|  Автоматический контроль подготовки и нагрева шихты ЦАМ |
Автоматический контроль подготовки и нагрева шихты ЦАМ
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО
УНИВЕРСИТЕТА
Автоматизация
производственных процессов
наименование кафедры
Допускаю
к защите
Зав. кафедрой
АПП
_____________ _____А.В.Баев_______
инициалы, фамилия
«_________»__________________2008г.
Автоматический контроль подготовки и нагрева
шихты ЦАМ
Наименование темы
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
к курсовому проекту
ИрГТУ Д.032.04.1.105.ПЗ
шифр документа
Разработал студент
группы АТП-05-1________________
подпись
Руководитель________________
Половнева С.И.
подпись
Иркутск
2008
1. Системный анализ технологии
производства
1.1.
Описание технологического процесса производства анодной
массы
1.1.1. Характеристика сырья, топлива,
основных и
вспомогательных технологических
материалов.
Анодную массу для электролизеров алюминиевого
завода, приготавливают в специальном цехе - цехе анодной массы. Процесс ее
производства состоит из ряда операции, выполняемых в определенном порядке. На
рис. 1.1 представлена технологическая схема производства анодной массы.
|
|
Твердые материалы (кокс)
|
|
Связующее (пек)
|
|
|
|
|
Предварительное дробление
|
|
Расплавление
|
|
|
|
|
|
|
Прокаливание
|
|
|
|
|
|
|
|
Охлаждение
|
|
|
|
|
|
|
Охлаждение
|
|
|
|
|
|
|
|
Классификация
|
|
|
|
|
|
|
|
Дозировка
|
|
|
|
|
|
|
|
Прогрев шихты
|
|
|
|
|
|
|
Смешение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формирование
|
|
|
|
|
|
Готовая анодная масса
|
|
Рис. 1.1. Технологическая схема
производства анодной массы
В двух словах - технология производства анодной
массы представляет собой дробление сырого и/или прокалённого кокса,
прокаливание кокса с целью устранения органических соединений, охлаждение
прокаленного материала, вторичного дробления, рассева материала по фракциям,
пылеприготовления, дозирования составляющих анодной шихты, их нагрева и
смешение с пеком. В результате охлаждения данной субстанции получается анодная
масса.
В качестве исходного сырья для изготовления
анодной массы применяются -кокс нефтяной малосернистый ГОСТ 22898-78;
-
кокс нефтяной сернистый. ТУ 38.101585-89;
-
кокс нефтяной прокаленный для алюминиевой
промышленности ТУ 38.1011341-90;
-пек каменноугольный ГОСТ 10200-83 марки Б,
В; -пек нефтяной ТУ 38.401-66-75-92 ПНК-2 марки Б.
Коксовое сырьё транспортируется в открытом виде
в железнодорожных полувагонах навалом. Каменноугольный пек поступает на склад
пека в жидком (расплавленном) виде в термоцистернах или в гранулированном виде
в мешках. В качестве вспомогательных материалов при производстве анодной массы
используется топочный мазут ГОСТ 10885-85 или природный газ ГОСТ 5542-87, а
также шары стальные мелющие для шаровых мельниц ГОСТ 7524-89. и др.
1.1.2
Характеристика основного оборудования
Цех анодной массы алюминиевого завода
представляет собой комплекс транспортно - технологического оборудования,
связанного в единую непрерывную цепь механизмов
Кокс разгружается на железнодорожной эстакаде
через нижние люки полувагонов и грейферами транспортируется в приемные бункера
узлов дробления или складируется по пролетам склада.
Для качественного предварительного дробления
материала до крупности 75 мм применяется двухкаскадная схема дробления кокса.
Для размола прокаленного кокса и рассева его на
фракции применяются хорошо зарекомендовавшие себя в цехах анодной массы
отечественной промышленности переделы среднего дробления, каждый из которых
состоит из молотковой дробилки, валковой дробилки и инерционного грохота.
Для получения тонких классов шихты в ЦАМ
используются шаровые мельницы.
Среднее
дробление, рассев и размол прокаленного кокса
Основным назначением передела среднего дробления
и рассева прокаленного кокса является получение компонентов коксовой шихты,
обеспечивающих заданный гранулометрический состав.
После дробления кокс двумя каскадами элеваторов
подается на рассев в грохота где рассеивается на четыре фракции:
свыше
8 мм - возврат; -8+4 мм - крупка 1; -4+2 мм - крупка 2; -2+0 мм - отсев.
Полученный после рассева на грохотах кокс +8 мм
(возврат) направляется на доизмельчение в двухвалковые дробилки, основным
назначением которых является получение крупки, откуда снова подается на рассев.
Тонкий
помол (пылеприготовление)
После рассева на грохотах отсев по течкам и
винтовым конвейерам направляется в бункера шаровых мельниц для производства
фракций тонкого помола (пыли), а часть идет в сортовой бункер отсева.
Выход сортовых фракций (крупка, пыль) с грохотов
и дозаторов и их гранулометрический состав необходимо поддерживать в пределах,
обеспечивающих непрерывность технологического процесса и заданную рецептуру сухой
шихты:
-
крупка 1 - содержание фракции -8+4 мм - не менее
85%;
-
крупка 2 - содержание фракции -4+2 мм - не менее
85%;
-
пыль - содержание фракции -0,08 мм - 58-64 %
Регулирование дисперсности коксовой пыли
осуществляется путем изменения количества стальных шаров и питания мельниц.
Подготовка
пека
Приемка
пеков
Каменноугольный пек поступает на завод в
расплавленном виде в термоцистернах или гранулированном виде в полувагонах
("навалом" или в мягких контейнерах).
Поступающие пеки проверяются по качественным
показателям согласно схеме входного контроля.
Пеки, поступающие в термоцистернах, при
необходимости, разогреваются на пунктах разогрева до температуры 170-190 С, а
затем сливаются в пекоплавители.
Каменноугольные пеки, поставляемые на завод,
перед разгрузкой классифицируются на группы по температуре размягчения и
нерастворимым в толуоле (по данным входного контроля ОТК).
В соответствии с классификационной оценкой пеки
необходимо сливать (жидкий) или разгружать (гранулированный) в специально
предназначенные для каждой группы пекоплавители или пекоприемники. Цистерны с
нефтяным пеком в случае необходимости направляются на пункт разогрева.
Нагрев
ведется до температуры 170 - 190°С.
Готовая
смесь пеков подается в производство (напорный бак РСО) с температурой не ниже
170°С.
Дозирование
углеродистых материалов
Для
приготовления анодной массы в зависимости от ее марки применяются следующие
грансоставы сухой шихты
Таблица
1.
Гранулометрические
составы шихты
|
|
Фракция, мм
|
Массовая доля фракции для марок анодной
массы
|
AM, АМК
|
АМС
|
АМН
|
АМП
|
|
|
Доля нефт. пека до 10 %
|
|
|
+8
-8+4
-4+2
-2+0.08
-0.08
|
не>2
14±2
18±2
по разности
31±2
|
не>2
16±2
18±2
по разности
29±2
|
не>2
11±2
14±2
по разности
Зб±2
|
не>2
24±2
по
разности
37±2
|
Тонина помола пыли после шаровой мельницы
(фракция -0,08 мм) должна выдерживаться в пределах 58-64 % для всех видов
массы.
По фактической чистоте рассева крупки 1 (фракция
-8+4 мм), крупки 2 (фракция -4+2 мм) и тонине помола пыли дозировка компонентов
по дозаторам должна устанавливаться цеховым регламентом, обеспечивающим
заданный грансостав шихты.
2.1
Подбор устройств преобразования и передачи сигналов от
технологического
процесса
Средства измерения температуры контактным
способом включают в себя измерительные преобразователи, к которым подводится
среда, температура которой измеряется. Наиболее распространенными средствами
измерений являются термоэлектрические преобразователи и термопреобразователи
сопротивления.
Действие
термоэлектрического преобразователя основано на использовании зависимости
термоэлектродвижущей силы термопары термометрического чувствительного
элемента) от температуры. Термоэлектрические преобразователи позволяют измерять
температуру от -200 до 2000°С. Они изготавливаются следующих типов:
ТВР
- термопреобразователь вольфрам-рениевый;
ТПР
- термопреобразователь платинородиевый;
ТПП
– термопреобразователь платинородиевый-платиновый;
ТХА
(ТХК) - термопреобразователь хромель-копелевый.
Исходя из стоимости данных классов
преобразователей оптимальным выбором будет преобразователи типа ТХА или ТХК,
которые обеспечивают измеряемый диапазон температур (0..200°С), так и точность
измерения +/-2°С.
Ввиду того, что термопары будут установлены в
диски с температурой до 200°С, а длина провода термопары - 2000 мм, температура
окружающего воздуха (рядом с подогревателем) достигает 55°С, для подключения
вторичных измерительных приборов используем термоэлектродные (компенсационные
провода). Известно, что термо-ЭДС, развиваемая термоэлектрическим (термопарой),
зависит от температуры свободных концов. Поэтому для правильной оценки
температуры по шкале измерительного прибора свободные концы преобразователя
«переносят» с помощью термоэлектродных проводов в место с более постоянной
температурой, чтобы в дальнейшем автоматически или вручную вводить поправку на
температуру свободных концов. Согласно действующему ГОСТу 24335-80 «Провода
термоэлектродные. Технические условия» термопреобразователи с градуировкой XK(L)
подключаются к преобразователям термо-ЭДС в токовый сигнал посредством
компенсационных проводов ПТВЭ (хромель-копель).
Электромагнитный
расходомер "Взлет ЭР" предназначен для измерения расхода
электропроводных жидкостей в широком диапазоне температуры и вязкости. Прибор
позволяет измерять расход и объем питьевой, отопительной или сточной воды,
жидких пищевых продуктов, растворов кислот, щелочей, и других жидкостей. Расходомер
"Взлет ЭР" включен в Государственный реестр средств измерений за №
20293-00 и имеет гигиеническое заключение Минздрава РФ
№78.1.6.421.Т.8872.11.00. По заказу расходомер оснащаются кнопкой обнуления
значения накопленного счетчиком объема, обеспечивая, таким образом, режим
ручного дозирования. Расходомеры оснащены интерфейсом RS232, который может
использоваться для связи с IBM-совместимым компьютером. По заказу приборы
оснащают токовым выходом (4…20 или 0…5 мА). Покрытие внутреннего канала
расходомера, контактирующего с жидкостью выполняют из фторопласта (при
измерении теплофикационной воды, пищевых продуктов, агрессивных жидкостей и
т.д.) или полиуретана (при измерении абразивных жидкостей и пульп), электроды -
из нержавеющей стали, тантала, титана.
Основные технические и
метрологические характеристики ЭРСВ-410
Наименование
параметра Значение параметра
Диаметр
условного прохода Dy, мм 10; 20; 32; 40; 50; 65;
80;
100; 150; 200
Измеряемый
массовый расход, т/ч
-
наименьший, Qv наим 0,028 –
11,32
-
переходной, Qv п1 0,13
– 52,7
-
наибольший, Qv наиб 3,4
- 1358
Наибольшая
температура измеряемой жидкости, °С 150
Минимальные
длины прямолинейных участков 3Dy и 2Dy
Максимальное
давление в трубопроводе, МПа 2,5
Питание
расходомера
Средний
срок службы 12 лет
Межповерочный
интервал - 4 года.
Лаботрный стенд включает в себя:
·
Бак с водой;
·
Насос “Кама”;
·
Напорная ёмкость;
·
Исполнительный механизм (ИМ): электродвигатель
27 В пост. ток;
·
Регулирующий орган: шаровый кран
Дy=25
mm;
·
Электромиагнитный преобразователь расхода ВЗЛЕТ
410 ЭР;
·
Измерительная ёмкость с датчиками уровня и
электомагнитным клапаном;
·
Секундомер;
·
Блок управления (ключи и кнопки управления +
уровнемер);
Рис. 2 Функциональная схема
стенда
Вода
из бака (1) подается в напорную емкость (3), при помощи насоса (2). Напорная
емкость служит для стабилизации давления в системе, путем поддержания
постоянного столба воды.Вода из напорной емкости через регулирующий клапан (4)
и преобразователь расхода Метран 300ПР (5) самотеком поступает в измерительную
емкость (6). Регулирующий орган и исполнительный механизм (4) служат для
изменения расхода. Процент открытия РО можно задать при помощи кнопок “больше”,
“меньше”. При нажатии кнопки “пуск” закрывается клапан и измерительная емкость
заполняется водой. По мере заполнения емкости срабатывают датчики уровня и
реализуется следующий алгоритм:
·
при нижнем уровне - включается секундомер;
·
при вехнем уровне – останавливается секундомер,
автоматически открывается клапан для сброса воды. После сброса изменяется
расход (процент открытия РО) при помощи кнопок “больше”, “меньше” - система
готова к новому циклу.
Метран-300 ПР - вихреакустический
преобразователь объемного расхода с ультразвуковым детектированием вихрей,
предназначен для технологического и коммерческого
учета расхода и объема воды и водных растворов в составе теплосчетчиков или
счетчиков-расходомеров в заполненных трубопроводах систем водо- и
теплоснабжения.
Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом
детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости при обтекании ею призмы,
расположенной поперек потока.
Преобразователь состоит из проточной
части и электронного блока (рис. 1). В корпусе проточной части расположены тело
обтекания - призма трапецеидальной формы (1), пьезоизлучатели ПИ1, ПИ2 (2),
пьезоприемники ПП1, ПП2 (3) и термодатчик (7).
Электронный блок включает в себя
генератор (4), фазовый детектор (5), микропроцессорный адаптивный фильтр с
блоком формирования выходных сигналов (6), собранные на двух печатных платах:
приемника и цифровой обработки.
На плате цифровой обработки
расположены два светодиода - зеленый и красный, выполняющие функцию индикаторов
состояния преобразователя. Зеленый светодиод сигнализирует о нормальной работе
преобразователя, а красный загорается при расходе меньшем, чем Q min, либо хаотичном характере процесса вихреобразования.
Тело обтекания
расположено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании этого тела
потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей
в которой с высокой точностью пропорциональна расходу.
За телом обтекания в
корпусе проточной части расположены диаметрально противоположно друг другу две
пары стаканчиков, в которых собраны ультразвуковые пьезоизлучатели ПИ1, ПИ2 и
пьезоприемники ПП1, ПП2. На ПИ1, ПИ2 от генератора подается переменное
напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. Пройдя через
поток, эти колебания в результате взаимодействия с вихрями оказываются
модулированными по фазе. На ПП1, ПП2 ультразвуковые колебания преобразуются в
электрические и подаются на фазовый детектор.
Две пары пьезоэлементов
"излучатель-приемник" обеспечивают компенсацию влияния паразитных
факторов (вибрация трубопровода, пульсация давления), возникающих в проточной
части.
Для увеличения динамического
диапазона преобразователя за счет измерения малых расходов, где характеристика
преобразователя нелинейная и зависит от температуры теплоносителя, в проточную
часть установлен термодатчик. Сигнал от него автоматически вводится в программу
вычисления расхода в области малых его значений.
На фазовом детекторе определяется
разность фаз между сигналами с приемников первой и второй пары. На выходе
фазового детектора образуется напряжение, которое по частоте и амплитуде
соответствует интенсивности и частоте следования вихрей, которая в силу
пропорциональности скорости потока является мерой расхода.
Для фильтрации случайных
составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный
адаптивный фильтр и затем в блок формирования выходных сигналов. Для повышения
достоверности показаний при обработке сигнала вычисляется дисперсия периода
колебаний вихрей.
Таким образом, в результате
преобразований и программной обработки модуль формирует импульсный выходной
сигнал.
Проточная часть
преобразователя расхода представляет собой полый цилиндр специальной
конструкции, в котором установлены тело обтекания, термодатчик и вварены
стаканчики с пъезоэлементами. Установка преобразователя на трубопроводе про из
водится с помощью патрубков и фланцев. Геометрическая форма патрубков на входе и
выходе про точной части обеспечивает сохранение метрологических характеристик и
снижает требования к длине прямых участков трубопроводов до и после места
установки преобразователя.
Для увеличения срока
службы преобразователя его проточная часть изготовлена из нержавеющей стали.
Технические
характеристики:
Выходной
сигнал преобразователя:
-
токоимпульсный (ТИ)
Параметры
выходных сигналов:
-
ток нагрузки токоимпульсного выходного от 7 до
10 мА
-
сопротивление нагрузки токоимпульсного выходного
сигнала от 0 до 1,8 кОм (при напряжении питания 36В), нагрузка должна быть
связана с землей.
Питание:
18-36 В постоянного тока.
Таблица 1.
Основные технические параметры.
|
Наименование
преобразователя
|
Dy, мм
|
Пределы измерения
|
|
м3/ч
|
|
Q max
|
Q ном
|
Q min
|
|
Метран-300ПР-25
|
25
|
9
|
7,5
|
0,18
|
Основные достоинства
преобразователя:
- межповерочный интервал - 3 года;
- высокая надежность, стабильность в
течение длительного времени;
- отсутствие в проточной части
подвижных элементов;
- надежная работа при наличии
вибрации трубопровода, изменений температуры и давления рабочей среды;
- малые длины прямых участков
трубопроводов в месте установки преобразователя;
-
самодиагностика.
Поверка преобразователя
Поверка
производится проливным или имитационным методом, согласно методике,
утвержденной госстандартом РФ, а также в соответствии с требованиями РД 50-660.
Для
поверки преобразователя расхода Метран-300ПР имитационным методом применяют
имитатор расхода "Метран-550ИР". "Метран-550ИР"
предназначен для формирования и выдачи сигнала, имитирующего вихреобразование в
проточной части преобразователя расхода при соответствующем значении расхода
жидкости, а также для измерения периода выходных сигналов вихревых
преобразователей расхода. Имитатор может применяться не только для поверки
преобразователей, но и для их настройки и проверки работоспособности в процессе
эксплуатации непосредственно на объекте без демонтажа с трубопровода.
Разработанная
методика беспроливной и бездемонтажной поверки вихреакустических
преобразователей расхода серии "Метран" с помощью имитатора
"Метран-550ИР" утверждена в Госстандарте РФ.
Преобразователь
расхода "Метран-300ПР" применяется как основной элемент счетчиков
тепла. Но в ряде случаев на объектах промышленного и жилищно-коммунального
хозяйства необходимо учитывать расход и объем энергоносителей и отображать эти
значения. Поэтому был разработан и серийно выпускается счетчик-расходомер
"Метран-З10Р". Его основу составляет преобразователь расхода
"Метран-300ПР". Счетчик является составным изделием, включающим в
себя первичные преобразователи расхода и температуры, а также вычислительное
устройство (вычислитель расхода "Метран-310ВР"), что позволяет
рассчитывать массовый расход и массу теплоносителя и, при необходимости,
отдельно учитывать количество горячей воды с заданной температурой.
Проведение
поверки проливным методом производится согласно методики поверки на
преобразователь расхода Метран-300ПР и Метран-310ВР. Определение относительной
погрешности расходомера производится по показаниям измеренных значений расходов
полученных на трех поверочных расходах. Эталоном на данной поверочной установке
является мерная емкость с калиброванным объемом 8 литров, эталоном времени
секундомер, встроенный в стенд (или таймер контроллера).
При проведении
поверки в ручном режиме работы стенда, вихреакустический расходомер
Метран-300ПР работает в комплекте с вычислителем расхода Метран-310ВР.
Показания мгновенного расхода, используемые для расчета погрешностей
отображаются на ЖКИ Метран-310ВР.
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх