Автоматизация известково-обжиговой печи

На выгрузке известняка из скипа имеется наклонная течка в асимметричную воронку, прямоугольное сечение которой примыкает к кольцеобразному бункеру 1600 мм с гидравлической разгрузочной задвижкой. Над воронкой имеется крышка с лазом для выполнения регламентных работ. Колея пути скипа должна составлять 1940+ 2/-1 мм.

Параметры емкости скипа:

Полезный объем 2,8 мЗ Общий объем 3,5 мЗ Масса емкости в комплекте 1580 кг Полезная нагрузка 4700 кг Технические параметры подъемника:

Максимальное тяговое усилие 72,5 кН

Скорость 0,35 м/сек

Период 1-ой ходки (наверх, разгрузка.вниз) 270 сек.

Период загрузки 90 сек.

Количество ходок (макс.) 10 ходок/час

Обороты барабана 6,9 об/мин

Трос 31,5 мм

Электродвигатель 40 кВт

Уклон пути 75°

Подъемник оснащен аварийным ручным приводом, которым необходимо воспользоваться в случае, если емкость не остановится по сигналу остановочного выключателя (выключатель неисправен), а только по сигналу концевого выключателя на одной из станций. При отключенном главном выключателе, необходимо действовать следующим образом: Снять с предохранителя ножную педаль. Рычаг с маховиком ручного привода сместить в положение «ВКЛ.» и зафиксировать. Вращая маховик сместить емкость скипа в соответствующее положение. Ножную педаль поставить на тормоз и зафиксировать. Фиксировать открытый тормоз строго запрещено. Рычаг с маховиком сместить в положение «ВЫКЛ.» и зафиксировать.

После отъезда емкости скипа дается команда на загрузку и дальнейшую догрузку партия известняка. Весь процесс управляется по программе, заложенной в компьютере. Скорость загрузки бункера регулируется путем регулировки производительности вибропитателя при помощи потенциометров. Недозагрузка бункеров в срок сигнализируется как неисправность. При наличии такой неисправности, необходимо проверить, на какую производительность установлены вибропитатели, а при необходимости увеличить ее. Загрузка обеих шахт происходит одновременно при соблюдении постоянной массы партии загружаемого известняка вне зависимости от производительности печи. От производительности печи зависит лишь интервал загрузки отдельных партий. Если, например, при эксплуатации печи на полную мощность интервал составляет 12 минут, то при эксплуатации на 50% мощности данный интервал составит 24 минуты, однако масса партии известняка останется неизменной. Агрегат привода скипа расположен над нижней станцией на уровне + 8,5м

1.7 ГАЗ

Технические параметры

Топливо нефтяной природный газ с теплотворной способностью 33,94 МДж/Нм3, образующий с воздухом взрывчатую смесь при концентрации порядка 5 - 15% (по объему).

избыточное давление в газопроводе подачи газа к печам - 0,35МПа Температура газа 20°С

Расход газа

Для покрытия технологического расхода тепла в каждой двухшахтной печи при стабильной эксплуатации и с учетом номинальной производительности печи необходимо: средний расход газа 2.750 Нм /час для обеих печей 5.500 НмЗ/час

Для «холодного запуска» каждой печи устанавливается обогревательная горелка со встроенной растопочной («управляющей») горелкой, оснащенная комплектом автоматики для безопасной эксплуатации и программой растопки. Расход каждой горелки составляет:

растопочная горелка

давление газа на подаче 5 -15кПа

расход газа 17 м3/час (макс.)

обогревательная горелка

давление газа на подаче

0,35 МПа расход газа

200 нмэ/час

1.8 ТОПЛИВО

Природный газ с теплотворной способностью 33940кДж/м. Избыточное давление в трубопроводе - 0,35мРа. Температура газа 20°С. Для покрытия технологического тепла, для одной двухшахтной печи при номинальной производительности необходимо:

- Средний расход газа до 2750 нм3 /ч

- Для двух печей до 5500 нм3 /ч

Для "холодного пуска" в печь устанавливается нагревательная горелка совместно с зажигательней горелкой.

1.9 ЗАЖИГАТЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

Давление - 5 -15 кРа; Расход газа - 17.м/ч

1.10 НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА

Давление - 0,35 мРа; Расход газа- 20нм3 /ч

1.11 ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПЕЧИ

Если при запуске нового времени обжига давление воздуха на горение, давление воздуха на охлаждение и давление в переходном канале отличаются от параметров предыдущего цикла -это указывает на не герметичность клапанов в верхней части печи.

Если в одинаковом режиме работы все параметры давления имеют тенденцию к увеличению, то это указывает на загрязненность каналов.

Другой причиной повышения или падения давления является изменение фракции. Чем больше мелкой фракции или чем больше разница между самой мелкой и самой крупной фракцией, тем выше давление. При появлении разности давления в канале и воздуха, как на охлаждение, так и на горение между шахтами 1 и 2, но не очень значительно, то печь должна работать в течение 30 загрузок без остановок.

В течении этого времени разница в давлении обычно падает. Значит, в зоне переходного канала образовалось налипание, которое теперь уходит.

Если изменений не происходит, то нужно поработать 2-3 цикла без подачи газа, для успокоения печи. При появлении разницы н чначениях давления воздуха на горение и в переходном канале между шахтами и в незначительной степени воздуха на охлаждение, необходимо уменьшить объем подачи газа. Существует опасность образования сводов и сваров. Через 2-4 цикла с меньшим количеством газа можно снова работать в нормальном режиме. Разность в показаниях термопары и ардометра может составлять до 120 °С.При показаниях температуры на ардометре 1150-1200 °C необходимо отработать один цикл без газа. В случае наблюдения тенденции к постоянному увеличению температуры следует уменьшить подачу газа на 2-3 нмЗ/час. Если давление в переходном канале имеет значение 22-25 кПа необходимо отработать один цикл без газа. При уменьшении времени цикла и увеличении производительности возрастает запыленность переходного канала. В зависимости от срока приостановки печи скачивание производят в ручном режиме при необходимости производят досыпание шихты. При увеличении количества нижнего воздуха растет температура отходящих газов. При низкой температуре в переходном канале (850 -900 С) необходимо уменьшить подачу воздуха на горение. Пря дальнейшем падении температуры, необходимо уменьшить количество загружаемого материала. В случае обрушения шихты в шахте, работающей в прямотоке необходимо отсечь подачу топлива. Если процесс обрушения носит частый характер по ходу цикла, следует провести 2-3 цикла без подачи газа. При вводе печи в эксплуатацию добиваются получения извести более низкого качества (88 -90,6% СаО), чтобы знать какое количество ккал/кг СаО необходимо для получения извести с более высокими показателями СаО. При обнаружении спеченных кусков на выходе из печи и на выгрузочных столах продувают шахты 1-3 цикла, отсекают 1/6 или 1/2 часть заданного количества топлива от 2 до 6 раз в сутки.

1.12 Известковая печь как объект управления

Производство извести представляет собой непрерывно-циклическое со сложными организационными связями производство, имеющее в своем составе ряд технологических процессов.

Главной задачей управления производством является получение заданного состава извести по СаО, что в основном сводится к расчету необходимого объема газа на горение и объема продувочного воздуха. Эта задача сложна тем, что непосредственная информация о содержании СаО отсутствует. Также необходимо сказать, известковая печь является агрегатом временного действия в отличие от таких агрегатов как доменная печь или агломашина.

В качестве управляющего устройства может выступать либо электронная вычислительная машина, либо регулирующий микроконтроллер. Известковая печь как объект системы управления называются замкнутыми или управления. системами с обратной связью. В них управляющее устройство получает сведения о действительном состоянии Хт объекта, заданиях Хз или входных параметрах и информацию о контролируемых возмущающих воздействиях .

Алгоритм управления может быть построен на принципе компенсации, либо на принципе обратной связи, либо с использованием обоих принципов. В первом случае управляющее устройство, получая результаты измерения контролируемых возмущающих воздействий, рассчитывает и выдает такие управляющие воздействия которые компенсируют влияние возмущения и приводят выходную величину в лучшее соответствие с требованиями к ней. Во втором случае управляющее устройство, анализируя различие между выходной величиной и заданием оказывает такое воздействие на объект, чтобы приблизить к заданному значению.

Принцип обратной связи во многих отношениях проще и эффективнее, чем метод компенсации. Однако использование его при управлении обжигом извести весьма ограничено в связи с невозможностью измерения многих выходных параметров процесса.

Все управляющие воздействия можно разделить на две группы: статические и динамические. В соответствии с этим и управление можно разделить на статическое и динамическое. Статическое управление сводится к нахождению оптимального объема природного газа, продувочного воздуха и фракционного состава известняка, обеспечивающих получение конечных параметров извести как можно ближе к заданным. С этими целями строятся статические модели обжига извести, которые реализуются на ЭВМ и микроконтроллерах. Динамическое управление в отличии от статического предусматривает определение оптимальных значений управляющих воздействий, являющихся функциями времени продувки. Оно реализуется на основе измерений динамических параметров процесса. К динамическим управляющим воздействиям относятся параметры;

1) расход природного газа;

2) расход продувочного воздуха.

Основной задачей для реализации динамического регулирования является непосредственное измерение параметров процесса - температуры и состава извести. Однако недоступность печи для прямых измерений практически исключает это. Что касается определения химического состава извести, то здесь наиболее перспективно использование косвенных параметров, доступных измерению и несущих в себе необходимую информацию.

Также, в задачу управления входит контроль ряда параметров:

Таблица 1.

2. Построение функциональной схемы автоматизации и выбор технических средств

­ Система управления обжигом в печах ИОЦ представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих следующие функции;

­ обеспечение работы печи и ее механизмов в точном соответствии с требованиями технологии в автоматическом режиме;

­ предупреждение и диагностирование аварийных ситуаций, что обеспечивает безопасность труда и целостность оборудования цеха;

­ визуальное отображение хода технологического процесса и работы печи на экране компьютера оператора;

­ запись и архивирование данных об основных параметрах технологического процесса в базе данных компьютера.

Автоматизированная система управления технологией производства (в дальнейшем АСУТП) известково-обжигательной печи состоит из трёх уровней.

Первый уровень: комплекс средств, для получения данных о технологическом процессе и его параметрах.

Этот уровень включает в себя датчики, осуществляющие сбор информации о температуре, давлении, расходе, положения механизмов и других параметров техпроцесса.

Второй уровень: программируемый логический контроллер "SIМАТIС" 87-300 фирмы SIЕМЕМ5.

Данный контроллер, получив информацию с первого и с третьего уровней, осуществляет управление технологическим процессом по программе, загруженной в него с помощью программирующего устройства -- программатора. Управление осуществляется путем подачи команд на исполнительные механизмы.

Третий уровень: комплекс средств, для отображения технологического процесса, а также для передачи параметров управления в контроллер.

Этот уровень выполнен на базе современных персональных компьютеров промышленного исполнения фирмы Advantech, оснащенных специальными платами -- коммуникационными процессорами для связи с контроллерами через шину PROFIBUS. По существу эти компьютеры представляют собой собственно рабочее место обжигальщика. Через эти компьютеры осуществляется задание параметров и режимов работы печи, а также осуществляется управление печью в ручном режиме в случае возникновения внештатных ситуаций. Программным обеспечением на этом уровне является система визуализации In Touch7.1 американской фирмы Wonder Ware.

В соответствии с поставленными задачами нам необходимо разработать контуры контроля - основных технологических параметров (табл. 1) и управления подачей топливного газа в печь. Следовательно, можно синтезировать следующие контуры контроля и управления (приложение Б):

1. Контур контроля и регистрации температуры в переходном канале. В нем используются первичный датчик - пирометр радиационного излучения Ardometr М250АЗ, в комплекте с преобразователем сигнала - линеаризатором М5533, самопишущий прибор Zерагех 49 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

2. Контур контроля давления продувочного воздуха. В нем используется датчик давления ипргезн 62 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

3. Контур контроля и регистрации давления в соединительном канале. Состоит из датчика давления Impress 62 и самопишущего прибора Zераrех 49 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

4. Контур контроля расхода воздуха на горение (верхний воздух). Построен на основе скоростного расходомера (группа - гидродинамических трубок) - измерительный зонд М08-023-892-5-НР, в комплекте с преобразователем перепада давления INDIF 51, выходной сигнал 4-20 mА. Сигнал с INDIF 51 поступает в корнеизвлекающий преобразователь INМАТ выходной сигнал 0-20 mА, далее сигнал поступает в микроконтроллер.

5. Контур контроля давления воздуха на горение (верхний воздух). В нём используется первичный датчик давления Impres 62 с унифицированным входным сигналом 4-20 mA, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

6. Контур контроля расхода воздуха на охлаждение (нижний воздух). Построен на основе скоростного расходомера (группа - гидродинамических трубок) - измерительный зонд МОЗ-023-622-5-НР в комплекте с преобразователем перепада давления INDIF51 , выходной сигнал 4-20 mА. Сигнал с INDIF51 поступает в корнеизвлекающий преобразователь INМАТ , выходной сигнал 0-20 mА, далее сигнал поступает в микроконтроллер.

7. Контур контроля давления воздуха на охлаждение (нижний воздух). В нём используется первичный датчик давления Impress 62 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

8. Контур контроля и регистрации температуры извести из шахты. Используется термометр сопротивления ТСП-Рt100, вторичный нормирующий преобразовательINPAL, с выходным сигналом 4-20 mА, и регистрирующий прибор Zераrех 49 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

9. Контур контроля температуры отходящих газов из шахты. Используется термометр сопротивления ТСП-Рt100 и вторичный нормирующий преобразователь INPAL с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

10. Контур контроля температуры природного газа. Используется термометр сопротивления ТСМ-50M, вторичный нормирующий преобразователь INPAL, с выходным сигналом 4-20 mА, и показывающий (стрелочный) прибор Indicomp 2 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА, сигнал с которого поступает в микроконтроллер.

11. Контур контроля и регулирования расхода топлива (природный газ). Состоит из турбинного газового счётчика «Rombach» Т2-150-О1000, механически связанного с преобразователем (частота/ток) WЕ-77/ЕХ-UТ (поз. 11-2), с дискретным выходным сигналом. Сигнал с преобразователя поступает в микроконтроллер, где текущая частота импульсов преобразуется в текущий расход газа, после чего данные передаются на пульт в ЭВМ, откуда они поступают в следующий микроконтроллер, где расход преобразуется в токовый сигнал и поступает на регистрирующий прибор Zерагех 49 с унифицированным входным сигналом 4-20 mА. В том же микроконтроллере генерируется сигнал на открытие или закрытие регулирующего органа. Данный сигнал поступает на пускатель сервопривода АUМА 8А-07.1, который открывает или закрывает регулирующий орган.

3. Построение принципиальной схемы контура контроля

Принципиальные электрические схемы в проектах автоматизации служат для изображения взаимной электрической связи аппаратов и устройств, действия которых обеспечивают решение задач автоматического контроля, регулирования, сигнализации и управления технологическим процессом. Эти схемы являются важными проектными материалами, которые используются не только в процессе проектирования, но и в процессе наладки и эксплуатации технологической установки.

В качестве рассмотрения выбран контур контроля температуры в соединительном канале печи. Принципиальная электрическая схема контура приведена в графической части проекта.

Данный контур решает одну из основных задач, относящуюся к тепловому режиму работы печи, а именно поддержание оптимальной температуры в рабочем пространстве печи. На работу данного контура имеют прямое влияние такие параметры, как:

- химический состав известняка ;

- фракция известняка;

- уровень известняка в печи;

- температура известняка;

В свою очередь, рассматриваемый контур влияет на работу других контуров и на работу всего агрегата в целом.

Поэтому, разработке и анализу режимов работы в различных внештатных ситуациях принципиальной электрической схемы контура контроля температуры в соединительном канале печи следует уделить особое внимание.

В контуре используются следующие технические средства автоматизации:

Радиационный пирометр Ardometr преобразует параметр температуры в термо ЭДС. Сигнал с пирометра поступает на линеарезатор, который линеаризирует этот сигнал и преобразует его в токовый (4-20мА). Токовый сигнал с выхода линеарезатора последовательно поступает на показывающий прибор Zeparex 49

и на вход канал АЦП контроллера 37-300.

Питание 220В на приборы подается по линиям М, 12 и заземление РЕ от электросети.

Принципиальная схема приведена в приложении С.

Техника безопасности и охрана труда Общие сведения

Охрана здоровья трудящихся и обеспечение безопасных условий труда являются одной из главных задач Советского государства. В результате проводимых в стране мероприятий по охране труда неуклонно снижается производственный травматизм и профессиональная заболеваемость трудящихся.

Для снижения травматизма важную роль играет укрепление трудовой и производственной дисциплины, строгое выполнение рабочими и служащими правил и норм по технике безопасности, точное соблюдение технологии производства, правильная эксплуатация машин, механизмов и инструментов, бережное отношение к спецодежде и средствам индивидуальной защиты.

Современные предприятия представляют собой сложный комплекс технических систем, нередко с высоким уровнем автоматизации. Осо-бенности технологических процессов и условия безопасности работ разнообразны, в связи с чем на каждом предприятии администрацией совместно с профсоюзной организацией разрабатываются и утверждаются правила внутреннего распорядка и инструкции по обеспечению безопасных условий труда. Отраслевые министерства и ведомства совместно с центральными комитетами профессиональных союзов разрабатывают и утверждают типовые инструкции по охране труда для рабочих основных профессий в данной отрасли.

Страницы: 1, 2, 3