Современная технология приготовления цементно-сырьевых смесей - обучение и управление

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современная технология приготовления цементно-сырьевых смесей - обучение и управление

А.Н. Рассоха, докт. техн. наук, проф., НТУ «ХПИ»

А.А. Сендеров, ст. научн. сотр-к ГосНИИ «УкрНДИЦемент»

Anotation

They are considered questions to modern technology of the education specialist on preparation cement-raw materials mixtures of the givenned composition. The base for this is a computer simulator on base of the simulation model of the technological process of the preparation cement-raw materials mixtures. This allows to perfect motor-reflex skills and reactions trained technologist on staff and no-staff to situations, hereunder, raise the qualification these specialist.

The Keywords: cement-raw materials mixture, technology, mathematical model, computer simulation model, scholastic process, interface, operators-technologists, онлайн mode.

Введение

Современные нефтехимивческие комплексы, энергетические предприятия (АЭС, ТЭЦ, ГЭС), цементные заводы, горнорудные и обогатительные предприятия представляют собой объекты повышенной опасности. Это связано со стохастической природой используемого сырья, влияние природных факторов на производство промежуточных и конечных продуктов. Такая особенность накладывает на инженерно-технический персонал определенную ответственность, т.е. необходимость принимать решения в реальном времени (онлайн), зачастую в экстремальных или аварийных ситуациях. Например, по данным зарубежной печати, в области нефтехимии, в 26% случаев, виновниками аварии являются операторы [1,2] (можно вспомнить отечественный Чернобыль, или цунами на Фукусиме, или аварию на нефтедобывающей скважине в Мексиканском заливе), при этом ущерб от каждой такой аварии может достигать миллионов и миллиардов долларов.

Очевидно, надо заниматься повышением квалификации операторов-технологов действующих непосредст-венно на рабочих местах, часто в экстремальных условиях.

Такая ускоренная «практическая обкатка» (или бизнес-образование) операторов-производственников (или студентоа - стажёров) на тренажёре ориентирована на решение актуальных практических проблем, достижение конкретных результатов «здесь и сейчас». Именно в этом - залог его эффективности.

Если для традиционной системы обучения характерны «размытые», отдаленные цели -- освоение, формирование, изучение, обучение «впрок», то для бизнес-образования характерна ориентация на формирование конкретных умений и навыков, необходимых для выполнения четко поставленных производственных задач.

Поэтому в данной работе рассматриваются вопрсы построения современной технологии обучения производственному процессу приготовления цементно-сырьевых смесей на базе компьютерного тренажёра, с учётом отработки поведения сменного персонала в кризисных, экстремальных ситуаций.

Основные результаты

Основой технологии получения цемента гарантированного качества служит, как известно, стабильность состава и свойств цементно-сырьевой смеси, приготовление которой определяется, главным образом, возможностью точного дозирования в сырьевые мельницы исходных компонентов известного состава. При этом, сама задача получения смеси заданного химического состава встречается дважды или трижды, в зависимости от технологической схемы карьера и сырьевого передела [3]. Поэтому качество смеси обеспечивается либо дозировкой смесей промежуточного состава, либо предварительно усреднённых в складах (или шламбассейнах) исходных материалов, поступающих из экскаваторных забоев[3,4].

Наиболее современной системой управления дозированием материалов надо признать систему АСУ-ТП в «онлайн»- режиме, в сочетании с мощным компьютерным обеспечением прогнозирования химического состава залегающего сырья[4], существенные затраты на которую для заводов средней и малой мощности, и при использовании сравнительно однородного сырья, вряд ли экономически оправданы.

С целью обеспечения управления приготовлением цементно-сырьевых смесей заданного состава без применения дополнительных сложных устройств нами разработана компьютерная программа «Корректировка химического состава цементно-сырьевой смеси». Эта программа, базирующаяся на ранее выполненных разработках[5], позволяет стабилизировать качество приготавливаемой смеси и уменьшить время её приготовления.

А это соответственно позволяет сократить расходы электроэнергии на работу насосов, сжатого воздуха на перемешивание, расходы на транспортирование дополнительных корректирующих добавок, оптимально планировать работу карьеров по добыче сырья, не допуская перепроизводства или, недостачу сырья и т.д.

Разумеется, что для работы с такой компьютерной программой от технолога-оператора (или химика-технолога) требуется достаточно высокий уровень квалификации и обладание соответствующим уровнем компьютерной подготовки и достаточно быстрыми моторно-рефлекторными реакциями на изменения конкретной производственной ситуации.

Для достижения этой цели разработан компьютерный тренажёр, позволяющий как непосредственно, так и дистанционно (в режиме онлайн-симулятора с любым заводом по системе Интернет), с учётом безопасных и комфортных условий для обучения, выполнять тренаж начинающих операторов цементного производства, не боясь возможных аварий, сбойных ситуаций и т.д.

Теоретической основой компьютерного тренажёра является математическая модель процесса смешивания, которая строится на базе уравнений баланса массы, воды, содержания отдельных химических оксидов, заданные значения технологических модулей (КН, силикатного и глинозёмного модулей) [6].

В таблице 1 представлены уравнения процесса смешивания для статического состояния (статика процесса) или в состоянии изменения (динамики процесса). Имитационная модель процесса смешивания (т.е. компьютерная программа) строится на базе теории кусочно-линейных агрегатов в работе [7], а применительно к цементному производству, дополнительно учитывая случайные колебания параметров процесса смешивания [8].

приготовление цементный сырьевой

Таблица 1: Математические модели (в статике и динамике) процесса получения цементно-сырьевых смесей заданного химического состава.

Данные математические модели (в статике и динамике) используется как база для разработки компьютерной имитационной модели тренажёра технологической схемы процесса.

Сама по себе имитационная модель-тренажёр представляет собой комплекс взаимосвязанных программ для автоматизированного рабочего места сменного химика-технолога в сырьевом цеху, цеху помола клинкера или центральной заводской лаборатории.

Принципиальная схема такого тренажёра показана на рис.1.

Рис.1 Структура современного компьютерного тренажёра

Тренажер содержит: 1) Динамическую имитационную модель технологических процессов смешивания и усреднения цементно-сырьевых смесей, позволяющую проводить машинные эксперименты по моделированию работы оборудования, с учётом случайных возмущений и помех.

2) Многооконный интерфейс, позволяющий сменному химику-технологу на мониторе наглядно видеть состояние процесса (общий вид рабочего интерфейса см. на рис. 2).

3) ряд сценариев аварийных ситуаций, имитирующие различные реальные производственные и аварийные ситуации. Это нужно для проведения тренировки стажёров, демонстрации последствий аварий, показа правильных действий (режим "демонстрация").

На первом этапе обучения будущих химиков-технологов необходимо познакомить студентов с основами стандартнвх методик расчёта дозировок цементно-сырьевых смесей. При этом, студент обязан написать свою компьютерную программу расчётоа и выаолнить на ней цикл расчётов. Пример интерфейса такой программы, (написанной в Делфи) приаеден на рис.3.

Рис. 2 Современный рабочий интерфейс программы «Корект»

Рис. 3 Интерфейс программы курсового проекта «Расчёт цементно-сырьевых смесей»

Однако, подобные расчёты позволяют ознакомиться лишь со «статикой» процесса формирования цементно-сырьевых смесей (т.е. в «бумажном» или лабораторном исполнении).

На втором этапе, для более детального ознакомления с этим процессом в динамике используется программа-тренажёр (см. рис.4).

Данная программа-тренажёр, имитирует реальный производственный процесс. Поэтому здесь обучаемый студент или стажёр попадает в условия реального производства и пытается, при этом, управлять процессом приготовления цементно-сырьевой смеси.

Рис 4. Молодые стажёры осваивают работу по управлению технологическим процессом на компьютерном тренажёре.

Как уже отмечалось, данная программа может использоваться для управления реальным производственным процессом приготовления цементно-сырьевой смеси по поточной технологии. Кроме того, эта программа может быть модернизирована для управления (или тренажа) порционной технологией приготовления цементно-сырьевых смесей.

А это, соответственно позволяет уменьшить расходы электроэнергии на работу насосов, сжатого воздуха на перемешивание, расходы на транспортирование дополнительных корректирующих добавок, оптимально планировать работу карьеров по добыче сырья, не допуская перепроизводства или, недостачу сырья и т.д.

Выводы

Таким образом, предлагается внедрение простой в эксплуатации и дешёвой компьютерной программы корректировки процесса приготовления цементно-сырьевых смесей заданного состава при мокром и сухом способах производства (как для поточной, так и порционной технологии). Эта компьютерная программа может быть использована в качестве учебного тренажёра для подготовки операторов-технологов. Несомненное преимущество тренажера заключается в безопасности обучения, поскольку действия стажёра на реально-действующем технологическом оборудовании иногда не просто нежелательно, но и опасно.

Литература

1. Официальный сайт UniSim Design: https://www.honeywellprocess.comen-US/pages/default.aspx.

2. Комп'ютерне моделювання в хімії та технологіях: Тези доп. Першої наук. - практ. конф. з міжнародною участю, Черкаси, 12-16 травня 2008 р. - Черкаси: Видавництво «Черкаський ЦНТЕІ», 208 - 284 с.

3. C.И.Данюшевский, Г.Б.Егоров, Л.В.Белов, Ю.В.Никифоров Основы технологии приготовления портландцементных сырьевых смесей. Л., Стройиздат, 1971 г., 183 стр.

4. А.И.Панасенко, А.А.Сендеров, П.П.Шепитько Прогнозирование колебаний химического состава сырья в экскаваторных забоях.// Ж. «Цемент Украины», № 1, Харьков,1998 г., с. 29-31.

5. О.В.Сорокин, А.А.Сендеров, И.М.Тынников Приготовление сырьевого шлама в потоке с применением современных ПЭВМ.// Ж. «Цемент Украины» № 1, Харьков,1997 г., с. 24-28. 6. Ю.М.Бутт Tехнология цемента и других вяжущих материалов. М, 1964 г, 352c.

7. Н.П. Бусленко, И.Н.Коваленко, В.В.Калашников Лекции по теории сложных систем., М, «Советское радио», 1973 г., с.346.

8. А.А.Сендеров, М.А.Вердиян Основы расчёта чувствительности и устойчивости проектируемых технологических схем цементного производства методом имитационного моделирования.//Труды Ниицемента, вып. 82, М. 1984, с. 90-111.

Размещено на Allbest.ru