Характеристика цементных обжиговых печей завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Обжиговая печь цементного завода ОАО ПО «Якутцемент»

1.1 Краткая характеристика цементной обжиговой печи

цементный обжиговый печь автоматизация

На цементном заводе ОАО ПО «Якутцемент» процесс обжига клинкера реализуется в двух печных агрегатах - вращающихся печах.

Вращающаяся печь - это полый барабан, сваренный из стальных обечаек, выложенный изнутри огнеупорной футеровкой. Корпус печи, расположенный наклонно (4⁰) к горизонту, вращается вокруг продольной оси со скоростью 1 оборот за 38 секунд и более в зависимости от требуемой производительности печи. Длина каждой из печей составляет 100 метров, диаметр 3,6 метра (рис. 1.).

Рис. 1. Общий вид вращающейся обжиговой печи на заводе ОАО ПО «Якутцемент»

В верхнюю (загрузочную) часть печи подаётся сырьевая смесь - шлам, а в нижнюю (разгрузочную) - головку подаётся через горелку природный газ, служащий основным видом топлива для данной печи. Благодаря вращению и наклону корпуса сырьевая смесь движется по направлению к разгрузочной головке печи, по пути оседает и выпаривается на цепной завесе, далее обжигается при высокой температуре и через систему рекуператоров попадает на транспортёрную линию. Далее полученный клинкер (рис. 2.) следует на перемалывание с добавками и получение цемента.

Рис. 2. Полученный в результате обжига полуфабрикат - клинкер

Так же печной агрегат, помимо печи, включает в себя:

- питатель шлама, с помощью которого в печь непрерывно подаётся сырьевая смесь;

- дымосос, преодолевающий аэродинамическое сопротивление всего газового тракта агрегата и обеспечивающий оптимальную тягу, при которой процессы испарения, подогрева и обжига материала протекают с необходимой интенсивностью;

- пылеулавливающие устройства - пылеосадительную (пыльную) камеру и электрофильтр, которые обеспечивают требуемую степень обеспыливания печных газов перед выбросом в атмосферу;

- систему привода во вращение - редуктор, опорные подшипники, электродвигатель;

- систему смазки и охлаждения;

- контрольно-измерительные и регулирующие приборы и аппаратуру, которые позволяют с одного пункта контролировать процессы, протекающие в отдельных механизмах, устройствах, частях и зонах печи, а так же регулировать интенсивность этих процессов и управлять всем печным агрегатом на дистанции из указанного пункта;

- автоматику безопасности, предназначенную для автоматической отсечки топлива (газа поступающего на горелку печи), при возникновении аварийной ситуации.

Централизованное управление печными агрегатами и вспомогательными механизмами осуществляется с рабочего места машиниста, на котором установлены щиты с контрольно-измерительными приборами и регулирующей аппаратурой (рис. 3.). Машинист следит за процессами, протекающими в печи, и при необходимости, предпринимает меры для их оптимизации.

Рис. 3. Щит с контрольно-измерительными приборами печи

1.2 Функциональная схема системы КИП обжиговой печи

Система КИП процесса обжига цементного клинкера во вращающейся печи базируется на качественном контроле параметров процесса, который осуществляется специальными или серийно изготавливаемыми средствами.

Разработанные и испытанные в цементной промышленности системы автоматического регулирования, построены на использовании косвенной информации о технологическом состоянии материала в различных зонах печи по его температуре.

Схемы систем КИПиА вращающихся печей во многом зависят от способа производства, вида топлива, типов агрегатов и габаритов печей. Кроме того, технологические и теплотехнические процессы, протекающие во вращающихся печах, характеризуются многообразием и сложной взаимосвязью, что существенно затрудняет создание эффективной схемы автоматизации [2].

Основные возмущения, влияющие на протекание процесса обжига, вызываются изменениями расхода, физических свойств и химического состава сырьевой смеси, топлива и воздуха, поступающего на его горение. Изменение свойств и состава сырьевой смеси и топлива зависят от работы подготовительных участков, поэтому для автоматического регулирования процесса обжига необходимо предварительно максимально ограничить диапазон изменения этих возмущений, во всяком случае, обеспечить их значения, ограниченные пределами, указанными в технологической карте завода [3].

Функциональная схема системы КИП обжиговой печи цементного завода ОАО ПО «Якутцемент» изображена на рисунке 4. Схема обеспечивает контроль и регулирование технологических параметров, предусматривает возможность дистанционного управления механизмами, обеспечивающими поддержание заданного температурного режима.

Рис. 4. Функциональная схема системы КИП обжиговой печи цементного завода ОАО ПО «Якутцемент»

Условные обозначения средств автоматизации на функциональной схеме системы контрольно-измерительных приборов и автоматики обжиговой печи приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Условные обозначения средств автоматизации

При работе вращающихся печей контролируют следующие параметры:

- температуру в зоне кальцинирования, за цепной завесой, в пылеосадительной (пыльной) камере, газов перед электрофильтрами (в левом и правом карманах пыльной камеры), отходящих газов (перед дымососом);

- разрежение в головке печи, в пыльной камере, перед жалюзями дымососа;

- расход и давление газа;

- давление масла в системе смазки редуктора;

- расход шлама (сырья).

Измерение температур осуществляется при помощи первичных преобразователей (датчиков) - термопар и термосопротивлений. Измерение давлений и разрежений - с помощью преобразователей давления в унифицированный электрический сигнал. Расход газа - при помощи дифференциального манометра.

Измерение и регулирование расхода шлама реализуется при помощи электромагнитного расходомера и ПИД-регулятора, который воздействует на исполнительный механизм, находящийся в зацеплении с подвижным гусаком.

Показывающие и регистрирующие приборы, подключенные к датчикам и находящиеся на расстоянии, являются вторичными.

Схема предусматривает:

- автоматическое переключение системы смазки редуктора с одного маслонасоса на другой при понижении либо повышении давления масла;

- автоматику безопасности - отсечку (отключение) газа при снижении его давления ниже допустимого значения, при недопустимом снижении разрежения перед дымососом, при полной остановке дымососа, либо при возникновении прочих аварийных ситуаций.

В приведённой схеме отсутствует световая и звуковая сигнализация, извещающая об отклонении от заданного значения технологических параметров, что отрицательно сказывается на работе печей - машинист несвоевременно принимает меры для устранения возникшей неисправности.

2. Требования, предъявляемые к промышленным приборам и средствам автоматизации

2.1 Государственная система приборов и средств автоматизации

Государственная система приборов (ГСП) представляет собой комплекс унифицированных взаимозаменяемых приборов и устройств, предназначенных для получения, обработки и использования информации. Внедрение ГСП обеспечивает создание приборов и устройств систем автоматизации на принципах унификации, агрегатирования, совместимости. Унификация позволяет сократить номенклатуру выпускаемых промышленностью приборов и устройств при полном удовлетворении потребностей рынка, удешевить их стоимость, уменьшить эксплуатационные затраты. Агрегатирование позволяет компоновать различные приборы, регуляторы, преобразователи из типовых унифицированных деталей, узлов, модулей и агрегатов, обладающих функциональной и геометрической взаимозаменяемостью, т.е. улучшает качество изделий, сокращает затраты на изготовление и повышает надежность их работы [4].

Совместимость на основе унификации сигналов связи, конструктивных присоединительных размеров, параметров питания, метрологических характеристик, эксплуатационных требований позволяет скомпоновать приборы и устройства различного назначения в автоматические системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами, а также осуществить их взаимозаменяемость [5, 6].

Основные требования к изделиям ГСП, обеспечивающие их совместимость в системах и взаимозаменяемость, приведены в ряде государственных стандартов (ГОСТ 12997 - 84 [7], ГОСТ 13033 - 84Е [8], ГОСТ 26.203 - 81 [9] и др.).

По функциональному признаку приборы и устройства ГСП подразделяются на следующие группы: получения информации о состоянии процесса; ввода и вывода информации; преобразования и хранения информации; использования информации; вспомогательные. Отдельные изделия ГСП могут сочетать в себе несколько вышеперечисленных функций.

К устройствам для получения информации относят первичные измерительные преобразователи, нормирующие преобразователи и контрольно-измерительные приборы, вторичные измерительные преобразователи.

Первичный измерительный преобразователь преобразует контролируемый параметр в выходную физическую величину (электрический сигнал, пневматический сигнал, перемещение, усилие и т.д.). Нормирующий преобразователь преобразует сигнал, снимаемый с выхода первичного измерительного преобразователя, в унифицированный. Обычно измерительный и нормирующий преобразователи объединяют конструктивно в один прибор.

Контрольно-измерительные приборы используются для измерения и записи различных технологических параметров (давления, температуры, уровня, расхода, состава и др.), в них могут быть встроены дополнительные устройства для осуществления сигнализации предельно допустимых значений параметра, преобразования и передачи сигнала к другим измерительным системам и регуляторам суммирования и др.

Информационный сигнал об измеряемом параметре передается от первичного ко вторичному преобразователю по линиям связи (электрические провода, пневмотрубки и т.д.).

В зависимости от вида энергии носителя сигналов в канале связи, применяемого для приема, выдачи и обмена информации, изделия ГСП подразделяются: на электрические; пневматические; гидравлические; использующие другие виды энергии носителя сигналов; комбинированные; работающие без использования вспомогательной энергии.

Устройства, использующие для своей работы энергию одного рода, условно образуют ветви ГСП - электрическую, пневматическую, гидравлическую. Ветвь приборов, работающих без вспомогательной энергии, состоит из совокупности различного рода регуляторов прямого действия. Связь между приборами различных ветвей осуществляется с помощью преобразователей (пневмоэлектрических, электропневматических и др.). Наиболее распространенными при автоматизации технологических процессов являются приборы электрической и пневматической ветвей.

Используемые в промышленности устройства преобразования, хранения и обработки информации пневматической ветви ГСП объединены в комплексы технических средств, включающих в себя функциональные блоки для выполнения математических операций, автоматические регуляторы, устройства запоминания, задатчики, вторичные приборы для контроля и регистрации измеряемых величин со встроенными задающими и сигнализирующими устройствами.

В устройствах электрической ветви ГСП значение измеряемой величины преобразуется в пропорциональный электрический унифицированный сигнал. Электрическая ветвь подразделяется на две подветви: дискретную и аналоговую.

В электрической дискретной ветви информация о дискретных (прерывных) значениях контролируемого параметра передается в форме релейных или кодированных (частотных или импульсных) сигналов. В электрической аналоговой ветви приборы непрерывно передают информацию, и значение контролируемого параметра определяется по амплитудным значениям информационного сигнала, его фазе или частоте.

Для работы с приборами ГСП могут быть использованы и неунифицированные измерительные преобразователи с естественными выходными сигналами (термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические преобразователи), для этого они снабжаются дополнительным устройством, преобразующим естественный выходной сигнал в унифицированный сигнал ГСП.

В зависимости от воздействия окружающей среды приборы и устройства ГСП подразделяются на следующие виды исполнения: обыкновенные, защищенные от воздействия пыли (пылезащищённые), защищенные от воздействия воды (водозащищенные), защищенные от агрессивной среды, взрывобезопасные (в том числе искробезопасные), защищенные от других внешних воздействий.

Исполнения, категории размещений, условий эксплуатации, хранения и транспортирования приборов и устройств ГСП в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды устанавливаются согласно ГОСТ 12997 - 84 [7]. Маркировка климатического исполнения приводится в паспорте или техническом описании, в отдельных случаях в условном обозначении типа (марки) изделия.

По устойчивости к механическим воздействиям изделия ГСП подразделяются на исполнения: обыкновенное, виброустойчивое.

По степени защищенности от воздействия воды изделия выпускаются четырёх исполнений: В1, В2, ВЗ, В4. Обозначение исполнения входит в условное обозначение и указывается на табличке и паспорте. По степени защищенности от проникновения пыли приборы и устройства выпускаются двух исполнений: П1 и П2. Обозначение исполнения входит в условное обозначение изделия. В зависимости от частоты, вибрационных воздействий приборы и устройства изготавливаются трек исполнений: 1, 2, 3. Исполнение указывается в паспорте или техническом описании прибора.

2.2 Унифицированные сигналы

цементный обжиговый печь автоматизация

Унифицированный сигнал ГСП - сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами, обеспечивающий информационную связь и совместимость приборов и средств ГСП.

Параметры электрических унифицированных входных и выходных сигналов тока и напряжения в рабочем диапазоне установлены ГОСТ 26.011 - 80 [10], ГОСТ 26.013 - 81 [11], ГОСТ 26.014 - 81 [12].

Для аналоговых токовых входных и выходных сигналов постоянного тока, мА, пределы их изменения составляют: (0 - 5), (- 5 - 5), (0 - 20), (- 20 - 20), (4 - 20).

Для аналоговых входных и выходных сигналов напряжения постоянного тока, В, пределы их изменения составляют: (0 - 1), (- 1 - 1), (0 - 5), (- 5 - 5), (1 - 5), (0 -10), (- 10 - 10).

Входные сопротивления прибора или устройства с входными сигналами постоянного тока, Ом, должны быть: для сигналов (0 - 5), (- 5 - 5) мА; для сигналов (0 - 20), (- 20 - 20), (4 - 20) мА - не более 200 Ом; для сигнала (-100 - 100) мА - не более 150 Ом.

Нагрузочное сопротивление (сопротивление прибора и линии связи), при котором устанавливаются пределы изменения выходных сигналов постоянного тока, должно быть:

- в диапазоне с верхними пределами:

2,5 кОм - для сигналов (0 - 5), (- 5 - 5) мА; 1,0 кОм - для сигналов (0 - 20), (- 20 - 20), (4 - 20) мА;

- в диапазоне с нижними пределами:

1,0 кОм - для сигналов (0 - 5), (- 5 - 5), (1 - 5) В; 2,0 кОм - для сигналов (0 - 10), (- 10 - 10) В.

Номинальные пределы изменения сигналов напряжения переменного тока частотой 50 и 400 Гц составляют: (0 - 5), (- 1 - 1), (0 - 2) В.

Для приборов и устройств с сигналами напряжения переменного тока частотой 50 Гц, основанных на изменении взаимной индуктивности, пределы изменения взаимной индуктивности составляют: (0 - 10), (- 10 - 10), (0 - 20) мГн.

Параметры электрические частотные непрерывные входные и выходные, используемые для информационной связи между приборами и устройствами ГСП, устанавливаются ГОСТ 26.010 - 80 [13]. В общепромышленных системах наиболее широко применяются частотные сигналы с диапазоном (2 - 4) или (4 - 8) кГц.

Параметры электрических входных и выходных сигналов тока и напряжения с дискретно изменяющимися амплитудой, длительностью, фазой и частотой, предназначенных для информационной связи между приборами и средствами ГСП, устанавливаются ГОСТ 26.013 - 81 [11]. Номинальные значения амплитуд (верхнего уровня) частотных сигналов могут иметь следующие значения: 0,6; 1,2; 2,4; 6; 12; 24; 27; 48; 60; 110; 220 В-для напряжения; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000 мА - для токов.

Номинальные значения напряжения питания постоянного и переменного тока приборов и устройств устанавливаются ГОСТ 21128 - 83 [14]; для переменного однофазного частотой 50 Гц - 12; 24; 36; 40; 220; 380; 660В; для переменного трехфазного частотой 50 Гц - 40; 220; 380; 660 В; для постоянного - 12; 24; 27; 36; 48; 60; 110; 220; 440 В.

Размещено на Allbest.ru