3536m冷却机电气控制系统设计毕业设计论文.docx
《3536m冷却机电气控制系统设计毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3536m冷却机电气控制系统设计毕业设计论文.docx（47页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
3536m冷却机电气控制系统设计毕业设计论文
攀枝花学院本科毕业设计（论文）
￠3.5×36m冷却机电气控制系统设计
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：
日期：
毕业论文（设计）授权使用说明
本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：
指导教师签名：
日期：
日期：
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
3）其它
摘要
随着国民经济的发展和房地产热，建筑行业对水泥的需求量也在不断增加。
这也就对水泥的生产效率和生产质量有了个高的要求。
冷却是水泥在生产过程中一个非常重要的步骤，所以提高冷却机的冷却效率是一个较为可行的方法。
本设计是￠3.5*36m冷却机电气控制系统设计。
根据原始资料，本系统中冷却机的机械装置是一个长36ｍ的筒体，圆筒直径为3.5ｍ，带有通风制冷的装置。
正常工作时，筒体倾斜地高速旋转，同时还能往复地上下运行（小型冷却机不带挡轮液压站，只有旋转功能）。
在旋转的过程中靠筒体内的机械装置将煅烧后的大块熟料松散成小块，并通风散热将温度降下来，使原料冷却。
关键词冷却效率，机械装置，电气控制系统，通风散热
ABSTRACT
Withthedevelopmentandrealestateboomofthenationaleconomy,theconstructionindustryonthecementdemandisalsoincreasing.Thisistheproductionefficiencyandqualityofcementhasahighdemand.Coolingisthecementintheproductionprocessinaveryimportantstep,sotoimprovethecoolingefficiencyofthecoolingmachineisamorefeasiblemethod.Thisdesignisthedesignofelectricalcontrolsystem-3.5*36mcooler.Accordingtotheoriginaldata,themechanicaldeviceofcoolingmachineinthissystemisalongcylinder36m,thediameterofthecylinderis3.5m,withaventilationcoolingdevice.Innormaloperation,aninclinedtubetorotateathighspeed,butalsocanreciprocallymovesupanddown（smallcoolingmachinewithoutblockingwheelhydraulicstation,onlytherotationfunction）.Amechanicaldeviceonarotatingcylinderintheprocessofthecalcinedlargeclinkerlooselyintosmallpieces,andventilationandcoolingthetemperaturedown,sotherawmaterialcooling.
KeywordsCoolingefficiency，Amechanicaldevice，Electricalcontrolsystem，Ventilation
1绪论
1.1课题背景
1.1.1课题研究的意义
冷却机是水泥厂常用的主要设备之一。
它的位置是在水泥原料煅烧的设备——水泥窑之后，用于将从窑中送出的已煅烧完毕的水泥熟料疏松并使之冷却，而后送往水泥厂的另一重要设备——水泥磨中将水泥熟料研磨为散装水泥成品。
水泥生料煅烧后，必须经过熟料急冷系统——冷却机的处理。
熟料的冷却除了有利于运输及后续的加工研磨外，也能提高水泥的品质。
若缓慢冷却，熟料的一切成分均结成晶体，会影响水泥的抗压强度以及可研磨性。
熟料的急速冷却同时也能提高水泥对于化学侵蚀的抵抗力。
目前在水泥行业，许多新建或改造的水泥厂为了提高产品质量、产量以及劳动生产率，从而提高生产率、占领和扩大市场，对水泥生产过程进行自动化控制。
而如何在生产工艺环节上烘干物料、解决水分，从而达到投资少、成本低、管理方便的目的是水泥企业的最佳选择。
水泥生产工艺复杂，设备联锁众多，各种检测信号相互影响，如果采用传统的人工控制或继电器仪表控制，很难达到控制要求。
如果生产线上的任何一台设备出现电气故障停机，将影响整个生产线的运行，严重时会发生压料、堵料，给生产带来很大的损失。
所以本设计旨在提高水泥厂在生产水泥的过程中冷却的效率，从而提高水泥的生产效率，减少运行成本，减小在生产过程中发生人工意外事故的可能，保证设备的安全运行。
1.1.2课题的基本内容
熟练掌握冷却机的工作原理，及其控制方法。
并通过对冷却机电气控制系统的电路分析，使自身对冷却机电气控制系统有更深的认识，在以后的工作中能将知识更好的融入进去，做到学以致用。
其写作内容涵盖了电气控制的主要知识和技能，也能在过程中检查自身对专业知识和技能的掌握程度。
本课题内容应包括总体方案设计，电气元件的选择，系统控制程序设计，控制柜以及柜体设计和安装与调试方法的归纳。
总体方案设计应包括冷却机工艺，连锁信号设计，主电机和辅助电机的控制程序，挡轮液压站的控制程序和主减速机润滑站的控制程序等。
电气元件的选择包括低压断路器，交流接触器，中间继电器，时间继电器，热继电器，转换开关，信号灯，控制按钮，刀开关，控制变压器，接线端子，电流互感器，电流表以及其他各类元件的选择。
控制柜设计以及柜体设计应包括接触器和继电器布置，低压断路器布置，刀开关和电流互感器布置，接线端子布置，电流表和滑差电机控制器的布置，指示灯布置，按钮布置，蜂鸣器布置，铭牌布置以及其他各类元件布置。
系统程序设计包括各类电机控制系统电路图。
安装调试方法应包括电控装置安装以及现场调试的详细方法，控制系统安全事故应急方案等。
2冷却机的工艺介绍
2.1冷却机简介
2.1.1冷却机与电气系统有关的装置
①主电机——用于驱动筒体高速旋转的设备。
②辅助电机——用于检修时驱动筒体慢速旋转的设备（有时称为慢驱）。
③主减速润滑站——用于减速机齿轮的润滑，保证减速机正常运行。
④挡轮液压站——靠液压的力量推动冷却机筒体上行→下行→上行→下行往复运行，冷却机上、下行的转换靠上、下限行程开关控制。
2.1.2冷却机的技术参数
冷却机技术参数如下：
①主电机为滑差电机（电磁调速异步电动机），功率为132kW，额定转速为990r/min，电压为330V，调速比10∶1。
②辅助电机参数：
型号为Y180L－6的笼型异步电动机，功率为15kW，转速为970r/min，电压为380V。
制动器型号为YWZ525－315/25－12.5。
③主减速器润滑站型号为TE525。
含如下元件：
1）油泵电机：
Y112M－6－B8，2台，2.2kW，AC380V，50Hz。
2）电加热器：
SRY2－220/2，3件，AC220V，2kW。
3）液位控制器：
VQK－02，1件，AC220V：
200μA，DC24V：
0.5A。
4）电接点温度计：
WTZ－228，2件，AC24～38V，10μA。
5）温度控制器：
YWK－50－C，1件AC380V：
3A，DC220V：
2.5A，阻性负载，温度设定范围50～60℃。
6）电磁水阀：
ZCS－25P，1件，AC220V，650mA。
7）压力控制器：
YWK－50－C，3件，AC380V：
3A，DC220V：
25A，阻性负载，压力设定范围0~1MPa。
8）压差开关：
CS－Ⅱ，2件，触点容量：
AC220V：
0.25A，DC24V：
0.05A，△P=0.05Mpa。
④挡轮液压站型号为TE326，限位开关型号为LX2－121。
TE326型的挡轮液压站含有如下元件：
1）油泵电动机：
YB100L1－4－V1，2件，2.2Kw，AC380V，50Hz。
2）电磁球阀：
23QDF6B/31.5E24，1件，DC24V。
3）电加热器：
SRY2－220/1，1件，1kW，AC220V。
4）压力控制器：
D505/18D，1件，压力设定范围2.5～25MPa，AC220V：
3A。
5）温度控制器：
WTZK－50－C，1件，温度设定范围10～40℃，AC380V：
3A；DC220V；2.5A（阻性负载）。
6）压差开关：
CS－V，3件，DC24V：
2A，AC220V：
0.25A。
⑤技术要求：
控制系统应能实现主电机和辅助电机的起动和停止，并使主电机和辅助电机互为连锁。
主电机接通电源时，辅助电机应自动断电；反之，辅助电机运行时，主电机应停止运行。
辅助电机应配有保安电源，以备停电时在瞬间自动切换，由保安电源供电。
还应保证辅助电机与制动器之间协调工作。
2.1.3电气控制目标
冷却机电气控制目标为：
①在主减速机润滑站正常的条件下，主电机应能正常运转。
辅助电机运转时主电机不能运转。
操作时，要先启动润滑站和液压站，待运行一段时间，压力、温度等指标全为正常后，再按下主电机启动按钮。
在主电机运行时，应满足调速性能指标。
②检修时，辅助电机应正常运转，并保证在主电机运转的情况下，辅助电机不能运转。
③主减速器润滑站的自动控制：
应保证主减速器润滑站供油的正常压力、温度，液位故障时应有声光报警的功能。
用闪烁的指示灯表明故障，同时喇叭发出蜂鸣声。
故障的原因由控制柜面板上的铭牌文字表示。
主减速机润滑站的控制主要包括：
1）1＃油泵、2＃油泵的启动与停止。
正常情况下1＃泵为主要油泵，当压力低时，备用的2＃油泵会自动投入运行，直到压力升至正常值时，备用油泵自动停止。
2）温度控制：
当油温低于15℃时，油泵电机禁止启动。
电加热器应能自动投入加热，知道25℃时自动停止；当油温高于45℃时，冷却水自动投入，直到温度降至35℃时冷却水停止供应。
3）在油温高于55℃、液位超上下限、滤油器堵塞、压力高于0.5Mpa时，均要发出声光报警。
④挡轮液压站的自动控制：
挡轮液压站的功能为利用液压的作用驱动冷却机筒体上下运行，并要保证挡轮液压站正常的压力、温度、液位，当油温低于12℃时，电加热器应能投入进行，直到15℃时停止加热（利用该温度控制器的切换差）。
应能检测滤油器是否堵塞，并能在故障时声光报警。
2.2总体设计方案
根据冷却机的生产工艺和电气控制目标，确定电气系统的总体方案为采用继电接触器系列的控制系统。
因该系统输入/输出点数较少，控制比较简单，如果采用可编程控制器，则电气系统成本较高，造成电气系统性能价格比较低，故采用成本较低的继电接触器控制其运行。
电气控制系统图见图2-1。
电气控制系统采用三柜一箱的结构，电控柜为+AL0、+AL1、+AL2，放在车间控制室内，控制箱+AX3放在车间现场的冷却机旁边，便于检修时现场操作。
图2-1冷却机电气总图
2.2.1操作方式
①集中/现场操作方式。
大型的水泥厂电控系统现在都采用集散型计算机控制系统（CS系统），它是靠网络构成的全厂三级控制系统。
在总厂控制室内是DCS系统的操作站。
分厂或车间的控制室属二级控制系统，现场设备属三级控制系统。
三级控制系统间可互相传递参数并可显示远程设备的工作状态。
其中总厂的DCS系统还可直接发命令启动现场设备，而现场设备的重要参数又可传到总控制室，并在计算机屏幕上显示其实时状态信息。
所以，该装置设置了集中/现场操作方式。
集中操作适用于冷却机接收来自于总控制室的起动/停止冷却机信号。
现场操作适宜在车间控制室的控制柜上操作，通过操作启动/停止按钮来控制冷却机的启停。
②本柜/机旁操作方式。
本柜操作适用于在车间控制柜的面板上进行操作，机旁操作适用于检修时在车间内冷却机旁用现场操作箱进行操作。
③自动/手动操作方式。
在操作柜上大量使用了自动/手动转换开关。
自动一般用于自动投入运行的场合，手动主要用于检修时单独使用。
2.2.2连锁信号
冷却机作为水泥窑车间的一个重要设备，与其它设备之间及全厂总控制室
之间要有相当多的连锁，这些连锁都是采用无源接点的方式提供的，这些无源接点又是从各自电控柜内的端子板上引入或接出的。
冷却机向外界提供的连锁信号有：
辅助电机工作信号、主电机工作信号、主减速机润滑站正常信号。
来自外界的连锁信号，有来自于总厂控制室的启动和停止信号，用于远程控制。
2.2.3电控系统设计任务分类
①电气原理图。
包括主回路原理图，控制原理图，配电图。
其中主要的图纸可按如下分类进行设计：
1）主电机、辅助电机原理图。
2）主减速机润滑站原理图。
3）挡轮液压站原理图。
4）系统配电图。
②电控柜面板及内部元器件布置图，现场操作箱面板及内部元件布置图。
其中包括+AL0、+AL1、+AL2三个电控柜及+AL3电控箱的设计。
③所有元器件的选型。
主要包括接触器、中间继电器、时间继电器、低压断路器、热继电器、转换开关、按钮、指示灯、变压器等元件的参数计算和型号选择。
2.3主电机和辅助电机的控制
2.3.1主电机的控制与调速
①主回路:
主电机M为滑差电机（电磁调速异步电动机），配有一个滑差电机控制器DK进行调速控制。
主电机起动时主要靠接触器的主触头闭合后电机得电运行。
滑差电机控制器DK采用JD1B型，其接法是1、2端接电源，3、4端接入主电机的励磁回路，5、6、7端接测速发电机。
在主回路还配置了电流互感器TA和电流表PA，主要用于测量和显示主电机的实际电流。
主回路中低压断路器QF、热继电器KR0用于过热过载保护。
滑差电机的调速是通过控制器DK调节电磁离合器的励磁电流实现的。
电磁离合器磁极的转速与励磁电流的大小有关，励磁电流越大，建立的磁场越强，在一定的转差率下产生的转矩越大。
对于一定的负载转矩，励磁电流不同，转速也不同，因此只要改变电磁离合器的励磁电流，就可以调节转速。
滑差电机控制器内部有一个晶闸管可控硅整流电源，由它提供电磁离合器的直流励磁电流，其大小可通过DK中的电位器R进行调节。
由测速电机取出转速信号，反馈给控制器DK，起速度负反馈作用，以调节和稳定电动机的转速，改善其机械特性。
当滑差电机M运转后，控制器DK输出直流电流给电磁离合器，建立磁场，磁极随电动机和电枢同向转动，调节可变电阻R改变励磁电流的大小，使冷却机达到所要求的速度。
②控制回路:
主电机控制回路是一个典型的直接起动的控制线路。
在其中加入了主电机控制所必需的连锁条件，即将辅助电机接触器的常闭触点3KM接入主电机的控制回路，从而保证当主电机转动时辅助电机不能运行；将表示润滑站正常运行的中间继电器的常开触点2KA11接入主电机控制回路，保证在润滑站正常（压力、温度都为正常）的条件下，主电机才能起动，同时也保证主减速机能够正常运行，不至于因润滑失效而发生主减速机烧毁的事故。
001～003线和005～007线分别用来接收总厂总控制室的远程起、停信号。
主电机控制原理图见图2-2。
图2-2主电机控制原理图
2.3.2辅助电机的控制
①主回路:
辅助电机3M是一个笼型异步电动机，采用直接起动方式控制。
主回路的设计是一个典型的笼型电机直接起动原理图，外加一个制动器，目的是为了快速停车。
②控制回路:
辅助电机控制回路也是一个典型的直接起动的控制线路。
3SB1、3SB2分别为辅助电机起动、停止按钮，3KM触点在控制回路起自保作用。
同理，在其中加入了辅助电机所必须的连锁条件，即将主电机接触器的常闭触点KM0接入辅助电机的控制回路，从而保证当辅助电机转动时主电机不能运行；将表示润滑站正常运行的中间继电器2KA11的常开触点接入其控制回路，保证在润滑站正常（压力、温度均为正常）的条件下，辅助电机才能安全起动。
辅助电机控制原理图见图2-3。
图2-3辅助电机控制原理图
2.4挡轮液压站的控制
挡轮液压站的控制主要包括油泵电机（1M1、1M2）、电加热器1EH的起停控制，电磁球阀1YV的控制，压力高、温度低和滤油器堵塞时的声光报警。
按照挡轮液压站的工艺要求，冷却机上行时，1＃油泵或2＃油泵在起动按钮按下后，通电运行，油泵打出的压力可供油进入到2挡油缸中，使冷却机上行。
在碰到上限行程开关1SQ2时，1KA2中间继电器动作，从而使1KA2的常闭触点断开，油泵电机断电，停止运行。
在油泵电机断电的同时，电磁球阀通电，冷却机靠自重把油缸中的油又压回油箱。
筒体开始向下滑，当碰到下限行程开关1SQ1时，1KA1中间继电器得电，1KA1常闭触点闭合，从而使油泵电机重新通电运行。
在油泵电机通电的同时，电磁球阀断电，冷却机筒体又可向上运行。
液压站这样循环往复工作，使得筒体实现上行→下行→上行→下行的控制。
1KA5、1KA6中间继电器是为了防止冷却机筒体初始状态恰好在下限位、下下限位时，在挡轮液压站启动按钮未按下的情况下，冷却机筒体自动上行运动的保护措施。
上上限、下下限行程开关的设置主要是为了在上限、下限行程失灵的情况下，确保冷却机能够在极限的位置进行上行或下行的方式转换。
电磁球阀工作电压为DC24V，故要用变压器1TC将AC220V变为AC24V后，再用整流桥电路VC变为DC24V，为电磁球阀提供工作电源。
挡轮液压站的压力、温度和滤油器的控制比较简单，只用在压力高、温度低、滤油器堵塞的情况下发出声光报警即可。
在温度低于12℃的情况下，温度继电器1ST1常闭触点闭合，中间继电器1KA10线圈得电1KA10常开触点闭合，使电加热器接触器1KM3线圈得电，1KM3主触头闭合，从而启动电加热器自动加热。
直到上升至15℃（温度正常）时，温度继电器常闭触点自动断开后（利用该温度控制器的切换差），1KA10常开触点断开，电加热器失电，自动停止加热。
挡轮液压站的压力检测元件为压力控制器1SP1，温度检测元件为温度控制器1ST1，当油压高时，1SP1常开触点闭合；当油温低时，1ST1常闭触点闭合；当某个检测点滤油器堵塞时，相应的压差开关1SP2、1SP3、1SP4常开触点闭合。
当压力高、温度低、滤油器堵塞时，相应的中间继电器动作，驱动相应的指示灯闪亮，提醒操作人员按指示的故障原因去检修。
该系统配有声光报警和消警装置。
当1＃滤芯、2＃滤芯堵塞时，蜂鸣器1HA发出报警声响，提醒操作人员前去检修。
当操作人员处理后，可按下消警按钮1SB6，此时时间继电器1KT3得电，延时一段时间后，1KT3常开触点闭合，蜂鸣器失电，报警声停止。
1SB5按钮是为蜂鸣器1HA是否完好的试响起动按钮。
图2-4液压挡轮站控制原理图
2.5主减速机润滑站的控制
2.5.1油泵电机的控制
该冷却机主减速器润滑站设有两台低压油泵电机2M1、2M2，其中一台正常工作，另一台作为备用。
主、辅油泵电机是通过转换开关2SA1来选择的，当转换开关2SA1在右45°挡时，1＃油泵为工作油泵，2＃油泵为备用。
2SA1在左45°挡时，2＃油泵为工作油泵，1＃油泵备用。
转换开关2SA1在右45°挡时，1和2、3和4触头接通，当按下2SB1起动按钮时，1＃油泵电机控制回路接通，1＃油泵电机指示灯亮。
这时，其控制回路中的交流接触器2KM1得电自锁，1＃油泵电机主回路中的主触头变为闭合，1＃油泵电机2M1投入工作。
当转换开关2SA1在左45°挡时，触头9和10、11和12闭合，按下2SB3起动按钮后2＃油泵电机控制回路接通，控制回路中的交流接触器2KM2得电自锁，2＃油泵电机工作指示灯亮，2＃油泵电机2M2成为工作主油泵。
若要停止低压油泵电机的工作，通过按下两个停止按钮2SB2、2SB4即可。
当转换开关在中间位置0°挡时，为人工手动方式，此功能一般只在冷却机检修时使用。
2SA3转换开关用于选择总台或现场操作方式。
当为总台控制时，可接收来自总厂中心控制室的起停油泵电机信号。
在原理图中用虚弧线表示可在此处接入外来的信号，+AZ－X表示中心控制室的信号接入点。
在2＃油泵电机为工作油泵、1＃油泵为备用的情况下，当油压低于0.1Mpa时，压力控制器2SP1常闭触点闭合，低油压控制回路接通，中间继电器2KA4得电，1＃油泵电机控制回路中的2KA4触点闭合，2KA4触点因2＃油泵正在运行也处于闭合状态，1＃油泵控制回路接通。
此时1＃油泵电机指示灯亮，1＃油泵作为备用油泵投入工作。
当油压升高到0.3MPa时，压力控制器2SP3常开触点闭合，油压正常控制回路的中间继电器线圈2KA3得电，使油压低回路中2KA3常闭触点断开，从而使中间继电器2KA4线圈失电，1＃油泵电机控制回路中的2KA4常开触点断开，1＃备用泵自动停止工作。
2＃油泵电机的控制原理与1＃油泵电机相同。
在回路中均设置低压断路器和热继电器，用于电机过热、过载保护。
1#、油泵、2＃油泵电机控制原理图2-5所示。
图2-5油泵电机控制原理图
2.5.2油压控制
在润滑装置出油口处设有油压检测点，三个压力控制器2SP1、2SP2、2SP3参与压力的控制。
这三个压力控制器的设定值分别是0.1MPa、0.3MPa和0.5MPa，分别表示压力低、压力正常、压力高三种状态。
当油压低于0.1MPa时，压力控制器2SP1的常闭触点闭合，此时中间继电器2KA4得电自锁，其在油泵电机控制回路中相对应的常开触点闭合，压力低指示灯亮，同时备用泵电机启动工作。
当油泵电机投入打压后，油箱内压力开始上升，当升至0.3MPa（压力正常）时，压力控
升级会员 