Автоматизация холодильника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Белгородский государственный технологический университет

им В.Г. Шухова»

кафедра Электроэнергетики и Автоматики

Контрольная работа

на тему Автоматизация холодильника

по дисциплине Системы управления химико-технологическими процессами

Выполнил Белозорова Оксана Дмитриевна

Студент 5 курса 1 группы

Института дистанционного образования

Проверил Потапенко А.Н.

Белгород 2018

Содержание

Введение

1.Назначение и классификация клинкерных холодильников

2.Описание функциональной схемы

3. Расчет измерительного комплекса

Заключение

Список использованных источников

Введение

клинкерный холодильник параметр

В цементной промышленности для окончательного охлаждения клинкера после выхода его из зоны охлаждения вращающейся печи применяют холодильники. Режим охлаждения клинкера оказывает влияние на фазовый и минералогический его состав и поэтому может рассматриваться как составная часть технологического процесса обжига клинкера. Клинкер охлаждают воздухом, поступающим во вращающуюся печь для сжигания топлива. Следовательно, холодильники клинкера выполняют роль тепловых утилизаторов и повышают тепловую эффективность печного агрегата.

В 75 % случаев, для охлаждения цементного клинкера и возврата тепла в печь используются колосниковые холодильники. Это, в основном, колосниковые двухкамерные колосниковые холодильники типа "Волга". Колосниковые холодильники в отличие от других теплоутилизаторов, позволяют управлять процессом охлаждения клинкера или автоматизировать этот процесс. В США, Японии и странах западной Европы используются колосниковые холодильники с числом камер от трех и более. Критериями оптимизации могут быть выбраны следующие показатели: максимальный теплосъем с решеток или минимизация выходной температуры клинкера.

Тепло, отобранное от клинкера в холодильнике, частично возвращается в печь вместе с вторичным воздухом, который необходим для горения. По оценке разных авторов и производителей цемента мероприятия по автоматизации колосникового холодильника позволяют снизить расход топлива потребного на обжиг клинкера на 2,5 - 5 %. Автоматизация процесса охлаждения может быть одним из главных и первых шагов по повышению эффективности производства.

Наиболее распространёнными холодильниками клинкера являются рекуператорные (планетарные), колосниковые и барабанные (трубные). Известны и другие виды холодильников, но масштабы их применения в промышленности менее значительны.

1. Назначение и классификация клинкерных холодильников

В колосниковый холодильник клинкер попадает из печи и перемещается по колосниковой решетке с использованием системы подвижных и неподвижных колосников. Снизу, из под колосникового пространства с использованием вентиляторов острого и общего дутья подается холодный воздух. Воздух, проходя через щели в колосниках и фильтруясь через клинкер, охлаждает его. Для более полного охлаждения воздух подается в избытке. Нагретый в горячей зоне холодильника воздух (вторичный воздух) подается в печь. Избыточный воздух из холодной зоны холодильника (аспирационный воздух) выбрасывается в атмосферу.

Колосниковый холодильник обеспечивает охлаждение клинкера до температуры 65°С, плюс температура окружающей среды. Температура вторичного воздуха может достигать 600-650°С. Расход воздуха на охлаждение клинкера при однократном прососе воздуха составляет 2,0-2,5 м3/кг клинкера. КПД холодильников около 85 %. Достижение максимальных значений КПД достигается как выбором оптимальных процессов на этапе проектирования, так и поддержанием оптимальных режимов с использованием системы управления.

Входными параметрами являются температура и расход воздуха на охлаждение клинкера. Возмущающим воздействием является температура воздуха на охлаждение, температура поступающего клинкера. Управляющим воздействием является расход воздуха на охлаждение. В зависимости от количества воздуха, подаваемого на охлаждение, будет изменяться и температура выходящего клинкера. Для уменьшения температуры выходящего клинкера, необходимо увеличить подачу воздуха в колосниковый холодильник.

Выходные параметры - это те, которые свидетельствуют о протекании процесса. Выходными параметрами являются температура вторичного воздуха, температура клинкера, выходящего из холодильника. По технологическому регламенту температура охлажденного клинкера не должна превышать90°С, чтобы избежать налипание клинкера на ленточный конвейер.

Сведем параметры, подлежащие контролю и регулированию, с указанием диапазонов изменением или их номинальных значений в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры, подлежащие контролю и регулированию

2. Описание функциональной схемы

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматическою контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Результатом составления функциональных схем являются:

- выбор методов измерения технологических параметров;

- выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта;

- определение приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно:

- размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании и трубопроводах и определение способов представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

На функциональной схеме автоматизации схематически изображаются технологическое оборудование в упрощенном виде, приборы и средства автоматизации.

Система автоматического регулирования параметров технологического процесса в данной установке состоит из следующих контуров контроля и регулирования:

1 контур контроля температуры вторичного воздуха функционирует следующим образом. Контроль температуры вторичного воздуха осуществляется при помощи преобразователя термоэлектрического ТП 2088 (позиция 1-1), установленного непосредственно на трубопроводе. Далее сигнал передается на вход показывающего регистрирующего прибора ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ (позиция 1-2), который осуществляет автоматический контроль и регистрацию значения температуры.

2 контур контроля первичного воздуха функционирует следующим образом. Контроль температуры первичного воздуха осуществляется при помощи термометра сопротивления ТСМУ 055 (позиция 2-1), установленного непосредственно на трубопроводе. Далее сигнал передается на вход показывающего регистрирующего прибора ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ (позиция 2-2), который осуществляет автоматический контроль и регистрацию значения температуры.

3 контур контроля расхода первичного воздуха функционирует следующим образом. Измерение расхода первичного воздуха осуществляется при помощи расходомера с компактной диафрагмой Rosemount 3051SFC (позиция 3-1, 3-2). Унифицированный сигнал передается на вход показывающего регистрирующего прибора ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ (позиция 3-2), который осуществляет автоматический контроль и регистрацию значения расхода.

4 контур контроля температуры охлажденного клинкера функционирует следующим образом. Измерение температуры клинкера осуществляется при помощи термометра сопротивления ТСМУ 055 (позиции 4-1). Сигнал от термометра сопротивления передается на вход показывающего регистрирующего и регулирующего прибора ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ (позиция 4-2), который осуществляет автоматический контроль, регистрацию значений температуры и регулировку. Если температура клинкера выше заданного значения, то ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ вырабатывает сигнал, который с помощью исполнительного механизма увеличивает подачу воздуха в холодильник.

Разработанная функциональная схема изображена на листе графической части дипломного проекта.

Перечень приборов контроля и средств регулирования представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Спецификация приборов контроля и регулирования

3. Расчет измерительного комплекса

1951.40.0080.571.110.1814.11.272.40.63.12.511.6251.180.625Требуется рассчитать погрешность измерительного комплекса для измерения температуры охлажденного клинкера. Измеряемая температура Т = 85 °С. Погрешность измерения не должна превышать 5°С.

Выбор датчика и вторичного прибора должен основываться на ряде требований:

- условия работы (агрессивность контролируемой среды, давление, место установки и другие);

- простота, надежность;

- современность средств контроля;

- соответствие комплектам ГСП, унифицированным по принципу действия с остальной аппаратурой, используемой в цеху.

В качестве первичного преобразователя температуры используется термометр сопротивления ТСМУ 055 с диапазоном измерения 0ч100єС и классом точности 0,25.

Определим абсолютную погрешность измерения:

(3.1)

где Тмах - максимальная температура, оС, выбираем 100оС;

- класс точности прибора.

В комплексе с термопреобразователем сопротивления используется вторичный прибор измеритель-регулятор одноканальный ОВЕН ТРМ1А Щ1 АТИ с классом точности = 0,25.

Абсолютная погрешность 2, С, будет рассчитана по формуле 3.1:

2 = 0,25•100/100 = 0,25С.

Поскольку процесс измерения относится к случайным событиям погрешность измерительного комплекта, определяется как сумма независимых случайных величин , єС, и вычисляем по формуле 3.2:

,(3.2)

где 1 - абсолютная погрешность термопреобразователя сопротивления, єС;

2 - абсолютная погрешность вторичного прибора, єС.

= 0,35єС

Так как Д = ±0,35єС, то это дает возможность использовать данный комплект для измерения температур.

Выбор остальных средств измерения проводим аналогично выбору средств измерения температур.

Заключение

Цемент не является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того - на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона).

Выходящий из вращающейся печи материал имеет температуру около 10000С. Возвращение в печь теплоты материала может существенно снизить расход топлива. Это достигается охлаждением материала воздухом, подаваемым затем в печь для горения топлива. Режим охлаждения влияет как на дальнейший технологический процесс, так и на свойства готового продукта. Размол горячих материалов приводит к снижению производительности мельниц и росту удельного расхода энергии. Особенно чувствителен к охлаждению портландцементный клинкер. Быстроохлажденные клинкера легче размалываются и в определенной мере повышают качество цемента. Поэтому необходимо, чтобы процесс охлаждения клинкера был наиболее полным и протекал быстро, особенно в начальной стадии. Чем полнее охлаждение клинкера, тем меньше потери теплоты.

Охлаждение является неотъемлемой частью процесса обжига клинкера и во многом может определять состав и качество конечного продукта. Режим обжига и охлаждения клинкера непосредственно оказывают влияние на структуру клинкера, форму и размер кристаллов, минералогический состав, размалываемость и, следовательно, на качество полученного из него цемента.

Поэтому, изменяя процесс охлаждения, можно непосредственно оказывать влияние на свойства клинкера, добиваясь оптимальных результатов. Влиянию режима охлаждения клинкера на его качество посвящено много работ, однако до настоящего времени нет единого мнения исследователей по этому вопросу.

Список использованных источников

1. Банит Ф.Г., Несвижский О.А. Механическое оборудование цементных заводов/Ф.Г. Банит, О.А. Несвижский - М.: Машиностроение, 1975

2. Булавин, И.А. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов/ И.А. Булавин.-М, Стройиздат, 1982

3. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества/ А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников.- М.: Стройиздат, 1979. - 358 с.

4. Воробьев, В.А., Комар, А.Г. Строительные материалы: учеб. для вузов/В.А. Воробьев, А.Г. Комар.- М.: Стройиздат, 1971. - 456 с.

5. Классен В.К. Технология и оптимизация производства цемента: учеб. пособие/В.К. Классен.-М.,2012.-308с.

6. Классен В.К. Оптимизация процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике / В.К. Классен, А.Г. Новоселов, В.В. Степанов // Цемент и его применение. - 2008. - №3. - С. 91-96

7. Колокольников, В.С. - Производство цемента/ В.С. Колокольников.- М.: Высшая школа, 1967. - 548 с.

8. Конструкция колосникового холодильника [электронный ресурс].- http://stroy-technics.ru/article/konstruktsiya-kolosnikovogo-kholodilnika

9. Оно М. Влияние условий охлаждения клинкера на прочность цемента / М. Оно, Н. Нагашима // Шестой международный конгресс по химии цемента. - М.: Стройиздат, 1976. - Т.1. - С. 170-173

10. Проектирование цементных заводов/под ред. П.В.Зозули. -СПб.: Синтез, 1995

Размещено на Allbest.ru