Розробка установки сушки та очищення піску

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

ТОВ Гірниче підприємство «Біла скеля» здійснює свою діяльність у гірничодобувної галузі, та займається видобутком піску та його підготовкою для будівельної галузі.

Пісок, піски - осадова уламкова гірська порода і штучний матеріал, що складається із зерен гірських порід. Часто зерна піску представлені майже винятково кварцом. Піски використовуються при будівництві автомобільних і залізничних доріг, для виготовлення бетонів і будівельних розчинів, у виробництві силікатних будівельних матеріалів, при виготовленні виробів грубої кераміки, покрівельних рулонних матеріалів, в цементному, а також в ливарному виробництві (піски формувальні). Також пісок широко застосовують на будівництві, а також для виготовлення скла, кераміки, порцеляни, фаянсу,

цегли, цементу.

Пісок це необхідний для нас природний елемент. Якщо подивитися на пісок, як на хімічний елемент - за своєю суттю це кварц. Пісок - це складова нашої планети, так наша планета складається з ґрунту і вологи. За своїм складом пісок різноманітний, залежно від його географічного розташування. У чистому вигляді він складається з найдрібніших частинок. У природних умовах пісок містить в собі безліч зовнішніх включень.

При будівництві необхідним складовим будівельних сумішей є пісок. Важливо використовувати сухий пісок для виробництва будівельних сумішей тільки в його очищеному від зовнішніх включень стані, щоб уникнути появи дефектів після затвердіння сумішей - розчинів.

Пісок поділяють на фракції, так як пісок використовується в різних сферах, наприклад: водоочисні фільтри, піскоструминна обробка поверхонь, виробництво будівельних сумішей і розчинів. Для кожного виду цих робіт необхідно застосовувати пісок певної фракції (розміру зерна).

Для того щоб використовувати пісок у народному господарстві, він повинен буду високої якості. Для цього після його видобування треба, висушити и очистити.

У різних галузях народного господарства поширені процеси видалення рідини (розчинників) із поверхні або з внутрішніх верств різних матеріалів. Як утримуваних матеріалами рідин може бути вода, метанол, бензин, метаноло-ацетонова суміш, бензино-ізопропілова суміш тощо. Серед існуючих способів зневоднення матеріалів (сушіння, віджим, центрифугування, фільтрування, відсмоктування, поглинання хімічними реагентами тощо. буд.) окреме місце посідає теплова сушіння, коли він видалення вологи з матеріалу відбувається шляхом випаровування.



1 Аналіз об'єкту керування

технологічний контроль сигналізація

1.1 Опис технологічного процесу як об'єкту керування

Призначення процесу

Барабанна сушарка призначена для сушіння сипучих матеріалів, використовуються в цементній промисловості, гірничорудної промисловості, будівельної промисловості, скляної промисловості і т.д.

У промисловості будівельних матеріалів барабани встановлюються в технологічних лініях для теплового сушіння глини, піску, крейди м інші сипучих матеріалів крупністю від 0 до 80 мм залежно від діаметрів застосовуваних барабанів.

Сушарки можуть забезпечуватися автоматикою контролю та управління температурою (регульована жорсткість сушки), автоматикою подачі та видачі фракції. Комплектуються залежно від потреби газовими, мазутними, на солярці пальниками або електронагрівачами.

Залежно від властивостей продукту можуть застосовуватися різні схеми барабанних сушарок. Так, якщо продукт має гарну сипучістю і має середній розмір часток, то при діаметрі барабана від 1000 до 1600 мм використовують секторну насадку. Для продуктів, що мають високу адгезію або розмір часток сипучого продукту більше 8 мм, застосовують підйомно - лопатеві пристрою. Якщо продукт характеризується налипанням, але в процесі сушіння відновлює сипучі властивості, то для сушарок з діаметром барабана від 1000 до 3500 мм встановлюють спочатку підйомно - лопатеві перевалочні устрою, а далі ставлять секторні насадки.

Магнітний сепаратор - сепаратор для магнітного збагачення корисних копалин, в якому вихідний матеріал розділяється на компоненти за їх магнітною сприйнятливістю під дією магнітних сил, а магнітне поле в робочих зонах створюється за допомогою магнітних та електромагнітних систем. Останні можуть бути виконані у вигляді соленоїдів або електромагнітів із магнітопроводами. Для створення сильних магнітних полів із індукцією понад 2 Тл застосовують надпровідникові електромагнітні системи.

Електромагнітний барабанний сепаратор застосовують для збагачення слабомагнітних манганових, титанових, окиснених залізних руд, а також для сухої магнітної сепарації дрібнодисперсних матеріалів (кварцового піску, вогнетривких матеріалів і т.д.) з характерним розміром - не більше 3 мм. Посилена магнітна система барабана дозволяє видаляти слабомагнітні та парамагнітні домішки.

Фізико-хімічні основи процесу

Сушка - це процес видалення з матеріалів вологи, який забезпечувався б її випаром і відведенням які утворилися парів. Сушіння матеріалів і виробів виробляється у залежність від їхнього призначення чи наступної обробки. Для низки матеріалів в результаті сушіння збільшується міцність, довговічність, полегшується обробка, поліпшуються теплоізоляційні властивості тощо.

Під сушінням розуміють сукупність термічних і масообміних процесів у поверхні (зовнішня завдання) і усередині (внутрішня завдання) вологого матеріалу, сприяють його зневоднення. Видалення вологи з матеріалів, зокрема і сушіння, призначається підвищення їхньої якості і довговічності, наприклад при сушінні деревини, збільшення теплотворності при сушінні палива, можливості тривалого збереження за сушінню харчових продуктів т.д. Тож у деяких випадках сушіння супроводжується структурно-механічними, хімічними, біохімічними, реологічними змінами осушованового матеріалу.

Розрізняють сушіння природне (на свіжому повітрі) і штучне (в сушарках). При природним сушінню матеріал можна висушити лише до вологості, близька до рівноважної. Перевага штучного сушіння полягає у малої тривалості й можливості регулювання кінцевої вологості матеріалу. Апарати, у яких здійснюють сушіння, називають сушарками. По способу повідомлення тепла розрізняють конвективні, контактні, терморадіаційні, сублимаційні і високочастотні сушарки. Дисперсні матеріали, до яких належать зернисті, порошкові, гранульовані, дроблені тверді, у хімічній технології висушують, переважно, конвективним способом.

У конвективних сушарках тепло процесу несе газоподібний сикатив агент (нагріте повітря, топочні гази чи суміш їх з повітрям), безпосередньо дотичний з поверхнею матеріалу. Пари вологи відносяться тим самим сушильним агентом. У сушарках багатьох типів зі зваженим шаром матеріалу сикатив агент служить як тепло- і влагоносіэм.

У найпростішому вигляді процес сушіння здійснюється в такий спосіб, що сикатив агент, нагрітий до гранично допустимої, для висушиваємого матеріалу, температури, використовують у сушильному апараті одноразово. Цей процес називається основним. У процесі сушіння у вологому матеріалі відбувається перенесення вологи, як у вигляді рідини, і у вигляді пара.

Вивчення закономірностей перенесення вологи і теплоти може бути двома шляхами:

- з урахуванням молекулярно-кінетичного методу, тобто. вивчення мікроскопічної картини що відбуваються у своїй процесів і осмислювання фізичної сутності окремих складових складного явища.

- з урахуванням понять термодинаміки процесу. Вивчає макроскопічні властивості тіл і системи тіл і процеси їх взаємодії, не цікавлячись поведінкою окремих молекул.

Механізм конвективного сушіння можна представити так. При запровадженні вологого тіла в нагрітий газ відбувається перенесення тепла до матеріалу, обумовлене різницею температур з-поміж них, нагрівання його й випаровування вологи. При цьому підвищується порціальний тиск поблизу поверхні тіла, що призводить до переносу парів вологи в довкілля. Через війну випаровування вологи із поверхні і відводу які утворилися парів виникає градієнт концентрації вологи у вихідному матеріалі, що є двигуном внутрішнього переміщення їх із глибинних верств до випаровування. При переміщенні відбувається порушення зв'язку вологи з речовиною твердого тіла, що призводить до додаткової витрати енергії понад тієї, що необхідна для паротворення. Тому швидкість процесу залежить від характеру, чи форми зв'язку вологи з сухим речовиною матеріалу.

Очищення піску від металевих домішок проводиться за допомогою електричного магніту, який притягує усі металеві частинки. Після цього кварцовий пісок можна використовувати для виготовлення скла та для додавання в різні будівельні суміші.

Пристрій та принцип роботи

Барабанна сушарка компанії «Укрмининг» виконується у вигляді зварного циліндра. До його зовнішній поверхні прикріплені бандажні опори, а також кільця жорсткості і приводний зубчастий вінець. Нахил осі барабана може становити до 3-6 градусів до горизонту.

Дана сушарки відноситься до атмосферних сушарок безперервної дії. У них сушать сипучі продукти. В якості сушильного агента використовуються топкові гази або нагріте повітря.

Усередині барабана розташовується насадка. Їх конструкція визначається властивостями висушуємо продукту. З боку завантажувальної камери розташована багатозапорна гвинтова насадка. Вона має 10 спіральних лопастей.

Вологий матеріал з бункера за допомогою живильника потрапляє у обертався сушильний барабан. Паралельно матеріалу в сушарку подається сушильний агент, який надходить з котельної установки, яка забезпечує обігрів підпрємства. Висушений матеріал вигружається з протилежного кінця сушильного барабана у проміжний бункер зі встроєним механізмом вигрузки, а з нього на стрічковий конвеєр.

Далі пісок потрапляє у магнітний сепаратор барабанного типу ПБМ-П-120/300. В магнітному сепараторі збагачений матеріал подається на виконаний з немагнітного сталі обертовий барабан. Барабан має всередині нерухому посилену магнітну систему, яка займає частину окружності. Магнітна фракція притягається до поверхні барабана і виводиться в зону розвантаження барабана. Немагнітна фракція сходить з барабана раніше під дією відцентрової сили. Посилена магнітна система і розміри сепаратора підбираються для забезпечення ефективного магнітного збагачення дрібнодисперсних матеріалів і отримання необхідної продуктивності.

Відпрацьований сушильний агент перед викидом в атмосферу очищається від пилу в циклоні ЦН-33 та в рукавному фільтрі тонкої очистки ФРКИ-5-П1-1-1.

Норми технологічного режиму

При розробці структури АСКТП повинні бути враховані наступні фактори:

технологічна і організаційна структура керуванням об'єктом;

територіальне розміщення технологічного обладнання та приміщень операторів;

інформаційна потужність виділених структурних одиниць об'єкту;

вимоги до технологічних характеристик системи та к її надійності;

- місце системи, що розроблюється в ієрархії керуванням підприємством в цілому, можливість подальшого підключення до загальнозаводської інтегрованої системи;

- перспективи розвитку модернізування та нарощування системи.

Вимоги до технологічного режиму

Найменування показників	Одиниці вимірювання	Допустимі значення
Сушарка:	Продуктивність по сухому матерілу	кг/год	10000-12000
	Початковий вологовміст матеріалу	%	30
	Кінцевий вологовміст матеріалу	%	0,5
	Витрата сушильного агенту	м3 / год	250-300
	Енергоспоживання	кВт/год	33,2
	Температура атмосферного повітря	?С	20
	Температура газів на виході з сушарки	?С	80
	Теплоємність матеріалу	кДж / кг • К	0,8
	Щільність матеріалу	кг/ м3	120
	Середній діаметр частки матеріалу	мм	1
	Питомі втрати тепла в навколишнє середовище на 1 кг випареної вологи	кДж / кг	22,6
Магнітний сепаратор	Продуктивність по сухому матерілу	кг/год	10000-12000
	Середній діаметр частки матеріалу	мм	1-10
	Потужність єлетроприводу	кВт	7,5
	Максимальна магнітна індукція на поверхні барабана	Тл	0,2-0,5
	Глибина вилучення металевих часток	мм	1-20
	Маса вилучених металевих часток	кг	30
	Робоча температура	?С	0-50
Стрічкові конвеєри	Потужність електродвигунів привода	кВт	1200-3000
Бункер	Максимальна эмність	т	20
Циклон	Допустима запиленість газу	г/ м3	250
	Максимальний тиск	Па	1500
Рукавний фільтр	Максимальний об'єм газу	м3/год	480

1.2 Аналіз технологічних величин

Основним показником роботи даного об'єкта, виходячи з його призначення, є мала вологість та чистота готового продукту, тобто піску, цей показник є вимірюваною величиною. Метою створення системи є якомога більш сухого піску. На ступінь осушення піску суттєвий вплив мають режимні величини: початкова вологість піску, температура та витрата сушильного агенту (топкових газів).

До вхідних величин відносять величини вхідних потоків: вологість піску, кількість металевих включень у продукті, об'єм піску. Також до вхідних величин належить витрата і температура сушильного агенту.

До основних збурюючих величин відносяться: температура піску на вході в барабану сушарку, запиленість газів перед циклоном та фільтром тонкої очистки. Також до збурюючи величин можливо додати температуру навколишнього середовища, та робочий стан підшипників барабанної сушарки та магнітного сепаратора, та навантаження електричної системи.

До керованих величин відносяться: вологість на виході з сушильного барабану, запиленість газів перед виходом в атмосферу, кількість металевих домішок у готовому продукті.

До керуючих величин відносяться: об'єм вологого піску, який подається у барабану сушарку, витрата сушильного агенту (топкових газів), кількість піску, що подається у сепаратор, частота очищення фільтра тонкої очистки.

1.3 Постановка задачі на розробку системи

Головним завданням розроблюваної системи керування процесом сушки та очищення піску є стабілізація технологічних величин та найважливіших показників процесу, що забезпечить отримання найбільш якісні показники готового продукту (піску).

У цьому проекті для виконання даного завдання, потрібно вибрати сучасні засоби автоматизації. А саме: мікропроцесорний комплекс - для управління процесом, сучасні вимірювальні пристрої - для відстеження виконання норм технологічного процесу, сучасну операторську станцію, на котрій можливо буде відстежувати хід технологічного процесу. Також були додані додаткові функції системи які дозволяють краще вести та відслідковувати норми технологічних величин, що в свою чергу покращує якість вихідного продукту.



2. Розробка АСКТП

2.1 Вибір та обґрунтування параметрів автоматичного контролю, регулювання та сигналізації

На технологічній лінії для сушки та очищення піску все керується в ручному режимі. В барабанній сушарці автоматично знімаються показники температури та вологи в обертовому барабані, та виводяться на дисплей, який вмонтований на панелі ручного керування. Швидкість обертання барабанів також встановлюється вручну, як і швидкість стрічкових контейнерів. Робітник відповідаючий за процес повинен завжди знаходитися біля лінії, в запиленому приміщенні, та управляти установками. У разі аварії, яку майже неможливо прогнозувати, потрібно зупиняти процес вручну, а також знеструмлювати установки за допомогою реле в електричному щитку.

Розглянувши існуючу діючу систему автоматизації можна виділити у ній наступні переваги та недоліки.

Переваги:

· Низькі фінансові витрати.

Недоліки:

· Громіздкість;

· Низка точність;

· Використання застарілих технічних засобів;

· Низька оперативність (ненаглядне надання інформації про поточне значення параметрів процесу).

· Будь-яке інформаційне і програмне забезпечення даного процесу відсутнє.

· Існуюча схема автоматизації об'єкту керування повинна бути модернізована, у зв'язку з тим, що вона морально та технічно застаріла.

· Система керування режимом роботи топки не має регульованого співвідношення природного газу та повітря, що не дає їй створювати умови для

· оптимального та ефективного процесу згорання палива. Завдяки можливості регулювання цього співвідношення можна значно підвищити техніко-економічні показники топки.

При сучасному баченні вимог до якості продукції потрібне вдосконалення не тільки існуючого комплексу технічних засобів (для підвищення якості, надійності та ін.), а й самого принципу керування.

Можна рекомендувати використання або супервізорного режиму, або режиму безпосереднього цифрового керування.

Для можливості ведення процесу при оптимальних технологічних умовах необхідне використання мікропроцесорного контролеру з логічним керуванням (Ломіконт або інші більш досконалі контролери).

При запису та реєстрації технологічних величин доцільне використання ЕОМ з пристроєм для друку, як більш надійних.

Вибір регулювання параметрів і каналів, нанесення регулюючих впливів.

На цьому етапі з багатьох параметрів, що характеризують процес, необхідно вибрати ті, котрі підлягають регулюванню і зміною яких доцільно вносити регулюючих впливів. Впоратись з поставленим завданням можна, лише аналізуючи цільове призначення процесу і його взаємозв'язок з іншими процесами виробництва.

Основними показниками, які характеризують роботу установки сушки та очищення піску і критеріями керування є:

- вологість готового продукту (піску);

- відсутність металевих включень у готовому продукті (піску);

- відсутність запилення топкових газів на виході в атмосферу.

Збурення, діючі у процесі зв'язані зі зміною наступних параметрів:

- початкова температура вологого піску;

- температура топкових газів;

- запиленість газів на виході з барабанної сушарки;

- тиск в циклоні.

Для ліквідації наслідків збурень, що надходять у об'єкт, необхідно забезпечити аварійне регулювання системою:

- керування живильником у першому бункері;

- керування пуском та остановом барабанної сушарки.

При регулюванні вологості матеріалу (піску) у барабанній сушарці регулюючий вплив будемо вносити зміною витрати топкових газів на вході в сушарку, з коректуванням по температурі.

При регулюванні об'ємом піску який потрапляє у магнітний сепаратор регулюючий вплив вносимо регулюванням шлюзи у проміжному бункері, з урахуванням ваги піску.

При регулюванні запиленості газів при виході в атмосферу регулюючий вплив будемо вносити частотою очищення фільтру тонкої очистки, з коректуванням по концентрації пилу в газі на вході ФТО.

Також передбачаємо місцевий і дистанційний пуск та останов всіх двигунів та вентиляторів.

Вибір контрольованих параметрів.

Контролю підлягають ті параметри, за значенням яких здійснюється оперативне керування технологічним процесом, а також його пуск і останов. До таких параметрів відносяться всі режимні параметри, при зміні яких будуть надходити збурення. Обов'язковому контролю підлягають параметри, значення яких регламентується технологічною картою.

У якості параметрів контролю вибираємо:

всі регульовані;

всі регулюючі;

початкова температура піску;

температура сушильного агенту;

вага бункеру для металевих часток вилучених з піску;

рівень піску у першому бункері;

рівень піску в проміжному бункері;

концентрація пилу в топкових газах на вході в циклон;

розрядження тиску газів на вході в циклон;

Вибір параметрів сигналізації

До вибору параметрів сигналізації приступають після аналізу об'єкта у відношенні його до вибухо - та пожежобезпеки, його токсичність, агресивність речовини, що переробляють (виготовляють) і т.д. Сигналізації підлягають ті параметри відхилення яких від номінального значення може привести до вибуху, пожежі, нещасним випадкам, виходу з ладу устаткування, випуску не кондиційної продукції, браку і т.д.

Задачі контролю та керування процесом.

Найменування технологічних величин	Межі вимірювання	Номінальне значення	Одиниці вимірювання	Інформаційні функції	Керуючі функції
				Місцевий контроль	Дистанційний контроль	Друк	Сигналізація	Автоматичний Захист	Автоматичне керування	Ручне дистанційне керування
Вологість
Початкова вологість піску	0-60	45	%	-	+	+	-	-	-	-
Вологість піску у барабанній сушарці	0,5-1,5	0,75		-	+	+	+	-	+	+
Температура
Температура вологого піску	5 - 28	20	С	-	+	-	+	+	-	-
Температура сушильного агенту	150-200	175		-	+	-	+	+	+	+
Рівень
Рівень піску у першому бункері	0 - 80		%	-	+	+	+	+	+	+
Рівень у проміжному бункері	0 - 80			-	+	-	+	+	+	+
Об'єм подачі піску
Об'єм піску, що подається у барабанну сушарку	10000-12000	10000	кг/год	-	-	-	-	-	+	+
Об'єм піску, що подається у магнітний сепаратор	10000-12000	10000	кг/год	-	-	-	-	-	+	+
Інші технологічні величини
Витрата сушильного агенту	200-300	250	м3 / год	-	+	+	-	-	+	+
Вага сухого піску у проміжному бункері	100-20000	15000	кг	-	+	-	-	-	+	+
Вага бункеру для металевих часток вилучених з піску	0-50	45	кг	-	+	-	-	-	-	-
Запиленість газів перед системою очистки	50-250	180	г/ м3	-	+	-	+	-	+	+
Електрична потужність барабанної сушарки	30-35	33,2	кВт	+	+	-	+	+	-	-
Частота очищення фільтру тонкої очистки	2-20	6	раз/хв	+	+	-	-	-	+	-

Керування двигунами та вентилятором

Розміщення двигуна	Пуск/останов	Аварійний останов
Двигун живильника першого бункеру	+	+
Двигун барабанної сушарки	+	+
Двигун дозатора проміжного бункеру	+	-
Двигун стрічкового конвеєра	+	-
Двигун магнітного сепаратора	+	-
Двигун вентилятора у циклоні	+	-
Імпульсний двигун фільтра тонкої очистки	+	-

2.2 Вибір комплексу технічних засобів (КТЗ)

Вибір комплексу технічних засобів здійснюється за спеціальними довідниками та каталогами.

При виборі ТЗ орієнтувались на використання засобів, що випускаються серійно. Також при виборі ТЗ перевага надавалась однотипним ТЗ, які характеризуються простотою сполучення, взаємозамінністю та дає значні експлуатаційні переваги як з точки зору їхньої настройки, так і при технічному обслуговуванні, ремонті.

При виборі засобів одержання інформації про стан об'єкта (датчиків технологічних параметрів) враховувався ряд факторів метрологічного та режимного характеру, найбільш істотні із яких:

- допустима для АСКТП похибка, яка визначає клас точності датчика;

- границі вимірювання з гарантованою точністю;

- вплив фізичних параметрів контрольованого та навколишнього середовища (температури, тиску, вологості) на нормальну роботу датчика;

- наявність у місці установки датчика недозволених для його нормального функціонування вібрацій, магнітних та електричних полів, радіоактивних випромінювань та ін.;

- можливість застосування датчиків з точки зору вимог вибухо - та пожежонебезпечності;

- граничні значення вимірюваної величини та інших параметрів середовища.

Склад технічних засобів системи:

- первинні вимірювальні перетворювачі (давачі);

- вимірювачі, що встановлюються безпосередньо на обладнанні;

- засоби відображення та представлення інформації;

- виконавчі механізми;

- регулюючі органи;

- нормуючі перетворювачі сигналів;

- засоби обчислювальної техніки.

Методи і засоби вимірювання

Для вимірювання вологості піску у першому бункері та в барабанній сушарці використовуємо мікроволновий вимірювач вологості M-SENS-2. Він призначений для вимірювання вологості сипучого матеріалу.

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0-85%;

- основна похибка ±0,1%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/RS-485.

Для вимірювання рівня в першому та проміжному бункерах використовуємо ультразвуковий перетворювач рівня Echo TREK серії STD/SBD, який призначений для постійного вимірювання рівня сипучих матеріалів у бункерах.

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0,6-60 м;

- основна похибка ±0,1%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/HART.

Для вимірювання температури піску в першому бункері та температуру сушильного агенту в трубопроводі використовуємо датчик вимірювання температури МВТ 3560 (Pt 1000).

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання -50-200°С;

- основна похибка ±0,1%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/RS-485.

Для вимірювання витрати сушильного агенту у трубопроводі, а також для виміру розрядження тиску у трубопроводі на вході у циклон використовуємо витратомір Rosemount 3051 SFC на базі діафрагми Rosemount 405Р фірми Метран, що застосовується для рідиного та газоподібного середовища.

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0-500 м³/год;

- діапазон вимірювання 0-10 МПа;

- основна похибка ±0,7%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/HART.

Для вимірювання ваги піску у проміжному бункері, та ваги металевих домішок у бункері для металевих домішок використовуємо тензодатчик HBM C16iC3.

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0-20т;

- основна похибка ±0,2%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/RS-485.

Для вимірювання концентрації пилу у газах, що відводяться у атмосферу використовуємо концентратор пилу ProSens 304.

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0,01-100 г./ м³;

- основна похибка ±0,2%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/RS-485.

Для вимірювання потужності електродвигуна барабанної сушарки, для визначення аварійного стану використовуємо ватметр ЦП 8506/120 - УХЛ3.1

Основні характеристики:

- діапазон вимірювання 0-50кВт;

- основна похибка ±0,5%;

- вихідний сигнал 4-20 мА/RS-485.

Засоби автоматики виконавчими механізмами

БРУ-10

Блок ручного керування БРУ-10 призначений для використання в локальних і комплексних системах промислової автоматизації виробничих процесів в якості багатофункціональної станції ручного керування аналоговими або імпульсними виконавчими механізмами.

Виконувані функції:

- ручне та дистанційне перемикання з автоматичного керування на ручне і навпаки;

- кнопкове керування інтегруючими (імпульсними) виконавчими пристроями;

- кнопкове керування аналоговими виконавчими пристроями;

- індикація режимів керування;

- індикація положення виконавчого механізму.

Основні характеристики:

- кількість аналогових входів - 2;

- тип вхідного аналогового сигналу - 0-5,0-20,4-20 мА, 0-10 В;

- кількість аналогових виходів - 1;

- тип вихідного аналогового сигналу - 0-5,0-20,4-20 мА, 0-10 В;

- межа допустимої основної зведеної похибки вимірювання вхідних параметрів - ?0,2%;

- живлення - 24 В.

Регулюючий клапан GX і привід з цифровим контролером DVC2000

Регулюючий клапан моделі GX є найсучаснішою конструкцією, що складається з регулюючого клапана і приводу, призначених для регулювання різноманітних середовищ: рідин, газів і пари. Клапан моделі GX є міцним, надійним і простим у виборі конфігурації. Розмір приводу вибирати не потрібно - він виконується автоматично відразу ж після визначення конструкції корпусу клапана.

Клапан конструкції GX може використовуватись з цифровим контролером серії DVC2000. Він перетворює вхідний сигнал 4-20 мА в пневматичний вихідний сигнал, який керує роботою привода регулюючого клапана.

- живлення 8-30 В постійного струму.

Пускач безконтактний реверсивний ПБР-2М

- Пускач призначений для безконтактного керування електричним виконавчим механізмом з електродвигуном.

Технічні характеристики:

- швидкодія < 25 мс;

- вхідний імпульсний сигнал;

- живлення 220 В змінного струму.

Перетворювач частоти HITACHI серії L200-005NFEF.

Перетворювач призначений для безконтактного плавного керування електричним виконавчим механізмом з електродвигуном.

Технічні характеристики:

- швидкодія 0,01-300с;

- вихідний аналоговий сигнал.

Засоби обчислювальної техніки

Вибір ЕОМ

На верхньому рівні проектованої АСКТП для здійснення функцій централізованого контролю за станом об'єкта, відображення інформації про хід технологічного процесу, ведення історії процесу, дистанційного керування об'єктом із клавіатури використовується ПЕОМ.

При виборі ПЕОМ необхідно враховувати:

- швидкодію ЕОМ, що залежить від характеристик процесу, материнської плати та ін.;

- величину оперативної пам'яті для збереження програм, що відпрацьовуються, масивів даних і результатів розрахунків;

- обсяг постійного запам'ятовуючого пристрою (жорсткий диск типу «Вінчестер»);

- можливість переносу інформації на гнучкі носії;

- можливість підключення периферійних пристроїв;

- зручність візуального представлення інформації;

- необхідність зв'язку ПЕОМ із засобами нижнього рівня;

- можливість заміни і модернізації комплектуючих ПЕОМ.

Для вирішення завдань диспетчерського рівня АСКТП, була вибрана промислова ЕОМ наступної конфігурації:

Системний блок:

CPU Intel 2.1 Ghz

RAM 1024 Мb

HDD 250 Gb

Video 256 Mb

Живлення: 220 В, 50 Гц.

Споживання: 600 Вт.

Час напрацювання на відмову: 150000 ч.

Монітор: Lenovo D186

Живлення: 220 В, 50 Гц.

Споживання: 200 Вт.

Принтер: HP LJ1022

Живлення: 220 В, 50 Гц.

Споживання: 50 Вт.

Вибір МПК

Для побудови системи автоматизації вибираємо мікропроцесорний контролер компанії SIEMENS з центральним процесорм Simatic S7-400 - це потужний програмований контролер для побудови систем управління середнього і високого ступеня складності.

SIMATIC S7-400 є універсальним контролером. він відповідає жорстким вимогам промислових стандартів, володіє високим ступенем електромагнітної сумісності, високою стійкістю до ударних і вібраційних навантажень. Установка і заміна модулів контролера може проводитись без відключення живлення («гаряча заміна»).

Система вводу та виводу: Система введення-виведення програмованого контролера S7-400 може включати до свого складу дві частини: систему локального та систему розподіленого вводу-виводу, система локального введення-виведення утворюється модулями, що встановлюються в монтажні стійки контролера, віддалені один від одного на відстані до 3 м. У простому випадку система локального введення-виведення включає до свого складу тільки модулі, установлені в базовий блок контролера.

Система розподіленого вводу-виводу може включати в свій склад:

* Модулі S7-400 і S5, встановлювані в монтажні стійки S7-400 і S5, віддалені від базового блоку на відстань до 605 м.

* Станції розподіленого вводу-виводу і прилади польового рівня, що підключаються до контролера через мережу PROFIBUS DP.

* Станції розподіленого вводу-виводу і прилади польового рівня, що підключаються до контролера через мережу PROFINET.

Характеристика контролера SIMATIC S7-400:

* Висока швидкодія. виконання логічних інструкцій за час, що не перевищує 100 мс.

* Зручні способи налаштування параметрів. Всі модулі можуть налаштовуватися за допомогою стандартних екранних форм STEP 7.

* Функції обслуговування людино-машинного інтерфейсу вбудовані в операційну систему контролера, процедури передачі даних виконуються автономно, з використанням єдиних позначень і баз даних.

* Вбудована система діагностики безперервно контролює стан системи і фіксує всі помилки і специфічні події (тайм-аут, заміна модулів, холодний перезапуск, зупинка і т.д.). Діагностична інформація накопляється в кільцевому буфері, що дозволяє виконувати її обробку.

Конструкція контролера: Система автоматизації S7-400 має модульну конструкцію. Вона може комплектуватися широким спектром модулів, встановлюваних в монтажних стійках в будь-якому порядку.

Система включає в свій склад:

* Модулі блоків живлення (PS): використовуються для підключення

SIMATIC S7-400 до джерел живлення = 24/48/60 /120 / 230В або ~ 120 / 230В.

* Модулі центральних процесорів (CPU): у складі контролера можуть використовуватися центральні процесори різної продуктивності. Усі центральні процесори оснащені вбудованими інтерфейсами PROFIBUS DP. При необхідності, в базовому блоці контролера може бути використано до 4 центральних процесорів.

* Сигнальні модулі (SM): для введення-виведення дискретних і аналогових сигналів.

* Комунікаційні модулі (CP): для організації послідовної передачі даних через PtP інтерфейсу, а також обміну даними через промислові мережі

PROFIBUS і Industrial Ethernet.

* Функціональні модулі (FM): для вирішення спеціальних завдань управління, до яких можна віднести рахунок, позиціонування, автоматичне регулювання і т.д.

Вибір комунікаційного процесора:

Комунікаційний процесор СР 443-1 для Industrial Ithernet.

Комунікаційний процесор CP 443-1 забезпечує можливість підключення програмованих контролерів SIMATIC S7-400 до мережі Industrial Ethernet.

Він оснащений вбудованим мікропроцесором і виконує автономне керування мережевим обміном даними, розвантажуючи від цих завдань центральний процесор контролера.

За допомогою CP 443-1 може встановлюватися зв'язок:

* з программаторами, комп'ютерами, системами людино-машинного інтерфейсу;

* з іншими системами автоматизації SIMATIC S7;

* з програмованими контролерами SIMATIC S5.

Комунікаційний процесор CP 443-1 оснащений вбудованим мікропроцесором і забезпечує автономне обслуговування задач передачі даних через Industrial Ethernet, розвантажуючи від цих завдань центральний процесор контролера. Передача даних здійснюється на транспортних рівнях 1… 4 з урахуванням вимог міжнародних стандартів. Підтримується робота в комбінованому режимі з одночасною підтримкою транспортних протоколів ISO, TCP / IP і UDP.

Для контролю працездатного стану системи зв'язку на основі TCP - з'єднань може активізуватися функція відстеження часу передачі між кожним активним і пасивним партнером по зв'язку.

Комунікаційному процесору CP 443-1 присвоюється власний Ethernet-адреса, що дозволяє виробляти його підключення до мережі підприємства.

При роботі в комбінованому режимі CP 443-1 здатний підтримувати наступні комунікаційні функції.

Вибір сигнальних модулів

Для введення аналогових уніфікованих сигналів 4-20 мА фірма Siemens випускає сумісні з S7-400 16-и і 32-х канальні модулі аналогового введення SM-431.

У нашому випадку ми маємо:

- 2 аналогових входи по двухпровідній схемі від влагомірів;

- 2 аналогових входи по двухпровідній схемі від датчиків рівня;

- 2 аналогових входи по двухпровідній схемі від датчиків температури;

- 2 аналогових входи по двухпровідній схемі від тензодатчиків;

- 2 аналогових входи по двухпровідній схемі від датчиків концентрації пилу;

- 1 аналогових вхід по двухпровідній схемі від датчика розрядження тиску;

- 1 аналоговий вхід по двухпровідній схемі від датчика витрати;

- 1 аналоговий вхід по двухпровідній схемі від датчика потужності.

Для введення аналогових уніфікованих сигналів нам необхідно взяти 2 модуля введення 16-и та 8-и канальних Simatic SM 431.

Для виведення аналогових уніфікованих сигналів фірма Siemens випускає сумісні з S7-400 8-и, 16-и і 32-х канальні модулі аналогового виведення SM-432.

У нашому випадку ми маємо 5 аналогових виходів до блоків ручного керування.

Для виведення аналогових уніфікованих сигналів нам необхідно взяти 1 модуль виведення 8-и канальний Simatic SM 432.

Для виведення дискретних уніфікованих сигналів фірма Siemens випускає сумісні з S7-400 8-и, 16-и канальні модулі дискретного виведення SM-422.

У нашому випадку ми маємо:

- 3 дискретних виходи по чотирьохпровідній схемі до магнітного пускача.

Для виведення дискретних уніфікованих сигналів нам необхідно взяти 1 модуль виведення 8-и канальний Simatic SM 422.



2.3 Опис функціонування АСК ТП

Функціональна схема автоматизації представлена на кресленні А14.10.АТХ.01.С3.

Схема автоматизації є проектним документом, який відображає суть усіх основних рішень з керування автоматизованим технологічним процесом. На даній схемі зображені технологічні апарати і зв'язки між ними, вимірювальні та регульовані величини технологічного процесу і засоби організації керуючих дій.

Щоб забезпечити якісну сушку піску вмонтуємо у кінці барабанної сушарки мікроволновий вимірювач вологості M-SENS-2 (поз. 1-1), а також для виміру витрати сушильного агенту на трубопроводі вмонтуємо витратомір Rosemount 3051 SFC на базі діафрагми Rosemount 405Р (поз. 1-2), за цими двома показниками будемо регулювати витрату сушильного агенту через БРУ10 (поз 1-3), який подає сигнал на регулюючий клапан GX і привід з цифровим контролером DVC2000 (поз 1-4).

Для регулювання подачею піску у магнітний сепаратор вибираємо регулювання по масі піску у проміжному бункері, для чого використовуємо тензодатчик HBM C16iC3 (поз. 2-1), сигнал з якого поступає на МПК, з котрого в свою чергу виходить регулюючий параметр на перетворювач частоти HITACHI серії L200-005NFEF (поз. 2-2), з якого сигнал ведеться у вмонтований в бункері електродвигун, який відкриває/закриває шлюз на задане значення.

Також в системі передбачена можливість регулювання подачею піску у барабанну сушарку, для цього використовується ультразвуковий перетворювач рівня Echo TREK серії STD/SBD (поз. 3-1), дані з якого надходять до МПК, а звідси регулюючий вплив наноситься через перетворювач частоти HITACHI серії L200-005NFEF (поз. 2-2), до живильника першого бункеру. Також тут передбачено аварійний останов подачі піску до барабанної сушарки, для цього на двигун барабанної сушарки вмонтовано ватметр ЦП 8506/120 - УХЛ3.1 (поз. 4-1), який сигналізує про перевантаження об'єкта.

Для регулювання очисткою фільтра тонкої очистки вимірюється концентрація пилу на вході у ФТО за допомогою концентратор пилу ProSens 304 (поз. 5-1), а за цим значенням регулюючий вплив подається на встроєнні 2 клапани імпульсного видуву через безконтактний реверсивний пускач ПБР-2М (поз. 5-2).

Існує ще один аварійний контур, який передбачає висипання піску з проміжного бункеру для цього вимірюється рівень піску в бункері ультразвуковим перетворювачем рівня Echo TREK серії STD/SBD (поз. 12-1), та у разі аварійної сигналізації, подається сигнал на останов двигуна барабанної сушарки через безконтактний реверсивний пускач ПБР-2М (поз. 12-2).

Також в розробленій АСК передбачено контроль та сигналізацію наступних параметрів:температура топкових газів на вході в сушарку та температура вологого

- піску вимірюється датчик вимірювання температури МВТ 3560 (Pt 1000) (поз 6-1, 7-1);

- вологість піску у першому бункері вимірюється мікроволновим вимірювачем вологості M-SENS-2 (поз. 8-1);

- вага металевих домішок в бункері вилучених частинок вимірюється тензодатчиком HBM C16iC3 (поз. 9-1);

- стан топкових газів на вході в циклон, а саме концентрація пилу, що вимірюється за допомогою концентратору пилу ProSens 304 (поз. 10-1), та розрядження тиску в трубопроводі - датчиком різниці тисків Rosemount 3051 SFC на базі діафрагми Rosemount 405Р (поз. 11-1).

АСК включає в себе керування пуском та остановом наступних двигунів:

- обертовий момент двигуна стрічкового конвеєра за допомогою перетворювача частоти HITACHI серії L200-005NFEF (поз. 13-1);

- пуск і зупин двигунів магнітного сепаратора та циклону, за допомогою безконтактних реверсивних пускачів ПБР-2М (поз. 14-1, 15-1).

Размещено на Allbest.ru

...