Введение

В наше время происходит быстрый рост информатизации промышленного производства во всем мире и в России в частности. Информационные технологии являются важной частью стратегии развития любой крупной промышленной корпорации. Введение информационных технологий позволяет повысить производительность предприятия, повысить эффективность принятия решений за счет оперативного получения производственной информации, повысить качество продукции и в итоге получить определенные конкурентные преимущества.

Информационная система предприятия состоит из нескольких уровней: уровень ввода вывода (датчики и исполнительные механизмы), уровень управления (ЭВМ осуществляющие сбор и обработку данных и основные операции управления), уровень диспетчерского контроля и управления (визуальное представление данных о ходе процесса, осуществление интерфейса оператора и технологического агрегата), уровень оперативного производственного планирования (управление цехами и участками), уровень управление ресурсами предприятия. В данном курсовом проекте мы коснемся трех нижних уровней информационной системы, в части сбора, обработки и представления технологической информации [1].

В ходе работы будет осуществлен выбор датчиков и ПЛК для сбора информации, разработка программного обеспечения операторской ЭВМ в среде SCADA-системы, проектирование электрических для подключения аппаратуры.

1 Описание объекта информатизации

1. Назначение технологического агрегата

Отражательная печь по переплавке алюминия служит для переработки алюминиевого лома и получения в качестве продукта жидкого алюминия. В ходе процесса происходит плавление шихты и корректировка химического состава расплава с помощью флюсов. В качестве топлива используется природный газ и мазут, окислитель – атмосферный воздух, иногда обогащенный кислородом. Шихта включает алюминиевый лом и отходы любых видов и флюсы: хлориды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, а также криолит. Продуктами плавки являются металл и шлак [2].

1.2 Основные конструктивные характеристики

Отражательная печь (рисунок 1.1) представляет собой чашу с металлом, накрытую сводом. В пространстве между металлом и сводом движутся нагретые газы от сгорания топлива. В основе работы печи лежит теплообмен в системе «Газ – Кладка – Металл». Кладка печи нагревается от факела и передает излучением тепло металлу. До 90% теплообмена приходится на излучение [3].

Рисунок 1.1– Отражательная печь

Фундамент изготавливают в виде железобетонной коробки. Заполняют его бутовым камнем, бетоном, отвальным шлаком. Лещадь изготавливают набивную (кварц и огнеупорная глина), набивную литую (из дробленого магнезита с заливкой конверторным шлаком) или кирпичную. Своды подразделяют на арочные, распорно-подвесные и подвесные. Футеровка стен обычно делается из шамотного или магнезитового кирпича. Шамотный кирпич обладает отличными теплоизоляционными свойствами, но при температурах плавки он может в незначительной степени взаимодействовать с расплавом алюминия. Эта проблема решается обработкой футеровки специальным флюсом (80 % хлорида натрия и 20 % криолита) перед плавкой. Магнезит не взаимодействует с расплавами в печи, но в связи с его более высокой теплопроводностью толщина стенок должна быть увеличена для снижения тепловых потерь. Кладка печи заключается в металлический каркас [4].

Подача топлива и воздуха осуществляется через горелки в торцевой части печи. Загрузка шихты производится через загрузочные окна в боковой части – они обычно имеют большой размер для загрузки крупного лома.

Плавка включает следующие этапы: загрузка, плавление, рафинирование, проведение химического анализа, корректировка химического состава, удаление шлака, выпуск металла, очистка. Общая продолжительность плавки составляет до 9 ч. Дымовые газы удаляются из печи через аптейк и боров с помощью дымовой трубы. Выпуск металла осуществляется через летку. Под печи должен иметь небольшой наклон в сторону выпускной летки для обеспечения полного удаления металла.

Отражательные печи бывают однокамерные и двухкамерные. В двухкамерных печах процесс плавления производится в одной камере (плавильная камера), а доводка химического состава осуществляется во второй камере (копильнике). Обе камеры размещаются в одном корпусе. Вторая камера расположена ниже первой, чтобы металл переливался в нее самотеком. Однокамерные печи по конструкции и обслуживанию проще двухкамерных, занимают меньше места, проще в ремонте; однако их производительность на 25-30% ниже. Двухкамерные печи делятся на прямоточные и противоточные. В прямоточных печах отходящие газы и пламя горелок перемещаются по направлению движения металла из плавильного пространства в копильник. В противоточных печах, наоборот - греющие тазы из копильника попадают в плавильное пространство. Горелки размещают на торцевой стенке кладки, на противоположном торце - дымоход, сообщающийся с боровом - каналом, идущим к газоочистным устройствам и вытяжной трубе. Тепловой КПД отражательных пламенных печей составляет 25 %, производительность печи емкостью 20 т. - 2,6 т/ч. В таблице 1.1приведены характеристики противоточной печи [3].

Недостаток пламенных отражательных печей сравнительно низкий тепловой КПД, относительно высокие безвозвратные потери металла, образующиеся при плавке, загрязненность отходящих газов пылевидной фракцией (хлориды, оксиды), что требует значительных затрат на газоочистку.

Основные направления совершенствования отражательной плавки:

• Подогрев дутьевого воздуха за счет тепла отходящих газов на 350-400⁰С. Препятствием является наличие в отходящих газах агрессивных возгонов хлоридов и фторидов, которые снижают срок службы материала рекуператоров

• Печи со съемным сводом. Уменьшение времени загрузки шихты снижает тепловые потери

• Газодинамическое перемешивание ванны расплавленного металла инертным газом (например азотом). Это увеличивает скорость прогревания металла.

Таблица 1.1 – Характеристики двухкамерной противоточной печи

Емкость	15 т
Площадь пода	12,39 м2
Длительность плавки	5,85 ч
Расход флюсов	174 кг/т
Расход топлива	235,6 кг У.Т. / т
Температура плавильной камеры	10000С
Температура отходящих газов	7800С
Запыленность отходящих газов	1,12 г/м3
Извлечение алюминия в готовый продукт	92,6%