jié)閥是否為阻塞流。當 時為非阻塞流；反之為阻塞流。根據(jù)不同公式，計算比較得出最大的C值。查表得到的比值。初步選定調(diào)節(jié)閥口徑d。然后與管徑D比較，若dD則需要進行管件形狀修正。1/ PP4 . 1/kFTFYk31TkF6.2節(jié)流裝置參數(shù)計算

6、現(xiàn)以下均熱段煤氣為例，說明參數(shù)計算過程。計算如下：已知條件：被測流體：煤氣最大流量：2944(標況)；平均流量：2208 (標況)；最小流量：736(標況)； 標準狀態(tài)：0，101325Pa；工作壓力：P=490000Pa；平均溫度：t=300；當?shù)卮髿鈮海?=100900Pa；相對濕度：=0%；標準狀態(tài)下介質(zhì)密度： =0.8800 被測介質(zhì)的動力粘度： Pas；氣體壓縮系數(shù)：Z=1；等熵指數(shù)：k=1.36；管道口徑：D=0.377m；管道粗糙度：K=0.1；610*15.10uatmP0輔助計算：工作絕對溫度： =273.15+300=573.15K工作絕對壓力： =100900+49000

7、0=590900Pa工作狀態(tài)下煤氣密度：管道相對粗糙度：求工作狀態(tài)體積流量：求雷諾系數(shù)：t01TTPPPatm10719. 01*15.573101325*59090015.273*8800. 0*101001ZTPPT433k10*65. 210*377. 01 . 010*KDFh/m2721.105915.273*59090015.573*101325*294430110V0maxmaxTPTPQQVh/m8180.26415.273*59090015.573*101325*73630110V0minminTPTPQQV7039377. 0*10*15.10*36000719. 0*2721.1059*436004e61maxmaxDQRV1760377. 0*10*15.10*36000719. 0*8180.264*436004e61minminDQRV計算不變數(shù)：求:調(diào)用MATLAB的fsolve函數(shù)求解非線性方程：得：=0.2423計算孔徑 d=*D=0.2423377=91.3471mm0353. 00719. 0*