книги из ГПНТБ / Гинзбург, И. Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов учебник

ход, давление и температура горючего газа, расход и темпера­ тура вторичного воздуха.

2) Режимные параметры — разрежение в пыльной камере горячей головки печи до п после электрофильтров, содержание СО и Ог в отходящих газах, температура материала после це­ пей II в зоне кальцинирования, температура отходящих газов и газов после цепей, до и после электрофильтров, температура корпуса печи, токи электродвигателей главного привода, дымо­ сосов, шлампитателей, содержание пыли в отходящих газах.

3) Выходные параметры — температура, гранулометрический состав и расход клинкера на выходе из печи.

Параметры контроля на холодильнике:

1) Входные —расход общего воздуха, расход и температура клинкера на входе в холодильник, токи электродвигателей об­ щего и острого воздуха.

2) Режимные — давление общего воздуха и воздуха в I и II камерах подрешеточного пространства холодильника, скорость возвратно-поступательного движения подвижных колосников 1-й и 2-й решеток холодильника, температура неподвижного колос­ ника 1-го ряда с горячего конца и клинкера на выходе из холо­ дильника.

3) Выходные — температура вторичного воздуха, аспираци­ онного воздуха и воздуха под слоем клинкера, ток электродви­ гателя аспирационного вентилятора.

Параметры используются при централизованном контроле процесса и непосредственно в схеме управления. Централизо­ ванный контроль предусматривает представление необходимой информации в удобном для оператора виде на показывающих, записывающих приборах и в цифровой форме.

Исполнительные механизмы в подсистеме воздействуют на следующие регулирующие органы: расход газа, шлама, общего, острого и аспирационного воздуха, скорость решеток холодиль­ ника, положение шиберов дымососов, дросселей грелок. Подси­ стема управления процессом обжига, реализуемая в УВМ, пре­ дусматривает стабилизацию температурного режима печи и, как следствие этого, — улучшение качества клинкера как выходного продукта. Подсистема построена на основе полученной экспери­ ментальным путем математической модели процесса обжига, отражающей основные зависимости между контролируемыми величинами и динамические характеристики объекта.

Подсистема включает в себя несколько контуров управления по промежуточным и выходным величинам. Первый контур пре­ дусматривает управление количеством тепла, подаваемого в печь, на основании расчета главных статей теплового баланса. Назначением остальных контуров управления является компен­

2 0 0

сация имеющих место возмущений параметров процесса при отклонении от заданных значений режимных п выходных па­ раметров.

Подсистема управления холодильников максимизирует коли­ чество тепла, поступающего из холодильника в печь, и стабили­ зирует температуру клинкера на выходе из холодильника.

Технико-экономическая эффективность подсистемы заключа­ ется в повышении производительности печей, снижении удель­ ного расхода тепла, стабилизации температурного режима, улуч­ шении качества клинкера.

Подсистема управления цементными мельницами

Подсистема управления цементными мельницами (рис. 120) предназначена для оптимизации процесса помола ■ цемента в мельницах разомкнутого цикла с целью повышения производи­ тельности мельниц и стабилизации тонкости помола цемента.

ДобаВка Клинкер

Рис. 120. Подсистема управления цементными мель­ ницами в АСУТП

Подсистема осуществляет автоматический контроль пара­

метров и прямое цифровое управление исполнительными меха­ низмами.

Контролируются следующие параметры: а) расход клинкера: В\ (датчик весов);

201

зующ ий блок);

г) электроакустический сигнал конца первой камеры М2 (дат­

чик — микрофонное устройство) иУПБ2 (усилительно-щреобра-

зующий блок);

д) тонкость помола цемента 777. (датчик) УТЦи (вторичный

прибор); е) температура цемента Т\

ж) разрежение перед рукавными фильтрами Р.

Контроль производится показывающими и записывающими приборами (на схеме не обозначены). Сигналы всех датчиков поданы на вход УВМ.

Датчики, имеющие нормированный выход, подаются непос­ редственно на вход УВМ; сигналы датчиков, не обладающих нормированным выходом, подключаются на УВМ с помощью нормирующих преобразователей НП.

Управление исполнительными механизмами расхода клин­ кера и добавки производится от УВМ в режиме прямого цифро­ вого управления. При этом ключи К находятся в положении «УВМ». В случае, если УВМ не работает, оператор устанавли­ вает ключи К в положение «А» и включает электронные регу­ ляторы ЭРу и ЭРг, поддерживающие заданное значение расхода в мельницу клинкера и добавок. Предусмотрена также возмож­ ность дистанционного управления исполнительными механиз­ мами.

Схема управления процессом включает в себя:

1)Управление расходом материала по суммарному сигналу электроакустических датчиков.

2)Управление расходом материала по тонкости помола це­ мента с учетом длительной статической реализации.

При нормальной эксплуатации системы управления возни­ кает необходимость периодической коррекции параметров си­ стемы. Это вызвано изменением параметров объекта и действую­ щих возмущений во времени, а также необходимостью из­

менения задания при переходе на помол другого вида цемента. Такой переход требует перестройки системы, так как значи­ тельно меняются параметры объекта. Алгоритм системы исполь­ зует метод подстройки параметров системы. Работа алгоритма оптимизации сводится к следующим основным этапам:

1)На первом этапе производится активное исследование объекта путем длительного опроса датчиков контроля.

2)Полученные данные обрабатываются в УВМ, после чего рассчитываются параметры управляющей системы.

3)Расчетные параметры сравниваются с рабочими пара­ метрами системы, и если окажется необходимым, то параметры настройки системы корректируются. Алгоритм требует большого

2 0 2

объема памяти для хранения всех промежуточных значении

параметров с их последующ ей обработкой.

Длительность циклов управления определяется скоростью из­

менения параметров управляемого объектаПроведенные. экспе­ риментальные исследования показали, что наиболее целесооб­ разным следует принять дискретность выдачи управляющих воздействий равной 2 мин. Длительность опроса, вычислений и выработки управляющих воздействий составляет несколько се­ кунд, поэтому в промежутке между циклами управления УВМ используются для выполнения работ по другим программам.

Подсистема прогноза активности цемента (рис. 121)

Важнейшим показателем качества цемента является 28-суточ­ ная активность. Она определяется по ГОСТу с помощью физи­ ко-механических испытаний. Стабилизация активности цемента является одной из задач уп­

переменные, представляющие собой непосредственно контроли­ руемые показатели технологического процесса.

К таким показателям относятся: Q— тонкость помола цемента;

с і д — относительное содержание добавок в цементе; аг — относительное содержание гипса в цементе; ак— расход клинкера;

хц— химический состав цемента в виде четырех окислов ЭіОг;

А120 з; К20; S03.

Программа прогноза активности цемента состоит из трех ча­ стей: накопление информации и построение модели для про­ гноза, прогноз активности цемента и корректировка модели.

Числовой материал q, ат;, ат, ад, хц автоматически вводится в УВМ (рис. 121), которая по ранее найденной стартовой мо­ дели производит расчет прогнозируемой активности цемента

■А*28— ф ( р , Ctj;, Ctr» ССд» -Хц) •

2 0 3

Коэффициенты стартовой модели были предварительно найдены путем сочетания различных комбинаций р, ак, аг, <хд, хц, при ко­ торых обеспечиваются значения реально полученных активно­

стей.

В процессе работы появляется необходимость корректировки стартовой модели. Оказывается, что на формирование активно­ сти влияют различные технологические факторы, такие, как силь­ ные колебания химического состава сырья или добавок, и ряд других. Поэтому с течением времени необходимо корректировать численные значения коэффициентов модели путем сопоставле­ ния фактических и расчетных значений активности цемента. Коррекция параметров модели позволяет учитывать эти сравни­ тельно медленные изменения факторов, действующих в техно­ логическом процессе производства цемента.

В результате УВМ выдает на печать значения прогнозируе­ мой активности цемента отгружаемых партий. Может оказаться, что эти значения расходятся с заданными значениями активно­ сти. Тогда УВМ печатает рекомендации оператору о необходи­ мости изменения управляющих воздействий на входе в цемент­ ные мельницы.

Подсистема оптимального планирования выпуска продукции

Эта подсистема осуществляет расчет оптимального плана комбината и корректирует его при изменении условий произ­ водства. Расчет планов по выпуску продукции — сложная мно­ говариантная задача. Чем больше и разнообразнее номенкла­ тура видов и марок выпускаемой продукции, тем сложнее и без использования средств вычислительной техники практиче­ ски невозможно найти оптимальное решение. Поэтому имеется реальная возможность получения значительного экономического эффекта без дополнительных капитальных вложений путем рас­ чета на ЭЦВМ оптимального плана по выпуску цемента.

В качестве критерия может быть выбран критерий макси­ мальной прибыли. Тогда условие оптимального планирования можно записать в виде

m п

2^ацХц = макс,

/= і і = 1

где хц — годовой выпуск цемента і-й марки /-го вида;

üji — прибыль от выпуска 1 т цемента t'-й марки /-го вида, рассчитываемая как разность между отпускной ценой и себестоимостью цемента соответствующей марки и

вида; т и п — количество видов и марок цемента.

При этом выполняются следующие ограничения:

204

1. Ограничение по выпуску цемента отдельных видов и ма­ рок, где — верхнее и нижнее ограничения по каж­ дому виду и марке цемента. Эти ограничения согласовываются

спланирующими органами.

2.Ограничение на среднюю марку цемента

марка цемента.

3. Ограничение в виде плана по выпуску цемента

т п

22 * / і > в ,

/ = і і = і

где В — планируемый выпуск цемента, устанавливаемый плани­ рующими органами.

4.Ограничение по выпуску клинкера

тп

где ßs и qs— коэффициент использования и часовая производи­ тельность s-n цементной мельницы;

к— число мельниц;

Т— время работы мельниц.

Модель оптимизации плана производства реализуется в ЭЦВМ в виде самостоятельной программы. Результат выво­ дится на печать.

При изменении исходных значений или условий производ­ ства план корректируется.

Критерий максимальной прибыли не всегда является прием­ лемым. Используя этот же метод, можно рассчитать оптималь­ ный план, обеспечивающий, например, среднюю марку цемента

пли минимальный расход клинкера.

. В качестве критерия может быть принят также фонд материального поощрения. В этом случае задача сводится к сле­ дующей задаче математического программирования: найти ве­ личины Хі, определяющие выпуск цемента і-го вида, удовлетво­ ряющие заданным ограничениям и тому, чтобы фонд матери­ ального поощрения предприятия был максимальным.

205

Подсистема определения фактической себестоимости цемента

Эта подсистема (рис. 122) предназначена для расчета суточ­ ной себестоимости цемента. Фактическая себестоимость цемента определяется обычно в конце месяца, когда в соответствии с произведенными затратами расчет себестоимости не представ­ ляет труда. Однако с помощью средств вычислительной тех-

А м о р т и з а ц и я , ц е х о в ы е и о б щ е з а в о д с ки е

ра с х о д ы , с в я з а н н ы е

ср а б о т о й о б о р у д о в а н и я

(е ж е м е с я ч н о )

Рис. 122. Подсистема определения фактической себестоимости цемента в АСУП

206

ники имеется возможность производить этот расчет и тем са­ мым анализ деятельности предприятий комбината значительно чаще. При этом на основании расчета появляется возможность в случае надобности своевременного вмешательства в организа­ цию управления производством с целью минимизации себестои­ мости.

В калькуляцию себестоимости цемента входят следующие статьи:

1)Сырье и основные материалы. -

2)Вспомогательные мелющие тела.

3)Топливо и электроэнергия.

4)Зарплата с начислениями.

5)Амортизация.

6)Расходы, связанные с работой оборудования.

7)Цеховые и общезаводские расходы.

Анализ фактической себестоимости и принципов ее опреде­ ления позволяет сделать вывод о возможности ее ежесуточного контроля.

На рис. 122 приводится схема сбора данных по предприятию

иподача их в ЭЦВМ для выполнения расчета. Сырье и основ­ ные материалы рассчитываются ежедневно по данным цехов основного производства. Расход электроэнергии и топлива не­ посредственно фиксируется измерительными приборами и вво­ дится в ЭЦВМ. Данные о выпуске цемента по видам и маркам поступают из центральной лаборатории.

Расходы общезаводские, цеховые, связанные с работой обо­ рудования, а также затраты на мелющие тела, па амортизацию

изарплату с начислениями за сутки фиксировать невозможно. Расчет расходов по этим статьям осуществляется в среднем по данным предыдущих месяцев и учитывается по мере того, как производятся затраты. Выполненный расчет себестоимости вос­

производится на специальном бланке печатающего устройства у диспетчера центрального поста управления. На бланке отме­ чаются статьи, превышающие плановые показатели. Диспетчер доводит их до сведения руководителей основных подразделе­ ний для принятия соответствующих мер по минимизации себе­ стоимости цемента.

Подсистема управления материально-техническим снабжением

Подсистема определяет потребность в материалах на основ­ ное производство и лимиты отпуска материалов цехам, а также ведет учет движения материалов на складах.

Информационная схема подсистемы приведена на рис. 123. На основании годовой производственной программы, по данным отделов главного механика, главного энергетика, технического, основных и вспомогательных цехов, оператором УВМ определя-

2 0 7

Центральная

бухгалтерия

Рис. 123. Информационная схема подсистемы управления материально-техническим снабжением

ется годовая потребность в материалах по номенклатуре и коли­ честву изделий.

Отдел материально-технического снабжения оформляет за­ явку, получает фонды, а затем в течение года — материалы, ко­ торые поступают на склады заводов. Учет движения материалов на складах ведется с помощью устройств регистрации инфор­

В процессе регистрации данных о движении материалов устрой­ ством регистрации выполняется операция

Q m i = Q m n — Qmg>

где Qmi — текущий остаток материала;

Q m n — предыдущий остаток материала,

Qmg— количество поступившего или выданного материала; знак определяется приходом ( + ) или расходом (—) материала.

Таким образом, в каждый момент времени в картотеке име­ ются сведения об остатках материалов и об их движении (кому, когда и в каком количестве материалы были выданы или от кого были получены).

Отчетные данные за месяц (квартал, год) выдаются опера­ тором ЭЦВМ как в натуральном, так и в стоимостном выраже­

(квартал, год); накапливается в массиве в течение соответствующего периода.

На печать выводятся данные по суммарному расходу и при­ ходу, а также остатки на конец месяца (квартала, года) каж­ дого наименования материала. В стоимостном выражении итоги печатаются по позициям «приход», «расход», «предыдущий ос­ таток», «новый остаток». Такой учет ведется для каждого склада отдельно.

Благодаря внедрению подсистемы может быть получен эко­ номический эффект от ускорения оборачиваемости оборотных средств и сокращения продолжительности одного оборота. Это позволит вести производство с меньшими материальными и де­ нежными ресурсами. Кроме того, внедрение подсистемы позво­ лит снизить сверхнормативные запасы.