Дипломная работа: Автоматизированные системы управления производственно-технологическими процессами на ПАО ГМК «Норильский никель»

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
35
Так как объектом автоматизации был выбран именно электролизный цех
медного завода группы компаний ПАО «ГМК «Норильский никель»,
сосредоточим внимание именно на его производственном процессе получения
катодной меди. После процесса отливки медных анодов в плавильном цеху и
доставки их в электролизный цех, рельсовым мостовым краном, с помощью
специального приспособления "лягуша" их погружают в электролизные ванны
по 36 штук, одна серия состоит из 28 электролизных ванн (28 ванн по 36 анодов
в итоге в одну серию загружается 1008 анодов), они в свою очередь делятся на
2 блока (1 блок = 14 ванн), и 4 четверти (1 четверть = 7 ванн). После полной
загрузки серии медными анодами, электролизники водных растворов
выравнивают каждый анод соблюдая шаблонное электролизное расстояние и
параллельное положение друг к другу, с помощью титановых ломиков (за годы
работы цеха, только этот материал прижился в качестве рабочего инструмента)
далее на каждую четверть устанавливается предварительно наклепанный
стеллаж с медной основой (основа - тонкий лист катодной меди с
приклепанными двумя "ушками" в которые продета медная штанга) в каждом
стеллаже должен находится не менее 252 листа медной основы, так как по
технологическому процессу электролиза меди на каждый медный анод должен
приходится 1 медный катод.
Далее после завешивания и выравнивания всей медной основы, через
дегазационный бак стоящий на серии заливают разогретый до 65 градусов
Цельсия электролит, поток электролита регулируется запорной арматурой на
дегазационном баке, а уровень электролита специальными титановыми
стаканами, в карманах самой серии. Стоит отметить что с этого момента и до
конца срабатывания всех анодов в серии циркуляция электролита не
прекращается, и поступает непрерывно через бак, излишки электролита через
"карманы" серии и сливные трубопроводы сливаются обратно в сборники
электролита. После полной заливки электролита в серию, замеряют
температуру электролита на выходе, то есть на сливном кармане серии, после
36
установления минимальной температуры в 55 градусов (обычно после 1 часа
непрерывной циркуляции), докладывают начальнику смены и уже он дает
команду дежурным электрикам сбросить напряжение во всей цепочке серии и
снять замыкающий шунт с рабочей шины пускающейся в работу серии.
Следует отметить что электролиз — это электрохимический процесс, и
поэтому каждый рабочий элемент полностью изолирован от другого.
Например, даже катод с анодом не должны иметь прямого контакта друг с
другом, иначе произойдет замыкание и процесс электролиза в этом месте
производится не будет. Для изоляции элементов между друг другом
используются текстолитовые и резиновые прокладки, а также керамические
изоляторы, для изоляции самой многотонной серии от утечки подаваемого на
нее напряжения, через рабочую шину. Вернемся к процессу работы серии:
после пуска серии в работу, технологический персонал круглосуточно (5 смен
по 7 человек, с графиком 3 -2) проверяет и устраняет электрические замыкания
между анодами и катодами, чтобы выявить замыкания каждый катод после
завески в контактной части красится температурно-чувствительным пигментом.
После 7 дней работы серии и набора веса катодами, запускают процесс
выгрузки, серию снова ставят под шунт и извлекают все катоды из серии и
завешивают новые листы медной основы, этот процесс производится с
помощью крана со специальной бороной, так как вес катодов составляет от 60
до 120 кг, далее катоды промываются в специальной машине и отправляются на
склад готовой продукции. Этот процесс производится чтобы избежать
замыкания катода с анодом, из-за разрастания толщины катода в процессе
электролиза. Эта процедура проводится всего 3 раза за всю работу серии, на 21
день в последнюю выгрузку катодов, новую основу уже не завешивают и после
их выгрузки, выгружают с серии уже сработанные аноды и прекращают
циркуляцию электролита. Весь оставшийся в серии электролит высасывают с
помощью вакуумных насосных установок и отправляют на фильтрацию. Вся
серия замывается водой и очищается от шлама обслуживающим персоналом.
37
После чего процесс загрузки новыми анодами повторяется. Может показаться
что процесс электролиза довольно простой и требует только грубой силы для
его производства, но для его работы также требуется непрерывный контроль
над состоянием каждого аспекта технологического процесса, для этих целей и
производится разработка автоматизации производства. Фотографии цеха для
лучшего понимания общей картины производства показаны в приложении А.
Вышеприведенное описание скрывает очень важную науку и
чрезвычайно упрощает систему. Фактический потенциал, требуемый в любом
положении внутри электролизера, определяется локальной концентрацией
реагентов и продуктов, включая локальный pH раствора, мгновенное
парциальное давление газа и эффективную потерю площади поверхности
электрода из-за прикрепленных пузырьков газа.
Потенциальное изменение по клетке не является равномерным, и есть
свидетельства формирования несколько кинетически стабильных
крупномасштабных зон зарядки. Кроме того, большая разность потенциалов
(называется перенапряжения) требуется на обоих электродах для преодоления
энергетических барьеров активации и покрытия изолирующих пузырьков, а
затем для обеспечения значительной скорости реакции. Как правило, на
хороших электродах, таких как те, которые сделаны из платины, которые могут
составлять примерно половину вольт к разности потенциалов между
электродами. Кроме того, необходима дополнительная разность потенциалов
для подачи тока через электрическое сопротивление электролизера и цепи; для
(типичных) сопротивлений цепи ячейки один Ома,Каждый ток тока усилителя
потребует еще один вольт и потеряет один ватт мощности. Это потери
мощности (и, как следствие, энергии) (≈ 20%) вызывает нагревание электролита
во время электролиза.
Проектирование системы должно учитывать, что для непрерывной
работы производства важно бесперебойное поступление и циркуляция
жидкостей, в цеху электролиза это: вода, кислота, электролит, пар.
38
Архитектурное строение цеха также имеет большое значение в циркуляции
жидкостей, рабочие элементы по высоте (в метрах) выстроены следующим
образом:
отметка +6 - мостовые краны, влагоулавливатели;
отметка +4.1 - фильтр пресса, напорные баки циркуляций;
отметка +3.6 - электролизные серии, клепальные и металлорежущие
станки;
отметка 0 – промывочные машины, теплообменники циркуляций;
отметка -3.6 - насосные установки, сборники запасного электролита
и кислоты, ресивера вакуумных насосов;
отметка -5 – сборники запасного фильтрованного электролита Ш-Я;
отметка -7 – зумпфовой приямок, защита от попадания сточных вод
цеха, в окружающую среду.
При проектировании должно быть учтено что компания придерживается
жестких норм поддержания экологичности производства, поэтому все
технические жидкости, используемые в цеху ни в коем случае не должны
попасть в окружающую среду. Весь электролит по ряду причин вылившийся из
циркуляций и серии выкачивается и снова после очистки снова попадает в
работу, отработанная промышленная вода проходит процедуру очистки и
попадает обратно в искусственный водоем запасной воды медного завода.
Поэтому в системе должны быть учтен мониторинг аварийных и
предупредительных порогов уровня и кислотности всех технологических
сборников.
Также компания заботится о внешнем виде своего готового продукта,
поэтому при промывании катодов от электролита в промывочных машинах,
также должны учитываться все их рабочие параметры и при выходе из нормы
хоть одного из них в системе должно срабатывать аварийное отключение
подачи энергии на весь механизм. При игнорировании этого требования на
этапе транспортировки катоды покрываются зеленым кислотным налетом и
39
возвращаются обратно в цех как бракованный продукт, что приводит к
многомиллионным убыткам, т.к. для реализации продукта будут затрачены
незапланированные трудовые и производственные ресурсы.
В цеху также существует иерархическое разделение по обязанностям
персонала на 3 группы
инженерно-технический работник (ИТР) – руководящий и
ответственный за производство персонал (начальники смен, инженеры по ТБ и
пр.)
технологический персонал – участвует непосредственно в течении
всех производственных процессов (электролизники, лаборанты, операторы и
пр.)
технический персонал – производит ремонтные и обслуживающие
работы всего технического оборудования в цеху (электрики, слесари,
монтажники и пр.)
Это также важно учесть при проектировании функций оповещения
системы, т.к. разные аварийные и предупреждающие сигналы предназначаются
для разных категорий работников.
В качестве главной особенности проектирования стоит учесть, что ЦЭМ
является опасным и вредным производством первого класса, так как
используемые в производстве вещества и процессы, вредны или вовсе
смертельно токсичны для человека. Соответственно любой сбой системы
может повлечь за собой человеческие жертвы, к примеру, любой
переливающийся сборник кислоты или электролита может облить проходящего
мимо работника и даже при соблюдении им безопасного периметра, брызги
стремительно выливающейся жидкости могут запросто попасть на его кожу и
привести к химическим ожогам. Поэтому одним из главных критериев при
подборе элементов системы стоит учитывать их качество и надежность при
бесперебойной эксплуатации, а в самой системе должны быть максимально
точно проработаны алгоритмы работы оборудования, таким образом, чтобы не
Источник: https://baza.diplomsite.ru/previewfile/11377

Смотрите также:

Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_1-тема-СтрМетал
_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)