Курсовая работа (т): Система автоматического регулирования расхода добавок в сушильном барабане прямоточного действия

Система автоматического регулирования расхода добавок в сушильном барабане прямоточного действия

Введение

Автоматизация управления является одним из основных направлений повышения эффективности производства. Ускорение научно-технического прогресса и интенсификация производства невозможны без применения средств автоматизации.

Характерной особенностью современного этапа автоматизации состоит в том, что она опирается на революцию вычислительной техники, на самое широкое использование микропроцессорных контроллеров, а также на быстрое развитие робототехники, гибких производственных систем, интегрированных систем проектирования и управления SCADA-систем.

Одним из направлений повышения эффективности энергетического производства является внедрение вычислительной техники в системах управления. Широкое внедрение АСУ - это объективная необходимость, обусловленная усложнением задач управления, повышением объёмов информации, которые необходимо перерабатывать в системах управления.

На сегодняшний день на любом конкурентоспособном предприятии внедрены АСУТП и АСУ, которые выполняют до 90% задач предприятия.

В организации обслуживания технологического процесса большую роль играют локальные (местные) системы управления технологическим оборудованием и процессами и предназначены для контроля и управления отдельными, несвязанными между собой системами регулирования и в иерархии образуют нижний уровень. Эти системы управления являются одноконтурными и для синхронного управления такими системами, наилучшим будет использование в управлении контроллера. Так как при непрерывном характере производства основной задачей автоматизации является автоматическое регулирование параметров, а при дискретном производстве наиболее подходит программно логическое управление.

Решение поставленных задач предусматривает целый комплекс вопросов по проектированию и модернизации существующих и вновь разрабатываемых систем автоматизации технологических процессов и производств.

Широкое внедрение систем автоматизации приносит промышленности кроме прямого экономического эффекта существенный организационный эффект, так как требует специалистов высокой квалификации, и, следовательно, повышает общий уровень организации производства (уменьшает степень неупорядоченности) и его культуры, улучшает стиль и эффективность руководства и т.д.

Уровень механизации и автоматизации производственных процессов сегодня является одним из важнейших показателей научно-технического прогресса в стране.

1. Анализ литературных источников

Рассмотрим несколько литературных источников, которые помогут нам увидеть направления в автоматизации сушильного барабана. Для сравнения возьмем источники с разными годами издания. Первый из них - А. А. Ларченко - Автоматизация производственных процессов в промышленности строительных материалов - 1975 г.

К тепловым агрегатам цементного производства относятся сушильные барабаны для сушки сырья, добавок (шлак, трепел, опоки) и угольного топлива.

В сушильных барабанах можно производить сушку материалов с достаточно высокой первоначальной влажностью и вязкостью.

При вращении барабана материал непрерывно перемешивается и перемещается, так как барабан имеет наклон к горизонту 3-50, скорость вращения барабана равняется 3-4 об/мин.

Сушильным агентом являются горячий воздух или дымовые газы, поступающие в барабан из специальной топки.

Температура газов для легковоспламеняющихся сортов угля доходит до 4500 С, для сырья и добавок - до 10000 С.

Материалы и газы могут двигаться в одном направлении - прямоточно, или навстречу друг другу - противоточно. Прямоточные барабаны обеспечивают большую скорость сушки в начале процесса, чем в конце, и на выходе относительно более низкую температуру материала. Поэтому прямоточные барабаны наиболее распространены в цементной промышленности.

Конструктивно барабан представляет собой сварной цилиндр длиной от 12 до 30 м и диаметром 2.2-3.2 м. В начале его обычно расположены направляющие винтовые лопасти и цепи.

Барабаны имеют пересыпные устройства, обеспечивающие максимальное соприкосновение материала и газов и наибольшую равномерность распределения материала в поперечном сечении.

Прямоточные сушильные барабаны работают следующим образом. Дробленый сырой материал весовым дозатором или тарельчатым питателем подается по течке в сушильный барабан. Здесь за счет тепла газов материал высушивается. Затем газы с испаренной влагой дымососом удаляются в атмосферу, а высушенный материал направляется на склад или в бункера цементных мельниц. Сушильные барабаны используют тепло от сгорания твердого, жидкого или газообразного топлива.

Начальная влажность добавок, используемых при получении определенных сортов цемента, меняется в довольно широких пределах. Например, привозной шлак может иметь влажность от 6 до 28%, а для нормальной работы цементной мельницы влажность добавок не должна превышать 3%.

Поскольку сушильные барабаны почти на всех цементных заводах не связаны прямо с цементными мельницами, а имеют промежуточные емкости, управление работой барабанов основывается на принципе максимального теплоиспользования. Это означает, что в сушильный барабан вводится максимально возможное количество тепла, ограничиваемое надежностью работы оборудования, и максимально возможная загрузка. После этого определяется способность барабана высушивать материал до заданного значения.

Вторым источником может послужить интернет-страница со следующим названием: «Предложения по автоматизации сушильного барабана».

При использовании контроллера TSX Premium реализуется полное автоматическое функционирование сушильного барабана.

В общей технологической схеме составного цеха сушильный барабан функционирует только при операциях сушки необходимого запаса материала, после чего отключается.

В соответствии с данным технологическим режимом выделяются следующие режимы работы барабана:

·    автоматическое включение технологических подсистем и подготовка к розжигу;

·              автоматический розжиг и подготовка теплового режима сушки материала (разогрев барабана);

·              сушка материала с заданной степенью интенсивности;

·              экономичный режим ожидания сушки (пауза на разогретом барабане);

·              выключение технологических подсистем барабана.

Все подсистемы барабана функционируют как в дистанционном (автоматическом) режиме, так и в режиме местного управления. Изменение режима работы подсистемы “Дистанционный - местный” осуществляется переключателем на местном щитке управления.

Управление сушильным барабаном осуществляется как из центральной операторской составного цеха, так и со щита управления сушильным барабаном. Приоритет управления определяется положением ключа на щите управления барабаном “Станция оператора - щит управления”.

При положении ключа “Станция оператора” управление осуществляется с удаленной станции оператора, построенной на базе ПК с экранным интерфейсом.

При положении ключа “Щит управления” сигналы управления формируются кнопками и переключателями на щите.

Общий алгоритм функционирования САУ

. При поступлении команды “Сушильный барабан включить” осуществляется опрос разрешающих сигналов на автоматическое управление подсистемами. Результат опроса отражается на табло состояний подсистем

При наличии в табло состояния “МЕСТ” необходимо по месту разрешить дистанционное управление соответствующей подсистемой и повторить команду “Сушильный барабан включить”

. При разрешении всех подсистем на дистанционную работу осуществляется проверка их функционирования и включение по следующему алгоритму:

·        включение механизма вращения барабана проверяется по срабатыванию блок-контакта пускателя;

·              включение дымососа проверяется по срабатыванию блок-контакта пускателя и по разряжению в топке на заданный интервал;

·              включение вентилятора воздуха на горение проверяется по срабатыванию блок-контакта пускателя и по давлению после регулирующей заслонки на заданный интервал;

·              включение вентилятора воздуха на разбавление проверяется по срабатыванию блок-контакта пускателя и по давлению на заданный интервал.

·              управляемость регулирующих органов проверяется подачей контрольных сигналов на открытие (закрытие) при отслеживании датчика положения МЭО.

По окончании проверки функционирования подсистем на щите управления загораются сигнальные лампы об их включении (аналогичная информация на мониторе оператора).

. Система переходит в диалоговый режим подачи газа к горелкам и розжига. Загорается табло “Вентиляция топки”. По истечении 10-12 минут выдается команда “Розжиг разрешен”.

По данному сигналу вручную взводится отсечной клапан. Если давление поданного газа после регулирующего органа лежит в допустимом интервале, система фиксирует отсечной клапан подачей напряжения на него.

Диалоговый режим завершается автоматическим розжигом, согласно алгоритму розжига горелки.

Алгоритм розжига завершается с появлением сигнала прибора Ф34 “ПЛАМЯ ОБЩ.”

. По завершении процедуры розжига система переходит в режим разогрева сушильного барабана и включает контрольные сигналы системы аварийной сигнализации и безопасности. Сигнал “аварийная сигнализация включена”.

. Алгоритм разогрева сушильного барабана осуществляется на фиксированном расходе газа (подбирается при технологической наладке) при включенном контуре соотношения “Газ - воздух”.

При попадании температур в нижние границы заданного интервала включаются контура управления температурами на выходе и на входе барабана. Подбором коэффициентов регулирования при наладке (вводятся в контроллер с панели дисплея) достигается выход на заданные температуры без перерегулирования.

По достижении рабочего температурного режима выдается сигнал разрешения на загрузку материала.

. Сигналы включения оператором линий подачи материала в барабаны воспринимаются контроллером как информационные, сигнал разрешения загрузки снимается. При отсутствии загрузки материала в барабаны более N минут система запрашивает у оператора разрешение на перевод барабана на тепловой режим ОЖИДАНИЯ. Делает это автоматически при получении подтверждения оператора. Вывод барабана на рабочие температуры осуществляется командой “Разогрев барабана”.

. Технологический раздел

.1 Описание технологического процесса сушки добавок, вводимых в цемент в сушильных барабанах

В цементной промышленности для сушки добавок (доменный шлак, опока, и др.), вводимых в цемент, в основном применяют сушильные барабаны. В связи с физическими свойствами добавок для их сушки применяют сушильные барабаны прямоточного типа, т.е. такие, в которых топочные газы и высушиваемый материал движутся в одном направлении.

Добавки подают со склада грейферными кранами в бункера сушильных барабанов, а из них питающими устройствами во вращающийся сушильный барабан. Топка для сжигания топлива и подачи топочных газов в барабан установлена со стороны подачи сырого материала. Конструкция топки зависит от вида применяемого топлива. В топку подают не только топливо, но и необходимый для горения воздух, причем соотношение того и другого регулируют при помощи соответствующих регуляторов. Топочные газы поступают из топки в смесительную камеру, куда дополнительно подают воздух.

На другом конце сушильного барабана, со стороны выгрузки высушенного материала, имеется пылеосадительная камера, пройдя которую дымовые газы через пылеулавливающие устройства выбрасываются в атмосферу. Через всю эту систему поток горячего газа просасывается дымососом, установленным за пылеулавливающими устройствами. Сушильный барабан приводится во вращение электродвигателем (через редуктор, подвенцовую и венцовую шестерни). Высушенные добавки из пылеосадительной камеры поступают на транспортирующие устройства и подаются ими на склад сухих добавок.

В целях обеспечения нормального процесса помола цемента необходимо, чтобы влажность материалов, подаваемых в шаровую мельницу, не превышала 2 -3%. Поэтому основное назначение системы регулирования состоит в обеспечении заданной влажности высушенного шлака с максимальным теплоиспользованием барабана, т.е. с вводом в него такого количества тепла, какое в состоянии выдержать технологическое оборудование. Для установленного теплового режима и данной влажности шлака загрузку поддерживают максимально возможной. Количество вводимого в барабан тепла зависит от температуры в смесительной камере и количества теплоносителя, которые устанавливают при выборе теплотехнического режима. В качестве преобразователя температуры теплоносителя используют термопару, которую помещают в смесительной камере. Температуру в барабане поддерживают постоянной. Количество теплоносителя при управлении процессом сушки не измеряют и не регулируют. При постоянном режиме работы вентилятора и дымососа, неизменных положениях регулирующих заслонок и шиберов и при отсутствии больших переменных подсосов воздуха количество теплоносителя колеблется незначительно.

В связи с тем, что прибора, автоматически определяющего влажность материала на выходе из барабана, нет, ее контролируют по косвенному показателю - температуре, измеряемой термометром сопротивления.

Чтобы качественно регулировать процесс сушки материалов в барабане, необходимо иметь соответствующий опережающий импульс, который бы отражал изменение входных параметров. Таким импульсом является температура внутри сушильного барабана, измеряемая термопарой, установленной с горячего конца от обреза барабана. Для предохранения термопары от механических ударов ее помещают в прочный кожух, а для уменьшения инерционности термопары ее рабочий спай приваривают к кожуху и при вращении барабана он попеременно то погружается в материал, то омывается газами. Показания температуры в барабане снимают при помощи двух контактных колец и съемного устройства.

Глубину погружения рабочего спая термопары в барабаны устанавливают экспериментально.

Загрузку сушильного барабана изменяют в зависимости от температуры в нем, а устанавливают эту температуру в зависимости от температуры шлака на выходе из барабана.

Система автоматического регулирования процесса сушки доменного шлака в прямоточном сушильном барабане (рис.2.1) состоит из регулятора температуры в смесительной камере и регулятора загрузки материалом с коррекцией по температуре материала на выходе из барабана. Для регулирования температуры газового потока в смесительной камере сушильного барабана применен трехпозиционный регулятор. Импульсы от термопары, установленной в смесительной камере у обреза барабана, передаются на электронный потенциометр, с трехпозиционным электрическим регулятором. Если температура в смесительной камере выходит за установленные предельные значения, то исполнительный механизм изменяет положение поворотной заслонки, которая регулирует подачу топлива в топку. При розжиге сушильного барабана, когда требуется быстро поднять температуру в смесительной камере, в позиционном регуляторе предусмотрен контакт, при помощи которого в этот период в барабан подается большее количество топлива, чем в период установившегося режима.