Особенность реконструкции цеха спекания

Опасность поражения электрическим током заключается прежде всего в возникновении так называемого “удара“ при соприкосновении с токоведущими частями оборудования. Поражение электрическим током возможно везде, где произошла утечка тока: повреждение изоляции токоведущих проводов, пробоев на корпусе оборудования и при обрывах проводов. При движении транспортёрной ленты возникает опасность возникновения статического электричества. Опасны все предметы, которые случайно оказались под напряжением. Особую опасность представляют открытые участки, где электрическое оборудование подвергается различным атмосферным воздействиям.

Само помещение и наружные участки цеха спекания по электроопасности относятся к категории особо опасных. Для защиты от поражений электрическим током применяется заземление оборудования, ограждение токоведущих частей и использование средств индивидуальной защиты от поражения электрическим током [10]. ГОСТ 12.1.012-9

4.2 Технические и организационные мероприятия

Технические мероприятия.

В цехе спекания все опасные работы автоматизированы и механизированы.

Для снижения шума и вибраций механического происхождения детали шумящего и вибрирующего оборудования следует изготовлять из металлов и сплавов с пониженным звуковыделением. Передаточные устройства приводов (полумуфты) оснащаются пальцами с резиновыми кольцами. Шум трения ослабляется смазкой соударяющихся деталей вязкими жидкостями.

Ослабление шума воздухо(газо-)проводов достигают плавностью движения воздушного потока, плавным переходами в местах изменения направления трубопровода, применением глушителей и использованием турбин малой шумности.

Ослабление вибрации достигается конструктивными и технологическими мерами: уравновешиванием, балансировкой вращающихся частей для обеспечения плавности работы машин.

Защита от прикосновения к токоведущим частям электрических установок достигается изоляцией, ограждением, недоступным расположением токоведущих частей, использованием дистанционного управления, блокировки и предупредительной сигнализации.

Токопроводы высокого напряжения проложены в специальных галереях, выполненных из несгораемых материалов.

Для защиты работающего в случае прикосновения к металлическим частям электрической установки, случайно оказавшейся под напряжением, применяют защитное заземление[10].

Для устранения пыли и газа служит общеобменная вентиляция. Каждая печь имеет 2-х стадийную систему газоочистки (печи №1 и №2 имеют трёхстадийную систему газоочистки): пылеосадительные камеры, электрофильтры типа ЭГБМ. Пыль возвращается в печь. Над транспортёрами установлены вытяжные зонты, откуда пыль идёт на очистку в рукавные фильтры. Запылённость цеха снижена за счёт выноса на открытую площадку мест соединения цилиндрической части печи с головками и сделанных лабиринтовых уплотнений; за счёт работы системы под разряжением.

Средства индивидуальной защиты.

Для защиты органов слуха применяют наружные и внутренние противошумы. Противошумы изготавливают из губки, ваты, марли, пластмасс, эбонита, резины. Степень ослабления шума зависит от конструкции противошума (наушники, шлемы).

Для защиты от действия электрического тока части одежды изготовляют из резины специального состава, которая обладает высокой электрической прочностью и пластичностью. При ремонтных работах рабочие пользуются электротехническими средствами защиты.

Для защиты рабочих от пыли используются защитные пасты, мази, кремы, которые не должны обладать раздражающим действием, растворяться в веществах, от которых необходима защита.

Специальная одежда служит для предохранения рабочих в горячих цехах от воздействия теплового излучения и ожогов [13].

Защита органов дыхания достигается применением фильтрующих приборов (противогазы и различные респираторы). При необходимости рабочим выдают защитные очки.

Организационные мероприятия.

Рациональная организация производства и труда является необходимым условием всякого производственного процесса, она имеет большое значение для охраны труда.

Важное значение имеет профессиональный отбор - определение пригодности к тому или другому виду труда.

Поступающие на работу проходят обязательные медицинские и периодические осмотры для определения пригодности их к выполнению поручаемой работы. Обязательным для всех является вводный инструктаж и сдача экзамена по технике безопасности.

Для защиты и предупреждения об опасности используют предупредительные плакаты и ограждения [11].

Подъёмно-транспортные устройства должны быть испытаны и иметь таблички с ясно указанной на них датой испытания, грузоподъёмностью, датой следующего испытания.

Для проведения ремонтных и других работ необходимо распоряжение и оформленный наряд-допуск к работе.

4.3 Мероприятия по производственной санитарии

Проектом предусмотрено такое цветовое оформление цеха, чтобы значительно снизить утомляемость обслуживающего персонала, повысить безопасность выполнения работы путём применения сигнальных и опознавательных цветов.

С учётом требований эстетики облицовка стен на высоту 1,5 м произведена стеклопластиком голубого цвета. Опасные и движущиеся части оборудования окрашены в красный цвет.

Служебные помещения окрашены в светлые тона масляной краской и отделаны пластиком. Ежедневно производится влажная уборка.

Помещения оборудованы центральной системой отопления.

Для восстановления нарушенного водного баланса в организме, рабочих цехах спекания, снабжают питьевой водой. Расстояние до питьевых точек от рабочих мест не более 75 м.

В цехе имеются помещения для приёма пищи, хранения одежды, комнаты отдыха. Туалеты расположены не далее 75 м от рабочих мест.

Работа в цехе производится круглосуточно, разницы между операциями, выполняемыми в дневное и ночное время нет. Поэтому для обеспечения нормальных условий труда большое значение имеет рациональное освещение каждого рабочего места. В цехе используют искусственное и естественное освещение. Искусственное освещение состоит из общего и местного освещения. Местное освещение позволяет создать нужный уровень освещённости на рабочем месте. Освещённость при общем освещении не должно быть менее 150 лк - при люминесцентных лампах и 75 лк - при лампах накаливания. На лестничных клетках, в коридорах, уборных допускается меньшая освещённость.

Открытые пространства, на которых производятся работы с механизмами, должны иметь освещённость на рабочей поверхности не менее 5 лк [12].

Главные проходы и проезды на территории цеха должны иметь освещённость 30 лк.

Расчет естественного освещения

Естественное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП - 4 -79. коэффициент естественного освещения Iн=3%, т.к. разряд зрительной работы VII (работа со светящимися материалами). Для оценки качества естественного освещения необходимо расчетное значение коэффициента естественной освещенности Ip сравнить с нормативным, определяемым с учетом характера зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий, на территории России нормативное значение КЕО определяется по формуле:

Iн = Iтабл.mc = lн = 311 = 3%

где, Iтабл - табличное значение КЕО, %;

m - коэффициент светового климата;

c - коэффициент солнечного климата.

Для определения необходимо использовать формулы:

100Sop/Sn= Ipзоp/(хr2КфКздКз),

где,Soр = 7346 (м2) площадь светоаэрационных фонарей;

Sn = 21000 (м2) площадь пола;

Ip расчетный коэффициент естественной освещенности, %;

зop = 3,7 световая характеристика аэрационного фонаря;

r2 = 1,35 коэффициент учитывающий влияние отражённого света при верхнем освещении;

Kзд = 1,4 коэффициент учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

Kз = 1,3 коэффициент запаса;

Кф = 1,2 тип фонаря;

х = 0,5 общий коэффициент светопропускания.

Iрв= 1000,51,351,27346/(371,41,321000) = 3,83 % .

lрб› lтабл, то есть естественное освещение в дневное время достаточно.

Кроме рабочего освещения предусмотрено аварийное освещение, необходимое при внезапном отключении, для предотвращения аварий и тому подобное.

Расчет интенсивности теплового излучения

Расчет ведем по формуле:

где F-площадь излучающей поверхности, 144 м2;

Тн - температура излучающей поверхности, 423 0К;

ln - расстояние от центра излучающей поверхности,10 м.

Согласно санитарным нормам, тепловое излучение до 348 Вт/м2 безопасно, т.е. защиты от него не требуется.

Параметры производственной обстановки на рабочих местах в цехе спекания представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.2 - Оценка производственной обстановки

Наименование фактора	Характеристика фактора	Гигиенически норматив	Оценка фактора
	Ед. изм.	величина
Микроклимат: -температура в тёплый период; -температура в холодный период -относительная влажность -скорость движения воздуха; -интенсивность теплового излучения Освещение рабочего места: -естественное -искусственное (люминесцентные лампы) Шум	0С 0С % м/сек ккал/(м2ч) % лк дБА	22-24 14-16 40 0,3 200 3 150 80	20-25 16-18 75 не более 0,3 300 3 150 85	допустимо допустимо допустимо допустимо допустимо благоприятно благоприятно допустимо

Расчет общего воздухообмена

Расчёт количества приточного воздуха ведём по формуле:

Lпр= [(Qя - Lух·Cв·(tрз- tпр)·gв)/gв·Cв·(tух - tпр)] + Lух

гдеQя - избыток явной теплоты в помещении цеха, 12430кВт;

Lух - количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны, м3/с;

Cв - теплоёмкость воздуха (1,005кДж/(К·кг));

gв - плотность воздуха (1,29кг/м3);

tрз- температура рабочей зоны (ГОСТ12.1.005-88);

tпр - температура приточного воздуха;

tух - температура воздуха удаляемого из верхней зоны помещения;

tух = 32 - ((tрз- (1-m)· tпр)/m, где m = 0,4

tух = 32 - (1 - 0,4)·24/0,4 = 44 єС;

Lух = [m· Qя/gв·Cв·(tрз- tпр)] + (1 - m) ·Lухм

Lухм - количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны, м3/с;

Lух = [0,4· 12430/1,29·1,005·(32 - 24)] + (1 - 0,4) ·700 = 899м3/с ;

Lпр=[(12430-899·1,005·(32-24)·1,29)/1,29·1,005·(44 - 24)] + 899 = 1604,16м3/с.

Расчёт кратности воздухообмена рассчитываем по формуле:

К=3600· Lпр/Vц

гдеVц - объём цеха, равен 525000м3;

К=3600·1604,16/525000=11ед.

4.4 Мероприятия по пожарной безопасности

Пожар может возникнуть при нарушении изоляции электропроводки, в случае выброса факела, при проведении сварочных работ, в результате нарушения техники безопасности работающим персоналом. Для ликвидации пожара в цехе спекания имеются огнетушители типа ОП-5 и ОУ-2. Их ставят из расчёта один огнетушитель на 500 м2. Всего установлено 15 штук. Сигнал пожарной команде можно подать с любого рабочего места. В цехе предусмотрены пожарные лестницы. Для эвакуации персонала в случае пожара имеются запасные выходы. Расстояние до выхода не более 50 м.

По пожарной опасности производство относится к категории Б. Степень огнестойкости здания вторая, т.е. стены и перекрытия выполнены из несгораемого материала.

Угольная пыль при хранении и транспортировке склонна к самовозгоранию, поэтому к бункеру угольной пыли предусмотрен подвод пара для пожаротушения. Элементы оборудования оснащены предохранительными взрывными клапанами.

Размещение оборудования в цехе способствует удобному доступу рабочего персонала к рабочим местам.

Противопожарная профилактика включает в себя проведение периодических инструктажей, изучение способов и средств тушения пожаров, безопасной эвакуации людей, поведения при пожаре, взрыве, изучение причин пожаров во избежание их возникновения.

Подержание чистоты и порядка на рабочих местах - это важнейшее требование пожарной безопасности.

Для ликвидации пожара имеются огнетушители типа ОП-5 и ОУ-2, ящики с песком, система автоматического пожаротушения. Для питания пожарных кранов водой имеется противопожарный водопровод. Предусмотрены пожарные лестницы.

Все противопожарные средства необходимо содержать в полной готовности [14].

4.5 Охрана окружающей среды

Производство глинозёма по способу спекания характеризуется большими материальными потоками и неизбежно с этим большими выбросами такими как: пыль при пересыпке сыпучих материалов, спёковой пыли и газов при спекании шихты, шлам после выщелачивания спёка, подшламовая вода для транспортировки шлама на шламовое поле, а также сбросной воздух аспирационных установок, сточные воды.

Предотвращение загрязнения атмосферы и водоёмов промышленными отходами является важнейшей задачей. Организация эффективных систем газоочистки, замкнутого водооборота и утилизации отходов производства позволяет практически полностью исключить загрязнение окружающей среды [15].

На перегрузочных узлах конвейерного транспорта сыпучих материалов предусмотрены аспирационные отсосы. Для предотвращения пылеобразования при выгрузке сырья предусмотрены водяные завесы. Образующийся на различных стадиях технологического процесса вторичный пар стремятся полностью использовать, чтобы не загрязнять атмосферу щелочными аэрозолями.

Глинозёмные заводы крупные потребители промышленной воды, поэтому для предотвращения попадания загрязнённой щелочами воды в ближайшие водоёмы предусмотрена замкнутая система водооборота. Отработанная вода поступает в отстойники, где отстаивается от твёрдых частиц затем охлаждается в градирнях и используется вновь. В зависимости от назначения воды и требований к содержанию в ней примесей организованно несколько систем водооборота (чистая, подшламовая, для технических нужд). Для компенсации неизбежных потерь воды в производстве предусмотрена подпитка систем водооборота свежей промышленной водой. Твердые отходы - нефелиновый шлам - направляется в отвал, на поле для складирования нефелинового шлама

Наиболее эффективно задача охраны природы от загрязнений промышленными отходами решается путём комплексного использования сырья и утилизация отходов [15].

4.6 Организация природоохранной деятельности предприятия

На Ачинском глиноземном комбинате осуществляет свою работу отдел по охране окружающей среды, который осуществляет свою функциональную деятельность в тесном взаимодействии с подразделением комбината, а также со службами ведомственного контроля, органами Госнадзора.

Задачи, отдела охраны окружающей среды на АГК:

· Методическое руководство, организация и координация деятельности всех подразделений комбината по охране окружающей среды на комбинате.

· Контроль за выполнением норм, требований по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов.

· Контроль за техническим состоянием и правильной эксплуатации газоочистных, пылеулавливающих устройств комбината, а также восстановлением нарушенных земель.

Функции отдела охраны окружающей среды на АГК:

· Разработка с участием заинтересованных подразделений и служб комбината годовых и перспективных планов по охране природы.

· Организация осуществления контроля за выполнением подразделениями комбината утвержденных планов, мероприятий и приказов.

· Организация контроля за качеством и количеством сточных вод, газовых и пылевых выбросов, за работой установок пылегазоводоочистки, сооружений для обезвреживания и захоронения отходов производства, за использованием земельных ресурсов, а также за состоянием атмосферы и санитарной зоны.

· Контроль ведения технологических процессов на соответствие его требованиям охраны окружающей среды, проведение систематического анализа результатов природоохранной деятельности комбината в целом.

· Организация и участие в разработке и испытаниях новых методов и установок по очистке отходов газов и промышленных стоков.

· Выявление источников выбросов вредных веществ в атмосферу, водный бассейн и почву в целях комбината.

· Организация расследования причин и последствий залповых выбросов вредных веществ в окружающую среду.

· Контроль за проведением технической учебы с целью повышения квалификации работников комбината в области охраны окружающей среды.



5. Строительная часть

5.1 Описание климатического района

Цех спекания находится на промышленной площадке глиноземного комбината г. Ачинска, который находится в климатическом районе 1, подрайоне В. Средняя температура за отопительный период в данном районе составляет -12,8 °С. Продолжительность отопительного периода 270 суток, температура наиболее холодной пятидневки -41 °С. Глубина промерзания грунта 2,5 м. Преобладают северо-западные ветра.

5.2 Описания места строительства предприятия

Местом строительства проектируемого цеха спекания является промышленная площадка глиноземного комбината г. Ачинска.

По капитальным и эксплуатационным качествам производственное здание относится по II классу. Степень огнестойкости-II, категория пожаростойкости -- Г. Для технологического процесса характерны выделения аэрозолей, по санитарной норме отделение относится к группе IIIа.

Грунт в районе строительства состоит из почвенно-растительного слоя тяжелых песков, сейсмичность 6 баллов. Грунтовые воды на значительной части строительной площадки отсутствуют, максимальная глубина промерзания грунта 2ч2,5 метра.Климатическиеусловия данного района резко--континентальные. Расчётная температура наружного воздуха (зимнего) -41С, необходимая температура внутри цеха +16 С.



5.3 Архитектурно-конструктивное решение производственного здания и санитарная техника

В проекте принято два каркасных здания, многоэтажные бескрановые с «холодного» и «горячего» концов печей, корпус печей находится на открытом воздухе. Длина цеха в осях 1-20300 м, ширина в осях А-Ф120 м. Каркас здания - стальные колоны с шагом 18 м в пролете 3-4-5, стальные колоны с шагом 6 м в пролете 5-7. Размеры пролетов и шаг средних колонн обусловлены габаритами оборудования, шириной проходов и требованиями техники безопасности. Покрытие - железобетонные плиты размером 1,5х6 м по стальным стропильным фермам шагом 12 м. Наружные стены - керамзитобетонные панели 1,2х12м и участки стен из кирпичной кладки (кирпич М100 на растворе М75). Кровля - мягкая из рубероида и слоя утеплителя (керамзит) толщиной 200мм. Водоотвод с кровли - наружный.Фундаменты под колонны предусмотрены столбчатые железобетонные.

Вокруг здания устраивается асфальтовая отмостка шириной 1,5 метра.

Полы изготовлены из бетона марки 75ч100 с фракцией 50ч100 мм. В местах размещения технологического оборудования смонтированы площадки обслуживания.

Ворота в цехе распашные с размерами 3Ч3 м.Лестницы на отдельные площадки металлические.

Наружная отделка здания не предусмотрена. Внутренняя грунтовка - металлические элементы, покрытые эмалью, стены окрашены.

Центральное отопление предусмотрено только в местах диспетчерских пунктов переделов, производственные здания не отапливаются, т. к. необходимую температуру обеспечивает выделяемое рабочим оборудованием тепло. Вентиляция естественная и искусственная, водопровод производственный и хозяйственно-бытовой, канализация хозяйственная и хозяйственно-бытовая, освещение комбинированное.

5.4 Расчет вспомогательных помещений

Вспомогательные помещения располагаются в здании расположенным в близи цеха. Цех и вспомогательное здание соединены между собой переходом Вспомогательное здание коридорного типа, исполнено в железобетонном каркасе. Число этажей 4, высота этажей 3,5 м, длина здания 15 м, ширина 12 м.

Состав вспомогательных помещений: душевые, буфет, гардеробные, умывальные, туалеты, курительные, помещение цеховых общественных организаций, столовая, административно-лекторские помещения.

В цехе работают 390 мужчин и 40 женщин, а в многочисленную смену 120 и 28 [16].

Расчет гардеробной площади

В цехе принят закрытый способ хранения одежды рабочей и домашней в двойном шкафу. Количество гардеробов равно числу работающих в цехе.

Площадь мужской гардеробной:

1,34·390=522,6 м2

где 1,34--площадь, занимаемая двойными и одинарными шкафами с учетом проходов и дополнительных помещений.

Площадь женской гардеробной:

1,34·40=53,6 м2

Расчет площади душевых: по нормам СНиП для данного производства положен один душ на 3 человека исходя из количества работающих в многочисленную смену. Количество душей для мужчин:

120/3=40, для женщин 28/3=9,3 ? 10

Площадь мужской душевой:

5·40=200 м2

где 5--площадь, занимаемая одним душем с учетом проходов и преддушевых.

Площадь женской душевой:

5·10=50 м2

Расчет площади умывальных

Согласно СНиП предусмотрен один умывальник на 10 человек, работающих в многочисленную смену.

Количество умывальников составит:

120/10=1 для мужчин,

28/10=2,8?3для женщин.

Площадь мужской умывальной:

1,6·12=19,2 м2

где 1,6 -площадь, занимаемая одним умывальником с учетом проходов.

Площадь женской умывальной:

1,6·3=4,8 м2.

Расчет площади уборных

Согласно СНиП положена одна напольная чаша на 15 человек, работающих в многочисленную смену.

Количество напольных чаш для мужчин:

120/15=8 для женщин 28/15=1,86?2.

Площадь мужской уборной:

5,3·8=42,4 м2

где 5,3--площадь, занимаемая одной чашей с учетом проходов и умывальника в уборной, м2.

Площадь женской уборной:

5,3·2=10,6 м2,

где 5,3--площадь, занимаемая одной напольной чашей, с учетом проходов и умывальника, м2.

Расчет площади курительной

СНиП отводят 0,03 м2 и 0,01 м2 для женщин, исходя из количества работающих в многочисленную смену, но не менее 9 м2.

Площадь курительной:

0,03·120+28·0,01=3,88 м2

Принимаем площадь 9м2

Расчет площади помещения для отдыха в рабочее время

Нормы отводят 0,4 м2 на человека исходя из количества работающих в многочисленную смену.

Площадь помещения:

0,4·(120+28)=59,2 м2

Расчет площади буфета.

Согласно СНиП при данном количестве работающих в многочисленную смену предусмотрен буфет[34].

Количество мест в буфете:

(120+28)/4=37

Следовательно площадь буфета составит 54 м2.

Расчет площади комнаты раздачи молока.

Нормы отводят 0,1 м2 на одного работающего в многочисленную смену.

Площадь комнаты:

0,1·(120+28)=14,8м2

Площадь помещений цеховых и общественных организаций для данной численности составит 20 м2 .Площадь красного уголка для данной численности составит 36 м2.

Площадь административно-конторских помещений приняты в зависимости от состава служб и количества работающих в них из расчета 4 м2 на рабочее место: кабинет начальника отделения 28 м2, приёмная 18 м2, кабинет механика 16 м2, кабинет энергетика 16 м2, кабинет контроля 12 м2, комната мастеров 24 м2, диспетчерская 24 м2.

Общая площадь вспомогательных помещений составит:



6. Автоматизация процесса спекания

В современных условиях процесс производства становится все более сложным, с каждым днем предъявляя все больше требований к технике, ее наличию на предприятиях и другим моментам, существенно ускоряющим производственную деятельность. Недостаточные возможности человеческих ресурсов, их низкая скорость работы вынуждают искать более качественные способы для повышения эффективности деятельности предприятий самых различных отраслей.

На помощь человеку пришла автоматизация производства. Это процесс, при котором функции управления и контроля за работой на предприятиях были переданы в руки автоматическим устройствам и приборам. Тем самым повысилась не только эффективность труда, но и существенно улучшилось качество выпускаемой продукции и создались оптимальные условия для всех ресурсов производства [17].

6.1 Автоматизированная система управления цехом спекания

АСУТП обеспечивает ведение технологических процессов с заданными показателями качества промежуточных продуктов и согласование производительности отдельных стадий технологических переделов.

Все системы автоматизированного управления построены по принципу двухуровневой иерархии управления. Средства измерения нижнего уровня размещены непосредственно на технологических агрегатах, управляемом оборудовании и в операторских помещениях. Нижний уровень представлен датчиками, преобразователями, вторичными приборами, регуляторами, микропроцессорными контролерами и пускорегулирующей аппаратурой. Верхний уровень представлен рабочими станциями (промышленными и

персональными компьютерами), связанными с микропроцессорными контролерами интерфейсными линиями связи и объединенными с серверами и клиентскими ПЭВМ в информационно-диспетчерскую сеть. Рабочие станции обрабатывают информацию, поступающую от технических средств нижнего уровня, результаты физико-химических анализов проб материалов, формируют управляющие команды регуляторам и микропроцессорным контролерам в соответствии с разработанными алгоритмами и обеспечивают отображение информации о ходе технологических процессов. Серверы обрабатывают информацию, поступающую от рабочих станций, формируют технологические и физико-химические сводки, выполняют передачу технологической информации потребителям.

Широко применяются автоматические рентгеноспектральные анализаторы химического состава, оснащенные компьютерами (Автоматизированная система аналитического контроля - АСАК). Квантометры через интерфейс RS 232 подключены к рабочим станциям, которые включены в информационно-диспетчерскую систему.

Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления цехом спекания включает в себя оперативно-диспетчерскую службу и информационную систему.

К основным функциям системы относятся:

- обеспечение ритмичной, согласованной работы технологических подразделений и агрегатов;

- контроль над использованием производственных мощностей и предупреждение аварийных ситуаций;

- представление о количественных и качественных показателях технологического процесса специалистам и административно-технологическому персоналу цеха;

- автоматизированный сбор, обработка и хранение информации;

- формирование и печать оперативной документации.

Информация, полученная от рабочих станций цеха спекания и смежных цехов, обрабатывается и представляется в виде динамических мнемокадров, таблиц, графиков, сводок текущих значений технологических параметров и результатов анализа химического состава материалов и их физических характеристик.

В процессе эксплуатации постоянно ведутся работы по модернизации и реконструкции средств контроля и управления, по усовершенствованию алгоритмов управления технологическими процессами и программного обеспечения

6.2 Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Системы автоматизации производства глинозема обеспечивают ведение технологических процессов с заданными показателями качества промежуточных продуктов и согласование производительности отдельных стадий технологических переделов. Они выполняют следующие функции:

- сбор, обработка и документирование информации о процессе;

- управление материальными и энергетическими потоками;

- стабилизация качественных и режимных показателей технологического процесса;

- представление технологическому персоналу информации об управляемом процессе;

- обеспечение диалога оператор-система, включающего инструментальные средства воздействия на процесс управления;

- архивирование параметров процесса, событий и действий оператора.

Для реализации этих функций выбрана иерархическая структура АСУТП, включаю-щая три уровня управления.

Нижний уровень системы управления - локальные средства контроля и исполни-тельные механизмы, установленные непосредственно на технологических агрегатах - объектах управления (средства КИП).

Расходомерами сжатого воздуха, воды и пара являются комплекты: сужающие устройства (диафрагмы) и датчики перепада давления.

Расходы воды в трубопроводах Ду> 400 мм контролируются ультразвуковыми расходомерами.

Для измерения расходов растворов, промвод, пульп применяются расходомеры электромагнитные и переменного перепада давления.

Расходы нефелиновой руды, известняка, спека, гидрата измеряют при помощи лен-точных весов и дозаторов.

Для измерения расхода мазута используются массовые расходомеры.

Уровни растворов, пульп, мазута контролируются радарными уровнемерами или уровнемерами, работающими на основе гидростатического метода.

В качестве измерителей температуры используются термо-сопротивления и термопары.

Для измерения защелоченности промводы и конденсата применяют щелочемеры.

Измерение величины pH растворов производится промышленными pH- метрами.

Контроль плотности ведется радиоизотопными плотномерами.

Содержание О2 и СО2 в отходящих газах печей спекания и кальцинации контролируется газоанализаторами.

В качестве запорной и регулирующей арматуры применяются поршневые регулирующие органы, дисковые затворы, электро и пневмоклапаны. Управление арматурой осуществляется с помощью пневматических и одно или многооборотных электрических исполнительных механизмов.

Средний уровень систем управления реализуется на микропроцессорных контроллерах отечественного и импортного производства и действующих комплектно с ними рабо-чих станциях (промышленные и персональные компьютеры). Контроллеры обрабатывают информацию, поступающую от технических средств нижнего уровня, результаты физико-химических анализов проб материалов и по заложенным в них алгоритмам формируют управляющие команды исполнительным механизмам. Рабочие станции служат для ввода заданий от оператора - технолога и отображения информации о ходе технологических процессов.

Верхний уровень. Рабочие станции, связанные с микропроцессорными контроллерами интерфейсными линиями связи, объединены с серверами и клиентскими ПЭВМ в информационно - диспетчерскую сеть. Серверы обрабатывают информацию, поступающую от рабочих станций, формируют технологические и физико-химические сводки, выполняют передачу технологической информации потребителям.

Для автоматизации производства глинозема используются и распределенные системы управления RS-3 и DeltaV фирмы Fisher-Rosemount. Данные системы отличаются интегрированным использованием (единой базой данных, общими средствами конфигурирования) микропроцессорных контроллеров и средств визуализации (консолей операторов в RS-3 и рабочих станций в DeltaV). Распределенные системы управления RS-3 и DeltaV с помощью специальных программно-технических средств включены в общую информационную сеть комбината.

Так же в информационно - диспетчерскую сеть входит автоматизированная система аналитического контроля (АСАК).

В технологической схеме производства глинозема действуют следующие автоматизи-рованные системы:

- АСУТП приготовления сырьевой шихты;

- АСУТП приготовления известкового молока и каустического раствора;

- АСУТП спекания сырьевой шихты во вращающихся печах;

- АСУТП центрального пылеугольного отделения (ЦПУО);

- АСОДУ (автоматизированная система оперативно - диспетчерского управления) цеха спекания;

- АСУТП выщелачивания спека в трубчатых аппаратах;

- АСУТП фильтрации шлама в сгустителях проточного выщелачивания;

- АСУТП промывки шлама в сгустителях проточного выщелачивания;

- АСУТП размола спека в мельницах агитационного выщелачивания и промывки шла-ма в аппаратах колонного типа;

- АСУТП обескремнивания алюминатного раствора;

- АСУТП карбонизации;

- АСУТП декомпозиции;

- АСОДУ цеха гидрохимии;

- АСУТП прокалки гидроксида алюминия.

В процессе эксплуатации постоянно ведутся работы по модернизации и реконструкции средств контроля и управления, по усовершенствованию алгоритмов управления и программного обеспечения.

6.3 Автоматизированная система управления цехом спекания

АСУТП обеспечивает ведение технологических процессов с заданными показателями качества промежуточных продуктов и согласование производительности отдельных стадий технологических переделов.

Все системы автоматизированного управления построены по принципу двухуровневой иерархии управления. Средства измерения нижнего уровня размещены непосредственно на технологических агрегатах, управляемом оборудовании и в операторских помещениях. Нижний уровень представлен датчиками, преобразователями, вторичными приборами, регуляторами, микропроцессорными контролерами и пускорегулирующей аппаратурой. Верхний уровень представлен рабочими станциями (промышленными и

персональными компьютерами), связанными с микропроцессорными контролерами интерфейсными линиями связи и объединенными с серверами и клиентскими ПЭВМ в информационно-диспетчерскую сеть. Рабочие станции обрабатывают информацию, поступающую от технических средств нижнего уровня, результаты физико-химических анализов проб материалов, формируют управляющие команды регуляторам и микропроцессорным контролерам в соответствии с разработанными алгоритмами и обеспечивают отображение информации о ходе технологических процессов. Серверы обрабатывают информацию, поступающую от рабочих станций, формируют технологические и физико-химические сводки, выполняют передачу технологической информации потребителям.

Широко применяются автоматические рентгеноспектральные анализаторы химического состава, оснащенные компьютерами (Автоматизированная система аналитического контроля - АСАК). Квантометры через интерфейс RS 232 подключены к рабочим станциям, которые включены в информационно-диспетчерскую систему.

Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления цехом спекания включает в себя оперативно-диспетчерскую службу и информационную систему.

К основным функциям системы относятся:

- обеспечение ритмичной, согласованной работы технологических подразделений и агрегатов;

- контроль над использованием производственных мощностей и предупреждение аварийных ситуаций;

- представление о количественных и качественных показателях технологического процесса специалистам и административно-технологическому персоналу цеха;

- автоматизированный сбор, обработка и хранение информации;

- формирование и печать оперативной документации.

Информация, полученная от рабочих станций цеха спекания и смежных цехов, обрабатывается и представляется в виде динамических мнемокадров, таблиц, графиков, сводок текущих значений технологических параметров и результатов анализа химического состава материалов и их физических характеристик.

В процессе эксплуатации постоянно ведутся работы по модернизации и реконструкции средств контроля и управления, по усовершенствованию алгоритмов управления технологическими процессами и программного обеспечения[17].

6.4 АСУ ТП охлаждения спека

В процессе охлаждения нефелино-известнякового спека на Ачинском глиноземном комбинате используются колосниковые холодильники типа «Волга-125С», производительностью 125 т/час.

Задача системы автоматического регулирования процесса охлаждения спека состоит в стабилизации расхода и температуры, т.е. теплосодержания вторичного воздуха. Необходимо также создать условия для предупреждения перегрева колосников с целью увеличения времени полезной работы холодильника.

К регулирующим воздействиям, используемым для управления работой холодильника, относятся: изменение общего расхода воздуха, количества аспирационного воздуха и воздуха, вдуваемого вентилятором «острого дутья», а также скорости движения колосниковых решеток.

Эти характеристики, наряду с другими параметрами работы колосникового холодильника, контролируются в большинстве своем средствами промышленной автоматики. Основные контролируемые параметры: температура вторичного воздуха, давление в вентиляторе «острого дутья», температура колосника первого ряда, расход общего воздуха, давление под решеткой в холодной камере холодильника, температура спека на выходе из холодильника.



7. Экономические расчеты

В технологической части было выявлено, что применения печей с увеличенным диаметром на количество выхода спека не влияет , а влияет на качество спека , что характеризует дальнейшее извлечениглиназема на 0,5 %.

Таблица 7.1- Исходная информация для расчетов

Показатель	Условное обозначение	Аналог	Проект
Объем производства спека, тыс. т	В	8316	8316
Расход топлива (каменный уголь), кг/т спека	Р	138	138
Цена 1 т каменного угля, руб.	Цк	1339,4	1339,4
Себестоимость 1 т спека, руб.	С	720,69
Количество печей , ед.	N	11	11
Количество печей с увиличенным диаметром	Nув	4	11
Цена устанавливаемого оборудования , руб.	Цд.з.	-	45646,96
Затраты на монтаж, % (от устанавливаемого оборудования).	Зм	-	30

7.1 Расчет дополнительных капиталовложений

Затраты на оборудование

Кд.з = Цд.з?Nд.з = 45646,96 ? 11 = 50211656 рублей

Затраты на монтаж

Км = Кд.з?Зм = 50211656? 0,25 =12552914 рублей

Итого дополнительные капиталовложения



?К = Кд.з + Км = 50211656+12552914 = 62764570 рублей.

7.2 Обоснование производственной программы

Процесс спекания известняково-нефилиново-содовой шихты осуществляется в 11 печах cувеличенным диаметром.Рассчитаем максимально возможный годовой объем производства глинозема.

В таблице 2 представлена производственная программа цеха.

Таблица 7.2- Производственная программа цеха

Показатели	Индекс и формула	Количество
План по выпуску спека, тыс. т	В	8316
Количество печей, ед	N	11
Календарное время 1 печи, час	Т	8760
Производительность 1 печи, т/час	П	102
Коэффициент использования печи	К	0,86
Мощность цеха, тыс.т	М=ПхКхТхN	8452,69
Коэффициент использования мощности, %		96

Произведенные расчеты доказывают, что мощности цеха позволяют произвести запланированный объем продукции.

7.3 Расчет капитальных вложений в основные фонды и амортизационные отчисления

Составим смету затрат на технологическое оборудование (таблица 3) и произведем расчет амортизационных отчислений оборудования (таблица 4).



Таблица 7.3 - Смета затрат на технологическое оборудование

Наименование оборудования	Количество, ед	Цена за ед, тыс. руб	Общая стоимость, тыс. руб	Затраты	ИТОГО, сметная стоимость, тыс. руб
				На доставку, тыс.руб	На монтаж, тыс.руб
Печное отделение №1,2	1	2	3	4	5	6
Вращающая печь	11	45646,96	502116,56	25105,82	50211,65	572484,09
Холодильник «Волга -125С»	11	9350	102850	5142,5	10285	118277,5
Устанавливаемое оборудование (вентиляторы, электродвигатели)	11	1456,340	16019,74	66	363,556	16449,296
ОДС
Дробилка КДМ 2200	3	475,635	1426,89	71,34	142,69	1640,92
Конвейера	22	5670,00	124740	6237	12474	143451
Грохота	9	212,3	1910,7	95,54	191,07	2197,31
Отделение углеприготовления
Мельница ШБМ-50 3,78,5 (м)	2	16660,62	33321,24	1666,062	3332,124	38319,43
Конвейера	4	775,00	3100,00	155,00	310,00	3565,00
Мельница ШБМ-32 3,26,5 (м)	2	4203,169	8406,338	420,32	840,633	9667,29
ИТОГО						858120,55
Мелкое и неуточненное оборудование, 5%						42906,03
ВСЕГО						934026,58



Таблица 7.4 - Расчет амортизационных отчислений по технологическому оборудованию

Наименование оборудования	Общая сметная стоимость, тыс. руб	Норма амортизации, %	Сумма амортизации, тыс. руб
Печное отделение №1,2
Вращающаяся печь	572484,09	5	28624,2
Холодильник «Волга-125С»	118277,5	5	5913,88
Устанавливаемое оборудование (вентиляторы, электродвигатели)	16449,296	5	822,4648
ОДС
Дробилка КДМ 2200	1640,92	5	82,05
Конвейера	143451	5	7172,55
Грохота	2197,31	5	109,87
Отделение углеприготовления
Мельница ШБМ-50 3,78,5 (м)	38319,43	5	1915,98
Конвейера	3565,00	5	1,78
Мельница ШБМ-32 3,26,5 (м)	9667,29	5	483,36
Мелкое и неуточненное оборудование, 5%	42906,03	27,5	11779,35
ВСЕГО	934026,58		56158,91

Стоимость остальных групп основных средств рассчитаем исходя из их структуры.



Таблица 7.5 - Сводная смета капитальных затрат и амортизационные отчисления

Группы основных средств	Сметная стоимость	Амортизационные отчисления
	тыс. руб.	%	Норма амортизации, %	тыс. руб.
Здания	417083,48	28,3	1,7	7090,419
Сооружения	50482,36	3,4	3,3	1665,92
Передаточные устройства	10935,725	0,7	5,8	634,272
Рабочие машины	934026,58	63,5	16,5	154114,38
Силовое оборудование	32044,22	2,1	12	3845,306
Инвентарь	23143,046	1,5	15	3471,457
Прочие	1144,436	0,07	20	228,887
Итого	1468859,85	100	-	71445,16
В том числе:
активная часть	966070,8	60,74	-	157959,68
пассивная часть	502789,047	39,26	-	13090,955

7.4 Планирование численности и фонда оплаты труда работников

Расчет численности рабочих

Различают явочное и списочное число работников. Явочное количество - это число работников, которые ежесуточно должны быть на производстве. Списочное учитывает и тех, кто отсутствует на производстве (учеба, отпуск, болезнь и т. д.).

Явочное количество рабочих определим по нормам обслуживания:

Чяв=А·Но·С,

где А - число работающего оборудования;

Но - норма обслуживания оборудования, чел-см;

С - число смен в сутки.

С учетом подменных рабочих получим штатную численность:

Чшт =А·Но·(С+1),

Списочная численность рабочих равна:

Чсп = Ч шт ·Ксп

где Ксп - коэффициент перехода от штатной численности к списочной.

Ксп=Тн/Тэф

Ксп определим по плановому балансу рабочего времени одного рабочего, который приведен в таблицу 6

Процесс производства непрерывный, поэтому принимаем трехсменный четырехбригадный график.

Примечание. 1 - первая смена (с 000 до 800); 2 - вторая смена (с 800 до 1600);

3 - третья смена (с 16 до 00 ); в - выходная смена.

Определяем отработанное за неделю время:

часа/неделю

36589/(12(365/7)) = 42 часа /неделю,

где ц - цикл графика;

n - количество недель в году (

д - длительность смены;

tp - количество рабочих дней за цикл.

Тогда переработка за год (т.к. 4240):



часов: (42 - 40)365/7 = 104 часа

дней: 104/8 = 13 смен

Таким образом, рабочему положено 13 дополнительных выходных за год.

Количество выходных по графику:

3653/12 = 91 день,

где tВ - количество выходных дней за цикл.

Отсюда общее количество выходных равно:

91+13 = 104 дня.

Таблица 7.8 - Плановый баланс рабочего времени

Показатели	Значение
1. Календарный фонд, дни	365
2. Выходные и нерабочие дни по графику сменности	104
3. Номинальный фонд рабочего времени, дни, Тн	261
4. Невыходы по причинам:
отпуск (очередной и дополнительный);	47
болезни	6
льготные отпуска учащимся	1
5. Эффективный (рабочий) фонд, дни	261-54=207
6. Коэффициент перехода от штатной численности к списочной:Ксп=Тн/Тэф	2261/207=1,26

Обоснование численности рабочих: численность рабочих принимаем в соответствии с расстановкой в цехе-аналоге:

- агломератчиков 134 человека, в том числе 6 разряда - 12 человек, 5 разряда - 58 человек и 4 разряда - 64 человека;

- загрузчиков шихты 5 человек;

- транспортерщиков 143 человека, в том числе 3 разряда - 67 человек и 2 разряда - 76 человек;

- смазчиков 20 человек;

- операторов пульта управления 10 человек;

- чистильщиков 53 человека;

- машинистов мельниц 23 человека, в том числе 4 разряда - 12 человек и 3 разряда - 11 человек;

- бункеровщиков 18 человек, в том числе 3 разряда - 5 человек и 2 разряда - 13 человек;

- машинистов насосных установок 10 человек;

- дробильщиков 14 человек.

Согласно законодательству для работников цеха предусмотрены доплаты: размер премии примем в размере 20% от базовой оплаты; региональные выплаты 60%.

Доплата за вечернее время с 16 до 24 часов (20% к тарифу): 8/2420 = 6,66%.

Доплата за ночное время с 24 до 8 часов (40% к тарифу):

8/2440 = 13,33%.

Доплата за работу в праздничные дни:

12/365100% = 3,29%.

Оплата отпусков:

(47 + 1)/207100 = 23,19%. 

Расчет планового фонда заработной платы рабочих вносим в таблицу 8.

Произведём расчёт численност...