Тема:
Раздел: Металлургия
Назначение: Курсовая работа
Формат: WinWord 8
Автор:Синявин Д.А.
Использование:
Год сдачи: 2000г.
Где сдавался: ВолгГТУ
Кому: Ласенко
Оценка: отлично
По месту
Щит
КИП
1-8
3-8
2-12
2-12
2-12
1-8
2-13
2-13
2-13
3-1
1-9
1-9
1-9
3-9
Министерствообщего и профессиональногообразования
РоссийскойФедерации
Волгоградскийгосударственныйтехническийуниверситет
Кафедра''Технологииматериалов''
Темаработы: '' Разработатьсхему автоматическогорегулированияи контроляпараметровуправленияметодическойпечи ''
Выполнил:
Студент гр.М-434
Синявин Д.А.
Проверил:
Доцент
Ласенко В.В.
Волгоград2000
Длянагрева металлаперед прокаткойна сортовыхи листопрокатныхстанах широкораспространеныметодическиепечи.
Продвижениезаготовок,размеры которыхсоставляют:толщина 0,06—0,4,ширина 0,06—1,85 идлина 1,0—12,0 м,осуществляетсяс помощью толкателей.Металл в своемдвижениипоследовательнопроходит зоныпечи: методическую(зону предварительногоподогрева),сварочные(нагревательные)и томильную(зону выдержки).Продукты сгораниядвижутся навстречуметаллу. Количествозон определяетсязаданнымтемпературнымрежимом нагрева.
В сварочнойзоне происходитсжигание топлива,температурав ней постояннапо длине. Вметодическойзоне происходитутилизациятепла уходящихгазов, и еетемператураснижается кокну посада.Задачей нагреваявляется получениедопустимогоперепадатемпературпо сечениюзаготовки призаданной конечнойтемпературеповерхности.Для уменьшениявеличины перепаданеобходимоприближатьтемпературусварочной зонык конечнойтемпературеповерхности,а для увеличенияинтенсивностинагрева необходимостремитьсяк увеличениютемпературыэтой зоны. Этопротиворечиеразрешаетсяпри трехзонномрежиме, гдепоявляетсяспециальнаятомильная зона,в которойподдерживаютпостояннуютемпературу,более низкую,чем в сварочнойзоне: на 30—50° Свыше необходимойтемпературыметалла, и вкоторой происходитвыравниваниетемпературпо сечению. Вряде случаевпри нагревемассивныхзаготовок напечах предусматриваютсянижние сварочныезоны, которыепозволяютинтенсифицироватьпроцесс за счетдвустороннегонагрева металла.Методическиепечи являютсяагрегатомнепрерывногодействия сраспределеннымипо длине ипостояннымиво временитемпературными тепловымрежимами (приопределеннойпроизводительности).
Отоплениепечей осуществляетсясмешанным газомс теплотойсгорания 5—8МДж/м3(1200--2400 ккал/м3),природным газомили мазутом.Тепловая мощностьсовременныхкрупных методическихпечей достигает150 МВт (150 млн. ккал/ч),производительность100 т/ч и выше.
Температуранагрева металлазависит отмарки металлаи составляетдля рядовыхмарок стали1200—1250° С. Для болееглубокойутилизациитепла на печахустанавливаютрекуператоры:керамическиеи металлические— для подогревавоздуха, металлические— для подогреванизкокалорийногогаза.
Прокатныйстан обслуживаетсянесколькимипечами, из которыхнагретый металлчерез окновыдачи поступаетна общий рольганги подается кстану. Методическиепечи работаютв условияхпеременнойпроизводительностистана, изменяющихсяпараметровзагружаемогометалла: температуры,размеров, марки.Задача управленияпроцессомнагрева металлав методическихпечах заключаетсяв выборе иподдержаниирежима работы,обеспечивающегополучениеметалла заданногокачества сминимальновозможнымудельным расходомтоплива в условияхпеременнойпроизводительностиагрегата. Температурав зонах печиизмеряетсятермопарами1-1, работающимив комплектес потенциометрами1-2.Напряжениевыходныхферродинамическихпреобразователейпотенциометровсуммируетсяс напряжением,снимаемым сферро-динамическогодистанционногозадатчикаДЗФМ-1 1-3,которым устанавливаетсязаданная величинатемпературы.Алгебраическаясумма напряженийпоступает навход И-регулятора1-4. Принесоответствиимежду заданными фактическимзначениемтемпературыот регулятораисполнительномумеханизму 1-8 ,через усилитель(1-7) поступаетсигнал на открытиеили закрытиерегулирующейзаслонки 1-9 назональномподводе газа.Управлениесистемойосуществляетсяключами (1-5,1-6).Системарегулированиясоотношениягаз—воздухпо зонам печи.Расходыгаза и воздухав томильнойзоне контролируютдиафрагмами(2-1,2-2) и дифманометрами(2-3,2-4) и вторичнымисамопишущимиприборамиВФСМ-10 (2-5,2-6).Заданное значениевеличины соотношенияустанавливаетсязадатчикомДЗФМ-5 2-7.Разность междутекущим и заданнымизначениемсоотношенияпоступает навход регулятора2-8,который черезусилитель 2-11воздействуетна исполнительныймеханизм 2-12,связанный срегулирующейзаслонкойДГ-550 2-13 на воздухопроводе.Для сварочныхзон схемырегулированиясоотношениявыполненыаналогично.Давлениеконтролируетсяотборным устройством3-1, манометром3-2 и вторичнымсамопишущимприбором 3-3. Заданное значениеэтого давленияустанавливаетсязадатчикомДЗФМ-4 3-4.Разность междутекущей и заданнойвеличинамидавления навход регулятора3-5,который воздействуетна исполнительныймеханизм 3-9 дымовогошибера 3-10. Величинадавления фиксируетсяна вторичномсамопишущемприборе -ВФСМ-103-3.Качестворегулированиядавления в печихорошее.
Термопарапредставляетсобой два электродас диаметром0,5мм для благородныхметаллов. Этиэлектродыскручены исварены нарабочем конце1, который находитсяв изоляционномфарфоровомнаконечнике2. Электроды 3изолированыдруг от другаодноканальнымиили двухканальнымифарфоровымибусами 4. Длязащиты отмеханическихвоздействийтермопарапомещаетсяв защитныйчехол 5. Чехлыизготавливаютиз фарфора иликарбокорундовыхматериалов.В головке термопары6 помещаетсяпластмассоваяпанель 7, к которойприкрепленыклеммы 8. На однойиз них указанаположительнаяполярность.Для защитыклеммы термопарыот пыли и влагиголовка еезакрываетсякрышкой 9, асоединительныепровода выводятсячерез штуцерс асбестовымуплотнением.
Потенциометр
Автоматическиепотенциометрыисключаютучастие человекав проведенииопераций компенсациивходного сигналаи поэтому нашлиширокое распространениедля измерения,регистрации,сигнализациии автоматическогорегулированиятемпературыв металлургическихагрегатах.
Н
Е
Автоматическиепотенциометрывыпускаютсяразличныхмодификаций:показывающие,самопишущие(ленточная иликруглая диаграмма);одно- и многоточечные(2; 3; 6; 12 каналов);миниатюрные,малогабаритные,нормальныхразмеров;регулирующие,с выходнымиустройствамидистанционнойпередачи показанийс различнымвременем пробегастрелкой всейшкалы.
Задатчикрасхода и количества.
Ферродинамическийдатчик можетбыть примененкак дистанционныйзадатчик.Дистанционныйферродинамическийзадатчик типаДЗФМ являетсябесконтактнымустройством, вырабатывающимЭДС переменного тока, пропорциональноуглу поворотастрелки задатчика.
Он применяетсяв схемах регулированияв комплектес регуляторами и первичнымиприборами,снабженнымивходящимиферродинамическимидатчиками.
Основнымузлом дистанционногозадатчика ДЗФМявляетсяферродинамическийдатчик ПФ рамкакоторогокинематическичерез сектор1 и шестерню 2соединена срукояткой 3 истрелкой задатчика4. Задатчик снабженшкалой градуированнойв единицахзаданной величин
Напряжениерамки датчика(Д), зависящееот угла поворотаслужит входнымнапряжениемзадатчика (3).Питание егоосуществляетсяот приборовработающихв комплектес ним.
ЗадатчикиДЗФМ выпускаютсяшести модификаций(ДЗФМ-1—ДЗФМ-6)в зависимостиот модификациивстраиваемогопреобразователяПФ. Задатчикивсех типовпредназначеныдля утопленногомонтажа нащитах или пультах.Задатчики ДЗФМимеют габаритныеразмеры диаметром(155 Х 105)
Регулятор.
ПИ-регулятор(см. рис.) предназначендля работы сизмерительнымиприборами,снабженнымиреостатнымидатчикамисопротивлением120 ом.
И
НапряжениеUc поступаетна вход И-частирегулятора,а разностьнапряжений
(Uc—Uo.с) подается навход П-частирегулятора,причем соотношениемежду напряжениямиUc и Uoс определяетсяположениемдвижка переменногосопротивленияR5с помощью которогонастраиваюткоэффициентпередачирегулятора.П-часть регуляторасостоит изкаскада предварительногоусиления напряжения,выполненногона правой половинедвойного триодаЛ1и электронногонуль-реле,выполненногона двойномтриоде Л2.
При появлениинапряжениярассогласованияодна из парконтактов релезамыкаетсяи включаетисполнительныймеханизм, которыйперемещаетрегулирующийорган и одновременнодвижок реостатаRo.c до техпор, пока разностьUc — Uo.с нестанет равнанулю.
И-частьрегуляторапредставляетсобой двухкаскадныйусилитель,состоящийиз каскадаусиления напряжения(левая половиналампы Л1),и каскада усилениямощности (лампаЛ3).Анодной нагрузкойлампы Л3является управляющаяобмотка асинхронногоконденсаторногодвигателя Д-32.Выходной валдвигателяперемещаетдвижок реостатаR2,благодаря чемуизмерительнаясхема регуляторабудет разбалансированаи исполнительныймеханизмпереместитсяв ту же сторону,что и при работеП-части.
Для настройкиИ-части, т. е. длятого чтобыполучать разныесредние скоростидвигателя приодинаковыхсигналах навходе, каскадусиления напряженияИ-части питаютимпульснымнапряжениемот генератораимпульсов,собранногона тиратроне(лампа Л4).Постояннуювремени генератораможно изменять,перемещаядвижок сопротивленияР21,служащего длянастройкивремени удвоения.
ПИ- регулятордействует последующемузакону регулирования:
где kp-коэффициентпередачипропорциональнойчасти регулятора;
kр.и– коэффициентпередачи интегральнойчасти;
Ти– время удвоения,равное
Н
Магнитныйусилитель
Магнитныйусилительпредставляетсобой электромагнитныйаппарат дляуправленияотносительнобольшой мощностьюпеременноготока посредствоммалой мощностипостоянноготока или переменноготока другойчастоты. Простейшиймагнитныйусилительпредставляетсобой дроссельс двумя обмотками:управляющейω1, подключеннойк источникупостоянногонапряжения,и управляемой,или выходной,ω2 , подключеннойк источникупеременногонапряжения.Нагрузка Rнуправляющейобмотки являетсявыходом сигнала.Работа магнитногоусилителязаключаетсяв следующем.При отсутствиитока в управляющейобмотке ω1индуктивноесопротивлениерабочих обмотоквесьма велико,при этом протекающийчерез них токмал и так жемало напряжениеу входа Uвыхна нагрузке.При подключениипервичнойобмотки к источникупостоянноготока в сердечникепоявится магнитныйпоток, осуществляющийнасыщениесердечника.С увеличениемнасыщенияуменьшаетсяиндуктивностьвторичныхобмоток, аследовательно,и полное сопротивление.Уменьшениеполного сопротивленияувеличиваетнапряжениена нагрузке.При помощиподмагничиванияпостояннымтоком можноизменять вшироких пределахиндуктивностьвторичныхобмоток и ,следовательно,ток во вторичнойцепи. Если вцепь вторичныхобмоток последовательновключить нагрузкуRн(двигатель) ,то мощностьпостоянноготока, расходуемогов цепи первичныхобмоток, будетзначительноменьше мощности,выделяемойна нагрузкеRн.Поэтому такоеустройствоназываетсяусилителем.
Исполнительныймеханизм.
И
Время полногооборота вокругвала составляет120 с, а номинальныймомент развиваемыйна валу равен3 кг.м.
Одна изобмоток двигателя1 или 2 при помощиконтактов релеуправляющегоустройствавключаетсяв сеть переменноготока, а др. обмоткапри этом включаетсячерез конденсаторС. Включениеконденсаторасоздает сдвигфаз между токами,протекающимичерез обмоткидвигателя. Навыходном валуисполнительногоустройстваустанавливаетсядва кулачка,которые управляюткольцевымивключателямиКВ-1 и КВ-2, с их помощью можно ограничить ход входного вала исполнительногомеханизма впределах 120°.Обратная связьпо положениюосуществляетсяреостатомКобр.с, движениекоторого связанос выходнымвалом механизма.Напряжение,снимаемое среостата, зависитот положениярегулируемогооргана. Направлениевращения двигателязависит оттого, верхнийили нижнийконтакт Р замкнут,а последнийзависит отзнака сигналапоступающегона реле. Направлениевращения двигателяисполнительногомеханизмазависит от тогов какую сторонуотклониласьрегулируемаявеличина отзаданногозначения; приэтом двигательперемещаетрегулируемыйорган в сторонууменьшенияотклонения.Исполнительныймеханизм можноиспользоватькак при автоматическомуправлениирегулирующиморганом, таки при ручном.В этом случаевместо командныхконтактоврегуляторавключаютсяконтакты ключейили кнопокуправления,а реостат обратнойсвязи можноиспользоватьдля присоединенияуказателяположениярегулирующегооргана.
Регулирующиезаслонки получилиширокое распространениев термическихцехах длярегулированияпотока газа,пара, воздухапри небольшомизбыточномдавлении 1000 ммвод. ст. Этообъясняетсяих конструктивнойпростотойдостаточнохорошимирегулировочнымисвойствамии небольшимипотерями давления.Для регулированиягазовых потоковв трубопроводахбольшого диаметраприменяютсяповоротныемноголопастныезаслонки. Взависимостиот расположенияи конструкциигазопроводазаслонки можноустанавливатьс вертикальнымии горизонтальнымрасположениемосей.
Приборыдля регулированиясоотношения
топливо- воздух
Диафрагма
Измерениеперепада давленияв сужающемустройствепроизводитсячерез отдельныецилиндрическиеотверстия иличерез две кольцевыекамеры, каждаяиз которыхсоединяетсяс внутреннейполостью трубопроводакольцевой щелью(сплошной илипрерывистой)или группойравномернораспределенныхпо окружностиотверстий. Приизмеренииперепада давленияв бескамерномсужающем устройствечерез отдельныеотверстиянаилучшиерезуль-
таты обеспечиваетустановкасужающегоустройства непосредственномежду фланцами,а в промежуточнойобойме. Кольцевыекамеры обеспечиваютвыравнивайдавления (чтопозволяет болееточно измерятьпеpeпад давленияпри короткихпрямых участкахтрубопровода
Стандартнаядиафрагмапредставляетсобой сужающееустройство,выполненноев виде плоскогодиска с центрическимотверстиемдля истеченияжидкости. Онаможет применятьсяв трубопроводахдиаметром неменее 50 мм приусловии 0,05-s; m*s-0,7, где т —модуль
сужающегоустройства,равный отношениюплощадей отверстийсужающегоустройстваи трубопроводапри рабочейтемпературе,т. е. т =(d/D)*.
Схематичноеизображениедиафрагмыприведенона рис. Вышеоси показаноизмерениеперепада давлениячерез кольцевыекамеры, нижеоси — черезотдельныеотверстия. Нарисунке принятыследующиеобозначения:D2o — внутреннийдиаметр трубопроводапер» сужающимустройствомпри температуре20° С; d20- внутреннийдиаметр диафрагмыпри той жетемператур;С — диаметротдельногоотверстия,диаметр отверстияили ширинакольцевой щели,соединяющейкамеры с трубопроводом.
Работаустройстваоснована назависимостиперепада давлениясоздаваемогонеподвижнымсужающим устройством,которое устанавливаетсяв трубопроводе,от расходаокружающейсреды.
Припротеканиипотока веществачерез суженноеотверстиеувеличиваетсяего скорость,а значит растеткинетическаяэнергия и уменьшаетсяпотенциальная,а значит снижаетсястатическоедавление.
где Q– объемныйрасход в мі/сек
G– массовыйрасход в кГ/сек
F0– площадьсужающегоустройствав мІ
α – коэффициентрасхода
ε – поправочныйкоэффициент,учитывающийрасширениесреды
р1 –абсолютноедавление досужающегоустройствав кГ/мІ
р2 -абсолютноедавление послесужающегоустройствав кГ/мІ
где
где D– диаметртрубопровода,м
d – диаметрсужающегоустройства,м
Дифманометр
Мембранныйтипа ДМИ-Р.мембранныедифманометрытипа предназначеныдля измерениярасхода неагрессивныхжидкостей игазов. Дифманометрытипа ДМИ-Р являютсябесшкальнымиприборами, вкоторых длядистанционнойпередачи показанийустановлениндукционныйдатчик. С помощьюдатчика дифманометрыпреобразуютизмеряемуюразность давленийв пропорциональныйей электрическийсигнал. Чувствительнымэлементомдифманометраслужит эластичнаямембрана 4. Приизмененииразности давлений,действующейна мембрану,мембрана ижестко связанныйс ней плунжер1 индукционногодатчика 3 перемещаются,занимая положение,при которомусилие, развиваемоеприложеннойк мембранеразностьюдавлений,уравновешиваетсясилой пружины2. Перемещениеплунжера 1преобразуетсяиндукционнымдатчиком вэ.д.с., пропорциональнуюпо величинеизмеряемойразности давлений.Дистанционнаяпередачаэлектрическогосигнала осуществляетсякомпенсационнымметодом. Рассчитанына давлениеот 63 до 10000 кГ/мІ
Приборыдля измерениядавления
Дистанционныйманометр.
И
Первичныйпреобразователь7 измерительныйприбор 5 соединяютсяметоду собойчетырехжильнымкабелем так,что обмоткивозбуждениясоединеныпоследовательно и питаютсяпеременнымтоком28 В,50 Гц. Вторичныеобмотки катушеквключены встречночерез электронныйусилитель 2.Индуктируемаяв преобразователеЭДС равна
Прикаждом изменениивеличины измеряемогодавлениячувствительныйэлемент 9 перемещаетсердечник; вэтом случае
Вмомент, когдадельта у станетравной нулю,двигательостановится.С валом двигателяжестко связанастрелка, перемещающаясяпо шкале4 прибора5, котораябудет показыватьзначения измеряемогодавления.Одновременнос валом двигателясвязаны дополнительныеустройства прибора ДУ,которые, срабатывая- будут подаватьсигналы кподключеннымк ним средствамрегулирования,сигнализацииили на ЭВМ.
Основнаядопустимаяпогрешностьпоказаний придлине линиидо 250м составляет± 1%,при линиипротяженностьюдо 1500м прибор будет иметь дополнительнуюпогрешность±l%..:
Измерительнымприборам присваиваютиндекс, обозначающийих типы, например,КСД-1,КСД-2, КСД-3и КСД-4 (компенсаторсамопишущийдифференциальный)
Регулятор
Длядистанционногоуправленияпотоком природногогаза низкогодавления применяетсявентиль сэлектромагнитнымприводом. Типвентиля – проходной,мембранный,бессальниковыйс разгрузочнымзолотником.Вентиль устанавливаютна горизонтальномгазопроводеэлектромагнитомвверх. Вентильсостоит изкорпуса 1, запорногомеханизма смембраной,электромагнитногопривода и ручногодублера. Запорныймеханизм состоитиз основногозолотника 2,разгрузочногозолотника 5 суплотнительнымивкладышами3, фильтрующейшайбы 4, мембраны6 и тарелки 7,скрепленныхнакидной гайкой8. Электромагнитныйпривод состоитиз катушки 12,кожуха 11, сердечника13, уплотнительногокольца 9 и трубки14, к которойприварен упор10. Полость катушкигерметизированаот рабочейсреды уплотнительнымкольцом 9, находящимсяв замке междутрубкой 14 и крышкой15. Электромагнитсоединен скорпусом 1посредствомчугунной крышкии уплотнительныхпрокладок.Ручной дублерсостоит изаварийноговинта 18, помещенногос сальниковымустройствомв штуцере 19,ввернутом вкорпус, и защитногоколпачка 17. Восновном золотнике2 имеется разгрузочноеотверстие 16.
При включениитока сердечник13, а затем и разгрузочныйзолотник 5перемещаютсявверх. Поднимаясь,разгрузочныйзолотник открываетразгрузочноеотверстие 16 восновном золотникеи уменьшаетперепад давленийна основномзолотнике 2,т.е. разгружаетего, а затемподхватываети поднимаетосновной золотник,открывая вентильдля проходагаза. При выключениитока сердечникэлектромагнита,основной иразгрузочныйзолотникиопускаютсявниз. Надмембраннаяполость заполняетсягазом, и основнойзолотник плотноприжимаетсяк седлу корпуса,обеспечиваягерметичностьзатвора вентиля.
1
2
Ш
С
пецификацияКИП
Позицияобозначения | Наименованиеприбора | Тип | Кол | Примечания |
1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 | Термопара Потенциометр Задатчик Регулятор Ключ Ключ Усилитель Исполнительныймеханизм Регулирующаязаслонка | ТПР-571 КСП ДЗФМ-1 ПЭГ ПЭД-250 ПЭД-250 МУ ИМ-2/120 ДЗВ | ||
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11 2-12 2-13 | Диафрагма Диафрагма Дифманометр Дифманометр Вторичныйсамопишущий прибор Вторичныйсамопишущий прибор Задатчик Регулятор Ключ Ключ Усилитель Исполнительныймеханизм Регулирующаязаслонка | ДК6-50 ДК6-50 ДПИ-Р ДПИ-Р ВФСМ-10 ВФСМ-10 ДЗФМ-5 ПЭГ ПЭД-250 ПЭД-250 МУ ИМ-2/120 ДЗВ | ||
4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9 4-10 | Отборноеустройство Манометр Вторичныйсамопишущий прибор Задатчик Регулятор Ключ Ключ Усилитель Исполнительныймеханизм Шибер | МСП ВФСМ-10 ДЗФМ-4 ПЭГ ПЭД-250 ПЭД-250 МУ ИМ-2/120 КП-5,5 |
ДорофеевК.П. Основыавтоматизациипроизводстваи термическихцехов и КИП.М. Энергоиздат,1987.
КликовскийК.Л.,Купер В.Я.Методы и средстваизмерений. М.:Энергоатомиздат1986.-448с.
Каганов В.Ю.,Блинов О.М.Автоматизацияуправленияметаллургическимипроцессами.М.: Металлургия,1974.-416с.
Титов Н.Д.Основы автоматизации литейногопроизводстваи вычислительнаятехника
БеленькийА.М. Технологияизмерения иКИП
КлимовицкийМ.Д. Автоматическийконтроль ирегулированиев черной металлургии
Продаю дипломпо проектированиюлитейных цеховзащищен наотлично
С чертежамицеха серийногопроизводствасталелитейногоцеха.
Keen1@yandex.ru