 |
АВТОМАТИКА
|
|
|
Система мониторинга обжига сырьевой смеси и получения клинкера в производстве цемента
Босацкий В.И, Дехтярчук П.А, Кудлак Б.И, Степура А.И, ТОО "ВОТУМ"
Известный мировой поставщик строительных материалов Lafarge S.A. (Франция) расширяя свое присутствие в Восточной Европе, особое внимание уделяет качеству продукции и энергоэффективности. Как и во всем мире, эти задачи решаются в партнерстве со Шнейдер Электрик.
Пример такого сотрудничества в Украине - запуск в 2002 году систем управления на двух печах ОАО "Мыколаевцемент - Lafarge". Все работы "под ключ" выполнены беларусским системным интегратором Шнейдер Электрик - ООО "Вотум". Кроме автоматического ведения технологического процесса и диспетчеризации, в этих системах предусмотрен и технический учет энергоресурсов.
Печной обжиг сырьевой смеси и получение клинкера является одним из наиболее важных технологических процессов в производстве цемента. Этот процесс протекает при температуре 1400…1500°С. При этом качество клинкера и, в дальнейшем, свойства цемента, зависят как от физических свойств и химического состава обжигаемой сырьевой смеси, так и от поддержания на заданном уровне необходимых технологических параметров. То есть от правильного ведения процесса обжига, с максимальным учетом всех возможных параметров и воздействий, влияющих на этот процесс.
Клинкер обжигают главным образом во вращающихся печах, являющихся основным оборудованием печных агрегатов. На ОАО "Мыколаевцемент - Lafarge" печные агрегаты кроме печи включают в себя и другие механизмы и аппараты, которые показаны на рис.1.
С целью рационального ведения технологического процесса, который бы максимально приближался к оптимальному, на основании технических требований ОАО "Мыколаевцемент - Lafarge", ООО "Вотум" разработало и внедрило для двух вращающихся обжиговых печей автоматизированную систему мониторинга обжига сырьевой смеси и получение клинкера.
Поставленную техническую задачу ООО "Вотум", являющееся системным интегратором компании Schneider Electric на Украине, выполнило на базе программируемых логических контроллеров серии TSX типа Premium и Micro (см. рис.2).
Рис.2. Схема функциональная комплекса технических средств
(для одной печи)
В целом система мониторинга осуществляет визуализацию на мониторе и регистрацию следующих параметров:
- температуры дымовых газов на входе и выходе электрофильтра, на выходе из печи, зоны подогрева и зоны кальцинирования печи, топливного газа перед сужающим устройством, подшипников дымососа и редуктора главного привода;
- давления и перепада давления топливного газа на сужающем устройстве;
- разрежения перед электрофильтром, в пылеосадительной камере и головке печи;
- концентрации в дымовых газах О2, СО2, СО и NO;
- расхода шлама;
- тока нагрузки электродвигателей дымососа и главного привода печи;
- тока и напряжения на электродах 1-го, 2-го и 3-го полей электрофильтра;
- положения исполнительных механизмов направляющих дымососа, дозирования шлама и заслонки на подаче топливного газа.
При этом, система выполняет предупредительную и аварийную сигнализацию превышения температуры подшипников и дымовых газов на выходе из печи, аварийную сигнализацию отсутствия шлама в питателе, предупредительную сигнализацию снижения расхода шлама и снижения разрежения в пылеосадительной камере и головке печи.
Система мониторинга регистрирует и сигнализирует о состоянии (включенный / выключенный) следующих механизмов и оборудования:
- дымососа,
- главного привода печи,
- механизмов встряхивания коронирующих и осади тельных электродов,
- питателей бункеров пыли,
- продольных, поперечных, наклонных шнеков,
- клинкерных транспортеров,
- пылевых насосов,
а также сигнализирует о верхнем и нижнем значениях уровня шлама в дозирующем бачке, отклонении от нормы давления масла в маслосистеме главного привода печи; осуществляет индикацию пяти дискретных значений скорости вращения печи.
Кроме этого, по специальным алгоритмам система рассчитывает расходы шлама (м3/ч) и клинкера (т/ч), а по правилам и формулам РД50-213-80 - некоммерческий расход топливного газа. Также предусмотрена возможность расширения функций системы в направлении учета параметров работы печи и соответственно учета посменной и месячной работы машинистов печей.
Система мониторинга состоит из совокупности существующих и дополнительно приобретенных (газоаналитический комплекс Sick) периферийных средств, контейнеров, шкафов и пультов управления, которые соединены между собой с помощью контрольных и интерфейсных кабелей (см. рис.2). В частности:
- шкаф представляет собой металлоконструкцию SAREL размером 1800x600x600 мм с контроллером TSX Premium, куда входят:
- процессор TSXP57203M,
- модули аналогового ввода TSXAEY1600 и TSXAEY414 (2шт.),
- модуль дискретного ввода TSXDEY16D2,
- модуль аналогового вывода TSXASY410,
- модуль дискретного вывода TSXDSY08T2,
- модуль питания TSXPSY5500M и др. коммутационная и вспомогательная аппаратура производства Шнейдер Электрик;
- контейнер состоит из металлоконструкции фирмы SAREL 600x600x300 мм с аппаратурой поддержки микроклимата, где установлен контроллер TSX Micro и др. коммутационная и вспомогательная аппаратура;
- пульт-пюпитр (металлоконструкция фирмы SAREL 1400x1200x600 мм), в котором на приборной приставке установлен монитор и дублирующие указатели положения исполнительных механизмов, а на столешнице - клавиатура 101/102 с манипулятором трекбол, кнопочные элементы, переключатели, сигнальная арматура для дистанционного управления. Внутри пульта расположен компьютер Magelis IPC c блоком бесперебойного питания Fortress 750 и другая пускорегулирующая и коммутационная аппаратура.
Индустриальный компьютер Magelis IPC с монитором и соответствующим программным обеспечением (HMI/SCADA) представляет собой операторскую станцию, которая выполняет следующие функции:
- представление информации о технологическом процессе в виде мнемосхем, цифровых значений, графиков и текстовых сообщений;
- дистанционное управление;
- сигнализацию о технологических отклонениях и аппаратных отказах, а также
- регистрацию отклонений, отказов и данных технологического процесса в архивах.
Система сбора данных и оперативного диспетчерского управления (HMI/SCADA) представляет собой прикладную Windows-программу (программный пакет). Система разработана с учетом особенностей конкретного пакета и имеет модульно - ориентированную открытую архитектуру. Она предназначена для работы с операционными системами компании Microsoft и построена в соответствии с требованиями стандарта архитектуры распределенного сетевого управления (DNA) см. рис.3.
Рис.3. Архитектура системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления
Поиск необходимой информации в операторской станции осуществляется с помощью диалога, предусматривающего работу с мнемосхемами, с сигнализацией, с архивами и выполнение некоторых системных процедур.
Кроме главного окна программы в операторской станции имеется две основные технологические мнемосхемы под названиями "Печь" и "Фильтр" (см. рис.4 и рис.5).
Рис.4. Мнемосхема вращающейся обжиговой печи "Печь"
Рис.5. Мнемосхема системы электрофильтров и дымососа "Фильтр"
Особенностью данной системы мониторинга является повышенное требование к детальной проработке графического отображения изменения (трендов) контролируемых параметров технологического процесса обжига. Для вызова отображения трендов используется пунк "Графики" меню главного окна программы, а также окон мнемосхем "Печь" и "Фильтр". Пример окна "Графики" показан на рис.6.
Рис.6. Пример окна "Графики"
Внедренная система мониторинга значительно расширила объем полезной информации о протекании процесса обжига. В распоряжение оператора обжиговой печи поступает в удобной для восприятия форме дополнительная информация о динамике процесса обжига, а также значения новых параметров, получаемых расчетным путем. В результате этого процес обжига на двух вращающихся печах ОАО "Мыколаевцемент - Lafarge" ведется на новом качественном уровне, что, по мнению специалистов предприятия, дает основание считать внедрение данной системы мониторинга экономически выгодным и целесообразным мероприятием.
Благодаря применению средств автоматизации Шнейдер Электрик и четкой постановке задачи, выполненной технологами ОАО "Мыколаевцемент - Lafarge", срок внедрения описанной системы на каждом печном агрегате, от получения исходных данных до сдачи в эксплуатацию составил менее четырех месяцев. Печь номер 4 февраль - май 2002 года, печь номер 5 апрель - июль 2002 года. Показательной чертой доверия заказчика является запуск второго идентичного проекта до сдачи первого. В настоящее время на этом же предприятии ведется реконструкция системы энергоснабжения и диспетчеризации выгрузки цемента с применением оборудования среднего и низкого напряжения Шнейдер Электрик.
<< вернуться
|
|
|
|
;)
;)
;)
;)
;)
;)