Некоторые особенности конструкции и работы асутп обжига сульфидных концентратов в печах кипящего слоя

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Вработе рассмотрены некоторые проблемы обжига низкосортных сульфидных цинковых концентратов, 37.43kb.
• 1. Вспучивание глинистого сырья на керамзит в печах кипящего слоя, 136.76kb.
• Курсовой проект по предмету "Спец оборудование" Тема : Расчет сушилки кипящего слоя, 45.43kb.
• Практический семинар «Оборудование и технологии роста кристаллов 2009», 312.42kb.
• Разработка технологии плавки сульфидных медно-никелевых концентратов с оптимальными, 234.68kb.
• Производство меди, 152.01kb.
• Xxxii российскую конференцию по проблемам науки и технологий, 44.39kb.
• Технология пылевидного сжигания топлива в кольцевых и туннельных печах обжига кирпича, 48.61kb.
• Автоматизация производственных и логистических процессов 7 Автоматизированные системы, 140.17kb.
• Енергетика та енергоресурсозбереження, 111.54kb.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ АСУТП ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

В ПЕЧАХ КИПЯЩЕГО СЛОЯ


Асп. Волошин С. Б.

Кафедра теории и автоматизации

металлургических процессов и печей.

Северо-Кавказский горно-металлургический институт

(государственный технологический университет).


Рассмотрены некоторые особенности конструкции и работы автоматизированных систем управления технологическим процессом обжига сульфидных концентратов в печах КС на ряде российских и зарубежных металлургических заводов.


Управление процессом обжига сульфидных концентратов в кипящем слое без применения средств автоматизации затруднено и приводит к частым нарушениям процесса: недоиспользованию энергетических возможностей печи КС по производительности, неполному обжигу, а в более тяжелых случаях – к выходу печи из строя []. Достижения в области информационных технологий и теории автоматического управления за последние 15–20 лет позволяют создать современную автоматизированную систему управления практически любым технологическим процессом за достаточно короткий срок.

На заводе “Казцинк” (Усть-Каменогорск, Казахстан) эксплуатируется система автоматического управления обжигом цинковых концентратов, непосредственно влияющая на ход технологического процесса и параметры работы оборудования. При разработке было принято, что система автоматизации должна обеспечивать стабильность параметров в печи и в пароводяном тракте путем регулирования подачи цинкового концентрата, расхода и давления воздушно-кислородного дутья, уровня разрежения под сводом печи, подачи питающей воды в барабан-сепаратор.

АСУТП “построена” на базе контроллеров “Simatic” фирмы “Siemens”, серии “S7-300”, моделей “315-2DP”, “313-2DP”. Взаимодействие компонентов реализовано с помощью сетевых интерфейсов Profibus и MPI (рис. 1).





Рис. 1. Принципиальная схема АСУТП обжига цинковых концентратов АО “Казцинк”.

Прикладное программное обеспечение на программируемых логических контроллерах (ПЛК) реализовано средствами инструментального пакета “Step7” и пакета программного резервирования центральных процессоров “Software Redundancy”. В качестве системы сбора данных и диспетчерского управления (Supervisory Control and Data Acquisition – SCADA []) используется система “WinCC” (рис.2).




Рис. 2. Мнемосхема АСУТП обжига цинковых концентратов

АО “Казцинк”.

С помощью графического интерфейса можно легко контролировать необходимые для ведения технологического процесса параметры. Предусмотрена возможность генерировать отчеты технико-экономических показателей практически за любой интервал времени. Дополнительно система позволяет оперативно переключаться из автоматического в дистанционный режим управления и оперативно изменять настройки систем регулирования.

К середине 2005 г. работающая на заводе “Электроцинк” (Владикавказ, Россия) АСУТП производства цинка морально и технически устарела. Руководством предприятия было принято решение о ее модернизации, которая была проведена сотрудниками отдела информационных технологий.

К разрабатываемой АСУТП были выдвинуты следующие требования: обеспечение оперативного контроля над параметрами технологических процессов основных цехов цинкового производства (в т. ч. и обжигового); современная аппаратная и программная база; обеспечение снижения влияния “человеческого фактора” на технологические процессы; предоставление информации о технологических процессах в электронном виде, удобном для использования и анализа.

В процессе проектирования подсистемы обжига цинковых концентратов было решено оставить локальную систему регулирования (выполненную на регуляторах “Минитерм 300”) и модернизировать только систему верхнего уровня. Первичные преобразователи (датчики) и вторичные приборы в основном остались без изменения.

Главными компонентами новой системы являются три устройства сбора информации (УСИ) серии “ADAM 5000E/TCP” фирмы “Advantech”, объединяющие модули “ADAM 5018”, “ADAM 5017”, “ADAM 5051”, “ADAM 5080”. УСИ получают сигналы как с датчиков, так и с токовых выходов вторичных приборов, выполняющих роль преобразователей сигналов. Взаимодействие между устройствами сбора информации, автоматизированным рабочим местом (АРМ) мастера обжигового цеха и xDSL-модемом осуществляется по сети Ethernet (протокол TCP/IP). Связь подсистемы обжига с сервером АСУТП осуществляется по выделенной телефонной линии с использованием технологии xDSL (рис. 3).

Программная часть системы была разработана с помощью интегрированной среды разработки “TraceMode 6” компании “AdAstra Research Group, Ltd”. Система работает под управлением “Монитора реального времени” (“МРВ+ 6”) той же фирмы (рис. 4) в операционной системе MS Windows XP.

По утверждению разработчиков, система была изначально ориентирована на сбор информации и дальнейший ее анализ, а управление технологическим процессом будет реализовано в дальнейшем.




Рис. 3. Принципиальная схема АСУТП обжига цинковых концентратов ОАО “Электроцинк”.

АСУТП обжига никелевых концентратов на никелевом заводе ГМК НН (Норильск, Россия) “построена” на основе системы “Proscon-2100NT” фирмы “Outokumpu Mintec” (рис. 5) и базируется на программно-техническом комплексе “GE-Fanuc / Cimplisity / Just (Технолинк)”.




Рис. 4. Мнемосхема АСУТП обжига цинковых концентратов

ОАО “Электроцинк”.


Функции системы распределены между станциями так, чтобы обеспечить гибкость в работе. Комбинируя различные станции, можно создавать приложения различных размеров и типов. Система сопрягается с физическим процессом через контроллерные станции (прикладного управления). Они заботятся о немедленной обработке информации (введение входных и выходных параметров, быстрые вычисления), а также о выполнении управляющих алгоритмов и функций логической последовательности. Станции РМ (Управления процессом) осуществляют сбор данных, их архивацию, отображение процесса, услуги связи, вычисления высокого уровня, сбор сигнализаций и событий. Эти станции также используются для конфигурирования системы и других вспомогательных функций. Станция РО (Оператор завода) является дополнительным интерфейсом оператора с процессом. Станции EW (Рабочее место разработчика) используются для выполнения конфигурирования и обслуживания. Станция DS (Сервер базы данных) содержит зарегистрированные исторические и отчетные данные, а также дополнительные функции для изучения технологического процесса (схема). Что касается программного обеспечения, то система “Proscon” имеет несколько уровней. АС-станции (являющиеся, по сути, программируемыми логическими контроллерами), которые включают специальные программные блоки для обработки данных процесса, различных алгоритмов и последовательностей управления с целью решения специфических задач, например, групповых запусков двигателей. Другие станции работают в операционной системе MS Windows NT 4.0. Приложение “Proscon” построено на программном обеспечении для управления производственным процессом “CIMPILCITY”. Станции операторов работают в качестве терминалов по отношению к станциям управления процессом и используют одно общее приложение.



Рис. 5. Принципиальная схема АСУТП обжига никелевых концентратов Норильского никелевого завода.


П
2 Труды молодых ученых № 2, 2007
рименяются следующие средства низовой автоматики: весовые дозаторы "MILLTRONICS"; бесконтактные системы измерения уровня "MILLTRONICS"; сигнализаторы потока сыпучих материалов "Senako"; сигнализаторы потока воды "ELT"; средства измерения расхода жидких и пульпообразных сред "Sitrans"; датчики расхода газа “Fuji”; расходомеры отходящих газов “Annubar”; система непрерывного анализа газа “MLT2”; система измерения запылённости отходящих газов “Sick”; бесконтактные средства измерения температур “Micron”; датчики-преобразователи тока, напряжения, мощности "ЕРА"; частотно-регулируемый электропривод фирмы “GE”; измерение стандартных технологических параметров (температура, давление) реализовано на базе отечественных приборов.

Данные о концентрате, используемые в управлении процессом обжига, поступают из двух источников: от автоматизированной системы отбора и анализа проб (включающую в себя рентгеноспектральный анализатор “Courier 30XP”) и из центральной лаборатории.

Локальные контура регулирования охватывают: управление загрузкой печи; управление высотой слоя печи; управление процессом обжига в печи; разгрузкой печи; управление подачей воздуха в печь.

Контроль и управление может осуществляться тремя способами: оператором – с помощью мнемосхемы АСУТП “Cimpilcity/Just” (рис. 6); автоматически – программируемыми контроллерами по алгоритмам, разработанным на основании технологических инструкций в процессе режимной наладки комплекса “Печь КС – ТВП”; в местном режиме – с пультов управления.



Рис. 6. Мнемосхема АСУТП обжига никелевых концентратов

Норильского никелевого завода.

Внедрение систем управления технологическими процессами на микропроцессорной базе началось на Челябинском цинковом заводе с цеха выщелачивания, где была применена система технологического управления на базе программируемых логических контроллеров. В настоящее время по аналогичной схеме созданы системы управления во всех основных цехах (в т. ч. и цехе обжига сульфидных цинковых концентратов) [3]. Система состоит из четырех основных уровней: полевого, контроллерного, операторного и офисного. В состав полевого уровня входят датчики с унифицированными выходными сигналами (4-20 мА), органы управления (реле, пускатели, исполнительные механизмы) и три комплектных частотно-регулирующих электроприводов мощностью 18,5 кВт каждый (для управления транспортерными лентами, загружающими цинковый концентрат в печи КС). На контроллерном уровне находятся контроллеры “TSX Micro” фирмы “Schneider Electric”, объединенные в сеть Fipway (скорость канала 1 МБит/с). На операторском уровне находятся: операторская станция, инженерная станция и сервер. На офисном уровне располагаются: станция начальника и станция технолога цеха. Станции операторского и офисного уровней объединены в сеть Ethernet. За счет хорошей масштабируемости системы количество станций при необходимости может быть изменено (рис. 7).

Программное обеспечение контроллеров выполнено с помощью среды разработки приложений “PL7 Junior”, которая позволяет решать все необходимые задачи по конфигурированию ПЛК, технологическому программированию, отладке программ и документированию. Программирование выполняется на четырех языках стандарта МЭК 61131-3: “Релейно-контактные схемы”, “Список инструкций”, “Структурированный текст” и “Последовательные функции”. В “PL7 Junior” включены также мощные графические инструменты, в том числе таблицы анимации, библиотека специальных функций (работа со строками, преобразование данных и др.), инструменты отладки, в том числе для изменения программ в режиме реального времени.

В качестве SCADA-системы использовано программное обеспечение разработки приложений “InTouch Wonderware”.




Рис. 7. Принципиальная схема АСУТП обжига цинковых

концентратов ЧЦЗ.

Выводы

1. На всех рассмотренных предприятиях система управления процессом обжига сульфидных концентратов тесно интегрирована в АСУТП производства цинка / никеля.
   
2. Широко используются ПЛК совместно с АРМ вместо локальных регуляторов, что позволяет более гибко управлять технологическим процессом, а отображение всей необходимой информации в графическом режиме на экране АРМ – оперативно реагировать на возникновение внештатных ситуаций.
   
3. На ряде предприятий для управления процессом загрузки концентрата применяют частотные преобразователи, что уменьшает время запаздывания системы автоматизации и позволяет более точно регулировать температуру в печи.
   
4. На некоторых предприятиях внедрены составные системы получения оперативных данных о перерабатываемом материале.
   

Литература

1. Серебренникова Э. Я. Обжиг сульфидных материалов в кипящем слое. М.: Металлургия, 1982.
   
2. Управляющие вычислительные комплексы: учеб. пособие / Под ред. Н. Л. Прохорова. М.: Финансы и статистика, 2003.
   
3. Дехканов Д. Челябинский цинковый завод внедряет информационные технологии на всех уровнях производства и управления // Металлоснабжение и сбыт. 2003. № 4.
   

  