gd45米三板全自动辊道电窑总体建造方案.docx
《gd45米三板全自动辊道电窑总体建造方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《gd45米三板全自动辊道电窑总体建造方案.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
gd45米三板全自动辊道电窑总体建造方案
GD45米三板全自动辊道电窑总体建造方案
GD45m三板全自动辊道电窑是我公司自主开发的新型窑炉，主要用于各种规格永磁铁氧体材料的大批量烧结。
它具有烧结产品产量高，烧成产品尺寸和性能一致性好等主要特点。
该窑由窑体、风道系统、自动送料系统、自动送料控制系统、自动控温系统、计算机监控系统等几大部分组成。
该窑炉占地（m）：
52×5.5×4（L×W×H）
温控柜占地（m）：
10×0.8×2（L×W×H）
1、主要参数及指标
1.1窑体
1.1.1窑炉占地尺寸（m）：
52×5.5×4（L×W×H）
1.1.2温控柜占地尺寸（m）：
6×0.8×2（L×W×H）
1.1.3窑体尺寸：
1950mm（W）×1840mm（H）×45000mm（L）
1.1.4窑体有效口径900mm（W）×120mm（H）
1.1.5炉膛尺寸1050mm（W）×160mm（H）
托盘尺寸300mm（W）×450mm（L）×15mm（H）
1.1.6额定温度1350℃
1.1.7工作温度1250℃
1.1.8恒温区长度约10m可调
1.1.9窑温稳定度±2℃/24h（温控仪显示值）
1.1.10高温区温度均匀±2℃
1.1.11温区数量14个
1.1.12控温点28个
1.1.13测温点3个
1.1.14加热元件电热电阻丝（1-7温区）串棍式结构
硅碳棒（8-14温区）Φ30550/1000/550（mm）
1.1.15控温系统数显温控仪，PID调节，输出功率可调节，
超温报警与保护
1.1.16温控仪上海国龙产品三相调压半控28台
带可控硅模块及通讯接口
1.1.17热电偶S型（>900℃）铂铑-铂
K型（<900℃）镍铬-镍硅
1.1.18窑体表面温升≤65℃
1.1.19传动结构形式辊道（齿轮传动）
1.1.20热工工艺根据工艺要求可灵活调节
1.1.21额定功率≤400KW
1.1.22保温功率300KW±15%
1.1.23月产量≥210t/月（参考值）
1.1.24正常配置480个托盘
1.2送料系统
1.2.1送料方式：
棍棒齿轮传动
1.2.2送料速度调节方式:
分四段变频电机控制；
1.2.3送料控制方式:
PLC控制，具有工作异常、超程、超时等报警与保护。
1.2.4送料速度4m-12m/h可调
2、窑体
窑体由金属外壳、内部窑衬组成。
外壳均为框架钢结构，采用钢型材、钢板分段焊接组成，牢固可靠，外观布局合理，操作维修方便。
该窑在设计建造过程中，体现了几点对窑炉使用可靠性和先进性的技术特点：
（1）采用全轻质结构，使用蓄热小和保温性好炉衬材料，可大大加强窑墙的保温性能。
并根据窑炉温度设置高低不同，合理选择不同的窑衬材料，尽量降低建造成本。
（2）由于窑腔低而平，保证了炉膛温度场的稳定、均匀。
（3）合理窑衬材料及加热元件的布置也保证了炉衬的热阻在各个方向上接近或相同。
（4）合理窑腔上、下加热室的高度及几何形状设计，既保证了窑腔内良好的烧结气氛，又能保证窑腔内温度场的均匀性。
（5）为进一步提高窑炉的可靠性，合理选择和安装发热体，关键件采用进口件，在机械传动中认真考虑了运动部件受热膨胀、变形等问题。
（6）电气设计时考虑了窑炉安全保护措施，辊道窑有其特殊性，我们在推板电窑的保护措施的基础上，增加了驱动电机故障、产品堆积卡窑和超时等报警功能。
在处理堆积卡窑故障时，有自动防止辊棒弯曲变形的正反转功能。
（7）采用模快化设计，便于运输与维修。
也可根据情况现场制作及组装
窑体由金属外壳、内部窑衬组成。
外壳为框架钢结构，采用钢型材、钢板分段焊接组成，牢固可靠，外观布局合理，操作维修方便。
2.1温区
根据永磁铁氧体烧结工艺要求，全窑分为预热烘干段、升温段、恒温段、降温段等四部分，共14个温区。
其基本构成如下表:
名称
预热烘干段
升温段
恒温段
降温段
温度范围（℃）
40-600
600-1260
1260
1260-60
时间（h）
3.5
1
2.5
4.25
升温速度（℃/h）
160
660
恒温
-280
长度（m）
14
4
10
17
加热元件
电炉丝
SiC
SiC
辊棒材料
碳钢
不锈钢
SUS310耐热钢、SiC
SiC
SUS310耐热钢、
不锈钢、碳钢
注:
表中所给出的温度范围、时间（h）、升温速度为温控仪设定值，供工艺人员调试时参考，实际工艺调试温度曲线需进行调整。
2.2预热烘干段
永磁铁氧体产品烧结前含大量水和其它挥发物，根据烧结工艺要求，自由水和挥发物在预热烘干段必须从产品中缓慢、均匀排出，否则烧结出的产品就会出现窑前开裂及花斑。
为此预热烘干段设计长度为12米。
预烘温度一般设置在600℃以下，设有7个温区，上、下分别加热，分别独立控温，能最大限度减少炉膛截面温差。
温度从室温逐步升至600℃。
采用金属电炉丝（铬镍合金或铁铬铝合金）加热。
金属电炉丝安装在陶瓷管上，并水平搁置在窑墙上，更换极为方便。
。
窑顶为堇青石吊顶砖和吊顶板组合成平顶，平顶上填塞耐火纤维。
该段炉膛采用轻质高铝砖做内衬。
该段是否能使产品水氛充分排出是该窑关键技术之一。
为此，该段共设有6个进气点，每个进气点的新鲜空气进入加热室，经加热室预热后进入炉膛，这样，炉内气氛均匀，可确保新鲜空气与产品充分接触而利于水氛排出。
该段窑顶设有10个排气点，排气方式采用大风道，每个排气点设有可调风阀，排出的气体汇总后由一台风机抽风排出。
2.3升温段
升温段长度为6000mm，分为2个温区，温度从600℃升至1260℃，采用等径硅碳棒（Φ30mm）加热，上、下分别独立控温。
为了减少预热烘干区、升温区及恒温区的相互影响，在每个温区之间都设置了锁口。
窑顶为复合多晶莫来石材料吊顶，炉膛内衬为刚玉聚轻砖。
该段属窑炉温度的急升区域，设计时考虑了足够的功率储备。
2.4恒温段
恒温段对铁氧体产品的性能影响最大。
坯件将收缩至最终尺寸，且晶粒逐步增大，因此，合理选择烧结温度和烧结时间非常重要，如果烧结温度过高或烧结时间过长，则铁氧体金属离子会脱氧，晶粒不均匀增加，晶界变得模糊或消失，产品性能下降。
相反，如果烧结温度过低或烧结时间过短，则固相反应不充分，晶粒生长不完全，产品性能也会下降。
不同的产品烧结温度和时间也不相同。
恒温段设计长约10000mm，分为5个温区，根据烧结产品的不同，可灵活调节烧结温度和烧结时间。
发热体采用等径硅碳棒（Φ30mm），上、下水平布置，分别独立控温。
为在保温状态下尽量降低每支硅碳棒的表面功率负荷，以求得到符合工艺要求的曲线和良好的截面温度均匀度，并大大地延长硅碳棒的使用寿命，在硅碳棒选取和布置时，采用了降额设计的措施。
窑腔采用了与升温区同样的材质与结构形式。
2.5降温段
降温速度对产品的电磁性能和产品的合格率都有较大的影响。
降温速度太快，出窑温度过高，都会出现窑后开裂。
根据烧结工艺要求，坯件出恒温区到600℃（烧结温度—600℃）之间快速降温，600℃以下必须缓慢降温。
该段设计长度为17000mm。
顶部设有7个排风口，每个排风口设有阀门，能方便地调节排风量；后部设有1个逆风风机，提高产品均匀冷却速度，增加窑压和高温区的含氧量。
2.6窑墙孔砖与排渣孔
窑墙孔砖是辊道窑的重要组成部分，它除了起窑墙的作用外，还要使辊棒穿过窑腔安装在窑炉两侧的支承座上，并保证辊棒正常转动，同时还要考虑受热时体积的变化与应力分布。
因此，窑墙孔砖在水平方向上由3块砖叠加而成，每块窑墙孔砖上开3个腰孔。
窑墙孔砖孔的外部形状与内部形状成90°夹角，无台阶过度。
辊道窑在运行的过程中，有时因辊棒折断，坯件或托盘炸裂，造成窑炉阻塞、影响窑炉正常工作。
为此，在在硅碳棒区的辊棒下方设置了处理事故的排渣孔，间距为1m。
2.7窑内气氛
永磁铁氧体的烧结需充分氧化气氛，全窑设计了20个氧气氛测量孔，可以监测窑内氧气含量，通过测氧孔还可以补充窑内氧含量。
3、辊道窑的传动机构及辊棒安装
3.1辊道窑的棍棒传动机构
辊道窑的传动系统关系到窑炉工作的正常与否，并且对窑炉的生产量和产品的品质产生重大影响，是反映辊道窑特点的重要组成部分。
由变频器、电动机、减速机、齿轮及辊子和支座等构成。
可分为两大类：
链条传动和齿轮传动。
由于链条传动的平稳性较差、难以平稳地传动辊棒，在传动的过程中使辊棒发生振动，影响坯件平稳均匀前进。
而齿轮传动正好克服链轮传动的这些弱点，以传动平稳、可靠而见长，因此该窑的传动系统选用斜齿轮传动。
3.2辊道窑棍棒的安装
辊棒分组安装，传动斜齿轮浸在油槽中，用工业齿轮油L50润滑。
窑体部分的传动分为4部分，由4台变频器独立控制。
辊道窑的辊棒必须形成一个非常平整的平面，辊棒与孔砖之间的间隙既要密封完好，又要转动灵活。
辊棒的安装与支承座要求结构简单可靠、更换方便。
将辊棒的自由端由支承座支承，辊棒的驱动端与传动结构的接头插接。
辊棒的自由端用耐磨钢丝缠绕，保护辊棒端部并增加摩擦力防止滑动。
棍棒的驱动端用装有销钉的钢管套牢，联结用的接头做成鸭嘴形卡子。
在进行辊棒安装时，操作者只要将辊棒驱动端钢管套销钉对准接头开口推进，卡子即可卡牢销钉，辊棒随即也就夹持在接头上。
接头与辊棒间并非紧密配合，在滚动的过程中如果接头的轴线偏离辊子中心线，辊棒便由于重力作用自行调整。
3.3辊道窑自动循环装置的说明
本循环装置分为
4、自动送料控制系统
窑体部分分为4段，由4台电机驱动，变频调速。
在窑头设置一个入口横送架，自动将返回轨道上的托盘和产品送到窑口。
在窑尾设置一个出口横送架，将出窑的托盘和产品自动送到返回架上。
1个送料控制柜，各种控制元件均安装在控制柜内，控制柜台面上设有循环动作模拟盘。
为了便于操作，在窑头、窑尾设有手动操作盘。
全窑控制分为手动控制和自动控制，自动控制分为随时启动（用于停电而造成的运行停止，来电时重新启动）和初始位置启动（用于运行出现故障停机，排除故障后的启动），这即可以给操作带来方便，又可以避免故障未完全排除又启动而造成更大损失。
选择进口的可编程序控制器和变频器,保证了控制系统的可靠性。
在控制逻辑的编写上，有合理的程序设计，使产品进窑时间控制准确，可靠的连锁与互锁防止了误操作对设备损坏。
同时设有运行周期报警及每个动作运行超时失误报警，这样就进一步保证了产品的可靠性，缩短了发现故障的时间，保证了产品的质量。
主要元器件可编程序控制器（PLC）选用日本OMRON公司生产的PLC机，自动循环送料控制原理框图如下：
模拟显示装置
PLC
可编程序
控制器
外围送料
变频器
电机
继电器
操作盘
限位开关
在循环控制过程中，每个动作发讯的准确可靠是整个循环动作顺利进行的保证。
采用进口的行程开关、光电开关作为信号源，在关键动作点上,采用双开关，确保其可靠性。
其循环框图如下:
5、自动控温系统
全窑分14个控温区，28个控温点。
每个控温点由温度控制仪、交流接触器、电压调整器、加热元件、热电偶共同组成一个完善PID闭环控制系统，具有较高控温精度。
单元框图如下：
交流接触器
晶闸管
熔断器
电源母线
加热元件
窑体
触发器
继电器
热电偶
温控仪
计算机
测温模块
热电偶
进口智能温度控制仪，采用PID智能与自整定相结合的控制算法，温控仪将热电偶采集到温度信号与温度设定值相比较，按设定的控制算法给出一个4-20mA的控制信号，晶闸管触发器根据该控制信号的大小来控制触发信号的移相范围，触发信号控制晶闸管的导通时间，即控制晶闸管输出功率，从而达到控制温度的目的。
由于控制信号是电流信号、传输导线为双绞线、输入方式为共模差动输入，因此温度控制系统抗电磁干扰能强，各控温点之间无干扰。
各温区分为上下两组加热，装机容量与加热元件的连接方式如下表：
温区
1（双）
2（双）
3（双）
4（双）
5（双）
6（双）
7（双）
功率（Kw）
30
30
30
30
30
30
30
连接
方式
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
元件
数量
12只
炉丝
12只
炉丝
12只
炉丝
12只
炉丝
12只
炉丝
12只
炉丝
12只
炉丝
温区
8（双）
9（双）
10（双）
11（双）
12（双）
13（双）
14（双）
功率（Kw）
40
40
40
40
40
40
40
连接
方式
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
串联
星型
元件
数量
12只SiC
12只SiC
12只SiC
12只SiC
12只SiC
12只SiC
12只SiC
注：
（双）即为上下两个独立加热组
6、计算机监控系统（DCS）
计算机监控系统采用计算机集散控制技术,通过对辊道窑的生产过程实现科学的智能管理与监控，以提高设备自动化水平，达到高效高性能的生产目的。
该系统采用两级结构。
第一级由工业控制计算机、RS422/RS485通讯接口卡组成，构成监控级，完成计算机与可编程控制器（PLC）和ADAM模块之间的数据通信以及数据管理、报表打印等任务；第二级由现场PLC、ADAM系列数据采集模块组成控制级，主要完成以下两个功能:
6.1数据采集
采集控制温度变化和送料运行状态的瞬时值,这些值被用来参与控制运算和现场监测。
6.2现场监视和诊断
对采集的数据和状态信息进行处理,如检查它们是否属于正常范围,是否要报警,该数据是否可用,并根据这些结果作出一系列反应。
全屏显示整条生产线工艺流程，动态显示各种设备的工作状态，支持工控机与几种通用PLC的通讯，设立了实时数据库，历史数据库，存储模型参数。
数据库与Access数据库兼容,即时显示打印各种报警信息，定时打印各种所需参数，温度曲线。
其结构图如下：
工控机
材
可编程序控制器
通讯口1
3个数据采集模块
通讯口3
键盘
26个电窑温控仪
通讯口4
鼠标
打印机
软件采用模块化设计，它由主程序模块、数据采集模块、数据处理模块、报表打印模块、报警模块、报警及故障诊断模块、画面动态显示模块、PLC编程模块等多个模块组成。
软件在中文Windows98/2000平台上使用。
首先由主程序初始化环境和各种参数（如计算机串口设定参数,通讯参数等）,然后在内存中开辟一个数据缓冲区,作为实时数据库,用于存放由PLC传输而来的数据并向各子程序开放.然后同时运行个子程序.整个程序实时监测系统运行。
7、安全保护
为了保证辊道窑正常运行，设有多种保护措施，一旦出现报警，监控系统会准确记录报警信息，并用声光报警的方式及时通知操作人员进行报警处理。
辊道窑正常运转时，辊棒处于转动状态，如果一旦传动系统出现问题或驱动电机停止转动，辊棒就会停止转动，这时处于高温区的辊棒由于受高温及荷重的影响，将会弯曲变形而报废，为避免此类事故的发生，设有驱动电机故障声光报警功能。
窑体传动分为四部分，即分组传动。
降低每组传动的负荷，便于生产控制。
四部分相对独立，可实现传动系统的差速调节与控制，四部分速度由前到后逐步加快，保证每组托盘的间距在5-10mm之间，以防止产品堆积卡窑事故的发生。
在处理堆积卡窑故障时，为防止辊棒弯曲变形，控制系统会自动的让辊棒来回运转。
一旦出现停电，操作员便可启动备用电源，进入窑炉保护程序，主窑传动系统自动来回运转，防止辊棒在高温下弯曲变形。
在窑炉的下方每间隔1m设置了1个事故处理排渣孔，用于处理窑炉阻塞等事故。
升级会员 