ФСА процесса обжига клинкера в печах, по мокрому способу

 

5. Устройство гранулометрического состава клинкера. Применяется для контроля качества клинкера.

 

Возмущающие воздействия

Возмущения, действующие на объект управления, можно условно разделить  на две группы. Первая группа – это  возмущения, действующие на горелку (температуры воздуха, подаваемого  в горелку) Вторая группа – это  вариация параметров состава сырца и его влажности, изменение темпа загрузки материала в печь, нестабильность атмосферы среды, окружающей печь.

Основные возмущающие – качество поступаемого исходного сырья, его влажность и температура, качество топлива и т.д.

Стоит заметить, что эффект от всех возмущающих воздействий можно  сократить благодаря автоматизации  процесса

 

 

Возможные неисправности  в работе печи и способы их устранения

 

Наименование  неисправности и признаки ее проявления	Причины возникновения	Метод устранения
1	2	3
Периодический отрыв бандажа от опорного ролика при вращении печи	Опоры печи Осадка фундамнтов опор, разрегулированность положения  ролика опор, искривление оси ролива печи;	Произвести  инструментальную выверку печи, подрегулировать  положение опорных роликов, выправить  ось печи;
	Односторонний местный перегрев корпуса печи вследствие износа футеровки	Произвести  ремонт футеровки
	Необратимые остаточные деформации корпуса печи вследствие длительной стоянки разогретой печи без вращения или работы ее с местными перегревами из-за выпадения футеровки	Устраняется разрезкой  корпуса печи и заменой деформируемых  обечаек новыми с исправлением непрямолинейности  оси корпуса печи.
Слипание, разрывы  и выход из строя резиновых  втулок соединительных муфт.	Привод печи Расцентровка элементов  привода	Отцентровать  элементы привода, заменить резиновые  втулки
Течь масла  из уплотнений быстроходного вала редуктора  главного привода	Износ манжет уплотнений или ослабление натяжений пружин	Заменить манжеты  новыми, подтянуть пружины.
Нагрев быстроходного  вала редуктора главного привода  в местах уплотнений	Загрязнение вала и полостей уплотнений, большое натяжение  пружин уплотнительных манжет	Очистить, промыть  уплотнение, смазать жидким маслом, ослабить натяжение пружины
Стуки, вибрации зубчатого венца при работе печи на главом приводе	-биение зубчатого  венца выше допустимого; -увеличенные радиальные  зазоры в зацеплении венца  с подвенцовой шестерней	Отцентрировать  зубчатый венец; произвести регулировку  зазора в зацеплении
Попадание масла  с зубчатого венца на корпус печи	Переполнение  маслом картера подвенцовой шестерни	Установить  уровень масла в картере подвенцовой  шестерни в заданных переделах.

 

Требования  к автоматизированным системам контроля и управления

В условиях непрерывности технологического процесса, высокой производительности печных агрегатов система технического, технологического и теплотехнического  контроля должна способствовать получению  необходимой информации для обеспечения  сохранности и работоспособности  оборудования, управления технологическим  процессом, контроля и соблюдения параметров производства продукции заданного  качества.

Контроль  параметров, характеризующих состояние  процесса и режим работы печных установок, а также их измерение при проведении испытаний - один из важнейших в деле технологической наладки исходя из задач как поиска и установления параметров оптимального режима, так  и поддержания их при последующей  эксплуатации в выбранном оптимальном  режиме.

При наладке  вращающихся печей всегда следует  учитывать, что неправильные показания  приборов контроля, искаженная информация о состоянии процесса не только бесполезны, но и вредны, так как вызывают неправильные действия оператора, а следовательно, не позволяют обеспечить оптимальный режим работы печной установки и получить максимальную производительность. Поэтому все приборы должны быть исправны и показания их должны соответствовать фактическим значениям измеряемых параметров.

Общая задача управления вращающейся печью заключается  в нормализации теплового режима и поддержания этого режима в  процессе работы с помощью средств  контроля и управления.

Управление  печью и всеми вспомогательными механизмами должно быть сосредоточено  у рабочего места оператора. Система  автоматического управления технологическим процессом должна удовлетворять следующим требованиям:

максимальное  отклонение регулируемой величины, 

статическая ошибка 

время регулирования, 

Выбранные средства автоматизации:

(расположение  см. чертёж)

1. Для контроля уровня в шлампитателе и поступления шлама в печь устанавливаем датчик «INNOLevel» (LE 1-1)
2. Расход шлама измеряем расходомером электромагнитный Rosemount серии 8700. (FE 2-1)
3. Температуру отходящих газов и их состав измеряем термомагнитным газоанализатор типа МН-5130, при помощи газозабоного устройства УГ-5. (QTE 3-1)
4. Для измерения температуры в зоне прогрева, ставим термопару ХК 130 (ТЕ 4-1)
5. Положение в зоне сушки контролируем при помощи устройство контроля положения зоны сушки. (GE 5-1)
6. Температура материала между теплообменниками измеряем термопарой ХА-1392 (ТЕ 4-2)
7. Температура материала в зоне кальцинирования измеряем пирометром спектрального типа «Спектропир 4-01» (ТЕ 4-3)
8. Температура материала в зоне спекания пирометром «Спектропир 11». (ТЕ 4-4)
9. Датчик расхода газообразного топлива Rosemount серии 8700 (FE 2-1)
10. Температура выходящего клинкера измеряем термопарой ХК 130. Температуру газообразного топлива: термопарой ХА. (ТЕ 4-5)
11. В общей магистрали SHD-I 2,5 (PE-1)
12. Датчик анализа кристалического состава клинкера на выходе (QE-1)
13. Датчик давления газа до диафрагмы SHD-I 2,5 (PE-2)
14. Контроллер ОВЕН ПЛК160

 

 

Описание  работы контроллера

Все датчики подключаются к аналоговых входам контроллера, а все исполнительные механизмы регулирующих органов  подключаются к аналоговым выходам  соответственно.

1. Сигнал с датчика уровня позиции 1-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная функция и предусмотрена технологическая, предупредительная сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.
2. Сигнал с датчика расхода позиции 2-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции. Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-2, который отвечает за подачу шлама в печь.
3. Сигнал с датчика тепло-газоанализации позиции 3-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции, также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.  Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-1, который отвечает за подачу кислорода в печь при помощи шибера.
4. Сигнал с датчика температуры позиции 4-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров. 
5. Сигнал с датчика положения зоны сушки позиции 5-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная функция.
6. Сигнал с датчика температуры позиции 4-2 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров. 
7. Сигнал с датчика температуры позиции 4-3 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.  Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-3, который отвечает за подачу газообразного топлива в топку печи при помощи вентиля.
8. Сигнал с датчика температуры позиции 4-4 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.  Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-3, который отвечает за подачу газообразного топлива в топку печи при помощи вентиля.
9. Сигнал с датчика расхода позиции 2-2 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная и регистрирующая функции.
10. Сигнал с датчика давления позиции 6-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции. Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-4, который отвечает подачу газа непосредственно в печь.
11. Сигнал с датчика давления позиции 6-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная, регистрирующая и регулирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.   Затем сигнал проходит цифро-аналоговый преобразователь и попадает в исполнительный механизм регулирующего органа М-4, который отвечает подачу газа непосредственно в печь.
12. Сигнал с датчика анализа состава клинкера позиции 7-1 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная и регистрирующая. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.  
13. Сигнал с датчика давления позиции 6-2 проходит аналогово-цифровой преобразователь контроллера и попадает в микропроцессорное устройство, где выполняется показательная и регистрирующая функции. Также предусмотрена технологическая, предупредительная, сигнализация в случае отклонения от заданных параметров.  

 

Принцип действия

Установлено, что стабилизацию подготовки материала (подсушки шлама) целесообразно производить  путем перераспределения тепла  по зонам печи, что достигается  изменением количества подаваемого  воздуха.

Поскольку назначение данной системы - стабилизация влажности материала за цепной завесой (считая по ходу материала), а косвенный  показатель влажности - температура  отходящих газов То.г. или температура материала в зоне подготовки Тз.п, то регулятор и должен поддерживать постоянным этот параметр.

Составной частью системы регулирования является хромель-копелевая термопара, которая  воспринимает колебания температуры  отходящих газов и вырабатывает соответствующий сигнал управления, изменяющий с помощью исполнительного  механизма положение шибера дымососа, регулирующего подачу вторичного воздуха.

 

 

Контроллер ОВЕН ПЛК160

Вычислительные  ресурсы: В контроллере изначально заложены мощные вычислительные ресурсы  при отсутствии операционной системы:

• высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 180МГц компании Atmel;
• большой объем оперативной памяти - 8МБ;
• большой объем постоянной памяти - Flash память, 4МБ;
• объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных - до 16КБ;
• время цикла по умолчанию составляет 1мс при 50 логических операциях, при отсутствии сетевого обмена.

Широкие возможности самодиагностики  контроллера. Встроенный аккумулятор, позволяющий «пережидать» пропадание питания - выполнять программу при  пропадании питания, и переводить выходные элементы в «безопасное состояние». Время «пережидания» настраивается пользователем при создании проекта. Встроенные часы реального времени. Возможность создавать и сохранять архивы на Flash контроллера.

Условия эксплуатации

• Расширенный температурный рабочий диапазон окружающего воздуха: от минус 10 °С до
• +50 °С
• Закрытые взрывобезопасные помещения или шкафы электрооборудования без агрессивных паров и газов
• Верхний предел относительной влажности воздуха - 80 % при 25 °С и более низких температурах без конденсации влаги
• Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа

Контроллеры выполнены в  компактном DIN-реечном корпусе. Габаритные и установочные размеры отличаются в зависимости от модификации, и  приведены в конце раздела.

Расширение количества точек  ввода\вывода осуществляется путем  подключения внешних модулей  ввода\вывода по любому из встроенных интерфейсов.

Два варианта питания для  каждого контроллера:

• переменный ток: (90-265)В, (47...63)Гц;
• постоянный ток: (18-29)В.

отребляемая мощность до 10Вт.

 

Описание  термопар и метода измерения

Термоэлектрический  метод измерения температур основан  на зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры.

Термоэлектрические  преобразователи (ТП), или термопары, широко применяются для измерения  температур в различных областях техники и в научных исследованиях. В системах инженерного оборудования зданий ТП используются для измерения температуры воздуха

и жидкости в воздуховодах, помещениях и трубопроводах, для измерения температуры поверхности, для определения распределения  параметров воздуха по сечению воздуховодов, на выходе из воздухоохладителей и  воздухонагревателей,  для определения  температуры в точке, при измерении  температуры в труднодоступных  местах, в терморегуляторах, а также  при проведении экспериментальных  исследований.

Термоэлектрические  преобразователи удовлетворяют  многим требованиям идеального преобразователя. Они просты, надежны в работе, недороги, не требуют посторонних  источников электроэнергии и состоят, по существу, из двух термоэлектродов. Их конструктивные формы позволяют  обеспечить малый показатель тепловой инерции. Термоэлектрические преобразователи  представляют собой идеальные приборы  для измерения разностей температур. Если материалы термоэлементов однородны, изотропны и не претерпевают физических или химических изменений, то зависимость  термоЭДС ТП от температуры хорошо воспроизводима.

Если два  проводника из разнородных металлических  материалов а и Ь соединены  концами в замкнутый контур и  места соединения находятся при  разных температурах, то в контуре  возникает термоЭДС. Одно из мест соединения, помещаемое в среду с измеряемой температурой, является рабочим концом ТП, второе, находящееся при постоянной известной температуре, является свободным концом ТП. Термоэлектродвижущая сила складывается из суммы скачков потенциала в контактах (спаях) ТП и суммы изменений потенциала, вызванных диффузией электронов, и зависит от рода проводников и их температуры.