CN108007199A - 一种plc控制的高温电阻炉 - Google Patents

一种plc控制的高温电阻炉 Download PDF

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杜伟
徐刚
陈维东
徐涛
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Abstract

一种PLC控制的高温电阻炉，包括立式活化炉下料装置，下部热电偶，上部热电偶，加料口，排放口，电阻加热装置，开关，电磁阀，流量计，电加热带，热风炉；立式活化炉下料装置位于柱体状立式活化炉的底部，柱体状立式活化炉侧面内部靠下的位置带有下部热电偶，柱体状立式活化炉侧面内部靠上的位置带有上部热电偶，电阻加热装置缠绕在柱体状立式活化炉侧面，外部带有保温层；热风炉内部带有螺旋形型布置的管道，热风炉的侧面带有电加热带。本发明的优点：PLC控制的高温电阻炉，底部和顶部由阀门控制开启，可以常压或保压加热操作，比较灵活，加热温度控制精准和稳定。

Description

一种PLC控制的高温电阻炉
技术领域
本发明涉及催化剂处理设备领域，特别涉及了一种PLC控制的高温电阻炉。
背景技术
催化剂载体活化、催化剂成品活化、催化剂还原及分子筛焙烧均是催化剂生产制备过程的重要工艺组成部分，往往需要由不同的焙烧设备分别完成，比如箱式炉、隧道窑、回转炉、气氛炉等等，目前，缺乏相关的多功能性、通用性设备。
发明内容
本发明的目的是为了实现精准控制，特提供了一种PLC控制的高温电阻炉。
本发明提供了一种PLC控制的高温电阻炉，其特征在于：所述的PLC控制的高温电阻炉，包括立式活化炉下料装置1，下部热电偶2，上部热电偶3，加料口4，排放口5，电阻加热装置6，开关7，电磁阀8，流量计9，电加热带10，热风炉11；
其中：立式活化炉下料装置1位于柱体状立式活化炉的底部，柱体状立式活化炉侧面内部靠下的位置带有下部热电偶2，柱体状立式活化炉侧面内部靠上的位置带有上部热电偶3，加料口4位于柱体状立式活化炉顶端，柱体状立式活化炉上部侧面带有排放口5，电阻加热装置6缠绕在柱体状立式活化炉侧面，外部带有保温层；
热风炉11内部带有螺旋形型布置的管道，管道一端通过开关7与柱体状立式活化炉内部连接，管道另一端通过开关7、电磁阀8和流量计9与外部压缩空气泵连接，热风炉11的侧面带有电加热带10。
所述的柱体状立式活化炉，从上到下，分为七段结构。
所述的PLC控制的高温电阻炉，还带有可编程逻辑控制器为核心的控制装置，分别与电磁阀8、电阻加热装置6和电加热带10连接。
所述的热风炉11整体外壳为立方体结构。
所述的PLC控制的高温电阻炉还包括触摸屏显示系统，与可编程逻辑控制器连接。
压缩空气经过阀门，流量计，电磁阀调节后进入热风炉加热，温度达到设定温度后，高温压缩空气进入立式活化炉加热物料，废气由立式活化炉上部排出。
压缩空气的加热由热风炉压缩空气出口温度和炉膛温度控制，压缩空气在立式活化炉加热物料的过程中逐渐上升，温度逐渐下降，为了保持立式活化炉内温度，立式活化炉从下而上分为七个区，每个区分别显示温度，一区到六区通过温度变化由PLC控制对应区域的加热，确保立式活化炉内物料的温度保持在设定的范围内。
每台活化炉和一台热风炉组成一套独立的工艺系统，采用PLC控制系统对活化炉和热风炉的所有参数进行检测、控制或显示。并执行报警和自动联锁停炉的保护功能；控制系统可将所有运行参数、状态、报警信号等数据传送到中心控制室，并接受中心控制室的紧急停炉E螺旋形D信号。联锁保护信号主要是超温，超压，断电，电气故障等。
每套工艺系统台配置有独立的控制柜配备一台PLC液晶触摸显示屏。所有运行参数、状态、报警信号等数据均接入就地的控制柜并能在PLC显示屏上显示，并设置通讯接口。
氢气、空气加热炉：立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用电加热方炉内部多层盘管，通过介质为压缩空气、氢气或氮气，热介质进入立式炉炉胆，穿越催化剂物料床层，从而达到催化剂高温焙烧、分解、氧化、还原等目的。需要控制出入口流量、温度、压力。
立式活化炉：催化剂立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用圆筒包围式分体组合电加热体，通过控制温度压力等手段对立式炉炉胆内催化剂物料床层进行外围加热或保温，辅助下述氢气、空气加热炉提供的热介质对炉胆内催化剂达到焙烧分解等工艺目的。
立式活化炉自动控制系统构成：
由西门子螺旋形7 200系统PLC和mcg螺旋形触摸屏组成。PLC系统由开关量输入、输出模块和模拟量电流信号输入模块、热电偶模块、模拟量输出模块组成；通过外部信号包括温度、压力、流量等采集，系统通过逻辑运算实现对立式加热炉和活化炉加热温度控制。
触摸屏组态画面，包括控制系统工艺流程画面：实时监测工艺流程上各项参数指标；参数设定调节画面：对工艺流程各项参数进行设定及控制风量调节阀输出，对现场加热温度进行有效控制；参数报警画面：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。
首先根据现场实现测量温度和工艺流程，在触摸屏参数设定组态画面上进行温度参数设定，活化炉分段按加热时间周期和加热间隔进行加热温度设定，氢气空气加热炉按加热时间周期和加热间隔进行炉膛温度控制设定，以及加热温度最终值设定；各项参数设定完毕，按启动钮来启动控制系统，氢气空气加热炉和活化炉按控制系统设定温度逐步加热热空气，期间通过控制风量调节阀来控制风量大小，热空气达到工艺要求，把热空气送入活化炉。
PLC程序操作：
PLC操作通过触摸屏人机界面进行，实时监测工艺流程上各项参数指标，包括：空气入口压力、空气入口口温度、空气调节阀开度、空气瞬时流量、加热炉炉膛温度、热风温度、立式活化炉一段温度、二段温度、三段温度、四段温度、五段温度、六段温度、七段温度。
参数设定调节：对工艺流程各项参数进行设定及控制风量调节阀输出，对现场加热温度进行有效控制。“设定值”指每段温度可以加热到的温度值，把温度稳定在这个温度点；“加热周期螺旋形”指加热时间设定多少秒，可以以“加热间隔℃”设定的温度值加热；“加热间隔℃”指温度值设定，指几秒可以加热多少度。例如：“加热周期螺旋形”设定60螺旋形，“加热间隔℃”设定2℃，就是60螺旋形内可以加热2℃，不排除热惯性的影响。“增加、减少”按键：用来调节空气阀开度，来调节空气瞬时流量。
参数报警：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。“报警设定值”：指各项参数实时温度超过这个设定值，就发出报警提示。“报警状态”：就是报警提示，有温度超过设定报警值，报警状态就有变色及闪烁显示，控制柜并发出声光报警提示。“显示值”是显示各段温度实时温度值，对报警设定值起参考作用。
热风炉是由电阻炉主体、温度控制、受热管、密封装置、气体输入系统、高温电阻带、耐火材料、热电偶、补偿导线等构成。具有以下功能：配用温度控制器可实现自动升温、测温、控温、恒温。属于连续性工作的气体加热专用设备。
电热元件首钢高温电阻带。材质0Gr21Al6Nb规格1.8*20mm
温度控制选用PLC控制系统、可控硅等仪器仪表构成。具有智能控温、PID调节、时间比例升温、输出百分比、超温报警、断偶保护等功能。在触摸屏显示器上能显示电炉所有参数。
空气受热管310不锈钢管由受热管承受氢气压力，并接受热量。在进气、出气管设置监测氢气温度的热电偶。
温度控制器不需特殊安装,放在室内平整的地面上或工作台上即可,但温度控制器应避免放在能受到震动的环境，并与电炉不宜过近的地方。防止过热影响控制器的正常工作。
本发明的优点：
本发明所述的PLC控制的高温电阻炉，PLC控制的高温电阻炉，底部和顶部由阀门控制开启，可以常压或保压加热操作，比较灵活，从功能和结构上在催化剂制备领域具有创新性，节省设备成本。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为PLC控制的高温电阻炉结构示意图；
图2为立式活化炉结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种PLC控制的高温电阻炉，其特征在于：所述的PLC控制的高温电阻炉，包括立式活化炉下料装置1，下部热电偶2，上部热电偶3，加料口4，排放口5，电阻加热装置6，开关7，电磁阀8，流量计9，电加热带10，热风炉11；
其中：立式活化炉下料装置1位于柱体状立式活化炉的底部，柱体状立式活化炉侧面内部靠下的位置带有下部热电偶2，柱体状立式活化炉侧面内部靠上的位置带有上部热电偶3，加料口4位于柱体状立式活化炉顶端，柱体状立式活化炉上部侧面带有排放口5，电阻加热装置6缠绕在柱体状立式活化炉侧面，外部带有保温层；
热风炉11内部带有螺旋形型布置的管道，管道一端通过开关7与柱体状立式活化炉内部连接，管道另一端通过开关7、电磁阀8和流量计9与外部压缩空气泵连接，热风炉11的侧面带有电加热带10。
所述的柱体状立式活化炉，从上到下，分为七段结构。
所述的PLC控制的高温电阻炉，还带有可编程逻辑控制器为核心的控制装置，分别与电磁阀8、电阻加热装置6和电加热带10连接。
所述的热风炉11整体外壳为立方体结构。
所述的PLC控制的高温电阻炉还包括触摸屏显示系统，与可编程逻辑控制器连接。
压缩空气经过阀门，流量计，电磁阀调节后进入热风炉加热，温度达到设定温度后，高温压缩空气进入立式活化炉加热物料，废气由立式活化炉上部排出。
压缩空气的加热由热风炉压缩空气出口温度和炉膛温度控制，压缩空气在立式活化炉加热物料的过程中逐渐上升，温度逐渐下降，为了保持立式活化炉内温度，立式活化炉从下而上分为七个区，每个区分别显示温度，一区到六区通过温度变化由PLC控制对应区域的加热，确保立式活化炉内物料的温度保持在设定的范围内。
每台活化炉和一台热风炉组成一套独立的工艺系统，采用PLC控制系统对活化炉和热风炉的所有参数进行检测、控制或显示。并执行报警和自动联锁停炉的保护功能；控制系统可将所有运行参数、状态、报警信号等数据传送到中心控制室，并接受中心控制室的紧急停炉E螺旋形D信号。联锁保护信号主要是超温，超压，断电，电气故障等。
每套工艺系统台配置有独立的控制柜配备一台PLC液晶触摸显示屏。所有运行参数、状态、报警信号等数据均接入就地的控制柜并能在PLC显示屏上显示，并设置通讯接口。
氢气、空气加热炉：立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用电加热方炉内部多层盘管，通过介质为压缩空气、氢气或氮气，热介质进入立式炉炉胆，穿越催化剂物料床层，从而达到催化剂高温焙烧、分解、氧化、还原等目的。需要控制出入口流量、温度、压力。
立式活化炉：催化剂立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用圆筒包围式分体组合电加热体，通过控制温度压力等手段对立式炉炉胆内催化剂物料床层进行外围加热或保温，辅助下述氢气、空气加热炉提供的热介质对炉胆内催化剂达到焙烧分解等工艺目的。
立式活化炉自动控制系统构成：
由西门子螺旋形7 200系统PLC和mcg螺旋形触摸屏组成。PLC系统由开关量输入、输出模块和模拟量电流信号输入模块、热电偶模块、模拟量输出模块组成；通过外部信号包括温度、压力、流量等采集，系统通过逻辑运算实现对立式加热炉和活化炉加热温度控制。
触摸屏组态画面，包括控制系统工艺流程画面：实时监测工艺流程上各项参数指标；参数设定调节画面：对工艺流程各项参数进行设定及控制风量调节阀输出，对现场加热温度进行有效控制；参数报警画面：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。
首先根据现场实现测量温度和工艺流程，在触摸屏参数设定组态画面上进行温度参数设定，活化炉分段按加热时间周期和加热间隔进行加热温度设定，氢气空气加热炉按加热时间周期和加热间隔进行炉膛温度控制设定，以及加热温度最终值设定；各项参数设定完毕，按启动钮来启动控制系统，氢气空气加热炉和活化炉按控制系统设定温度逐步加热热空气，期间通过控制风量调节阀来控制风量大小，热空气达到工艺要求，把热空气送入活化炉。
PLC程序操作：
PLC操作通过触摸屏人机界面进行，实时监测工艺流程上各项参数指标，包括：空气入口压力、空气入口口温度、空气调节阀开度、空气瞬时流量、加热炉炉膛温度、热风温度、立式活化炉一段温度、二段温度、三段温度、四段温度、五段温度、六段温度、七段温度。
参数报警：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。“报警设定值”：指各项参数实时温度超过这个设定值，就发出报警提示。“报警状态”：就是报警提示，有温度超过设定报警值，报警状态就有变色及闪烁显示，控制柜并发出声光报警提示。“显示值”是显示各段温度实时温度值，对报警设定值起参考作用。
热风炉是由电阻炉主体、温度控制、受热管、密封装置、气体输入系统、高温电阻带、耐火材料、热电偶、补偿导线等构成。具有以下功能：配用温度控制器可实现自动升温、测温、控温、恒温。属于连续性工作的气体加热专用设备。
电阻炉主体由高铝纤维叠块炉衬、电热元件、热电偶、不锈钢外壳等构成，具有升温快、重量轻、节能、耐酸碱腐蚀等特点。
电热元件首钢高温电阻带。材质0Gr21Al6Nb规格1.8*20mm
温度控制选用PLC控制系统、可控硅等仪器仪表构成。具有智能控温、PID调节、时间比例升温、输出百分比、超温报警、断偶保护等功能。在触摸屏显示器上能显示电炉所有参数。
空气受热管310不锈钢管由受热管承受氢气压力，并接受热量。在进气、出气管设置监测氢气温度的热电偶。
温度控制器不需特殊安装,放在室内平整的地面上或工作台上即可,但温度控制器应避免放在能受到震动的环境，并与电炉不宜过近的地方。防止过热影响控制器的正常工作。
实施例2
本发明提供了一种PLC控制的高温电阻炉，其特征在于：所述的PLC控制的高温电阻炉，包括立式活化炉下料装置1，下部热电偶2，上部热电偶3，加料口4，排放口5，电阻加热装置6，开关7，电磁阀8，流量计9，电加热带10，热风炉11；
其中：立式活化炉下料装置1位于柱体状立式活化炉的底部，柱体状立式活化炉侧面内部靠下的位置带有下部热电偶2，柱体状立式活化炉侧面内部靠上的位置带有上部热电偶3，加料口4位于柱体状立式活化炉顶端，柱体状立式活化炉上部侧面带有排放口5，电阻加热装置6缠绕在柱体状立式活化炉侧面，外部带有保温层；
热风炉11内部带有螺旋形型布置的管道，管道一端通过开关7与柱体状立式活化炉内部连接，管道另一端通过开关7、电磁阀8和流量计9与外部压缩空气泵连接，热风炉11的侧面带有电加热带10。
所述的柱体状立式活化炉，从上到下，分为七段结构。
所述的PLC控制的高温电阻炉还包括触摸屏显示系统，与可编程逻辑控制器连接。
压缩空气经过阀门，流量计，电磁阀调节后进入热风炉加热，温度达到设定温度后，高温压缩空气进入立式活化炉加热物料，废气由立式活化炉上部排出。
压缩空气的加热由热风炉压缩空气出口温度和炉膛温度控制，压缩空气在立式活化炉加热物料的过程中逐渐上升，温度逐渐下降，为了保持立式活化炉内温度，立式活化炉从下而上分为七个区，每个区分别显示温度，一区到六区通过温度变化由PLC控制对应区域的加热，确保立式活化炉内物料的温度保持在设定的范围内。
每台活化炉和一台热风炉组成一套独立的工艺系统，采用PLC控制系统对活化炉和热风炉的所有参数进行检测、控制或显示。并执行报警和自动联锁停炉的保护功能；控制系统可将所有运行参数、状态、报警信号等数据传送到中心控制室，并接受中心控制室的紧急停炉E螺旋形D信号。联锁保护信号主要是超温，超压，断电，电气故障等。
每套工艺系统台配置有独立的控制柜配备一台PLC液晶触摸显示屏。所有运行参数、状态、报警信号等数据均接入就地的控制柜并能在PLC显示屏上显示，并设置通讯接口。
氢气、空气加热炉：立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用电加热方炉内部多层盘管，通过介质为压缩空气、氢气或氮气，热介质进入立式炉炉胆，穿越催化剂物料床层，从而达到催化剂高温焙烧、分解、氧化、还原等目的。需要控制出入口流量、温度、压力。
立式活化炉：催化剂立式活化炉成套设备的重要配置部分，采用圆筒包围式分体组合电加热体，通过控制温度压力等手段对立式炉炉胆内催化剂物料床层进行外围加热或保温，辅助下述氢气、空气加热炉提供的热介质对炉胆内催化剂达到焙烧分解等工艺目的。
立式活化炉自动控制系统构成：
由西门子螺旋形7 200系统PLC和mcg螺旋形触摸屏组成。PLC系统由开关量输入、输出模块和模拟量电流信号输入模块、热电偶模块、模拟量输出模块组成；通过外部信号包括温度、压力、流量等采集，系统通过逻辑运算实现对立式加热炉和活化炉加热温度控制。
触摸屏组态画面，包括控制系统工艺流程画面：实时监测工艺流程上各项参数指标；参数设定调节画面：对工艺流程各项参数进行设定及控制风量调节阀输出，对现场加热温度进行有效控制；参数报警画面：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。
首先根据现场实现测量温度和工艺流程，在触摸屏参数设定组态画面上进行温度参数设定，活化炉分段按加热时间周期和加热间隔进行加热温度设定，氢气空气加热炉按加热时间周期和加热间隔进行炉膛温度控制设定，以及加热温度最终值设定；各项参数设定完毕，按启动钮来启动控制系统，氢气空气加热炉和活化炉按控制系统设定温度逐步加热热空气，期间通过控制风量调节阀来控制风量大小，热空气达到工艺要求，把热空气送入活化炉。
PLC程序操作：
PLC操作通过触摸屏人机界面进行，实时监测工艺流程上各项参数指标，包括：空气入口压力、空气入口口温度、空气调节阀开度、空气瞬时流量、加热炉炉膛温度、热风温度、立式活化炉一段温度、二段温度、三段温度、四段温度、五段温度、六段温度、七段温度。
参数设定调节：对工艺流程各项参数进行设定及控制风量调节阀输出，对现场加热温度进行有效控制。“设定值”指每段温度可以加热到的温度值，把温度稳定在这个温度点；“加热周期螺旋形”指加热时间设定多少秒，可以以“加热间隔℃”设定的温度值加热；“加热间隔℃”指温度值设定，指几秒可以加热多少度。例如：“加热周期螺旋形”设定60螺旋形，“加热间隔℃”设定2℃，就是60螺旋形内可以加热2℃，不排除热惯性的影响。“增加、减少”按键：用来调节空气阀开度，来调节空气瞬时流量。
参数报警：进行温度参数报警值设定，对工艺流程有温度要求的工艺点进行报警值设定，超温报警提示现场操作人员进行处理。“报警设定值”：指各项参数实时温度超过这个设定值，就发出报警提示。“报警状态”：就是报警提示，有温度超过设定报警值，报警状态就有变色及闪烁显示，控制柜并发出声光报警提示。“显示值”是显示各段温度实时温度值，对报警设定值起参考作用。

Claims (2)

1.一种PLC控制的高温电阻炉，其特征在于：所述的PLC控制的高温电阻炉，包括立式活化炉下料装置(1)，下部热电偶(2)，上部热电偶(3)，加料口(4)，排放口(5)，电阻加热装置(6)，开关(7)，电磁阀(8)，流量计(9)，电加热带(10)，热风炉(11)；
其中：立式活化炉下料装置(1)位于柱体状立式活化炉的底部，柱体状立式活化炉侧面内部靠下的位置带有下部热电偶(2)，柱体状立式活化炉侧面内部靠上的位置带有上部热电偶(3)，加料口(4)位于柱体状立式活化炉顶端，柱体状立式活化炉上部侧面带有排放口(5)，电阻加热装置(6)缠绕在柱体状立式活化炉侧面，外部带有保温层；
热风炉(11)内部带有螺旋形型布置的管道，管道一端通过开关(7)与柱体状立式活化炉内部连接，管道另一端通过开关(7)、电磁阀(8)和流量计(9)与外部压缩空气泵连接，热风炉(11)的侧面带有电加热带(10)；所述的PLC控制的高温电阻炉，还带有可编程逻辑控制器为核心的控制装置，分别与电磁阀(8)、电阻加热装置(6)和电加热带(10)连接；所述的柱体状立式活化炉，从上到下，分为七段结构。
2.按照权利要求1所述的PLC控制的高温电阻炉，其特征在于：所述的热风炉(11)整体外壳为立方体结构。
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