Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки

Обновлено: 02.05.2024

Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки и вязкости шлама в цементной мельнице

Пример готовой дипломной работы по предмету: Автоматизация технологических процессов

Содержание

1. Описание технологического процесса производства цемента

2. Описание функциональной схемы автоматизации

3. Расчет надежности схемы автоматизации

4. Исследование случайных процессов при автоматизации

5. Разработка структурной схемы АСР одного контура регулирования

6. Расчет устойчивости АСР

7. Расчет качества переходного процесса

8. Выбор приборов и оборудования

9. Расчет погрешности измерительных приборов

10.Составление таблицы соединений и подключений щита, разработка схемы соединений внешних проводок

11.Разработка чертежа вида на фронтальную и внутреннюю плоскости щита перечня составных частей щита

13. Охрана труда

14.Экологическая безопасность окружающей среды

15.Обязанности мастера производственного участка

16.Аспекты внедрения АСУТП на цементном заводе

Выдержка из текста

1. Описание технологического процесса производства цемента

2. Описание функциональной схемы автоматизации

3. Расчет надежности схемы автоматизации

4. Исследование случайных процессов при автоматизации

5. Разработка структурной схемы АСР одного контура регулирования

6. Расчет устойчивости АСР

7. Расчет качества переходного процесса

8. Выбор приборов и оборудования

9. Расчет погрешности измерительных приборов

10.Составление таблицы соединений и подключений щита, разработка схемы соединений внешних проводок

11.Разработка чертежа вида на фронтальную и внутреннюю плоскости щита перечня составных частей щита

13. Охрана труда

14.Экологическая безопасность окружающей среды

15.Обязанности мастера производственного участка

16.Аспекты внедрения АСУТП на цементном заводе

Список использованной литературы

1. Описание технологического процесса производства цемента

2. Описание функциональной схемы автоматизации

3. Расчет надежности схемы автоматизации

4. Исследование случайных процессов при автоматизации

5. Разработка структурной схемы АСР одного контура регулирования

6. Расчет устойчивости АСР

7. Расчет качества переходного процесса

8. Выбор приборов и оборудования

9. Расчет погрешности измерительных приборов

10.Составление таблицы соединений и подключений щита, разработка схемы соединений внешних проводок

11.Разработка чертежа вида на фронтальную и внутреннюю плоскости щита перечня составных частей щита

Курсовая работа: Автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента

За последние несколько лет широкое распространение в сфере науки и новых технологий получило такое понятие, как автоматизация технологических процессов и производств. Автоматизация производства - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции.

Промышленная автоматизация уменьшает численность обслуживающего оборудование персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и повышает безопасность производства. Выполнять свою работу настолько качественно, как промышленная автоматика, человек вряд ли смог бы физически. Высокий уровень производительности достигается благодаря тому, что в производстве сегодня используются технические средства автоматизации. Они обеспечивают автоматическое получение, передачу, преобразование, сравнение и использование информации в целях контроля и управления производственными процессами.

Автоматизация сегодня достигла таких высот, что для обеспечения безопасности производства созданы специальные системы безопасности, отслеживающие весь производственный процесс от начальной стадии и до его завершения.

Техническое перевооружение предприятий стройиндустрии, ускоренное внедрение новых интенсифицированных технологических процессов невозможно без использования высокотехнологического оборудования комплексной автоматизации. Разработка и внедрение на предприятия стройиндустрии автоматических систем управления (АСУ) позволяет решать задачи оперативного управления на трех основных уровнях:

1) локальные средства автоматики;

2) автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП);

3) отраслевые автоматизированные системы управления (ОАСУ).

Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать задачи:

1. Вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменение в окружающей среде и ошибки операторов;
2. Управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ и т.д. 3. Автоматически управлять процессом в условиях вредных и опасных для здоровья человека.

Решение поставленной задачи возможно, если имеются следующие предпосылки:

1) наблюдаемость основных технологических параметров производственного процесса (возможность прямых или косвенных измерений всех параметров, характеризующих состояние процесса).

2) потенциальная управляемость производственного процесса (возможность компенсировать возмущение быстрее, чем успевает измениться это возмущение).

3) прогрессивность производственного процесса и используемого технологического оборудования (возможность модернизации).

4) наличие необходимой степени изученности производственного процесса как объекта управления.

5) возможность получения технико-экономического, социального или иного эффекта.

6) реальность практического использования потенциально достижимого эффекта.

7) наличие необходимого технического обеспечения разрабатываемого АСУТП.

8) наличие необходимых организационных предпосылок для создания АСУТП.

Внедрение систем автоматизации направлено на повышение эффективности производственных процессов. Основными источниками внедрения СА является:

1) повышение культуры производства, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования;

2) повышение производительности труда при выполнении технологических операций, резкое сокращение ошибок и брака, стабилизация технологического процесса, сокращение числа работающих;

3) увеличение выпуска и повышение надежности продукции, оптимизация номенклатурного распределения производственной продукции;

4) сокращение потерь рабочего времени на участках и технологических линиях, увеличение оперативности управления производственным процессом со стороны персонала и увеличение качества управления. [1]

Цель данной работы - автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента.

Тонкое измельчение клинкера с гипсом и активными минеральными добавками - завершающая технологическая операция производства портландцемента. Его основные свойства (прочность, скорость твердения и др.) определяются степенью измельчения.

Измельчение осуществляется под действием внешних сил, преодолевающих силы взаимного сцепления частиц материала. Макро- и микронеоднородность кусков материала, агрегирование порошка, взаимодействие измельченного материала и измельчающих поверхностей предопределяет стадийность процесса. На кривой сопротивляемости размолу портландцементного клинкера можно выделит три участка (рис. 1): грубого, среднего и тонкого измельчения.

Рис 1. Зависимость сопротивляемости клинкера размолу от дисперсности:

І, ІІ, ІІІ - стадии измельчения (грубое, среднее, тонкое)

Удельная работа измельчения последовательно возрастает от первой к третьей стадии. На первом сопротивляемость материала, на второй - микроструктурой и минералогическим составом вещества. На третьей стадии сопротивляемость размолу увеличивается с ростом удельной поверхности вследствие агрегации тонких частиц и их налипания на рабочие поверхности. По мере измельчения энергетические потенциалы частиц настолько возрастают, что происходит самопроизвольное их агрегирование с уменьшением удельной поверхности. В результате на третий стадии измельчения большая часть энергии тратится не на измельчение исходного продукта, а на разрушение вновь образующихся агломератов. Поэтому вводятся определенные ограничения, устанавливающие целесообразную степень измельчения каждого материала в зависимости от его назначения.

Размол портландцемента - наиболее энергоемкая операция. На 1 т портландцементного клинкера расходуется 90…110 МДж энергии. Энергоемкость процесса обуславливает стремление к уменьшению массы размалываемого материала. Из него целесообразно предварительно выделить куски меньше того размера, до которого производиться измельчение на данной стадии. В результате уменьшается расход энергии, повышается производительность мельницы, конечный продукт получается более однородным по размерам. Положительные результаты дает также уменьшение тонкости питание мельниц за счет предварительного уменьшение тонкого дробления подаваемого на помол клинкера. При питании мельниц мелкодробленой крупой (2…3 мм) их производительность возрастает на 25…30 %.

Шаровая (трубная) мельница является основным агрегатом для тонкого измельчения в цементной промышленности. Она отличается простотой конструкции, надежностью, удобством эксплуатации и обеспечивает высокую степень измельчения. При вращении мельницы мелющие тела под действие центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определенную высоту, но под действием силы тяжести отрываются от корпуса и при падении разбивают куски материала, которые непрерывно поступают в мельницу. Измельчение его происходит в процессе перемещения вдоль мельничного барабана. Чем длиннее этот путь, тем больше степень измельчения. Мельницы должны иметь достаточную длину (10…14 м), которая обеспечивает необходимое время пребывания материала в мельнице и соответствующую тонкость помола.

Мельницы разделены дырчатыми перегородками на камеры. Размер шаров, загружаемых в мельницу, принимают в зависимости от величины кусков размалываемого материала. Они должны быть такими, чтобы кинетическая энергия шара была достаточной для разрушения измельчаемых частиц. В первую камеру поступают крупные куски, для разрушения которых необходима большая сила удара. Поэтому ее загружают шарами большого диаметра - 60…110 мм, массой 5…6 кг каждый. Во вторую камеру материал поступает уже в виде крупки, но ударов должно быть больше, поскольку выросло количество зерен. Поэтому вторую камеру загружают шарами меньшего диаметра - 30…60 мм. В следующие камеры поступает довольно тонко измельченный продукт, и его нужно доизмельчить истиранием, поэтому их загружают обычно стальными цилиндрами (цильпебсами), имеющими длину 25…40 мм и диаметр 16…25 мм. Истирающая площадь цильпебса в несколько раз больше, чем шаров того же диаметра, так как шары соприкасаются в одной точке, а цилиндры - по образующей линии.

Обязательное условие эффективной работы мельницы - охлаждение мельничного пространства путем его аспирации (вентилирования). Скорость воздушного потока (0,3…0,7 м/с) обеспечивается вентилятором, просасывающим воздух через мельницу и последующие пылеуловители. Холодный воздух, просасываемый через мельницу, охлаждает футеровку корпуса, мелющие тела и измельчаемый материал. Кроме того, воздушный поток увлекает из мельницы мельчайшие частицы, предотвращая их налипание на мелющие тела. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20…25 %, уменьшается пылевыделение, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Однако интенсификация аспирации целесообразна до определенного предела. Чем больше объем просасываемого воздуха, тем выше расход энергии на аспирацию. Экономически целесообразно на каждую тонну размалываемого материала пропускать до 300 м 3 воздуха.

Для интенсификации процесса помола рекомендуется применение специальных добавок. В отечественной промышленности наибольшее применение получил способ интенсификации процессов тонкого измельчения путем вспрыскивания в мельницах 0,03…0,04 % триэтаноламина и сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Поверхность образующихся при измельчении новых частиц адсорбирует поверхностно-активное вещество, что предотвращает их агрегирование. Кроме того, ПАВ, проникая в микротрещины материала, понижают сопротивляемость его размолу. В результате производительность мельницы увеличивается на 20…30 % с соответствующим снижением удельного расхода электроэнергии.

Наиболее мощный резерв роста производительности и экономии электроэнергии - укрупнение помольных агрегатов. Поскольку производительность трубных мельниц растет пропорционально диаметру в степени 2,5 и пропорционально длине, совершенствование конструкции мельниц идет преимущественно за счет увеличения их диаметра.

Внедрение замкнутого цикла помола обусловлено повышением требований к тонкости помола, которые не могли быть удовлетворены при работе на установках открытого цикла. Мельницы же, работающие в замкнутом цикле, дают более однородный по размеру зерен продукт, характеризуются большей удельной производительностью, имеют меньшую температуру мельничного пространства, а, следовательно, и выходящего продукта. Удельный расход энергии в них меньше, чем при открытом цикле. Применение замкнутого цикла целесообразно еще и потому, что измельчаемая шихта состоит из компонентов различной размолоспособности. В замкнутом цикле более твердые компонент измельчается дольше, а своевременное удаление из мельницы мелких частиц предотвращает их переизмельчение, на которое затрачивается большое количество энергии. Следует, однако, учесть, что мельницы замкнутого цикла требуют больших капитальных затрат. В них больше вспомогательной аппаратуры и они сложнее в эксплуатации.

Одним из основных требований, предъявляемых к процессу помола, является стабилизация тонкости помола шлама. В связи с тем, что приготавливаемый в мельнице шлам поступает на обжиг во вращающиеся печи, он должен иметь минимальную влажность. Избыточное содержание воды в шламе требует дополнительных затрат топлива на ее испарение в печи.

Содержание влаги должно быть таким, чтобы обеспечить прохождение шлама в мельнице и в печи, а также перекачивание насосами. Транспортабельность шлама тесно связана с его вязкостью. В том случае, когда сырьевой шлам приготовляется из нескольких компонентов, на управление процессом помола накладывается условие поддержания определенного состава шлама. Таким образом, системы автоматического управления процессом сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице должны обеспечивать стабилизацию технологических параметров – тонкости помола, влажности и максимальной производительности.

На производстве были внедрены разнообразные АСУТП. Одно из отличий заключается в использовании функциональных различных возможностей, связанных с применением тех или иных технических средств. Системы управления на базе локальных регулирующих комплексов с минимальными информационными функциями целесообразны при реконструкции отдельных цехов малой мощности. При строительстве новых технологических линий или реконструкции мощных заводов предусматриваются мини - или микро-ЭВМ, реализующие максимальный объем информационных и управляющих функций.

Возможности совершенствования разработанных систем далеко не исчерпаны. Дальнейшие работы ведутся как в направлении применения микропроцессорной техники, так и по созданию более совершенных алгоритмов управления со статической оптимизацией и динамической стабилизацией на базе адаптивной модели процесса.

Разработка средств и систем автоматизации осуществлялась в следующих направлениях по созданию:

· средств автоматического или автоматизированного контроля технологических параметров и качества материалов;

· АСУТП на основе средств вычислительной техники;

· автоматических систем контроля и регулирования (СКР) на основе аналоговой техники;

· АСУП и интегрированных систем управления (ИАСУ) на базе средств вычислительной техники.

1.2 Автоматизация производства

В данной работе рассматривается автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента.

Управление процессом помола, осуществляемое обслуживающим персоналом вручную в период пуска и вывода мельницы на номинальный режим, или управление с отключенной автоматикой, а также настройка АСР требует технологического контроля, который производиться с помощью показывающих и автоматических самопищущих приборов. Например, контроль уровня загрузки мельницы материалом позволяет машинисту вручную вести процесс помола в нужном режиме, судить о прекращение поступления материала в мельницу, о перегрузке ее и т.д.

Как видно, в процессе работы цементной мельницы могут изменяться параметры: расход гипса и добавок, уровень загрузки материалом 1-й камеры мельницы, тонкость помола цемента на выходе из мельницы, разрежение в мельнице и др.

Уровень загрузки первой камеры мельницы измеряется электроакустическим устройством. В качестве дозаторов чаще всего используются тарельчатые питатели. Число питателей устанавливается на цементной мельнице по числу компонентов: клинкера, гипса и добавок.

Дополнительно на сепараторной цементной мельнице контролируется количества цемента, циркулирующего в замкнутом контуре. Контроль осуществляется на загрузке электропривода элеватора от трансформатора тока, сигнал от которого поступает на показывающий прибор.

На схеме показан агрегат, не имеющий распределения грубого продукта сепарации между камерами. Для этой технологической схемы применяется двухкаскадная схема автоматического регулирования. Регулятор уровня загрузки мельницы воздействует на подачу исходных компонентов. На этот же регулятор поступает корректирующий пропорциональный сигнал от измерителя циркуляционной нагрузки на элеваторе, а также сигнал обратной связи от индукционного датчика, встроенного в исполнительный механизм по положению ножа тарельчатого питателя. При уменьшении величины электроакустического сигнала или увеличении тока электродвигателя элеватора действие регулятора направлено на уменьшение расхода клинкера; при увеличении электроакустического сигнала или уменьшении тока электродвигателя элеватора регулятор увеличивает подачу клинкера.

Полный закон регулирования расхода клинкера имеет вид:

где Q_кл - расход клинкера; f - величина электроакустического сигнала; k₁ - коэффициент пропорциональности регулятора по электроакустическому сигналу; І - величина тока электродвигателя элеватора; k₂ - коэффициент пропорциональности регулятора по току; Q_кло - задание регулятору.

Система автоматического регулирования настраивается так, чтобы срабатывание регуляторов приводило к изменению расхода исходных материалов в нужную сторону. При падении электроакустического сигнала и роста тока электродвигателя элеватора расход исходных материалов уменьшается и, наоборот, при росте электроакустического сигнала и падении тока - увеличивается.

При автоматизации помольных агрегатов вся измерительная и регулирующая аппаратура размещается на цеховых щитах. В период пуска и выхода из строя автоматики обслуживающий персонал пользуется системой дистанционного управления. Для этой цели на пульт управления выноситься вся аппаратура дистанционного управления: ключи и переключатели управления, указатели положения и др.

На схеме показано дистанционное управление электродвигателями тарельчатых питателей SA1, SA2, SA3 и др. Переключение с автоматического регулирования на дистанционное управление и обратно осуществляется ключами, встроенными в регулятор[*] . При дистанционном управлении ключ управления должен находиться в положении «Дистанционно». Поворотом его в положение «Больше» или «Меньше» нож тарельчатого питателя устанавливается по указателю.

От надежной работы помольного агрегата, его вспомогательного оборудования зависит качество цемента. Прекращение подачи материала в мельницу, вызванное его зависанием в бункере или вынужденной остановкой электропривода тарельчатого питателя, приводит к нарушению технологического режима, изменению химического состава цемента. Предусмотренная схемой сигнализация своевременно предупреждает обслуживающий персонал об остановке электропривода тарельчатого питателя, отсутствии подачи материала из бункера на тарелку питателя. Кроме перечисленных параметров, дополнительно может быть предусмотрена сигнализация изменения температуры подшипников мельницы, остановки мельницы и др.

Наиболее высокий уровень автоматизации в промышленности строительных материалов имеет цементное производство. Основной предпосылкой для этого является соответствующее состояние технологических протоков производства. Доминирующий способ производства цемента в РФ – мокрый способ, поэтому основной объем работ по автоматизации цементной промышленности связан с этим способом. Вместе с тем в последние годы внедряют и сухой способ производства цемента.

Существующий уровень автоматизации цементного производства характеризуется установкой на всех технологических переделах приборов автоматического контроля, как общепромышленного назначения, так и специфических, специально созданных для цементной промышленности. На передовых заводах осуществляется комплексная автоматизация производства. Разработаны, внедрены и показали высокую надежность и эффективность системы автоматизации основных технологических процессов – приготовления сырья, обжига и помола клинкера. Созданы и серийно выпускаются установки автоматического контроля и регулирования процесса сушки шкалы в прямоточных сушильных барабанах, процесса охлаждения цементного клинкера в холодильниках колосникового типа. Всего в цементной промышленности внедрено и работает около 600 различных систем автоматизации.

Успехи отечественной науки и техники в области создания электронных управляющих машин позволили перейти к качественно новому этапу автоматизации, характеризующемуся переходом от автоматизации отдельных технологических агрегатов к автоматизации участков производства и завода в целом. Необходимые для этого работы по математическому описанию объектов управления и разработке алгоритмов управления производят в различных институтах России.

Следующим этапом совершенствования управления по отношению к оптимальному планированию работы цехов является оптимизация деятельности завода в целом по экономическому критерию. Для этого разрабатывают математически-экономическую модель цементного производства. Предусматривается выполнение работ по созданию типовых автоматизированных систем управления с определением наиболее экономических структур и последующего их распространения с постоянно возрастающим объемом внедрения систем автоматизации отдельных агрегатов, линий, а также средств автоматизации инженерного и управленческого труда.[1]

Автоматизация оборудования позволяет увеличить его производительность, сократить затраты материалов, топлива и энергии за счет более рационального их использования, а также сократить количество обслуживающего персонала и сохранять качество продукции. Однако прежде чем приступить к разработке системы автоматического управления, необходимо оценить, что она дает предприятию и всему народному хозяйству, какие критерии и методы должны быть положены в основу оценки экономической эффективности автоматизации и, наконец, какими должны быть системы автоматического управления, чтобы обеспечить максимальный экономический эффект.

Каждая автоматическая система должна быть оценена с точки зрения удобства и экономичности ее эксплуатации. Автоматизация технологических процессов приготовления цементного клинкера позволяет резко повысить культуру производства и производительность труда, обеспечить сохранение качества нагреваемых за счет точного выдерживания тепловых режимов в процессе разогрева, а также обеспечить оптимальный расход топлива и электрической энергии.

Список использованных источников

2. Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов в промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов/ В.С. Кочетов, В.И. Кубанцев, А.А. Ларченко и др./ под редакцией В.С. Кочетова. - Изд. 3-е, переработанное.

3. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов: Учеб. для вузов. - Изд. 2-е, переработанное и дополненное.

4. Максимова С.М., Дворянинова Н.В. Автоматика и автоматизация технологических процессов при производстве строительных материалов, изделий и конструкций: Методические указания к выполнению курсовой работы. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - 81 с.

Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки

Существует так же сухой способ производства цемента. При сухом способе производства цемента сырьевая смесь готовится в виде сырьевой муки. Компоновка оборудования на новых технологических линиях осуществляется с последовательным размещением (и работой) отдельных агрегатов: сырьевая мельница — силос сырьевой муки — вращающаяся печь и т. д.

Все основные процессы цементного производства являются непрерывными, все вспомогательные процессы имеют также высокий уровень механизации; это создает благоприятную обстановку для автоматизации всех процессов.

2 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Функциональная схема автоматизации сырьевой мельницы показана на рисунке 2. Схемой предусматривается контроль, автоматическое регулирование, дистанционное управление и сигнализация.

Из рассмотренных условий работы трубной шаровой мельницы при измельчении сырьевых материалов мокрым способом в процессе нормальной работы агрегата требуется контролировать следующие параметры:

-уровень загрузки материала в первой камере мельницы;

-уровень загрузки в зоне шламообразования (во второй камере);

- расход известняка и дополнительных компонентов, подаваемых в мельницу;

- расход глиняного шлама на входе в мельницу;

- расход воды на входе в мельницу;

- вязкость сырьевого шлама на выходе из мельницы.

Рисунок 1- Структурная схема производства цемента

Указанные параметры измеряются автоматическими приборами. Для контроля уровня загрузки материалом шаровой трубной мельницы в начале первой камеры и в зоне шламообразования применяется электроакустическое устройство "звуковой энергии", интенсивность которой зависит от степени загрузки мельницы материалом.

Микрофонное устройство 1а, расположенное вблизи первой камеры мельницы, воспринимает частоту шума, издаваемого работающей мельницей на этом участке, и преобразует ее в электродвижущую силу. Усилительно-преобразующий блок 1б (УПБ) преобразует и усиливает электродвижущую силу в напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте этой ЭДС. Сигнал от УПБ через преобразователь 5д поступает на автоматический электронный потенциометр 5в.

Аналогичным образом электрический сигнал от микрофонного датчика 4а, расположенного вблизи второй камеры мельницы, передается через усилительно-преобразующий блок 4б на вторичный прибор 5в.

Величины частот, характеризующих степень загрузки шаровых трубных мельниц, и диапазоны их изменения (от состояния мельницы, когда она полностью выработана и работает без поступления в неё материала, до полной её нагрузки материалом), зависят от типа и размеров мельниц, а также от принятой возможным обеспечить такое преобразование сигналов, при котором осуществлялась бы запись на определенных участках по ширине диаграммы потенциометра.

Как указывалось выше, на работающей мельнице параметры отклоняются от нормы. Поддержание выбранного режима помола обеспечивается системой автоматического регулирования (САР). Стабильное качество шлама (вязкости и тонкости помола) обеспечивается за счет автоматического регулирования:

-уровня загрузки первой камеры мельницы с воздействием на подачу материалов в мельницу;

-расхода воды на мельницу (уровня загрузки второй камеры — в зоне шламообразования);

-расхода глиняного шлама;

за счет коррекции с предварением от изменения уровня загрузки в первой камере, на системы автоматического регулирования подачи воды и глиняного шлама.

На функциональной схеме показан технологический процесс с подачей двух твердых компонентов, глиняного шлама и воды. В действительности на цементных заводах встречаются различные решения процесса мокрого помола сырья:

-подача твёрдого компонента (известняка) и воды;

-подача твёрдого компонента (известняка) и глиняного шлама, когда вся вода поступает вместе с глиняным шламом;

-подача твёрдого компонента (известняка), воды и глиняного шлама;

-подача твёрдого компонента (известняка) и воды; расход глиняного шлама незначительный (влажность глиняного шлама не отличается от влажности сырьевого шлама более чем на 3-5%);

-подача твёрдого компонента (известняка), воды (в количестве не более 10% от общего расхода), глиняного шлама.

Для каждого из этих вариантов системы автоматического регулирования могут несколько отличаться друг от друга, но во всех случаях обязательными являются два контура автоматического регулирования: уровня загрузки первой камеры мельницы и уровня загрузки второй камеры мельницы (расхода воды на мельницу), которые могут функционировать самостоятельно. Рассмотрим условия автоматического регулирования уровня загрузки первой камеры мельницы. В зависимости от выбранной технологии помола сырья технологическими схемами предусматривается установка двух питателей сырья с одновременным их включением в работу (одновременной подачей твердых компонентов), а также с включением одного или другого. В случае одновременной подачи сырья двумя питателями при настройке САР учитывается суммарный расход твердых компонентов.

Выше упоминалось, что при эксплуатации мельниц возможно изменение гранулометрического состава сырья. Так, если расход подаваемого в мельницу сырья поддерживать постоянным, то на крупном сырье шлам будет недоизмельчаться, на мелком—переизмельчаться. При постоянном уровне загрузки материалом первой камеры на крупном сырье шлам будет переизмельчаться, а на мелком — недоизмельчаться. Для того чтобы уменьшить колебания тонкости помола шлама и свести их до минимума, схемой предусматривается поддержание определенного соотношения между изменением уровня загрузки первой камеры и расхода подаваемого в мельницу сырья. Это соотношение поддерживается автоматически (путем настройки электронными регуляторами).

От усилительно-преобразующего блока 1б сигнал, пропорциональный уровню загрузки первой камеры сырьем, поступает на вход электронных регуляторов (основного компонента 1в и дополнительного компонента 7а).

Регуляторы 1в и 7а через магнитные усилители 1з,7д воздействуют на исполнительные механизмы 1ж, 7м, которые сочленены с плужковыми сбрасывателями тарельчатых питателей.

На вход каждого регулятора 1в, 7а подается также сигнал (пропорциональный расходу материала в мельницу) от индуктивного датчика, встроенного в исполнительный механизм 1ж,7г.

Выбор такого соотношения возможен путем совмещения статических характеристик регулятора со статическими характеристиками объекта. Последние выражаются такими зависимостями частот шума камер мельниц от расходов сырьевых материалов в мельницы, при которых соблюдаются условия поддержания постоянства тонкостей помола шлама после мельниц при всех изменениях свойств сырья (размолоспособность, гранулометрия), поступающего на вход мельницы. Статическая характеристика объекта находится экспериментальным путем отдельно для каждой мельницы. При снятии характеристики мельница должна вводиться в два независимых режима работы:

- с непрерывной подачей самого крупного и трудноразмалываемого материала. При этом подача материала должна быть такой, при которой обеспечивалось бы получение шлама с заданной тонкостью помола. Для установившегося (временно) режима определяются значения частоты шума первой камеры f1" и расхода сырья в мельницу Q c ';

- с непрерывной подачей самого мелкого и легкоразмалываемого материала. В этом режиме должны быть сохранены условия измельчения, т. е. получаемый шлам должен иметь то же заданное значение тонкости помола. Для установившегося режима определяются значения частоты шума первой камеры f1" и расхода сырья в мельницу Q c ". Расход воды в обоих случаях должен соответствовать заданной влажности шлама, а расход шлама — заданному химическому составу (титру).

В первой камере сырьевой мельницы осуществляется процесс дробления, и материал, перемешиваясь с водой, еще не образует шлама требуемой вязкости. Объясняется это тем, что вода перемешивается с материалом не в полной мере и жидкая фаза может быстрее переходить из первой во вторую камеру (явление усиливается в момент переходного режима). По указанным причинам установка регулятора соотношения материал—вода в первой камере не обеспечит нормальной работы помольного агрегата. Схемой предусматривается автоматическое регулирование расхода воды в определенной пропорции по отношению к количеству сухих компонентов (известняк, сухая глина и др.) сырья, проходящего зону шламообразования (вторая камера). Уровень (количество) сырья в зоне шламообразования контролируется микрофонным датчиком 4а. От усилительно-преобразующего блока 4б сигнал, зависящий от уровня загрузки в зоне шламообразования, подается на регулятор расхода воды 2в (регулятор глиняного шлама 6в). На вход регулятора 2в подается также сигнал от дифманометра 2б, пропорциональный расходу воды. Сигнал по расходу глиняного шлама поступает на регулятор 6в от расходомера 6б.

Основной задачей системы регулирования влажности шлама является поддержание необходимого соотношения между уровнем загрузки в зоне шламообразования, пропорциональным расходу сырья, и расходом воды, подаваемой в мельницу. Эта задача выполняется путем статической настройки системы автоматического регулирования влажности шлама, т. е. совмещением характеристик регулятора со статической характеристикой объекта. Последняя выражается зависимостью потребного общего расхода воды на мельницу Q B (включая воду, вносимую вместе с материалом) от частоты шума в зоне шламообразоваиия f 11 при постоянной заданной влажности сырьевого шлама и изменении величины расхода сырья.

На функциональной схеме автоматизации процесса помола сырьевых компонентов, а также на блок-схеме регулирования загрузки мельницы введены и показаны корректирующие воздействия от изменения уровня загрузки в первой камере на системы автоматического регулирования подачи воды и глиняного шлама от усилительно-преобразующего блока 1б (уровень загрузки в первой камере). Сигнал через дифференциатор 1л поступает на регулятор расхода воды 2в, а через дифференциатор 6е — на регулятор расхода глиняного шлама 6в.

На основании расчетных данных устанавливают заданные значения величин времени дифференцированиями демпфирования и добиваются более устойчивой работы всей системы автоматического регулирования процесса помола.

3 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Под надежностью схемы понимается ее способность безукоризненно выполнять свои функции в течение определенного времени в заданных режимах работы. Она является главным требованием к схеме. Надежность включает в себя следующие качественные показатели:

1 Безотказность-свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение некоторого времени.

2 Ремонтопригодность - приспосабливаемость изделия к обнаружению и устранению неисправностей.

3 Долговечность-способность объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.

Автоматизация производства цемента

Автоматизация производства цемента необходима для снижения издержек

Современное цементное производство – одна из консервативных промышленных отраслей. Большинство компаний сферы строительных материалов работают по устоявшимся схемам, однако время не стоит на месте. Будущее отрасли – автоматизация производства цемента. Она направлена на снижение затрат и повышение эффективности предприятия.

Автоматизация технологических процессов производства цемента: основные направления

Ключевые направления, которые требуют оптимизации в деятельности предприятий, производящих цемент:

Модернизация оборудования – далеко не всегда заводы оснащены достаточно современно, чтобы объединить все этапы производственного процесса и обеспечить централизованное управление с помощью Scada-системы.
Наиболее низкоэффективный этап работы многих предприятий – спекание клинкера. Вырабатываемая энергия выделяется в окружающую среду. А это – значительные потери и экологические риски для производителя. Автоматизация оборудования производства цемента позволяет использовать данный ресурс грамотно, за счёт применения вторичной энергии. Такой подход позволяет решить две проблемы одновременно: повысить экономичность и сократить объем тепловых выбросов в атмосферу.
Трансформация оборудования для получения максимальной однородности шихты, чтобы добиться вещества с заданными техническими показателями и свойствами.
Сокращение выбросов пыли в окружающую среду, соблюдение экологических стандартов, принятых в мировой промышленности.

Системы автоматизации производства цемента: модернизация оборудования

Наша компания уже более 15 лет работает на рынке комплексных предложений по автоматизации промышленных предприятий. Главный офис расположен в Санкт-Петербурге, а проекты реализуются по всей России и за рубежом. В нашей практике есть автоматизации цементных заводов под ключ. Мы предоставляем сервис от создания индивидуального проекта для каждого заказчика до его программирования, интеграции в схему работы предприятия и послепроектного обслуживания.

Автоматизация цементного производства обеспечивает такие рабочие процессы:

Пуск дозированной подачи, смешивания сырья;
Отпуск готовой продукции;
Контроль происходящего технологического процесса;
Состояние оборудования перед запуском и во время работы;
Учет расхода сырья, готовой продукции;
Контроль изменения тока электродвигателей бетоносмесителей в момент работы;
Контроль температуры и влажности компонентов;
Оповещение оператора и сотрудников при возникновении аварийных ситуаций.

Внедрение АСУ ТП

Современное оборудование – лишь часть процесса модернизации. Значимая часть АСУ ТП - проектирование. Автоматизированная система управления АСУ ТП состоит из следующих уровней:

Операторский интерфейс позволяет одному или нескольким сотрудникам управлять всеми процессами. Контроль за системами, этапами прохождения процессов осуществляется в режиме реального времени и не требует значительных человеческих ресурсов. Фактически пульт управления – это компьютер, на мониторе которого визуализированы все происходящие на заводе процессы, включая такие параметры, как температуры внутри помещений, работа вентиляции, систем безопасности.
Уровень технологического процесса, который ещё называется полевым. Состоит из датчиков давления, температуры, задвижек, клапанов – всего того, что позволяет поддерживать систему в оптимальном функциональном состоянии. Именно это оборудование принимает сигнал АСУ, в результате чего настраиваются обозначенные оператором параметры.
Контроллерный уровень – связующее звено между полевым и операторским уровнем. Через ПЛК передаются сигналы разного типа от пульта управления на полевое оборудование.
Уровень сетевой, осуществляющий мониторинг состояния сетей связи, участков коммуникаций внутри предприятия.

Поэтому индивидуально рассчитывается цена каждого этапа внедрения АСУ. Оставьте заявку на сайте компании или свяжитесь с нами по телефону, чтобы обсудить базовые параметры модернизации вашего предприятия.

Автоматизация процессов химической промышленности

Какие системы автоматизации химического производства используются

Автоматизация существующих инженерных систем (включая хранение, транспортировку, подготовку);

Автоматизация энергетического оборудования;

Контроль и ведение учета энергоресурсов (коммерческого и технического типа);

Создание систем дозирования;

Разработка системы диспетчеризации.

Среди типовых проектов и решений, которые необходимы современным предприятиям, занятых в сфере химического производства, являются автоматизации:

Регулирующей запорной аппаратуры;

Установок крекингового типа;

Агрегатных щитов управляющих станций;

Систем подготовки сырья к обработке;

Особенности и преимущества систем автоматизации химического производства

Современное промышленное производство химического сырья и препаратов требует хорошо налаженный технологический процесс. Ведь эта отрасль является ключевой не только для промышленности, но и других сфер человеческой деятельности. Поэтому, используя современную систему автоматизации, можно получить:

Непрерывность производства. Мощность любой компании обеспечивает протекание всех технологических процессов в заранее установленном режиме. Производства с периодичным характером встречаются крайне редко, ведь в большинстве случаев для получения определенного продукта сырье должно проходить через несколько циклов обработки (химического синтеза), следующих непрерывно друг за другом. В результате нужно создать резервные способы управления, дублирующие контроллеры и каналы связи, и прочее;

Распределенность. Основной вариант размещения установок — на открытых площадках, ведь они занимают значительную площадь. Типичное предприятие такого типа занимает площадь от нескольких квадратных километров, до нескольких десятков квадратных километров. Поэтому необходимо провести правильное проектирование систем, сделав упор на каналы связи высокоскоростного типа (например, задействовать оптическое волокно, обеспечивающее самую высокую скорость передачи данных);

Независимости от условий эксплуатации. Автоматизация процессов химической промышленности позволяет предприятию эффективно работать, даже если возле рабочих узлов создаются неблагоприятные условия (разливаются опасные вещества, процесс требует высокой температуры и прочее). Чаще всего это происходит на предприятиях, занятых обработкой нефти или нефтепродуктов, производства смол. Конечно, шкафы с оборудованием размещаются в подготовленных помещениях, с принудительной вентиляцией, однако они могут выдерживать и более серьезные условия, с наличием опасных веществ в атмосфере и, при этом, контролировать не только стабильность всех процессов, но и активировать дополнительные системы для ликвидации возникающей аварийной ситуации.

Современное проектирование химических производств требует тщательной разработки зон повышенного риска (взрывоопасных). Они присутствуют практически на каждом предприятии и применять стандартные средства автоматизации в этих местах запрещено — они должны быть исключительно взрывобезопасными. Идеальный вариант — механизмы пневматического типа. Притом с классом взрывобезопасности не ниже аналогичного класса у помещения.

Управление над таким предприятием подразумевает контроль над энергоснабжением, которое в большинстве случаев является значительным. И потребляются энергоносители разных типов — электроэнергия, природный газ, уголь, пар, топливо и прочее. При этом крупные предприятия сами вырабатывают энергию используя небольшие ТЭЦ, поэтому очень важно жестко вести учет энергоносителей.

Читайте также: