Автоматизация управления мокрого помола сырьевых материалов при производстве цемента. Работа. Исследование случайных процессов при автоматизации
 Скачать 340.23 Kb.
|
|
Пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряющиеся компоненты) Газообразные выбросы в атмосферу (NOx, SO2, CO2, VOC, другие) Другие выбросы (шум и колебания, запах, техническая вода, отходы производства и т.д.) Потребление ресурсов (энергия, сырье) Пыль Исторически, выбросы пыли (особенно от печей), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства, вызывают наибольшее беспокойство. В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов это то, горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала, а именно сырьевого материала, клинкера или цемента. На данный момент доступны современные технические методы снижения пыли (электростатические осадители, фильтры), что снизило пылеобразование в цементной промышленности за последние 20 лет приблизительно на 90 %. Пылеобразование из рассредоточенных источников на территории завода ("сдуваемая пыль"), может происходить в результате хранения и погрузки, то есть в транспортной системе, складских запасах, во время движения подъемного крана, упаковки в мешки, и т.д., и в процессе транспортировки, во время движения транспорта по грунтовым дорогам. Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсичным и может нанести серьезный вред здоровью работника. Длительное вдыхание пыли вызывает раздражение и изменение соединительной ткани легких, что ведет к ограничению их дыхательной поверхности и ухудшению состояния всего организма. Твердые пылинки с острыми краями могут вызвать травмы глаз. Запыление глаз может привести к развитию конъюнктивита и изменениям роговицы глаз. Пыль независимо от ее состава покрывает кожу, может закупоривать выходы сальных и потовых желез, что приводит к воспалительным заболеваниям кожи (дерматитам, экземам и т.п). На всех переделах цементного производства есть различные по характеру и интенсивности источники загрязнения воздуха рабочих зон и окружающей атмосферы. Так, при дроблении сырьевых карбонатных материалов источниками пылеобразования являются: приемный бункер дробилки крупного дробления; узлы загрузки и выгрузки дробилок крупного, среднего и мелкого дробления; узлы перегрузки и сброса на ленточных конвейерах, транспортирующих материалы на склад Локализация очагов пыли осуществляется с помощью аспирационных укрытий, из которых запыленный воздух отсасывается в пылеулавливающие аппараты, и после очистки в них выбрасывается в атмосферу. Количество воздуха, которое необходимо отсасывать от дробилок, составляет от 50 до 200 м3 на тонну дробленого материала. Цехи обжига клинкера и помола цемента оснащены мощным обеспыливающим оборудованием. Снижение и контроль за пылеобразованием на современном цементном заводе нуждается в инвестировании и компетентных методах управления, но это уже не технические проблемы. Выделение газов в атмосферу Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента сегодня. Основные газы, которые выбрасываються в атмосферу это - NOx и SO2. Другие менее вредные соединения - VOCs (летучие органические соединения), CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы. CO2 - газ, который в значительных количествах используется для отопления оранжерей, теплиц. Формирование NOx является неизбежным следствием высокотемпературных процессов горения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом, в значительной степени поглощается продуктами печи. Однако, сера, содержавшаяся в сырье как сульфиды (или органические сернистые вещества) - легко улетучивается при низких температурах (то есть 400- 600 ° C), что может привести к значительным испарениям SO2 через дымовые трубы. Другие легко испаряющиеся нежелательные вещества, поступающие в систему печей или эффективно разрушаются при высоко температурном горении, или почти полностью поглощаются продуктом. Таким образом, неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента есть незначительные выделения газов, таких как VOCs, HCl, HF, NH3 или тяжелые металлы. Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксинов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм. Другие летучие компоненты, такие как ртуть - тщательно контролируются , чтобы предотвратить нежелательные выбросы в атмосферу. Как результат обжига исходного сырья и сгорания ископаемого топлива выделяется углекислота. Выделение углекислого газа, как результат потребления топлива, было прогрессивно снижено в результате воздействия сильного экономического стимула к минимизации потребления топливной энергии. Другие выбросы Шум является причиной быстрой утомляемости и снижения работоспособности. Сильный шум часто вызывает у людей головные боли, головокружение, беспричинную раздражительность. Во время работы он мешает концентрации внимания, вследствие чего снижается производительность труда. Вибрация — одна из разновидностей механических колебаний и в отличие от воздушного звукового шума представляет собой материальный шум, передаваемый человеку непосредственно от источника вибрации или по элементам конструкций производственных зданий. На отдельных предприятиях цементной промышленности, особенно там, где есть старое оборудование, основания вибрационных агрегатов, машин и механизмов жестко связаны с фундаментом здания, что приводит к распространению вибрации на перекрытие и пол. На таких участках работающие подвергаются вибрации в течение всего рабочего дня. 15 ОБЯЗАННОСТИ МАСТЕРА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА Производственный участок промышленного предприятия объединяет определенное количество рабочих мест, расположенных на отдельной территории, где производится однотипная продукция или выполняются технологически однородные операции. Управление производственным участком должно обеспечить эффективную и бесперебойную работу всех его рабочих мест, повышение их технического и технологического уровня, тесную взаимосвязь и координацию действий. Возможность достижения этих целей в значительной мере зависит от порядка размещения рабочих мест на участке, организации труда на рабочих местах, управления действиями людей. Все это контролирует мастер производственного участка. Содержание труда мастера определяется тем кругом работ, которые он должен выполнять в процессе производства. Приводимый перечень видов работ мастера составлен в соответствии с Типовым положением о мастере производственного участка и существующей практикой. Мастер выполняет следующие виды работ: 1. Прием и сдача смены: обход участка, выяснение всех вопросов по подготовке к работе смены, осмотр состояния рабочих мест и территории участка, принятие решений по устранению выявленных недостатков подведение итогов выполненной за смену работы, оформление сменных заданий, сменного рапорта, информирование о работе смены старшего мастера, контроль за уборкой оборудования, подготовка участка к следующей смене, сдача смены, заполнение журнала приема-сдачи смены. 2. Выдача задании на смену: обмен информацией со старшим мастером по выполнению сменного задания, внесение корректив в сменный план работы ознакомление рабочих с итогами работы за прошедшую смену и с планом работы на текущую смену, инструктаж рабочих при переналадке оборудования и выполнении новых работ, выдача сменных заданий с учетом производственных заданий и заданий по росту производительности труда, нарядов. 3. Административно-техническое руководство: периодический обход участка с целью комплексного контроля за ходом производства и техникой безопасности, принятие практических мер по устранению возникших неполадок, организация и контроль обеспечения рабочих мест заготовками, технологической оснасткой, режущими и из мерительными инструментами, технической документацией, организация обслуживания рабочих мест транспортными, подъемными и другими вспомогательными средствами, контроль за выполнением технологических процессов, оказание помощи рабочим в изучении технологической документации, проверка выполнения сменных заданий рабочими, участие в планировании производственной деятельности участка, в определении месячных и годовых производственных заданий рабочим, разработка и внедрение мероприятий, обеспечивающих их выполнение, изучение сменного задания на следующий день и составление плана загрузки рабочих мест, проверка выполнения графиков по номенклатуре, осмотр и сдача готовой продукции, подготовка и участие в совещаниях по производственным вопросам и по итогам рабочего дня, информирование руководителей цеха о ходе производства, оформление отчетной документации, проведение воспитательной работы среди рабочих, выяснение причин невыходов и опоздании на работу, оформление документов и заявлений рабочих. 4. Контроль качества продукции: проверка качества выпускаемой продукции непосредственно на рабочих местах, анализ причин выпуска некачественной продукции принятие мер по исправлению брака, разбор рекламаций и принятие решений совместно с работниками отдела технического контроля по исправлению брака или его списанию, составление актов на бракованную продукцию. 5. Анализ технико-экономических показателей производственной деятельности: анализ выполнения сменных декадных, месячных заданий по всем показателям работы, учет и корректировка месячных, квартальных и годовых производственных заданий рабочих (бригад) участие в разработке и пересмотре норм выработки и норм времени, анализ расхода фонда заработной платы, распределение премиального фонда мастера на поощрение лучших рабочих. 6. Повышение квалификации кадров: обучение рабочих передовым приемам и методам труда, организация и контроль за проведением технической учебы и сдачи экзаменов, ознакомление учеников, молодых рабочих и практикантов с организацией труда и технологией производства, изучение технической и экономической литературы. 7. Охрана труда и техника безопасности: инструктаж рабочих по технике безопасности и противопожарному состоянию, обучение рабочих безопасным приемам труда, расследование случаев травматизма и составление актов, оформление журнала по технике безопасности, выписка спецодежды. 8. Контроль за работой и состоянием оборудования: проверка технического состояния оборудования и правильности его эксплуатации, контроль за графиком ремонта оборудования, вызов на участок работников ремонтной службы для устранения неполадок, участие в сдаче оборудования, инструментов в ремонт и принятие их из ремонта, составление заявок на приобретение новых инструментов, оформление актов на списание инструментов, пришедших в негодность. 9. Оформление, сдача документов на оплату труда: оформление и сдача нарядов. 16 АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ АСУТП НА ЦЕМЕНТНОМ ЗАВОДЕ В последние, годы автоматизация процессов на предприятиях цементной промышленности осуществляется в широких масштабах: в значительных объемах вводятся в действие системы автоматического контроля регулирования отдельных процессов (агрегатов); предусматриваются системы автоматизации с централизованным управлением на всех проектируемых и вновь строящихся заводах; вводятся в действие автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) с УВМ; создаются автоматизированные технологические комплексы (АТК) для заводов с высокопроизводительным оборудованием. Для отдельных агрегатов, таких как цементная мельница, были разработаны и нашли применение системы автоматического контроля и регулирования процессами мокрого помола сырья, помола шихты в процессе получения цемента (в трубных шаровых многокамерных мельницах). Все эти системы обеспечивают стабилизацию качества получаемой продукции: тонкость помола, химический состав сырьевого шлама или готового цемента и др.; В последнее время на цементных заводах широко применяются также автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) с использованием цифровой вычислительной техники (управляющих вычислительных машин и др.). На многих заводах внедрение АСУТП осуществляется для процессов приготовления сырьевых смесей (как для периодических процессов, так и для непрерывных мокрого и сухого способов производства цемента), процессов помола в шаровых трубных мельницах, в мельницах "Гидрофол" и др. Массовое внедрение малых АСУТП, базирующихся на применении современных мини-ЭВМ, может быть обеспечено при малой их стоимости и высокой эксплуатационной надежности. В условиях вновь проектируемых мощных предприятий разработка АСУ должна осуществляться в рамках проектирования автоматизированного технологического комплекса (АТК). Последний является системой, в которой технологические решения и решения по автоматизации рассматриваются как единое целое, т. е. технология учитывает возможности автоматизации, а системы автоматизации являются технологической необходимостью. Данная подсистема предназначена для управления технологическим процессом мокрого помола твердого сырья в многокамерных шаровых мельницах открытого цикла. Подсистема обеспечивает минимизацию суммарных затрат на помол сырья (и его обжиг на последующей стадии производства), связанных, с одной стороны, с затратами на измельчение сырья, с другой — на выпаривание воды при обжиге. С этой целью в подсистеме предусмотрены минимизация влажности шлама при ограничениях, определяемых его транспортабельностью, и стабилизация загрузки мельницы сырьем. В качестве исходной информации для подсистемы контроля и управления используются следующие аналоговые сигналы: расход воды, положение ножа тарельчатого питателя (или датчика расхода сырья), электроакустические сигналы, распределенные по, длине мельницы, и выходной сигнал — вязкость шлама. Помимо этого, в подсистеме учитываются релейные сигналы, характеризующие режим работы мельницы и вспомогательных механизмов, поступление сырья в бункеры и в мельницу. Алгоритмы контроля процесса мокрого помола сырья, входящие в подсистему, включают для каждой мельницы: - текущий контроль аналоговых сигналов и печать смены состояний релейных сигналов; - обнаружение нарушений технологического процесса и аварийных ситуаций с соответствующей сигнализацией и печатью; - обнаружение нарушений работы аппаратурного комплекса АСУ, непосредственно связанного с объектом контроля и управления; - вычисление средних (за заданный интервал времени) значений показателей работы мельниц и среднеквадратических отклонений основных измеряемых величин; - регистрацию и учет времени работы оборудования и перебоев в поступлении сырья. Схема подсистемы управления процессом помола сырья представлена на рисунке 19. Здесь показаны местный пост управления, УВМ и основные связи, реализуемые в указанной подсистеме. Подсистема включает в себя контуры управления расходами сырья и воды по электроакустическим сигналам, контролируемым в двух участках мельницы (в первой камере и в зоне шламообразования). Эти сигналы имеют малое запаздывание, поэтому удается компенсировать основную часть высокочастотных возмущений, благодаря чему последние практически не влияют на выходные показатели работы мельниц: вязкость шлама и тонкость помола. Компенсация низкочастотных возмущений обеспечивается коррекцией управления расходом воды по вязкости шлама. Учитывая, что процесс помола сырья характеризуется существенной нестационарностью его характеристик, был разработан специальный корреляционный алгоритм самонастройки контура управления расходом воды по промежуточной переменной. Суть этого алгоритма заключается в минимизации степени связи между промежуточной и выходной величинами. Кроме рассмотренных алгоритмов в подсистеме разработан алгоритм управления технологическим процессом в переходных режимах: после пуска мельницы и подачи в нее сырья, а также при длительных перебоях в поступлении сырья. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном дипломном проекте была разработана функциональная схема автоматизации управления мокрого помола сырьевых материалов при производстве цемента. Выбраны контролируемые параметры – уровень шума, вязкость, расход. Проведён расчёт надёжности и было установлено, что данная система является надёжной, так как наработка на отказ (Т0) составляет 5,2 лет. Определён интервал, в котором находятся значения измеряемого параметра. По статическим характеристикам мы определили устойчивость системы: при пересечении двух статических характеристик под углом 62° система характеризуется хорошей устойчивостью. Определен критерий устойчивости системы автоматического управления, построен годограф: порядок характеристического уравнения равен 2 и вектор на рисунке повернут в положительном направлении на 2 квадранта - система является устойчивой. Выбраны приборы и оборудование – цементная мельница, микрофонное устройство, приборы следящего уравновешивания, диафрагма камерная, дифманометр, вискозиметр ротационный; разработана таблица соединений и подключений, схема соединений внешних проводок, перечень составных частей щита, рассчитаны погрешности измерительных приборов: приведенная погрешность прибора КСУ2 равная 0,25 не превышает класс точности равный 1,5 , то прибор годен к эксплуатации. Рассчитан экономический эффект от внедрения нового оборудования: ввод нового оборудования привёл к следующим положительным результатам таким как увеличению срока службы оборудования на 3 года, производительности оборудования в 2,2 раза; уменьшению годовых эксплуатационных издержек при использовании нового оборудования за счет уменьшения расходов на электроэнергию, за счет снижения расходов на заработную плату обслуживающего персонала в 2 раза, из-за высвобождения по одному человеку в каждой смене и привел к сокращению затрат на дополнительное обучение обслуживающего персонала из-за упрощения процессов обслуживания оборудования; Так же ввод нового оборудования привёл и к другим результатам: привлечению дополнительных инвестиций; увеличению затрат на капитальный ремонт в процессе эксплуатации оборудования; увеличению амортизационных отчислений; увеличению расходов на послегарантийное сервисное обслуживание и покупку запасных частей. Полезный эффект от внедрения нового оборудования составил 2505484,2 рублей, что указывает на экономическую целесообразность внедрения. Помимо расчетных данных в данном проекте были полностью освещены вопросы охраны труда, техники безопасности, защиты экологии окружающей среды, приведены обязанности мастера на производстве и рассмотрены аспекты внедрения АСУТП на цементном заводе. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 ГОСТ 2.105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам. 2 ГОСТ 2.701-76 ЕСКД Схемы. Виды и типы. Общие требования. 3 Гальперин М.В. Автоматическое управление.- М.: ФОРУM: ИНФРА-М, 2004 4 Горошков Б. И. Автоматическое управление - М.: Издательский центр "Академия", 2003. 5 Экономика строительства Под редакцией И. С. Степанова. М. : Юрайт, 1997 6 Клюев А. С., Глазов Б. В., Миндин М. Б. Техника чтения схем автоматического управления и техническою контроля,- Энерго-атомиздательство, 1983. 7 Кочетов В С., Марченко А. А., Немировский Л. Р. Автоматизациия производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов - Л : Стройиздательство, 1981 8 Солодовников В. В., Плотников В. Н. Яковлев А. В. Основы теории и элементы систем автоматического peгулирования.-М.:Машиностроение,1988 9 Топчеев Ю. И. Атлас проектирования систем автоматического peгулирования.- М.: Машиностроение, 1989 10 Комлев Е. Н. Научные основы управления и организации труда: Учеб. пособие для машиностр. спец. техникумов.-М.:1987 11 Каталоги средств автоматизации |