过程控制设计加热炉陈国平

第 3 章 总结和展望 .............................................. 23
参考文献 .......................................................... 24
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第 1 章 绪论
加热炉的耗能量在轧钢等生产中占据了很大的比例，大约占所有耗能总值的 70% 左右，是冶金行业中主要的耗能设备。此外，目前我国加热炉的热效率普遍较低，据 统计，步进式加热炉的热效率只有 35%。因此，如何实现加热炉的优化控制，提高加 热炉的热效率， 降低能耗是当前加热炉技术改造以及节能工作中具有深远意义的课题。
1.1 加热炉的发展和现状 ....................................................................................90 1.2 加热炉控制技术发展和应用现状 ................................................................10 1.3 课题的意义和本文的主要工作 ...................................................................12
1.2 加热炉控制技术发展和应用现状
2016 年 12 月 31 日 课程设计（学年论文）总评成绩：
（指导教师评分×80%+答辩成绩×20%）
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目录
中文摘要.......................................................................................................................................4 英文摘要.....................................................................................................................................5 第 1 章 绪论 .............................................. 9
武汉工程大学
课程设计 说明书
课题名称： 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间：
xxx 装置自动控制系统设计 03 班 1304201119 杨锦
陈国平 2016/12/26 至 2016/12/31
武汉工程大学教务处
填写说明： 1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。 2. 表中第一、二、三在在课程设计（学年论文）开始前填写，第四、五、 六项在课程设计（学年论文）完成后填写。 3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。
第 2 章 加热炉控制系统的设计 .................................. 13
2.1 串级控制系统 ...............................................13 2.2 流量控制 ....................................................15 2.3 炉压控制 ....................................................20 2.4 煤气总管和空气总管的压力控制以及汽包液位控制 ................................22 本章小结...............................................................................................................................22
Key words: heating furnace; process control; energy saving.
六、指导教师评分
评价内容 调查论证 实践能力 分析解决问 题能力 工作量、工 作态度 质量 具 体 要 求 权重 10 15 得分
能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课 题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。 独立设计、计算、绘图的能力（课程设计） ；能正确选择研 究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）
1.1 加热炉的发展和现状
加热炉是轧钢行业中重要的生产设备之一。加热炉的生产过程是：钢坯由炉尾装 入—加热并往前运送—达到所需温度—通过出钢口出炉—沿着辊道送向轧钢机。 加热炉不仅要完成加热钢坯的任务，还要保证有安全的运行环境，同时还要考虑 高效率和节省燃料。当前冶金业关注的课题是如何设计出一个合理有效的控制系统， 该系统能在燃料质量、空气流量和控制系统负荷等因素变化时，仍能保证加热炉的炉 膛压力、炉膛温度及排烟温度等参数稳定在控制范围中，并且能使加热炉处在最佳燃 烧的工作状态下，以此来提高产品的质量同时节约能耗、减少加热钢坯的氧化程度、 减少排出烟气对环境的污染等等。 我国轧钢工业中加热炉主要有推钢式炉和步进式炉两种类型， 推钢式炉有烧损大、 产量低、长度短等缺陷，如果操作不当有时还会粘钢，出现各种各样的生产问题。同 时板坯背面滑轨的摩擦痕迹较多，钢坯断面层的温差较大，这样的加热炉很难实现自 动化管理。相比于这些，步进梁式炉所用的是专用的步进式结构，能使板坯在炉内按 矩形移动，这样板坯之间可以留出空隙，同时步进梁和板坯之间也不存在摩擦板，出 炉的时候板坯通过专门的托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，钢坯断面层的温差较 小、炉长不受限制、可出空炉料、产量高、生产操作灵活等特点，其生产符合高质量、 多产量、低能耗、无公害、节能环保以及生产自动化的工艺要求。 自 60 年代起， 人们就开始对加热炉进行改造， 随之计算机应用的普及和高速发展， 自动化技术也飞速发展着，人们把这两样技术用于加热炉控制技术改造上，使其在高 质量、多产量、多品种、低能耗和环保方面有了极大的提高。计算机控制系统在加热 炉上面的使用，使节能率一般达到 5%左右，减少氧化烧损 0.2%左右。我国 70—80 年 代的大部分轧钢生产线都存在着质量差、产量低、耗能高、自动化生产水平低之类的
二、进度安排
1～2 3～4 5 收集查阅资料，熟悉 xxx 装置操作要求 确定系统控制方案及选型原则 熟悉相关图纸标准、绘制流程图 设备选型、编制设备一览表，绘制布置图及接线图 设备计算 撰写设计说明书、答辩
三、参考资料或参考文献
1． 产品手册及选型样本 2． 自动控制系统 3． 控制工程设计规范 4． 自控设计标准
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外语和计算 机应用能力 创新
在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用 能力。 工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。
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综合评语
指导教师签字： 2016 年 12 月 31 日
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七、答辩记录
记录人（签字） ： 2016 年 12 月 31 日 答辩意见及答辩成绩
答辩小组教师（签字） ：
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一、课程设计的任务或学年论文的基本要求
任务：完成 装置自动控制系统设计。包括 1． 熟悉 装置工作要求，确定系统方案。 2． 合理选择控制设备型号及规格，编制设备表。 3． 完成相关图纸的设计。 4． 编制设计说明书。 要求：控制方案合理、控制设备选型合理，图纸符合有关设计标准及规范。具体内容包括 1． 设计说明书，包括 1） xxx 装置工艺说明 2） 相关控制系统说明 3） 自控设备选型（计算）说明 4） 自控设备表一览表 2． 设计图纸（图纸符合相关国家标准） ，包括 1） 仪表管道流程图（PID） 2） 仪表盘正面布置图 3） 仪表盘背面电气接线图
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设 15 计） ； 或能对课题进行理论分析， 得出有价值的结论 （学年论文） 。 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作 努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。 10
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨 40 合理（或设计过程完整，设计内容完全） ；文字通顺，技术用语 准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、 正确；论文（设计）结果有参考价值。
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问题。1979 年 12 月，我国召开了全国轧钢会议，本次会议对我国轧钢工业现在所存 在的问题与其后的发展前进方向进行了全面深入的讨论，提出应用用步进式加替推钢 式，用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片，用连铸逐步代替初轧，用连续式冷热宽带钢轧机 代替劳特式中板轧机和迭轧薄板轧机等改进措施[3]，并取得很大的成效。
指导教师签字： 教研室主任签字：
2016 年 12 月 26 日 2016 年 12 月 26 日3Βιβλιοθήκη 四、课程设计摘要（中文） 摘要
加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备，其过程控制水平直接影 响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。随着现代化技术的迅猛发展，如何 采用先进的过程控制技术与设备，提高基础过程控制效果与水平，确保钢坯的加热质 量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。 本文对国内外加热炉控制技术的发展和现状进行了综述。介绍了串级控制系统的 构成，实现了加热炉炉温控制、流量控制、炉压控制、煤气总管和空气总管的压力控 制等。 实践证明，本系统运行可靠稳定，操作方便，正确调整有关参数就能达到较好的 控制效果，具有推广价值。
关键词：加热炉;过程控制；节能
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五、课程设计摘要（英文）
Abstract
Heating furnace of steel rolling production line in iron and steel industry as the key equipment and energy consumption of equipment, the process control level directly affects the energy consumption, burning rate, scrap rate, yield, quality index. With the development of modern technology, how the use of advanced process control technology and equipment, improve the basic process control effect and level, to ensure that the billet heating quality, achieve high efficiency and energy saving, pollution reduction is the significance of this study. The heating furnace control technology development and the present situation are reviewed. Introduced the cascade control system, realizes the heating furnace temperature control, flow control, furnace pressure control, gas duct and air manifold pressure control. Proved by practice, this system is stable and reliable operation, convenient operation, correctly adjust relevant parameters can achieve better control effect, have promotion value.