Проектування автоматизованих систем керування технологічними процесами вимагає глибоких знань і практичного засвоєння методів синтезу автоматичних систем керування. Завдання синтезу АСУ зважуються на підставі динамічних властивостей об'єктів керування й вимог, пропонованих до систем.

Розвиток сучасного металургійного виробництва супроводжується інтенсифікацією технологічних і виробничих процесів. Створення великих металургійних агрегатів і їхніх комплексів дозволяє більш ефективно використовувати сировину, паливо, капіталовкладення. У той же час здійснювати керування металургійними процесами в більшому й складному технологічному об'єктах без використання новітніх методів і засобів керування - неефективно або взагалі неможливо.

Ефективним засобом керування технологічними об'єктами є системи централізованого керування, що використовують обчислювальну й керуючу техніку. Такі системи керування одержали найменування автоматизованих систем керування технологічними процесами. АСУ ТП містить у собі більшу область систем керування технологічними процесами з різним ступенем звільнення людини від функцій контролю й керування.

АСУ ТП являють собою якісно новий щабель розвитку засобів і методів керування технологічними об'єктами, тому що в них використовуються технологічні й техніко-економічні параметри й критерії, а не тільки технічні, як це мало місце раніше. В АСУ ТП втілені досягнення локальної автоматики, систем централізованого контролю, електронної й обчислювальної техніки. Крім того, АСУ ТП робить загальну централізовану обробку первинної інформації в темпі протікання технологічного процесу, після чого інформація використовується не тільки для керування цим процесом, але й перетвориться у форму, придатну для використання на вищестоящих рівнях керування для рішення оперативних завдань.

Тому що АСУ ТП виконує й економіко-інформаційні функції вона здобуває величезне значення в керуванні агрегатами й процесами.

1. Опис конструкції конкретного об'єкта автоматизації й технологічного процесу

Вапно - один із ключових елементів у житті. Цей природний матеріал залучений у виробництво більшості сучасних виробів. Виробництво стали, золота, срібла, міді й пластмас, а також багатьох хімічних виробів і харчових продуктів. Найбільш важливі області застосування вапна й доломіту вапна:

Металургія

Кольорові метали

Будівництво

Хімічна промисловість

Харчова промисловість

Сільське господарство

Агрономія

Медицина

Обробка стічних вод.

По усьому світі виробляється більше чим 120 мільйонів тонн у рік вапна й доломіту вапна. Чорна металургія - первинний споживач із щорічним попитом приблизно 40 мільйонів тонн.

Високоякісний вапняк містить від 97 до 99 % Сас3. Вимагає приблизно 1.75 тонни вапняку, щоб зробити одну тонну доломіту. Високоякісний доломіт містить 40 - 43 % МgСО3 і 57 - 60 % СаСО3. Випал вапняку й доломіту - простий хімічний процес. Нагрівання карбонату і його розкладання відбувається згідно відповідного рівняння.

СаС03 + приблизно 3180 кДж (760 кілокалорій) = СаО + З2,

3) 2 + приблизно 3050 кДж (725 кілокалорій) - СаО(МgО) + 2 З2,

Температура розкладання залежить від парціального тиску в атмосфері процесу. В атмосфері газу згоряння, нормального тиску й 25 % З2, розкладання вапняку починається при 810°С, в атмосфері 100 % З02, початкова температура розкладання була б 900°С. Доломить розкладається у двох стадіях, що починаються приблизно при 550°С для МgСО3 і приблизно 810°С для СаСО3

Щоб повністю обпалювати вапняк і не мати ядро, теплота, через поверхні вапняку повинна проникнути до ядра. Температура 900 °С повинна бути досягнута в ядрі принаймні протягом короткого періоду часу, тому що атмосфера усередині матеріалу - чистий З02. Кам'яна поверхня повинна бути нагріта більше чим нз 900 °С, щоб підтримати необхідний температурний градієнт і перебороти ефект ізолювання спаленого матеріалу на поверхні вапняку. При одержанні вапна поверхнева температура не повинна перевищити 1100 1150°С, інакше відбудеться рекристалізація СаО і як наслідок - більше низька реакційна здатність продукту й зміни властивостей обпаленої вапна.

Деяка витримка або час витримки потрібні, щоб передати теплоту від газів згоряння до поверхні вапняку й потім від поверхні до ядра вапняку. Більші камені вимагають більше тривалого часу випалу. Випал у більше високих температурах зменшує необхідний час витримки. Однак занадто високі температури несприятливо торкнуться реакційної здатності виробу. Відношення між температурою горіння й часом витримки, необхідного для різної фракційної сполуки показується далі.

Фракція Температура Випалу Приблизний час

[Мм] [°З] [годинники]

50 1200 0.7

1000 2.1

100 1200 2.9

1000 8.3

Устаткування для виробництва вапна

Використовуються два типи випалювальних печей, щоб обпалити вапняк і доломить у сучасній промисловості:

Ротаційні (обертові) випалювальні печі

Вертикальні або шахтні печі.

Ротаційні випалювальні печі з підігрівником, звичайно переробляють вапняк фракції 6-50 мм. Тепловий баланс цього типу випалювальних печей характеризований досить високими втратами з газами, що відходять, і через горловину випалювальної печі. Втрати з газами, що відходять, перебувають у діапазоні від 20 до 25% , втрати через кожух випалювальної печі від 15 до 20% необхідного тепла. Тільки приблизно 60% паливної енергії, що подається у випалювальні печі з підігрівником, використовуються для процесу випалу безпосередньо.

Для всіх типів вертикальних одно шахтних печей має нестійкість між теплотою, вилученої від зони випалу й теплоти, необхідної в зоні прогріву. Навіть із ідеальним процесом випалу (з надлишком повітря 1.0) газ, що відходить, з температурою°100 С може бути тільки з вапняком, що містить менше ніж 88 % Сасоз. Однак, вапно, зроблене з такого вапняку, має обмежену область застосування. У вапняках, на практиці, набагато більше високий зміст карбонату, більше висока температура газу, що відходить, при виробництві, що є наслідком надлишку теплоти в зоні прогріву. Як же може надлишкова теплота, у зоні випалу випалювальної печі використовуватися, щоб мінімізувати споживання теплоти і як сучасні типи випалювальної печі відповідають цьому аспекту. Зроблене рішення цій проблемі - Регенеративна Випалювальна піч Вапна (ВИПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ).

1.1 ППР - випалювальна піч

Існують два головних типи вертикальних шахтних печей. Одна шахта протистоїть потоку, що нагріває випалювальну піч і шахта з паралельними потоками, що нагрівають випалювальну піч. Стандарт ППР - ВИПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ - випалювальна піч із двома шахтами чергуючи палаюче й не палаючу дію шахти. Є дві ключових характеристики ППР - ПЕЧІ:

1) паралельний потік гарячих газів і каменю в зоні випалу;

2) регенеративний прогрів усього повітря для горіння в процесі.

Випалювальна ППР - піч ідеально підходить для виробництва, високо реактивної вапна й доломить вапна через умови, створених паралельним потоком каменю й газів згоряння в "палаючій шахті". Додатково, регенеративний процес забезпечує найнижче споживання тепла всіх сучасних випалювальних печей.

Оскільки кількість охолодження повітря - не досить для повного згоряння палива, додаткове повітря, повинен бути поданий через бічні пальники. Як у цьому типі випалювальної печі паливо подається в нижній частині зони випалу (де матеріал уже обпалений) температура в цій області значно вище, ніж потрібно для виробництва високо-реактивної вапна.

У ППР випалювальних печах паливо подається у верхню частину зони випалу й виходу газів згоряння, паралельно матеріалу. Оскільки паливо уведене у верхній коней зони випалу, де матеріал може поглинати більшість теплоти звільняється паливом температура в зоні випалу - звичайно 950°С. Через це, паралельне нагрівання потоку - краще рішення по виробництву реактивного вапна й доломить вапна.

Друга важлива характеристика ППР - ПЕЧІ - регенеративний підігрів повітря для горіння. У випалювальних печах із зустрічним потоками, повітря для горіння - підігрівається в зоні, що прохолоджується, в обпаленому вапні. Однак прогрів обмежений ентальпією вапна. У зустрічному процесі нагрівання потоку є надлишок тепломісткості придатного до вживання, умісту в газі, що відходить, що не відновлений до виснаження. Деякі окремі проекти шахтної печі, тому включили рекуператори, щоб повернути це відпрацьоване тепло, але такі теплообмінники сприйнятливі до руйнувань, викликаними пилом, що втримується в гарячих газах, що відходять.

Регенеративний процес вимагає двох зв'язаних шахт. Кожна шахта підлегла двом різним режимам роботи, "горіння" і "не горіння". Одна шахта працює на "горіння" і одночасно, друга шахта працює в противотоці. Кожна шахта проводить рівну кількість часу в режимах роботи "не горіння" і "горіння".

В "палаючому способі", шахта характеризована паралельним потоком газів згоряння й сирого каменю, беручи до уваги, що, в "не палаючому" способі шахта характеризована потоком сирого каменю й газів, що відходять.

Регенеративний прогрів повітря для горіння робить теплову ефективність випалювальної печі фактично незалежної від фактора надлишку повітря для горіння. Це значно спрощує регулювання правильної довжини полум'я, щоб зробити бажану якість вапна. Більша кількість надлишку повітря - більше коротке полум'я, і менша кількість надлишку повітря - більше довге полум'я. Довжина полум'я - один із ключових факторів, щоб управляти реакційною здатністю негашеної вапна. Взагалі короткий факел і більше гарячий вогонь зменшує реакційну здатність обпаленого виробу.

Дві шахти, позначили 1 і 2, містять матеріал, що буде обпалений. Шахти по черзі або одночасно наповнюють вапняком залежно від місткості випалювальної печі. Вапно вивантажується безупинно з обох шахт. Паливо подається тільки в одну із двох шахт. Наприклад шахта № 1 палаюча шахта й шахта № 2 не палаюча шахта. Паливо подається через газові труби, фурми, які вертикально простираються до зони прогріву. Більше низький кінець труби, фурми, відзначає перехід до зони випалу від зони прогріву. Паливо уведене через ці фурми й рівномірно розподілено по всій області шахти.

Повітря для горіння подається під тиском нагорі зони прогріву вище футеровки. Вся система герметична. Повітря для горіння - підігрівається каменем у регенераторі (зона прогріву) до змішування з паливом. Повітряно-паливне полум'я перебуває в прямому контакті з матеріалом випалу, оскільки це проходить через зону випалу від верху до низу (паралельне нагрівання потоку).

Теплота передається від газів каменю в не палаючій шахті. гази, Що Відходять, підігрівають футеровку в зоні прогріву й підготовляють шахту до наступного циклу горіння в цій шахті.

Зміна від "горіння" до "не горіння" називається «періодом перемикання». Протягом кожного «періоду перемикання» зважена кількість вапняку наповнює випалювальну піч. Продукт випалу вивантажується з обох шахт безупинно під час циклу випалу столами розвантаження в герметичний бункер. Повітря на охолодження безупинно подається знизу в обидві шахти, щоб зменшити температуру виробу до вивантаження в бункер вапна. Під час перемикання, коли випалювальна піч разгерметизована, виріб вивантажується з бункера на віднаходити й конвеєра.

Чудова теплова конструкція ППР - ПЕЧІ може бути задовільно доведена за допомогою балансу теплоти. Сума ефективної теплоти, тобто теплоти, необхідної для розкладання, і теплових втрат забезпечує теплову потребу випалювальної печі. Теплові втрати складаються;

* Втрата через футеровку випалювальної печі рівняється приблизно 170 кДж(40 кілокалорій) / кг вапна,

* Тепломісткість негашеної вапна рівняється приблизно 80 кДж (20 кілокалорій) / кг вапна при розвантаженні температура 100°С,

* Тепломісткість, уміст у газах, що відходять, приблизно 290 кДж (70 кілокалорій) / кг вапна при розвантаженні температура°100 С.

Оскільки випалювальна піч не має ніякого переміщення, як ротаційна випалювальна піч, втрати через стіни може бути зменшена до мінімуму, використовуючи відповідну властивість теплоізоляційного вогнетриву. Додаткова ізоляція, щоб далі зменшити стінні втрати, була б занадто дорога.

Достатня кількість повітря на охолодження використовується, щоб зменшити температуру обпаленої вапна в зоні, що прохолоджується. Нагріте повітря згодом використовується в процесі, таким чином, що поліпшує ефективності випалювальної печі.

Хоча теоретично можливо зменшити температуру газу, що відходить, нижче°100 С, це не бажано через ущільнення й проблеми корозії при дії в діапазоні крапки роси газів.

Розгляд цих критеріїв проекту для теплових втратою випалювальної печі при виробництві вапна з 96 % Сао повна теплова вимога - приблизно 3500 кДж (840 кілокалорій) / кг.

ППР - випалювальні печі типово розробляються із двома шахтами прямокутної або круглої форми. Шахти зв'язані сполучним каналом у нижній частині зони випалу. Сполучний канал служить як транспортний трубопровід, щоб дозволити гарячим газам виходити з "палаючої шахти" і входити в "не палаючу шахту".

ППР - ПЕЧІ із двома шахтами використовують вапняк фракції 40 мм - 120 мм. Коли потрібне підвищення продуктивності, використовується вапняк фракції менше ніж 40 мм, трьох шахтна піч. Маленька фракція створює більший тиск, і збільшує тиск усередині випалювальної печі. Коли використовують три шахти, що відходять гази з палаючої шахти розподіляються у дві шахти, таким чином, відбувається скорочення газової швидкості й зниження тиску приблизно втроє. Технічний розвиток і досвід дозволили використовувати випалювальних печей із двома шахтами майже для всіх умов і усунули потреба у випалювальних печах із трьома шахтами.

ППР-ПІЧ працює під тиском, тому сталевий корпус повинен бути герметичний. Всі відкриття нагорі випалювальної печі для завантаження вапняку й поду шахт для вивантаження вапна закриті гідравлічними засувками. Вузький діапазон розміру каменю ідеальний для будь-якої випалювальної печі, але, через руйнівні властивості каменю, що широко змінюється розмір по фракції - типова ситуація в кар'єрі. ППР-ПІЧ може обпалювати широкий діапазон по фракції через складну систему завантаження. Їхнє співвідношення 4:1. Мінімальний кам'яний розмір для стандартного типу ППР-ПІЧ - приблизно 25 мм із максимальним розміром 125 мм. При відповідному встаткуванні завантаження й подачі каменю, максимальний розмір - 180 мм.

1.2 Якість вапняку

Що стосується всіх типів вертикальних шахтних печей використання твердих, високоякісних, чистих вапняків - ідеальна умова для безаварійної роботи ППР - ПЕЧЕЙ. Однак, внаслідок того, що шахти ППР - ПЕЧІ - фактично труба без будь-яких пристроїв, які могли утрудняти вільний потік вапняку й вапна, рух матеріалу - повільне й однорідне стирання. Це означає, що, і м'який вапняк може бути обпалений у ППР - ПЕЧІ.

Високоякісний вапняк із послідовними хімічними властивостями часто не доступні або недостатні. Зміна змісту карбонатів і домішок може привести до перевитрати при виробництві в ППР - печі.

1.3 Залишковий з2

ППР - ПІЧ дозволяє робити вапно із залишковими З02 0.5 %, у деяких випадках навіть нижче. Сталеливарна промисловість, найбільший споживач вапна й доломить вапна, взагалі просить про залишковий зміст ІЗ02 менше ніж 2 %.

1.4 Реакційна здатність

Паралельний потік матеріалу й газів згоряння протягом процесу випалу - ідеальна умова виробництва високо реактивної вапна й доломить вапна. Для спеціального виробництва пористого бетону, потрібна вапно із середньою або низькою реакційною здатністю. Пристосовуючи операційні параметри, відносини надлишку повітря й входу теплоти, середнє негашене вапно може бути зроблена в ППР - ПЕЧІ з адекватною якістю сирого каменю. Виробництво твердої негашеної вапна, однак, не можливому в цьому типі випалювальної печі.

ППР-ПІЧ має найвищу ефективність всіх сучасних випалювальних печей вапна. КПД становить 85% . Типове споживання тепла перебуває в діапазоні від 3350 до 3600 кДж(від 800 до 860 кілокалорій) на кг залежно від хімічного аналізу й розміру зерна каменю й типу палива. Термін служби футеровки випалювальної печі; ідеальний діапазон - 2:1, але можливо й більше. Від 3 до 4 років зона перехідного каналу, від 6 до 8 років зона горіння й підігріву шихти, від 9 до 12 років, зона охолодження вапна.

Зношування футеровки - менше ніж 0.3 кг на тонну зробленої вапна. Перші ППР - ПЕЧІ були побудовані більше чим 35 років тому й усе ще працюють. Незважаючи на величезний технічний розвиток, основний і унікальний принцип ППР - ВИПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ залишається незмінним. Фактично теплова ефективність цього типу випалювальної печі не може бути поліпшена.

Найбільш важливі фактори, які роблять модернізацію Випалювальної печі, бажаної й цікавої:

* Проблеми Навколишнього середовища

* Удосконалення технології ППР - печі

* Збільшення терміну служби й безпека виробництва

* Поліпшення якості

Вузький діапазон розміру зерна каменю бажаний у роботі шахтної печі. Для використання дрібної фракції у виробництві розробили так званий метод "Система завантаження Бутерброда" для ППР - ПЕЧІ. Послідовне завантаження каменю в шарах різного розміру зменшують тиск у порівнянні із завантаженням суміші із двох кам'яних фракцій, У той же самий час якість продукту випалу поліпшено. ППР - ВИПАЛЮВАЛЬНІ ПЕЧІ були побудовані добовою продуктивністю від 100 до 600 т продукту випалу. Випалювальні печі можуть використовуватися від 50 % до 100 % їхньої номінальної потужності.

1.5 Об'єм повітря

ОБ'ЄМ ПОВІТРЯ підрозділяється на об'єм ПОВІТРЯ НА ГОРІННЯ (інакше називаного первинним або верхнім повітрям) і об'єм ПОВІТРЯ НА ОХОЛОДЖЕННЯ (інакше називаного вторинним або нижнім повітрям).

Повітря на горіння й на охолодження нагнітається повітродувками. Регулювання об'єму повітря здійснюється за допомогою регулювальних двигунів, Для кожної печі встановлені повітродувки з наступними приводами: 1. Повітродувки повітря на горіння.

Повітродувки змінного струму

тип НК 52 потужність 9600 м3/з різниця тиску 400 обороти 1350 об/хв привод асинхронним двигуном з пускачем тип 1АТ 315 5- 4; 160 кВт; 380У; 1473 про/хв.

повітродувка з регулюючим двигуном, постійного струму

тип НК52

потужність 9600 м/с

різниця тиску 400

обороти двигуна від 980 до 2550 про/хв

обороти повітродувки макс. 1350 про/хв.

привод, регульований двигуном постійного струму

тип ЗНК 14 А1 ; 980 про/хв, (мінімум); 2550 про/ хв.(максимум); 160 кВт, 440 У ,

включаючи охолодження.

2. Повітродувки повітря на охолодження

Повітродувки змінного струму тип HR 52 потужність 9600 мз/з різниця тиску 400 м. бар обороти 1350 об/хв привод асинхронним двигуном з пускачем ТШ1А03153-4; 160 кВт; 380У; 1473 про/хв.

повітродувка з регулюючим двигуном, постійного струму

тип НК52 потужність 9600 м/с різниця тиску 400 м. бар обороти двигуна від 980 до 2550 об/хв обороти повітродувки макс. 1350 про/хв, привод, регульований двигуном постійного струму

тип 8НК. 14 А1 ; 980 про/хв, (мінімум); 2550 про/ хв. (максимум); 160 кВт, 440 У, включаючи охолодження.

3. Повітродувки повітря на охолодження стрижневих пальників

повітродувка

тип НІ 2 потужність 1560м/с різниця тиску 70м. бар обороти 2950 об/хв привод асинхронним електродвигуном тип F250 МО2; 2950 про/хв; 55 кВт,380 У.

4. Резервні повітродувки для двох шахтних печей повітря на горіння, на охолодження й на охолодження стрижневих пальників є загальними для обох печей, розділених шиберними засувками.

1.6 Завантаження вапняку у вагові дозатори

Кожна шахта шахтної печі має власну вагову й транспортну трасу, у складі якої є наступне встаткування: віднаходити, ваговий дозатор, скіповий підйомник і дозувальний бункер. Завантаження печі починається зі стрижневої засувки під бетонним бункером, у якому зберігається вапняк відповідної фракції. Віднаходити з решіткою відсіває дрібні осколки, які по окремій трасі надходять у бункер нижнього класу. Верхній клас надходить у ваговий дозатор, розташований на 3 вагових датчиках. Датчики являють собою встаткування для перетворення механічного зусилля в електричний сигнал відповідної величини. Датчик оснащений металевими тензометрами опору. Пружна деформація датчика передається на тензометри, а потім зміна їхнього опору обробляється роздільною апаратурою. Роздільна апаратура призначена для обробки сигналу датчиків з тензометрами опору й перетворення його в аналогову й цифрову форму, введення виправлення на вагу тари й аналогового зіставлення сигналу з 3 заданими значеннями.

Потім за допомогою гідравлічного циліндра відкривається засувка вагового дозатора й задана партія вапняку завантажується в ємність скіпового підйомника, що перебуває у своєму нижнім кінцевому положенні. У складі скіпового підйомника (скіпа) є кілька вузлів, по яких далі, приводиться короткий технічний опис і загальні вказівки по експлуатації, обслуговуванню й регламентним роботам. Шлях скіпів спарений. По всій довжині шляху є знімне дротове огородження для захисту від падаючих зі скіпа шматків матеріалу. У складі шляху є зупинні й кінцеві вимикачі, розташовані у відповідних крапках нижньої (завантажувальної) і верхньої (розвантажувальної) станції. У складі шляху також є датчик натягу троса. У випадку якщо трос із якої-небудь причини провисне, (скіп зупинився в нижній частині шляху, скіп перекосило, скіп наїхав на перешкоду) важіль із противагою зміщається й розмикає вимикачі, які відключають подачу електроструму.

На вивантаженні вапняку зі скіпа є похила тічка в асиметричну лійку, прямокутний перетин якої примикає до кільцеподібного бункера 1600 мм із гідравлічною розвантажувальною засувкою. Над лійкою є кришка з лазом для виконання регламентних робіт. Колія шляху скіпа повинна становити 1940+ 2/-1 мм.

Параметри ємності скіпа:

Корисний об'єм 2,8 мз Загальний об'єм 3,5 мз Маса ємності в комплекті 1580 кг Корисне навантаження 4700 кг Технічні параметри підйомника:

Максимальне тягове зусилля 72,5 кн

Швидкість 0,35 м/сек

Період 1-ой ходки (наверх) 270 сек.

Період завантаження 90 сек.

Кількість ходок (макс.) 10 ходок/година

Обороти барабана 6,9 про/хв

Трос 31,5 мм

Електродвигун 40 кВт

Ухил шляху 75°

Підйомник оснащений аварійним ручним приводом, яким необхідно скористатися у випадку, якщо ємність не зупиниться по сигналі зупинного вимикача (вимикач несправний), а тільки по сигналі кінцевого вимикача на одній зі станцій. При відключеному головному вимикачі, необхідно діяти в такий спосіб: Зняти із запобіжника ножну педаль. Важіль із маховиком ручного привода змістити в положення «ВКЛ.» і зафіксувати. Обертаючи маховик змістити ємність скіпа у відповідне положення. Ножну педаль поставити на гальмо й зафіксувати. Фіксувати відкрите гальмо строго заборонене. Важіль із маховиком змістити в положення «ВИМК» і зафіксувати.

Після від'їзду ємності скіпа дається команда на завантаження й подальше довантаження партія вапняку. Весь процес управляється по програмі, закладеної в комп'ютері. Швидкість завантаження бункера регулюється шляхом регулювання продуктивності віднаходити за допомогою потенціометрів. Недозавантаження бункерів у строк сигналізуються як несправність. При наявності такої несправності, необхідно перевірити, на яку продуктивність установлені віднаходити, а при необхідності збільшити неї. Завантаження обох шахт відбувається одночасно при дотриманні постійної маси партії вапняку, що завантажується, поза залежністю від продуктивності печі. Від продуктивності печі залежить лише інтервал завантаження окремих партій. Якщо, наприклад, при експлуатації печі на повну потужність інтервал становить 12 хвилин, то при експлуатації на 50% потужності даний інтервал складе 24 хвилини, однак маса партії вапняку залишиться незмінної. Агрегат привода скіпа розташований над нижньою станцією на рівні + 8,5м

1.7 Газ

Технічні параметри

Паливо нафтовий природний газ із теплотворною здатністю 33,94 МДж/Нм3, що утворить із повітрям вибухову суміш при концентрації порядку 5 - 15% (по об'єму).

надлишковий тиск у газопроводі подачі газу до печей - 0,35МПа Температура газу 20°С

Витрата газу

Для покриття технологічної витрати тепла в кожної двох шахтної печі при стабільній експлуатації й з урахуванням номінальної продуктивності печі необхідно: середня витрата газу 2.750 Нм /година для обох печей 5.500 Нмз/година

Для «холодного запуску» кожної печі встановлюється обігрівальний пальник, оснащений комплектом автоматики для безпечної експлуатації й програмою розпалювання. Витрата кожного пальника становить:

пальник

тиск газу на подачі 5 -15кпа

витрата газу 17 м3/година (макс.)

обігрівальний пальник

тиск газу на подачі

0,35 Мпа витрата газу

200 нмэ/година

1.8 Паливо

Природний газ із теплотворною здатністю 33940кДж/м. Надлишковий тиск у трубопроводі - 0,35мРа. Температура газу 20°С. Для покриття технологічного тепла, для однієї двох шахтної печі при номінальній продуктивності необхідно:

- Середня витрата газу до 2750 нм3 /год

- Для двох печей до 5500 нм3 /год

Для "холодного пуску" у піч установлюється нагрівальний пальник разом із пальником.

1.9 Запальний пальник

Тиск - 5 -15 кРа; Витрата газу - 17.м/год

1.10 Нагрівальний пальник

Тиск - 0,35 мРа; Витрата газу- 20нм3 /год

1.11 Експлуатація печі

Якщо при запуску нового часу випалу тиск повітря на горіння, тиск повітря на охолодження й тиск у перехідному каналі відрізняються від параметрів попереднього циклу - це вказує на не герметичність клапанів у верхній частині печі.

Якщо в однаковому режимі роботи всі параметри тиску мають тенденцію до збільшення, то це вказує на забруднення каналів.

Іншою причиною підвищення або падіння тиску є зміна фракції. Чим більше дрібної фракції або чим більше різниця між самою дрібною й самою великою фракцією, тим вище тиск. З появою різниці тиску в каналі й повітря, як на охолодження, так і на горіння між шахтами 1 і 2, але не дуже значно, те піч повинна працювати протягом 30 завантажень без зупинок.

У плині цього часу різниця в тиску звичайно падає. Виходить, у зоні перехідного каналу утворилося налипання, що тепер іде.

Якщо змін не відбувається, то потрібно попрацювати 2-3 циклу без подачі газу, для заспокоєння печі. З появою різниці тиску повітря на горіння й у перехідному каналі між шахтами й у незначному ступені повітря на охолодження, необхідно зменшити об'єм подачі газу. Існує небезпека утворення зводів. Через 2-4 циклу з меншою кількістю газу можна знову працювати в нормальному режимі. Різниця в показаннях термопари й ардометра може становити до 120 °С.При показаннях температури на ардометрі 1150-1200 °C необхідно відробити один цикл без газу. У випадку спостереження тенденції до постійного збільшення температури варто зменшити подачу газу на 2-3 нмз/година. Якщо тиск у перехідному каналі має значення 22-25 кпа необхідно відробити один цикл без газу. При зменшенні часу циклу й збільшенні продуктивності зростає кількість пилу перехідного каналу. При збільшенні кількості нижнього повітря росте температура газів, що відходять. При низькій температурі в перехідному каналі (850 -900 С) необхідно зменшити подачу повітря на горіння. Пручи подальшому спаді температури, необхідно зменшити кількість матеріалу, що завантажується. У випадку обвалення шихти в шахті, необхідно відітнути подачу палива. Якщо процес обвалення носить частий характер по ходу циклу, варто провести 2-3 циклу без подачі газу. При уведенні печі в експлуатацію домагаються одержання вапна більше низької якості (88 -90,6% Сао), щоб знати яка кількість ккал/кг Сао необхідно для одержання вапна з більше високими показниками Сао. При виявленні шматків на виході з печі й на столах продувають шахти 1-3 циклу, відтинають 1/6 або 1/2 частину заданої кількості палива від 2 до 6 разів у добу.

1.12 Вапняна піч як об'єкт керування

Виробництво вапна являє собою циклічні-циклічну-циклічна-циклічний-безперервно-циклічне зі складними організаційними зв'язками виробництво, що має у своїй сполуці ряд технологічних процесів.

Головним завданням керування виробництвом є одержання заданої сполуки вапна по Сао, що в основному зводиться до розрахунку необхідного об'єму газів на горіння й об'єму продувного повітря. Це завдання складне тим, що безпосередня інформація про зміст Сао відсутній. Також необхідно сказати, вапняна піч є агрегатом тимчасової дії на відміну від таких агрегатів як доменна піч.

Як керуючий пристрій може виступати або електронна обчислювальна машина, або регулюючий мікроконтролер. Вапняна піч як об'єкт системи керування називаються замкнутими або керування. системами зі зворотним зв'язком. У них керуючий пристрій одержує відомості про дійсний стан Хт об'єкта, завданнях Хз або вхідних параметрах і інформацію про контрольовані впливи, що обурюють .

Алгоритм керування може бути побудований на принципі компенсації, або на принципі зворотного зв'язку, або з використанням обох принципів. У першому випадку керуючий пристрій, одержуючи результати виміру контрольованих впливів, що обурюють, розраховує й видає такі керуючі впливи які компенсують вплив збурювання й приводять вихідну величину в кращу відповідність із вимогами до неї. У другому випадку керуючий пристрій, аналізуючи розходження між вихідною величиною й завданням робить такий вплив на об'єкт, щоб наблизити до заданого значення.

Принцип зворотного зв'язку в багатьох відносинах простіше й ефективніше, ніж метод компенсації. Однак використання його при керуванні випалом вапна досить обмежено у зв'язку з неможливістю виміру багатьох вихідних параметрів процесу.

Всі керуючі впливи можна розділити на дві групи: статичні й динамічні. Відповідно до цього й керування можна розділити на статичне й динамічне. Статичне керування зводиться до знаходження оптимального об'єму природного газу, продувного повітря й фракційної сполуки вапняку, що забезпечують одержання кінцевих параметрів вапна якнайближче до заданого. Із цими цілями будуються статичні моделі випалу вапна, які реалізуються на ЕОМ і мікроконтролерах. Динамічне керування у відмінності від статичного передбачає визначення оптимальних значень керуючих впливів, що є функціями часу продувки. Воно реалізується на основі вимірів динамічних параметрів процесу. До динамічних керуючих впливів ставляться параметри;

1) витрата природного газу;

2) витрата продувного повітря.

Основним завданням для реалізації динамічного регулювання є безпосередній вимір параметрів процесу - температури й сполуки вапна. Однак неприступність печі для прямих вимірів практично виключає це. Що стосується визначення хімічного складу вапна, те тут найбільш перспічвне використання непрямих параметрів, доступних виміру й несучих у собі необхідну інформацію.

Також, у завдання керування входить контроль ряду параметрів:

Таблиця 1.

Контрольований параметр	Спосіб вираження фізичної величини контрольованого параметра (А) в одиницях СИ
	Задане значення	Граничні значення	Допуск заданий
Температура в сполучному каналі печі, З°	950-1200	750-1350	±200
Тиск у сполучному каналі печі, кПа	10-30	8-38	±3
Температура вапна із шахт № 1 ,№2, °З	100	120	±10
Температура газів, що відходять, вапна із шахт №1,№2,З°	120	200	±10
Тиск верхнього повітря (на горіння), кПа	25	8-38	±5
Тиск нижнього повітря (на охолодження), кПа	24	8-30	±5
Тиск повітря на продувку , кПа	50-70	30-90	±5
Витрата верхнього повітря (на горіння), м /година	32000	20000 -40000	±2000
Витрата нижнього повітря (на охолодження), м."7година	15000	10000-22000	±2000
Температура природного газу на піч, °З	20	-10-40
Витрата природного газу на піч, Нм /година	2200	1600-2400	±30

2. Вибір технічних засобів

Система керування випалом у печах ІОЦ являє собою комплекс технічних засобів, що забезпечують наступні функції;

забезпечення роботи печі і її механізмів у точній відповідності з вимогами технології в автоматичному режимі;

попередження й діагностування аварійних ситуацій, що забезпечує безпека праці й цілісність устаткування цеху;

візуальне відображення ходу технологічного процесу й роботи печі на екрані комп'ютера оператора;

запис і астросфера даних про основні параметри технологічного процесу в базі даних комп'ютера.

Автоматизована система керування технологією виробництва (надалі АСУТП) вапняно-випалювальній печі складається із трьох рівнів.

Перший рівень: комплекс засобів, для одержання даних про технологічний процес і його параметри.

Цей рівень містить у собі датчики, що здійснюють збір інформації про температуру, тиск, витрату, положення механізмів і інших параметрів процесу.

Другий рівень: програмувальний логічний контролер "SIМАТIС" 87-300 фірми SIЕМЕМ5.

Даний контролер, одержавши інформацію з першого й із третього рівнів, здійснює керування технологічним процесом по програмі, завантаженої в нього за допомогою програмуючого пристрою - програматору. Керування здійснюється шляхом подачі команд на виконавчі механізми.

Третій рівень: комплекс засобів, для відображення технологічного процесу, а також для передачі параметрів керування в контролер.

Цей рівень виконаний на базі сучасних персональних комп'ютерів промислового виконання фірми Advantech, оснащених спеціальними платами - комунікаційними процесорами для зв'язків з контролерами через шину PROFIBUS. По суті ці комп'ютери являють собою властиво робоче місце випалювача. Через ці комп'ютери здійснюється завдання параметрів і режимів роботи печі, а також здійснюється керування піччю в ручному режимі у випадку виникнення позаштатних ситуацій. Програмним забезпеченням на цьому рівні є система візуалізації In Touch7.1 американської фірми Wonder Ware.

Відповідно до поставлених завдань нам необхідно розробити контури контролю - основних технологічних параметрів (табл. 1) і керування подачею паливного газу в піч. Отже, можна синтезувати наступні контури контролю й керування (додаток Б):

Страницы: 1, 2