Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Автоматизация контроля процесса обжига клинкера в печах, работающих по сухому способу

2. Контроль параметров

2.1 Аппаратура для измерения давлений и разрежений

2.2 Контроль скорости движения ленты

2.3 Контроль схода ленты

2.4 Контроль продольного порыва ленты конвейера

2.5 Устройство контроля расхода сырьевой муки

2.6 Устройство контроля расхода топливной смеси

2.7 Устройство контроля мощности (тока) статора привода печи

2.8 Система автоматического контроля и регулирования работы колосникового холодильника

2.3 Автоматическое регулирование

2.3.1 Регулирование расхода воздуха общего дутья

2.3.2 Регулирование давления воздуха под колосниковой решеткой горячей камеры холодильника

2.3.3 Регулирование разрежения в горячей головке печи

2.4 Дистанционное управление

2.5 Сигнализация

2.5.1 Коммутационная аппаратура, сигнальные устройства

2.5.2 Сигнализаторы давления

3. Расчет шнекового смесителя

3.1 Выбор электродвигателя

3.2 Срок службы приводного устройства

Заключение

Список литературы

Введение

На реконструируемых действующих предприятиях и новых заводах внедряются современные высокопроизводительные машины и механизмы, полностью механизируются основные технологические процессы. Транспорт материалов полностью механизирован путем применения для кусковых материалов ленточных пластинчатых и скребковых транспортеров, для порошкообразных материалов -- пневмовинтовых и камерных насосов, для транспорта шлама -- мощных центробежных насосов.

Автоматизация основных производственных процессов обеспечит дальнейший рост производительности труда, позволит уменьшить расход топлива и электроэнергии, повысить однородность и качество цемента. Последнему обстоятельству уделяется особое внимание.

Ориентировочные подсчеты показывают, что стабилизация технологических процессов, достигаемая путем автоматизации, позволит на ряде заводов повысить качество.

Автоматизация производственных процессов на предприятиях строительной промышленности развивается в следующих основных направлениях:

1. Автоматический технологический контроль - наиболее распространенный вид автоматизации. Наряду с такими величинами, главным образом физическими, как давление жидкостей и газов, расход кусковых материалов, жидкостей и газов, уровень жидкостей, температура жидкостей и газов и др., контроль которых обеспечивается приборами общепромышленного назначения, имеется ряд величин, требующих особых методов измерения и создания специальных автоматических приборов.

В зависимости от характера и значения контролируемых величин применяются только показывающие или одновременно показывающие и регистрирующие (или интегрирующие) приборы. Приборы, контролирующие главнейшие технологические параметры устанавливаются на центральных щитах соответствующих агрегатов, на которых смонтированы также органы дистанционного управления, позволяющие устранять возникшие отклонения этих параметров. Приборы, контролирующие вспомогательные параметры, устанавливаются обычно по месту измерения. Они снабжаются контактными устройствами, подающими на центральный пост сигнал (световой и звуковой) о возникшем ненормальном отклонении контролируемого параметра от заданного значения. Автоматическая сигнализация отклонения от заданных величин применяется часто и для тех параметров, контроль за которыми вынесен на центральный щит.

2. Централизованное дистанционное управление электроприводами основных, вспомогательных и транспортных механизмов, а также регулирующими и переключающими органами (дроссельными заслонками и шиберами на газоходах, переключателями на пневмопроводах, шламовыми задвижками, переключателями на течках, сбрасывающими ножами на транспортерах и т.п.)

Сюда могут быть отнесены также простейшие устройства релейной автоматики, например автоматическое включение резервных маслонасосов или резервных транспортеров. Неотъемлемыми частями централизованного управления являются автоматическая предпусковая сигнализация, электрическая блокировка взаимосвязанных механизмов, фиксирующая очередность их пуска и остановки и автоматическая аварийная сигнализация. Последняя сигнализирует о самопроизвольной остановке механизмов и ненормальностях, возникших в схеме управления; Она, как правило, объединяется с сигнализацией отклонений технологических параметров в единую систему с общим устройством для снятия звукового сигнала. На центральных щитах, где сосредоточены органы управления, монтируется также автоматическая сигнализация, фиксирующая состояние отдельных механизмов (включен или отключен), положение переключающих органов (открыт или закрыт) и степень открытия регулирующих органов.

3. Автоматическое регулирование и управление, являющиеся важнейшими видами автоматизации.

На отдельных производственных участках, в местах, удобных для визуального наблюдения за работой основных механизмов, располагаются центральные посты управления, на которых устанавливаются приборы автоматического контроля, управления и регулирования соответствующего участка. Общий контроль и управление производственным процессом, в целом часто осуществляются главным диспетчером завода. Диспетчерский пункт оснащается автоматической сигнализацией, контролирующей состояние главнейших механизмов, и счетчиками числа часов их работы, а также регистрирующими приборами контроля важнейших технологических параметров.

1. Автоматизация контроля процесса обжига клинкера в печах, работающих по сухому способу

Печи с калыдинаторной решеткой (печь «Леполь») в нашей стране не производятся, поэтому системы автоматического контроля и управления для них не разрабатывались. За рубежом такие печи распространены широко и оснащены схемами авторегулирования.

Печи с циклонными теплообменниками, работающие по сухому способу, в настоящее время оснащаются аппаратурой автоматического контроля, дистанционного управления, механизмами и регулирующими органами, устройствами для сигнализации и блокировки.

Схема автоматического контроля процесса обжига и печи с циклонными теплообменниками предусматривает получение информации об основных параметрах, характеризующих процесс, а именно: температуре после электрофильтра, разрежении после электрофильтра, давлении после дымососа, температуре перед дымососом, разрежении перед дымососом, температуре газов за циклонами, температуре перед циклонами, разряжении в циклонах, концентрации СЬ на входе в печь, расход сырьевой муки, температуре материала на входе в печь, температуре материала в зоне кальцинирования, температуре в зоне спекания, температуре вторичного воздуха, разрежении в горячей головке печи, расходе газообразного топлива, температуре газа, давлении газа и др.

Схема автоматического контроля процесса обжига в печи с циклонными теплообменниками.

Особенностью печей с циклонными теплообменниками является то, что подготовка материала проходит в циклонах, не имеющих пока никаких органов управления. Особое внимание, поэтому, уделяется стабилизации состава сырьевой муки и ее количества.



Рисунок 1. 1 - расход топлива; 2-- температура в зоне спекания; 3 -- разрежение в горячей головке печи; 4 - температура вторичного воздуха; 5 -- температура в зоне кальцинирования; 6 -- расход сырьевой муки; 7, 9, 12, 13, 14 -- перепады давления в циклонах; 8 -- температура материала на входе в печь; 10, 11,15 -- температура перед циклонами; 16 -- температура газа за циклонами; 17, 18 - давление и температура перед дымососом; 19--20 -- давление и содержание кислорода после дымососа; 21, 22 -- давление и температура после электрофильтра; 23 -- вращающаяся печь; 24--27 - - циклоны; 28 --бункер сырьевой муки; 29 -- дымосос; 30 -- электрофильтр; 3 1 -- холодильник.

печь клинкер конвейер холодильник

Первые системы автоматического контроля и регулирования процесса обжига клинкера в печах с циклонными теплообменниками были разработаны и внедрены на Сланцевском цементном заводе.

2. Контроль параметров

2.1 Аппаратура для измерения давлений и разрежений

На современных заводах наряду с приборами для измерения температур широко применяются приборы для измерения давлений и разрежений, перепадов (разности) давлений (разрежений). Эти приборы контролируют:

а) давления и разрежения воздушных и газовых потоков в обжигательных печах, угольных, сырьевых (при сухом способе производства) и цементных мельницах, сушильных агрегатах, котельных установках, аспирационныхустройствах;

б) давления в системах сжатого воздуха и пневматического транспорта;

в) давление воды для приготовления сырьевой смеси;

г) давление масла в смазочных системах.

Приборы для измерения давления или перепадов используются также при измерении расхода газов и жидкостей и уровня в емкостях, котлах, резервуарах для воды, мазута и т.д.

Для местного контроля и сигнализации предельных значений давления широко применяются электроконтактные манометры: отечественные (ЭКМ-1), а также импортные, поставляемые комплектно с оборудованием. Эти приборы отличаются от обычных технических манометров наличием электроконтактного устройства, контакты которого, связанные с двумя указателями, могут быть установлены посредством ключа на два любых заданных значения в пределах всей шкалы. Контакты включаются в цепи автоматизированного управления электроприводами и в цепи сигнализации.

При резко изменяющихся пульсирующих давлениях, а также при толчках и вибрации в месте установки контактного манометра устройство применять нельзя, ибо вибрация корпуса и стрелки прибора может привести к ложным срабатываниям контактов и к их подгоранию. В импортных манометрах, предназначенных для работы при наличии вибраций, используется устройство, снабженное постоянным магнитом.

Последний укреплен на указателе и после замыкания удерживает сообщенный со стрелкой контакт в замкнутом положении, противодействуя вибрации контактов при сотрясениях корпуса и стрелки. При этом, однако, несколько уменьшается чувствительность манометра к изменениям давления. Контактные манометры могут иметь любую из четырех контактов.

Контактные манометры используются для контроля и сигнализации давления в системах смазки агрегатов, в системах подачи сжатого воздуха к пневмовинтовым насосам, для автоматического управления работой камерных насосов и т.п.

Мембранные тягомеры и напоромеры с круговой шкалой типа ТМК, профильные с горизонтальной шкалой типа ТМ-890, НМ-890 и ТНМ-890 широко применяются для измерения разрежений и напоров во всех цехах цементных заводов и, но принципу действия мало отличаются друг от друга.

Чувствительными элементами приборов служат мембранные коробки, внутрь которых подводится разрежение или давление. Сжатие или расширение коробки при изменении давления измеряемой среды передается плоской пружине и вызывает перемещение кинематически связанной с ней стрелки прибора.

Чувствительным элементом одного из таких приборов являются мембраны; между ними помещена металлическая подушка, профиль которой соответствует профилю мембраны. Пространство между мембранами и подушкой заполнен одистиллированной водой (через капилляр). Давления Р1 и Р2 разность которых измеряется, подводятся в камеры, образовавшиеся между мембранами и крышками. Под воздействием разности давлений нижняя мембрана перемещается по направлению к подушке, и жидкость через отверстия в подушке перетекает под верхнюю мембрану, перемещая ее вверх. Перемещение верхней мембраны посредством передаточного механизма, состоящего из системы тяг и рычагов, передается стрелке или перу прибора. Если расчетный перепад давлений превышен, мембрана прижимается к подушке и этим предотвращает поломку измерительного устройства.

Шкала показывающих и диаграмма записывающих приборов -- круглые, привод диаграммы -- от синхронного электродвигателя или от часового механизма; приборы могут быть снабжены интегратором или электрическим датчиком для дистанционной передачи показаний.

В настоящее время все более широкое распространение находят сильфонные манометры, имеющие в качестве измерительного элемента гармониковую мембрану (сильфон), жестко закрепленную⁴ с одного конца. Гармониковая мембрана под действием давления, подведенного в корпус, легко деформируется в осевом направлении (рис.2).

С помощью рычажного механизма перемещение сильфона системой штоков и тяг преобразуется в поворот стрелки показывающего прибора и в перемещение сердечника индукционной катушки для дистанционной передачи показаний. Уравновешивание усилия, создаваемого давлением среды внутри сильфона, и возврат системы в исходное положение осуществляются пружиной.

Манометры и вакуумметры с гармониковой мембраной служат как для измерения и записи давления жидкостей, паров и газов, так и в качестве вторичных приборов в системах, снабженных устройством для пневматической передачи показаний на расстояние.

Лента конвейера движется за счет силы трения между лентой и приводным барабаном. Величина силы трения зависит от многих факторов. Основным из них является, безусловно, натяжение ленты. Немаловажное значение имеет влажность ленты, состояние поверхности приводного барабгта и др. Характерно, что все перечисленные факторы в процессе работы могут оказать воздействие в любой момент и привести к проскальзыванию ленты и завалу ее материалом вышестоящего механизма.



Рис. 2. Сильфонное измерительное устройство: 1--сильфон; 2--шток; 3--тяга; 4--пружина; 5--корпус

2.2 Контроль скорости движения ленты

Реле скорости обеспечивает:

выдержку времени на включение;

контроль скорости, пробуксовки и поперечного порыва ленты;

автоматическое отключение природа конвейера при нарушениях режима;

выдержку времени на отключение после срабатывания датчика.

При включении конвейера после достижения нормальной скорости ленты от датчика скорости через трансформатор Тр2 и выпрями тельный мост Д7--Д10 на эмиттер -базовый переход ТЕ подается отпирающее напряжение по цепи: «плюс» выпрямителя Д7--ДЮ, эмиттер -базовые переходы транзисторов Т2 и Т1, диод Д5, тумблер В, «минус» выпрямителя Д7--ДЮ. Однако транзистор Т2 продолжает оставаться закрытым, так как на его базу через эмиттер коллекторный переход ТЗ поступает отрицательное запирающее напряжение, большее по абсолютной величине, чем отпирающее напряжение. Одновременно с включением конвейера размыкается контакт КЛ и прекращается заряд конденсатора СЗ. Однако транзистор ТЗ продолжает оставаться в открытом состоянии за счет разряда конденсатора СЗ по цепи: «плюс» конденсатора СЗ, резистор К9, эмиттер -базовый переход транзистора ТЗ, «минус» конденсатора СЗ. Разряд конденсатора СЗ определяет выдержку времени на включение реле скорости. После разряда конденсатора СЗ транзистор ТЗ закрывается, на базе транзистора Т2 остается только положительное отпирающее напряжение, что приводит к открыванию транзисторов Т2 и Т1, срабатыванию реле Р2 и Р1 и заряду конденсатора С2 по цепи: «плюс» источника питания, резистор КЛ, эмиттер -коллекторный переход 77, диод Д5, конденсатор С2, «минус» источника питания. При исчезновении сигнала от датчика конденсатор С2, разряжаясь по цепи: «плюс» конденсатора С2, диод Д6, эмиттер-базовые переходы транзисторов Т2 и Т1 обмотка реле, миллиамперметр пгА, «минус» конденсатора С2, а также по цепи: «плюс» конденсатора С2, резисторы К4 и К5, «минус» конденсатора С2, -- удерживает в открытом состоянии транзисторы 72 и Т1, создавая выдержку времени на отключение. Величина выдержки времени на отключение реле регулируется переменным резистором К.5 в пределах 2--5 с. Если в период работы ленточного конвейера из-за пробуксовки ленты происходит снижение входного сигнала от датчика скорости на 25% и более, то благодаря нелинейности характеристик транзисторов Т1 и Т2 происходит резкое снижение тока через обмотку Р2 и последнее переключает свои контакты, отключая этим реле Р1, которое отключает конвейер.

Сход ленты конвейера или чрезмерное смещение ее в ту или другую сторону, как правило, является следствием нарушения норм технологической эксплуатации: неправильная установка натяжного барабана, нехватка роликов и заклинивание их, неравномерная загрузка ленты относительно продольной оси конвейера и др. Практически в результате большого количества факторов, влияющих на работу конвейеров, на отдельных конвейерах технологических линий исключить полностью возможность схода ленты не удается. Результатом смещения ленты являются просыпи материала, а иногда и завалы конвейеров материалом. Такое положение значительно усложняет эксплуатацию технологических линий: увеличивает количество обслуживающего персонала и вызывает значительные простои оборудования.

Рис. 3. Схема реле скорости РС-67

2.3 Контроль схода ленты

В настоящее время заводы-изготовители предусматривают на конвейерах некоторое количество самоцентрирующихся роликоопор, назначение которых --

возвращать ленту конвейера в среднее положение, однако, как показывает практика, действие последних недостаточно эффективно.

При дистанционном или автоматическом управлении для исключения аварийных ситуаций из-за смещения ленты отдельные конвейеры оборудуются специальными датчиками. В настоящее время получили распространение два способа контроля положения ленты: одноступенчатый и двухступенчатый. При одноступенчатом контроле датчик соответствует крайнему (аварийному) положению ленты и при срабатывании отключает привод конвейера, а при двухступенчатом, кроме вышеуказанного датчика, устанавливается еще промежуточный датчик. При отклонении ленты от датчика первой ступени контроля подается предупредительный сигнал на щит контроля, а при отклонении до датчика второй ступени происходит отключение электродвигателя конвейера. Двухступенчатый контроль позволяет уменьшить количество отключений, а следовательно, и количество простоев технологического оборудования, так как при поступлении предупредительного сигнала могут быть приняты меры к устранению причины, вызвавшей это смещение.

В качестве датчиков схода ленты применяется простейшая конструкция, представляющая собой рычаг, нормально находящийся в вертикальном положении со свободно вращающимся на нем роликом. При смещении лента воздействует на ролик-рычаг и выводит его из вертикального положения. При этом срабатывает специальный выключатель, контакты которого используются в цепях управления и сигнализации.

На конвейерных линиях большой производительности, простои которых особенно нежелательны, могут быть установлены специальные лентовыравниватели, предназначенные для автоматического выравнивания ленты, т.е. удержания ее в среднем положении. Промышленность пока таких выравнивателей не выпускает, кроме самоцентрирующихся роликоопор, о которых говорилось выше. Поэтому на действующих заводах получили распространение различные виды лентовыравнивателей.

2.4 Контроль продольного порыва ленты конвейера

Продольный порыв ленты -- явление, довольно часто встречающееся на заводах. Наиболее распространенным видом порыва является порез ленты металлическим предметом (уголок, полоса и т.п.), который, проткнув ленту, распирается между стенкой течки и одной из роликоопор. Если при этом не отключить привод конвейера, то лента полностью выводится из строя. Кроме того, такой порыв ленты сопровождается просыпью большого количества материала и приводит к длительной остановке конвейера. Продольный порыв ленты чаще всего бывает на конвейере под дробилкой первичного дробления, так как горная масса, поступающая в карьеры, содержит самые разнообразные металлические предметы, а металлоотборка производится перед вторичным дроблением. Вероятность такого порыва на следующих конвейерах несравненно ниже.

Устройства для предотвращения продольного порыва ленты промышленностью не выпускаются, однако на действующих заводах имеется целый ряд довольно эффективных конструкций подобного рода.

Эскиз простейшего устройства, рассчитанного для применения на конвейерах, транспортирующих электропроводящие материалы, приведен на рис.4, а. Это устройство представляет собой решетку с изолированными между собой прутьями, которая устанавливается под верхней (рабочей) ветвью ленты 1. В качестве чувствительного элемента может быть использовано реле типа ИКС-2Н. К выходу реле «электрод» подключаются все нечетные прутья решетки, а четные заземляются. Расстояние между прутьями определяется в каждом частном случае, в зависимости от крупности транспортируемого материала, с таким расчетом, чтобы хотя бы часть материала задерживалась на решетке.

При исправной ленте материал на решетку не попадает, а при порыве ленты через образовавшуюся прорезь просыпается, задерживается на решетке и замыкает между собой четные и нечетные электроды (прутья), образуя электрическую цепь реле земля. Реле срабатывает и отключает привод конвейера. Недостаток такого устройства заключается в том, что только значительной длины порез ленты может обеспечить ощутимую просыпь материала.

В горнорудной промышленности получило распространение устройство, приведенное на рис 4. Три роликоопоры 2, находящиеся под течкой дробилки первичного дробления, монтируются на специальной тележке, имеющей возможность перемещаться вдоль оси конвейера.

На рис 4., в изображено устройство для предотвращения продольного порыва ленты, разработанное Гипронинерудом. В данной конструкции три роликоопоры, связанные между собой шарнирно, имеют возможность при заклинивании какого-либо предмета опрокидываться, воздействуя при этом на конечный выключатель. В исходном (правом) положении роликоопоры удерживаются противовесом 3. Для уменьшения износа ленты при падении из течки крупнокускового материала в каждой роликоопоре необходимо предусматривать амортизаторы.

Рис.4. Эскиз для предотвращения продольного порыва ленты

2.5 Устройство контроля расхода сырьевой муки

Контроль расхода сырьевой муки с помощью расходомера РМ-400, установленного после дискового питателя перед пневмоподъемником, имел ряд недостатков. Так, номинальная погрешность измерения расхода (2,5%) в ряде случаев превышалась из-за износа ходовой части расходомера, подпора давления со стороны пневмоподъемника, несвободного падения материала на импеллер расходомера вследствие обрушения материала в сырьевом бункере.

Разработанное устройство основано на известном принципе зависимости давления в вертикальной транспортирующей трубе от количества материала в аэросмеси (воздух -- сырьевая мука). Колебания давления в трубе при постоянном давлении воздуха перед пневмоподъемником характеризуют колебания расхода сырья, непосредственно поступающего в печь. Таким образом, исключается отрицательное влияние промежуточной ёмкости пневмоподъемника на результаты контроля расхода сырьевой муки.

2.6 Устройство контроля расхода топливной смеси

Топливом для печей Сланцевского (и ряда других) завода служит смесь тощих углей и сланцев. Серийно изготавливаемые расходомеры для контроля поступления такой смеси отсутствуют. Поэтому было разработано устройство для косвенного контроля расхода топлива по изменению мощности генератора, питающего двигатели шнековых транспортеров, подающих топливо к форсунке.

В устройстве контроля расхода топливной смеси предусмотрено использование двух потенциометров. Потенциометр 1 измеряет ток, потребляемый двигателями шнеков (I). Реостатный промежуточный преобразователь потенциометра 2 подключен через делитель 3 в схему измерения напряжения генератора II. Напряжение, снимаемое с движка реостатного промежуточного преобразователя и с одного из его концов, подается на вход второго потенциометра 4, который измеряет сигнал, пропорциональный произведению тока на напряжение, т. е. мощности генератора. Шкала этого потенциометра может быть отградуирована в единицах расхода топлива.

В схеме использован ЯС-фильтр 5 для сглаживания высокочастотных колебаний тока и резистор 6.

2.7 Устройство контроля мощности (тока) статора привода печи

В тех случаях, когда контроль температуры в зоне спекания с помощью пирометров исключен ввиду предельной и постоянной запыленности зоны, в качестве косвенных параметров состояния материала в горячих зонах используются такие характеристики работы электропривода печи, как ток статора, мощность и момент на валу.

Рис. 5. Схема косвенного контроля расхода топлива. 1,4 - потенциометр, 2 - преобразователь потенциометра, 3 - делитель, 5 - КС-фильтр.

Мощность, потребляемая двигателем печи, пропорциональна моменту М на его валу:

N = щ М,

где щ -- угловая скорость вращения печи.

В настоящее время все шахтные печи снабжены амперметрами для контроля нагрузки двигателей приводов.

Однако использовать непосредственно эти показания для целей управления не представляется возможным из-за наличия в сигнале тока существенных высокочастотных помех в результате малой амплитуды изменения низкочастотной части сигнала относительно среднего значения.

Разработано устройство, блок-схема которого представлена на рис. 6. Оно предусматривает детектирование и фильтрацию высокочастотных составляющих

тока, а также регулируемую компенсацию постоянной составляющей колебаний тока, обеспечивающую возможность сдвигать положение записи на самопишущем приборе, что необходимо для компенсации изменения трения в опорных роликах, а также больших изменений расхода сырья, которые вызывают изменение тока нагрузки.

2.8 Система автоматического контроля и регулирования работы колосникового холодильника

Поскольку колосниковый холодильник является составной частью шахтной печи, система автоматического контроля и регулирования его должна быть частью обшей схемы контроля и регулирования печного агрегата. В нашей стране выпускаются колосниковые холодильники типа «Волга» производительностью 35, 50 и 75 т/ч.

Главной задачей управления колосниковым холодильником является обеспечение охлаждения клинкера до заданной температуры (обычно 70--50°С) с одновременной стабилизацией расхода и температуры вторичного воздуха, поступающего в печь. Необходимо также создать условия для предупреждения перегрева колосников с целью увеличения времени полезной работы холодильника.

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

Эти характеристики, наряду с другими параметрами работы колосникового холодильника, контролируются в большинстве своем средствами промышленной автоматики, но в ряде случаев специально разработанными устройствами. Основные контролируемые параметры: температура вторичного воздуха, давление в вентиляторе «острого» дутья, температура колосника первого ряда, расход общего воздуха, давление под решеткой в горячен камере холодильника, скорость решеток, давление под решеткой в холодной камере холодильника, температура клинкера на выходе из холодильника.

Рассмотрим два основных специализированных устройства контроля, разработанных в период создания системы автоматического контроля и регулирования.

Устройство контроля температуры вторичного воздуха.

Одним из наиболее важных показателей работы колосникового холодильника является температура вторичного воздуха, поступающего в печь. Трудность измерения этой температуры объясняется наличием помех от посторонних излучателей (раскаленный клинкер на обрезе печи, раскаленная футеровка печи, запыленность вторичного воздуха).

Контроль температуры вторичного воздуха производителя с помощью отсасывающего термоэлектрического преобразователя. Принцип его работы состоит в следующем. Воздух из шахты холодильника просасывается со скоростью 50--70 м/с мимо спая электродов. Двойное экранирование спая от излучателя и большая скорость просасывания воздуха практически исключают влияние лучистого теплового потока на сигналы термоэлектрического преобразователя.

Конструкция разработанного устройства приведена на рис. 7. Как видно из рисунка, термоэлектроды в месте спая защищены двумя концентрическими экранами. Материал экранов -- жаропрочная сталь марки Х20Н80Т (ЭИ-435). Для просасывания воздуха мимо спая наружная труба термоэлектрического преобразователя присоединена к источнику, создающему разрежение. Для получения скорости протекания воздуха в отсасывающем термоэлектрическом преобразователе 50--70 м/с достаточно, чтобы падение разрежения на нем составляло 250-- 300 кгс/м² (25--30 МПа).



Рис. 6. Отсасывающая термопара ТГОС-2: I - первый экран; 2 -- второй экран: 3 -- защитная трубка; 4 -- патрубок; 5 -- соединительные ребра; 6 -- отросток для измерения разрежения; 7 -- спай термоэлектродов

Периодический контроль величины разрежения во всасывающем патрубке осуществляется по 11-образному манометру. Измерение разрежения производится при работе термоэлектрического преобразователя, когда через него просасывается воздух.

В качестве источника разрежения может быть использован всасывающий патрубок вентилятора «острого» дутья, если он может создать нужное разрежение. Для этого патрубок термоэлектрического преобразователя с помощью переходника подключается к всасывающему патрубку вентилятора и измерительному прибору. Если вентилятор «острого» дутья не обеспечивает нужного разрежения, то следует использовать эжектор, работающий от сжатого воздуха.

При нормальной работе термоэлектрического преобразователя наружный кожух должен быть горячим. Охлаждение его является признаком засорения термоэлектрического преобразователя пылью, просасывающейся через него со вторичным воздухом. Для очистки термоэлектрического преобразователя следует продуть его сжатым воздухом. Периодичность очистки зависит от запыленности вторичного воздуха.

В связи с тем, что температура вторичного воздуха в различных точках сечения шахты при одном и том же режиме различна, необходимо выбрать такое место установки термоэлектрического преобразователя, где бы температура была наиболее близка к среднему значению температуры по всему сечению шахты.

На основании экспериментальных исследовании можно рекомендовать установку термоэлектрического преобразователя в горизонтальном сечении шахты на 1--1,5 м ниже порога печи, примерно посредине длины шахты (вдоль осп печи) на глубину 0,5--1 м со стороны, противоположной падению клинкера с обреза печи. В этом случае отклонение измеренной температуры от средней по всему сечению шахты не будет превышать ±50 °С для разных режимов.

При измерении расхода воздуха в воздухопроводе мультипликатором в измерительной трубке создается местное сужение. Здесь скорость протекания воздуха повышается по сравнению со скоростью потока до сужения. Увеличение скорости, а следовательно, и кинетической энергии в суженном сечении вызывает уменьшение потенциальной энергии потока. Соответственно и статическое давление в этом сечении будет меньше, чем в сечении до дроссельного устройства. Воздушный поток, входя в сужающуюся часть насадки, ускоряется, в связи с чем статическая составляющая давления быстро уменьшается.

Отбор статического давления происходит в суженной части описываемого устройства, где статическая составляющая достигает своего минимума. Поскольку величина полного давления измеряется в невозмущенной части потока, перепад между полным давлением и искусственно созданным статическим давлением оказывается больше динамической составляющей потока.

Данная пневмометрическая трубка является измерительным элементом с индивидуальной тарировкой.

Мультипликатор устанавливается на прямом участке воздухопровода, не имеющем местных сопротивлений, так, чтобы рабочая часть мультипликатора располагалась в центре воздушного потока.

Для измерения перепада давлений, пропорционального расходу, применяются стандартные дифференциальные тягомеры. Рассмотрим одну из наиболее часто встречаемых на заводах систем автоматического контроля и регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковых холодильниках. Назначение системы - автоматическое управление работой холодильника, при котором обеспечивается охлаждение клинкера до заданной температуры, увеличивается количество вводимого тепла в печь с вторичным воздухом при одновременной его стабилизации, уменьшается расход электроэнергии, увеличивается срок службы холодильника и облегчается труд обслуживающего персонала.

Схема регулирования состоит из трех систем (рис. 9): системы стабилизации расхода воздуха общего дутья с воздействием на направляющий аппарат вентилятора общего дутья и с коррекцией по температуре неподвижного колосника; системы регулирования давления воздуха под колосниковой решеткой горячей камеры холодильника с воздействием на число ходов решетки; системы стабилизации разрежения в горячей головке печи с воздействием на направляющий аппарат дымососа аспирационной установки.

2.3 Автоматическое регулирование

Задачей автоматического регулирования является поддержание постоянства определенных величин технологического процесса, например, заданных значений температур, разрежений, расходов и т.п., либо их изменение по определенному закону в зависимости от времени или от других величин. Эту роль выполняют автоматические регуляторы. Производственную установку или ее участок, в котором происходит процесс, подлежащий автоматическому регулированию, наливают объектом регулирования. Комплекс объекта с регулятором называется системой автоматического регулирования. Физическая величина, заданное значение которой необходимо поддерживать для нормального хода технологического процесса, называется регулируемой величиной. При отклонении регулируемой величины от заданного значения необходимо изменить приток количества вещества или энергии в объект или сток последних из объекта. Физическая величина, изменением которой осуществляется воздействие на регулируемую величину, называется регулирующей величиной и ее изменение регулирующим воздействием. Для изменения регулирующей величины объект должен быть оборудован регулирующим органом. Зоной нечувствительности называют предельное изменение регулируемой величины, при которой регулятор не действует. Элемент, осуществляющий перемещение регулирующего органа называют исполнительным механизмом регулятора.

Устройство, позволяющее изменять задание регулятора, называется задатчиком. Задание устанавливается человеком, а регулятор только поддерживает значение регулируемой величины. Такие системы называются системами автоматической стабилизации. Существуют системы программного регулирования, в которых задание изменяется с течением времени по определенной программе. Системы, в которых заданное значение регулируемой величины должно изменяться в зависимости от изменения других величин (характер этого изменения заранее не известен), называются следящими системами. Для упрощения анализа свойств и работы систем автоматического регулирования их принято разделять на отдельные элементы -- звенья, каждое из которых воздействует на последующее звено, в свою очередь, подвергаясь воздействию предшествующего звена. Место приложения воздействия предшествующего звена называется входом, а место подключения последующего звена -- выходом данного звена.

2.3.1 Регулирование расхода воздуха общего дутья

Система стабилизации расхода воздуха общего дутья является основной системой регулирования. При изменении грануляции клинкера или толщины слоя клинкера на решетке количество воздуха не остается постоянным: при мелком клинкере или большом слое расход воздуха уменьшается, при крупном клинкере или небольшом слое -- увеличивается. Система стабилизации расход воздуха общего дутья поддерживает этот расход постоянным.

В разработанной системе расход воздуха измеряется непосредственно. Перепад, создаваемый на мультипликаторе, подается на дифференциальный тягомер, где преобразуется в электрический сигнал, поступающий на регулятор. Схема осуществляет астатическое регулирование. Исполнительный механизм воздействует на направляющий аппарат общего дутья. Важным параметром работы холодильника является температура колосника. Она не должна превышать заданного значения. В противном случае ее необходимо быстро снизить (до установленного значения), увеличив расход воздуха общего и «острого» дутья. В схеме это осуществлено путем коррекции задания регулятора общего расхода в зависимости от температуры колосника Тк. В случае нагрева колосника выше заданной температуры замыкается контакт позиционного регулятора, встроенного в электронный потенциометр, регистрирующий Тк, который в свою очередь замыкает цепь реле. Последнее своим замыкающим контактом подключает к измерительному мосту регулятора сопротивление. Уменьшение задания происходит только после снижения Тк до заданного значения.

Для более интенсивного охлаждения колосника в случае увеличения его температуры выше заданной увеличивается расход воздуха «острого» дутья.

В случае засорения минусовой импульсной трубки мультипликатора (при работающей автоматике) регулятор может закрыть направляющий аппарат вентилятора общего дутья до остановки двигателя исполнительного механизма конечным выключателем, в результате создается такое положение, когда воздуха, поступающего в печь, будет недостаточно для сгорания топлива. Поэтому настройке нижнего путевого выключателя следует уделить особое внимание.

Направляющий аппарат вентилятора общего дутья должен оставаться всегда открытым настолько, чтобы воздуха, нагнетаемого вентилятором в печь, хватало для сгорания топлива. Величину минимального открытия определяют следующим образом. В течение пяти-семи смен находят пределы регулирования направляющего аппарата по дистанционному указателю положения при работе регулятора, затем выставляют путевой выключатель на значение, соответствующее минимальному проделу регулирования. После установки путевого выключателя необходимо проверить, достаточно ли воздуха для сгорания максимально допустимого количества топлива, подаваемого в печь.

Определение исходных данных для настройки регулятора производится отдельно для каждого холодильника. Величина пульсации расхода общего дутья ДОобщ.д не должна превышать ±2,5 мм вод. ст.

Настроечными параметрами регулятора являются: среднее значение расхода воздуха, зона нечувствительности, цена деления залатчика, время изодрома, скорость обратной связи и длительность импульса.

Выше уже было сказано, что одной из основных задач системы регулирования является улучшение теплосъема с клинкера и охлаждение его до определенной температуры.

Увеличение теплового КПД холодильника происходит при рациональном снижении количества воздуха, проходящего через него. Однако для уменьшения температуры клинкера необходимо увеличивать количество воздуха, подаваемого в холодильник. Начиная с некоторого значения температура клинкера не снижается. Это объясняется тем, что па горячей решетке клинкер отдает максимальное количество тепла с поверхности, а затем перемещается на холодную решетку, под которую воздух почти никогда не подается (даже если воздух и подается под холодную решетку, то в печь он не идет, а отбирается дымососом аспирации).

Таким образом, увеличение расхода воздуха сверх определенного значения не дает эффективного результата. Дальнейшее снижение температуры клинкера достигается уменьшением скорости решетки. Но уменьшение скорости решетки может сопровождаться ростом температуры колосников, поэтому среднее значение расхода воздуха выбирается при минимально допустимой скорости решетки достаточным для охлаждения крупного клинкера.

Остальные настроечные параметры регулятора определяются аналогично описанному ранее.

2.3.2 Регулирование давления воздуха под колосниковой решеткой горячей камеры холодильника

При регулировании общего расхода воздуха обеспечивается стабилизация его количества, проходящего через слой охлаждаемого материала. Это дает возможность подавать минимальный объем воздуха, определяемый из условии работы печи.

Количество тепла, возвращаемого в печь с вторичным воздухом при стабилизации общего расхода, определяется толщиной слоя клинкера на решетке, крупностью его и температурой. Очевидно, чем мельче клинкер, тем быстрее он отдает тепло воздуху, и наоборот. Следовательно, для того чтобы крупный клинкер больше отдал тепла, его надо задержать на решетке; мелкий клинкер можно транспортировать быстрее. Давление в подрешеточном пространстве горячей камеры используется в качестве косвенного параметра, характеризующего сопротивление слоя, зависящее от крупности клинкера и толщины слоя.

В разработанной системе для улучшения теплоиспользования холодильника применяется статический (пропорциональный) регулятор, воздействующий на скорость движения решетки с жесткости обратной связью по положению регулирующего органа, который управляет числом ходов решетки.

Давление под решеткой горячей камеры холодильника измеряется дифференциальным тягомером, где преобразуется в электрический сигнал, подаваемый на один из мостов регулятора.

Обратная связь осуществляется от индукционного датчика встроенного в регулятор возбуждения генератора двигателей решеток холодильника.

Величина пульсации давления под горячей решеткой не должна превышать 10% от диапазона изменения. Настроечными параметрами регулятора являются: выбор соотношения под решеткой горячей камеры Рг.к и скорости решетки холодильника Ур, зона нечувствительности, цена деления задатчика, скорость обратной связи, длительность импульса, время изодрома.

2.3.3 Регулирование разрежения в горячей головке печи

Система предназначена для поддержания постоянного разрежения в горячей головке печи, что позволяет сократить количество подсасываемого через эту головку холодного воздуха, а следовательно, способствует повышению температуры воздуха, поступающего в печь, улучшению условий работы машиниста.

Стабилизация разрежения в горячей головке печи осуществляется путем воздействия на направляющий аппарат дымососа аспирации. Сигнал от дифманометра поступает на регулятор РП, настроенный таким образом, чтобы разрежение поддерживалось в заданных пределах.

Величина пульсации разрежения в горячей головке не должна превышать 20-40 Па. Параметрами настройки являются: минимальное значение разрежения; зона нечувствительности; цена деления задатчика; скорость обратной связи и длительность импульса.

Минимальное значение разрежения выбирается таким, при котором не происходит выбросов факела из печи и нет излишней запыленности.

Остальные настроечные параметры регулятора определяются аналогично описанному ранее.

В настоящее время, наряду с рассмотренной системой, на некоторых цементных заводах отрабатывается другая система автоматического контроля и регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковых холодильниках. Она состоит из следующих контуров:

регулирования расхода общего воздуха по суммарному изменению температур первой колосниковой решетки и клинкера; регулирования скорости решеток по максимуму одного из следующих параметров -- сопротивления слоя клинкера на первой колосниковой решетке, температуры колосниковой решетки, тока двигателя решетки горячей камеры;

регулирования положения шиберов на воздуховодах горячей и холодной камер по изменению температур первой колосниковой решетки и клинкера на выходе холодильника;

стабилизации разрежения в горячей головке печи путем изменения положения шибера перед аспирационным дымососом.

Как было показано выше, сегодняшний уровень автоматизации процесса обжига довольно высок. Разработаны и внедрены специализированные устройства и средстве контроля, освоены и успешно эксплуатируются на агрегатах обжига многочисленные датчики общепромышленного назначения, изучены физико-химические процессы, протекающие в печах, на многих цементных заводах страны внедрены локальные системы автоматического контроля и регулирования процесса обжига.

2.4 Дистанционное управление

Как уже отмечалось выше, применяемое в настоящее время технологическое и транспортное оборудование и имеющиеся средства автоматизации ограничивают возможности централизации управления даже на заводах, оснащаемых современной техникой. В результате имеется значительное количество территориально разрозненных постов управления.

Для управления ходом технологического процесса в целом используется диспетчерское управление, позволяющее координировать работу отдельных цехов. Основными средствами диспетчерского управления на цементных заводах являются в настоящее диспетчерская сигнализация и связь. С помощью сигнализации диспетчер завода осуществляет контроль за ходом производственного процесса.

Щиты сигнализации состоят в основном из сигнальной панели с мнемонической схемой, панели счетчиков, числа часов работы агрегатов и шкафа с аппаратурой.

Сигнальная панель выполняется из зеркального стекла с нанесенной на нем мнемонической схемой завода. Символы основных агрегатов, работа которых контролируется (дробилки, болтушки, сырьевые, цементные и угольные мельницы, печи, сушильные барабаны), просвечиваются зеленым, красным светом лампочками, расположенными с задней стороны панели.

Свечение символов ровным зеленым светом сигнализирует о работе, а ровным красным -- о нерабочем состоянии агрегата. При изменении состояния любого агрегата (остановку действующего или пуск стоявшего) соответствующий символ начинает светиться мигающим светом, аналогичным цвету его предыдущего состояния. Одновременно подается звуковой сигнал. При квитировании диспетчером сигнала путем нажатия кнопки «съем сигнала» звуковой сигнал прекращается, а символ агрегата переходит на свечение цветом, соответствующим его новому состоянию.

При квитировании сигнала диспетчер нажимает кнопку и включает шаговый искатель. Обегая последовательно 'все панели, рычаг искателя подпитывает обесточившееся ранее при изменении состояния одного из агрегатов реле. Последнее срабатывает, отключает через реле звонок и источник мигающего света и одновременно переключает лампочку символа на ровный свет того цвета, который соответствует новому состоянию агрегата.

Символы вращающихся печей имеют, кроме зеленого и красного, еще и белый цвет («тихий ход»), который включается, как и остальные, соответствующим блок-контактом роторной станции печи через дополнительное реле. Если в кабинетах директора, и главного инженера завода имеются дублирующие сигнальные щиты, сигнальные лампы последних подключаются параллельно лампам основной, панели на щите диспетчера.

Счетчики числа часов работы агрегатов подключаются дополнительными контактами соответствующих реле к шинке датчика временных импульсов и отсчитывают, таким образом, время работы агрегатов. Счетчики эти устанавливаются в диспетчерской, обычно на отдельной панели. Для прямой связи диспетчера завода с цехами, в том числе с основными постами управления производственными участками, используется прямая телефонная и частично громкоговорящая связь.

Наибольшее распространение имеют диспетчерские установки, рассчитанные на включение 40 абонентских линий, двух соединительных линий с коммутатором административно-хозяйственной связи или с городской телефонной станцией и одной линии выхода на радиоузел. Коммутатор имеет два рабочих места -- для диспетчера и оператора -- и позволяет осуществлять:

а) индивидуальный разговор с усилением и без него;

б) проведение диспетчерских совещаний;

в) трансляцию телефонных передач через заводской радио узел.

Для вызова абонентов, находящихся в производственных цехах, предусматривают обычно дополнительные сигналы в виде светофоров и звонков громкого боя. В дополнение к диспетчерской установке для связи диспетчера с ограниченным числом важнейших участков иногда применяется односторонняя оперативная громкоговорящая связь. Ее оборудование состоит в основном из абонентских репродукторов и устанавливаемого на диспетчерском пункте усилителя, к которому подключается микрофон и панели коммутации. Приняв через репродуктор распоряжение диспетчера, абонент в случае необходимости отвечает диспетчеру через ближайший телефон установки.

На многих цементных заводах используются импортные установки двухсторонней громкоговорящей диспетчерской связи. Последние состоят из диспетчерского коммутатора на двадцать номеров и из абонентских постов. Часть абонентских постов (первичные посты) представляет собой небольшие коммутаторы, к которым подсоединяется до трех вторичных абонентских постов. Коммутатор и диспетчерские посты снабжены микрофонами-репродукторами. Отдельные абонентские посты (первичные и вторичные), предназначающиеся для монтажа непосредственно в цехах, имеют исполнение для наружной установки и снабжены добавочными звуковыми и световыми вызывными устройствами. Первичные абонентские посты рассчитаны на одновременную связь с двумя коммутаторами -- диспетчерским и директорским.

Коммутатор и абонентские посты имеют самостоятельные источники питания (выпрямители), рассчитанные на присоединение к сети 220 В неременного тока через штепсельную розетку, и отдельные усилители. Благодаря этому уровень напряжения звуковой частоты в соединительных линиях не превышает 0,5 В, что позволяет использовать для диспетчерской связи, как и в диспетчерских установках комплексную слаботочную сеть завода. Отдельные элементы абонентских постов (переключающие, усилительные и вызывные устройства и релейные комплекты) выполнены в виде взаимозаменяемых выдвижных блоков. Громкоговорящая диспетчерская связь позволяет осуществлять индивидуальные переговоры с первичными и через них со вторичными абонентскими листами, а также циркулярные передачи (совещания).

2.5 Сигнализация

Предусматривается световая контрольная и аварийная сигнализации и звуковая аварийная.

Световая контрольная и аварийная сигнализации выполняются индивидуальными сигнальными лампами (механизм-лампа), которые отключены при неработающих механизмах, загораются ровным светом при включении механизмов и мигающим -- при аварийном отключении их.

Схемы световой сигнализации работают следующим образом. При автоматизированном режиме управления механизмами ПТС ключ устанавливается в положение А и подается питание через замыкающий контакт на шину. В результате по мере запуска механизмов и замыкания контактов выходных реле загораются ровным - светом соответствующие сигнальные лампы, например при замыкании контакта включается лампа.

Схемы включения ламп конвейера, грохотов и вентилятора аналогичны схеме включения лампы конвейера, а ламп шибера -- лампам шибера. После окончания запуска линии контакт размыкается и отключает все сигнальные лампы, кроме ламп дробилки и положения шиберов. При необходимости все отключившиеся лампы диспетчер может включить, установив ручку в положение (включено). При аварийном отключении любого из механизмов замыкаются контакты и подключаются шина и прерыватель, который подает пульсирующее напряжение на шину. В результате лампы работающих механизмов горят ровным светом, а лампы отключившихся механизмов -- мигающим. Одновременно с этим включится звонок аварийной сигнализации.