книги из ГПНТБ / Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов

лешш предусмотрены необходимая электрическая блокировка и местное управление без блокировки, которое служит только для наладочных и ремонтных работ. Переключатели видов управления расположены в распределительном пункте. Дистанционному пус­ ку механизмов предшествует подача предпускового сигнала, пос­ ле чего последовательно вводят в работу дробилку, вентилятор общего дутья, вентилятор острого дутья, конвейеры просыпи, колос­ никовые решетки. Вентиляторы острого и общего дутья включают при закрытых шиберах на всасе. Охлажденный клинкер можно по­ давать и в обход дробилки. Установленную для этой цели поворот­ ную решетку ставят в положение «В обход дробилки». Механизмы холодильника вводят в работу в прежней последовательности. Ме­ ханизмы пылеулавливающей установки холодильника включают в такой последовательности: дымосос, транспортный шнек, ячей­ ковый питатель.

Когда холодильник работает на дистанционном управлении, его автоматическая блокировка действует следующим образом. В случае остановки привода колосниковых решеток цементная печь автоматически останавливается и подача горячего клинкера на колосниковую решетку холодильника прекращается. При этом другие механизмы колосникового холодильника — вентиляторы общего и острого дутья, конвейеры просыпи, дробилка — продол­ жают работать. Если выходит из строя вентилятор общего или острого дутья, то цементная печь также останавливается, подача горячего клинкера на колосниковую решетку холодильника пре­ кращается, но приводы колосниковых решеток, конвейер просыпи

идробилка продолжают работать. При остановке одного или двух конвейеров просыпи приводы колосниковых решеток холодильника

ицементная печь автоматически останавливаются; продолжают ра­ ботать вентиляторы общего и острого дутья и дробилка. Если оста­ новится дробилка, то перекидная решетка перед дробилкой автома­ тически переключается в положение «В обход дробилки», остальные механизмы работают нормально.

При остановке дымососа пылеулавливающей установки холо­ дильника автоматически закрывается шибер на всасе и открывается шибер дымовой трубы, но при этом ячейковый питатель и конвейер продолжают работать. При выходе из строя конвейера автоматиче­ ски останавливается ячейковый питатель, но дымосос продолжает работать. Остановка же ячейкового питателя не влечет за собой остановку транспортного шнека и дымососа, однако при необхо­ димости они могут быть остановлены машинистом печи, который должен нажать соответствующую кнопку. Для аварийной останов­ ки в схеме управления механизмами холодильника предусмотрена возможность отключения отдельных механизмов. Аварийные вы­ ключатели устанавливают вблизи самих механизмов.

Всхеме предусмотрен автоматический контроль основных тех­ нологических параметров холодильника: температуры подколос­ никовой плиты первого ряда подвижных колосников горячей ре-

250

тетки холодильника при йомощи специально изогнутой термопары; температуры воздуха на входе в печь — отсасывающей термопарой; температуры сбрасываемого воздуха — термопарой, установленной в трубопроводе из холодильника к дымовой трубе; давления венти­ лятора общего дутья; давления вентилятора острого дутья; раз­ режения под колосниковыми решетками; числа ходов колосниковых решеток горячей и холодной зон холодильника; положения регули­ рующих органов — шиберов, воздухопроводов, направляющих агре­ гатов. Показатели всех указанных приборов вынесены на централь­ ный щит машиниста печи, который непрерывно за ними наблюдает.

В соответствии с назначением колосникового холодильника автоматическое регулирование обеспечивает необходимое охлажде­ ние клинкера, возврат в печь постоянного количества воздуха, нагретого до определенной температуры, и надежность работы всей холодильной установки в условиях высоких температур. Для этого предусмотрены три системы автоматического регулирования:

1) система автоматической стабилизации давления под колос­ никовой решеткой горячей зоны холодильника путем изменения числа ходов колосниковой решетки;

2) система автоматической стабилизации разрежения над ко­ лосниковой решеткой за счет воздействия на шибер, находящийся перед дымососом пылеулавливающей установки холодильника; 3) система автоматического регулирования температуры под­ колосниковой плиты первого ряда подвижных колосников горячей решетки холодильника за счет воздействия на шибер вентилятора общего дутья, установленного на всасе. При помощи этой системы

стабилизируется температура колосниковой решетки.

Первые две системы позволяют косвенно стабилизировать коли­ чество воздуха, подаваемого из холодильника в печи, и его темпе­ ратуру, а также температуру выходящего клинкера. Это достигается регулированием числа ходов решеток горячей и холодной зон, что зависит от конкретных условий, в которых работает холодильник, и от способности колосниковых решеток к транспортированию клинкера. При этом соотношение числа ходов колосниковых реше­ ток должно оставаться постоянным. Давление над колосниковой решеткой поддерживается регулятором возбуждения генератора, питающего электродвигатели колосниковых решеток.

Общая схема технологического контроля и регулирования хо­

ников обеспечивают следующими видами сигнализации:

1) принудительной предпусковой сигнализацией (звуковой и световой), которая предназначена для оповещения обслуживающе­ го персонала в случае дистанционного пуска механизмов;

2) сигнализацией нормальной работы и аварийного состояния каждого отдельного механизма холодильника; при нормальной работе всех механизмов холодильника лампы горят ровным светом и при их нормальной остановке не горят совсем, при аварийной оста-

251

новке лампы мигают, и, кроме того, подается аварийный звуковой сигнал;

3) сигнализацией при температуре подколосниковой плиты вы­ ше 150°'С; включается мигающий красный свет и звуковой сигнал.

Автоматизация вращающейся печи с колосниковым холодильни­ ком. Оснащение печей большого размера колосниковыми холодиль­

охлаждение клинкера из-за ограниченных размеров. Увеличить же размеры рекуператоров не представляется возможным по кон­ структивным соображениям. Поэтому системы автоматизации со­ временных мощных печей производительностью 50 и 70 т/ч (размеры соответственно 4,5 X 170 и 5 X 185 м), оснащенных колосниковыми холодильниками, имеют некоторые особенности, которые опреде­ ляются в основном системой охлаждения клинкера (автоматизация колосникового холодильника была рассмотрена выше).

Назначение системы автоматизации вращающейся печи с колос­ никовым холодильником, работающей на газообразном топливе (рис. XIII. 10), состоит в стабилизации процесса обжига во враща­ ющейся печи, обеспечении минимального расхода топлива, увеличе­ нии срока стойкости футеровки, повышении производительности печи и качества клинкера. Система автоматизации обеспечивает ре­ гулирование следующих основных параметров.

1. Регулирование теплового режима по температуре в конце зоны сушки и на подходе материала к зоне кальцинирования. В качестве измерителей температуры приняты термопары, сигналы которых поступают на автоматические самопишущие и показыва­ ющие потенциометры. Регулируют температуру поворотом заслонки форсунки, по которой поступает топливо. В соответствии с темпе­ ратурным режимом в печи заданием устанавливают, что в конце зоны сушки температура должна поддерживаться 300° С + 30° и на подходе к зоне кальцинирования — 580° С ± 25°.

2. Регулирование аэродинамического режима по величине пере­ пада давления в пыльной камере (относительное изменение количе­ ства дымовых газов) путем изменения положения шибера дымососа. В качестве измерителя перепада давления применен колоколь­ ный дифманометр, сигнал с которого подается на регулятор. При изменении ввода топлива в печь соответственно изменяется количе­ ство вторичного воздуха (соотношение топливо — воздух).

3. Стабилизация разрежения в головке печи изменением коли­ чества воздуха, подаваемого вентиляторами общего дутья в горячую камеру. В качестве прибора для замера разрежения в головке печи применен дифманометр колокольного типа, сигнал от которого поступает на электронный регулирующий прибор. Этот прибор воздействует на шибер, который изменяет количество воздуха, по­ даваемого в горячую камеру колосникового холодильника.

4. Стабилизация температуры вторичного воздуха изменением высоты слоя клинкера на колосниковой решетке путем регулирова-

^53

ния скорости движения решеток холодной и горячей камер. Темпе­ ратуру вторичного воздуха замеряют отсасывающей термопарой, сигнал с которой поступает на электронный регулирующий прибор.

5. Распределение в колосниковом холодильнике потоков возду­ ха, подаваемого в печь. Колокольный дифманометр замеряет ве­ личину перепада давлений под решетками холодной и горячей камер холодильника. Сигнал с дифманометра подается на электрон­ ный регулирующий прибор, который поддерживает заданный пере­ пад путем изменения положения шибера на линии подачи воздуха в холодную камеру холодильника.

§ Х ІІІ.З . А В Т О М А Т И ЗА Ц И Я П Р О Ц Е С С А СУШ К И Д О Б А В О К

В цементной промышленности для сушки добавок доменный шлак, опока, и др.), вводимых в цемент, в основном применяют сушильные барабаны. В связи с физическими свойствами добавок для их сушки применяют сушильные барабаны прямоточного типа, т. е. такие, в которых топочные газы и высушиваемый материал движутся в одном направлении.

Добавки подают со склада грейферными кранами в бункера су­ шильных барабанов, а из них питающими устройствами во враща­ ющийся сушильный барабан. Топка для сжигания топлива и подачи топочных газов в барабан установлена со стороны подачи сырого материала. Конструкция топки зависит от вида применяемого топлива. В топку подают не только топливо, но и необходимый для горения воздух, причем соотношение того и другого регулируют при помощи соответствующих регуляторов. Топочные газы посту­ пают из топки в смесительную камеру, куда дополнительно подают воздух.

На другом конце сушильного барабана, со стороны выгрузки высушенного материала, имеется пылеосадительная камера, пройдя которую дымовые газы через пылеулавливающие устройства вы­ брасываются в атмосферу. Через всю эту систему поток горячего газа просасывается дымососом, установленным-за пылеулавлива­ ющими устройствами. Сушильный барабан приводится во вращение электродвигателем (через редуктор, подвенцовую и венцовую ше­ стерни). Высушенные добавки из пылеосадительной камеры посту­ пают на транспортирующие устройства и подаются ими на склад сухих добавок.

Автоматизация сушильного барабана. В целях обеспечения нор­ мального процесса помола цемента необходимо, чтобы влажность материалов, подаваемых в шаровую мельницу, не превышала 2—3%. Поэтому основное назначение системы регулирования состоит в обеспечении заданной влажности высушенного шлака с макси­ мальным теплоиспользованием барабана, т. е. с вводом в него такого количества тепла, какое в состоянии выдержать технологическое оборудование. Для установленного теплового режима и данной влажности шлака загрузку поддерживают максимально возможной.

255

Количество вводимого в барабан тепла зависит от температуры в смесительной камере и количества теплоносителя, которые уста­ навливают при выборе теплотехнического режима. В качестве пре­ образователя температуры теплоносителя используют термопару, которую помещают в смесительной камере. Температуру в барабане поддерживают постоянной. Количество теплоносителя при управ­ лении процессом сушки не измеряют и не регулируют. При постоян­ ном режиме работы вентилятора и дымососа, неизменных положениях регулирующих заслонок и шиберов и при отсутствии больших пере­ менных подсосов воздуха количество теплоносителя колеблется незначительно.

В связи с тем что прибора, автоматически определяющего влаж­ ность материала (шлака) на выходе из барабана, нет, ее контроли­ руют по косвенному показателю — температуре шлака, измеряемой термометром сопротивления.

Чтобы качественно регулировать процесс сушки материалов в барабане, необходимо иметь соответствующий опережающий импульс, который бы отражал изменение входных параметров. Таким импульсом является температура внутри сушильного бара­ бана, измеряемая термопарой, установленной на расстоянии 1 м от обреза барабана с горячего конца. Для предохранения термопары от механических ударов ее помещают в прочный кожух, а для умень­ шения инерционности термопары ее рабочий спай приваривают

ккожуху и при вращении барабана он попеременно то погружается

вшлак, то омывается газами. Показания температуры в барабане снимают при помощи двух контактных колец и съемного устройства. Глубину погружения рабочего спая термопары в барабаны устанав­ ливают экспериментально.

Загрузку сушильного барабана изменяют в зависимости от тем­ пературы в нем, а устанавливают эту температуру в зависимости от температуры шлака на выходе из барабана.

Система автоматического регулирования процесса сушки до­ менного шлака в прямоточном сушильном барабане (рис. XIII. 11) состоит из регулятора температуры в смесительной камере и регу­ лятора загрузки материалом с коррекцией по температуре материа­ ла на выходе из барабана. Для регулирования температуры газового потока в смесительной камере сушильного барабана применен трех­ позиционный регулятор. Импульсы от термопары, установленной

всмесительной камере у обреза барабана, передаются на электрон­ ный потенциометр с трехпозиционным электрическим регулятором. Если температура в смесительной камере выходит за установленные предельные значения, то исполнительный механизм изменяет поло­

жение поворотной заслонки, которая регулирует подачу топлива

втопку. При розжиге сушильного барабана, когда требуется быстро поднять температуру в смесительной камере, в позиционном регу­ ляторе предусмотрен контакт, при помощи которого в этот период

вбарабан подается большее количество топлива, чем в период уста­ новившегося режима.

256

342 Зак У

Рис. XIII.11. Принципиальная схема автоматического регулирования процесса сушки доменного шлака в прямоточном сушильном барабане

Автоматическое регулирование загрузки сушильного барабана осуществляют двухкаскадной системой регулирования. Первый каскад — двухпозиционйый регулятор, который в зависимости от температуры на первом метре сушильного барабана быстро изменяет загрузку. Второй каскад — корректирующий; это прерывистый регулятор, который изменяет задание первому регулятору. Такой время-импульсный регулятор допускает настройку трех параметров:

1) времени выдержки от момента выхода регулируемой величины за пределы нормы до момента воздействия; нормальный диапазон изменения регулируемой величины устанавливается на вторичном приборе — регистраторе величины, подлежащей регулировке, и в виде позиционных сигналов передается на вход регулятора;

2)времени воздействия, не зависящего от величины выхода пара­ метра за пределы нормы, а устанавливаемого с учетом средних ста­ тических характеристик работы агрегата;

3)времени отключения исполнительного механизма от регуля­ тора после передачи воздействия — интервала, равного по величине переходному процессу в объекте.

Сигнал от термопары, установленной на первом метре барабана, снимается при помощи токосъемных устройств и передается на электронный потенциометр, причем загрузка изменяется большим или меньшим воздействием на нож тарельчатого питателя, что за­ висит от температуры внутри барабана.

Основными элементами данной схемы являются два реостатных преобразователя, один из которых установлен в электронном потен­ циометре, а второй — в исполнительном механизме, предназначен­ ном для перемещения задатчика регулятора. Указанные преобразо­ ватели образуют мост, а выход прибора подключен к пускателю двигателя исполнительного механизма, воздействующего на нож тарельчатого питателя.

По положению реостатного преобразователя исполнительного механизма определяют температуру внутри барабана. Температуру высушенного шлака измеряют термометром сопротивления, причем в качестве вторичного прибора для этой цели используют электрон­ ный мост с позиционным регулятором. При температуре высушен­ ного шлака, выходящей за пределы зоны нечувствительности, пре­ рывистый регулятор переместит движок реостатного преобразова­ теля, после чего регулятор отключится на время переходного процесса. Если по истечении этого времени температура высушенного шлака не войдет в норму, то регулятор сработает повторно. В слу­ чае, если параметр войдет в норму раньше истечения времени пере­ ходного процесса, вся схема вернется в исходное состояние.

Для обеспечения надежности работы системы автоматического регулирования в сушильном агрегате установлены сигнализаторы. О наличии шлака на тарельчатом питателе сигнализирует преобра­ зователь флажкового типа. Кулачок флажка соединен с микропере­ ключателем. При поступлении шлака на питатель флажок, укреп­ ленный в подшипниках, отклоняется на некоторый угол, ролик мик-

258

ропереключателя сходит с кулачка и контакты переключателя в сиг­ нальной цепи размыкаются. При отсутствии шлака на тарельчатом

питателе флажок не отклоняется, контакты в сигнальной цепи замкнуты.

Сигнал о забивании приемной течки барабана шлаком подает устройство, основным элементом которого является фотореле, уста­ новленное в боковом кармане загрузочной течки сушильного бара­ бана. При нормальном прохождении шлака через течку световой луч осветителя падает на чувствительный элемент (фотосопротив­ ление) и промежуточное реле все время притянуто. Если же теч­ ка забьется, то шлак попадет в карман, прервет световой луч, контакты реле в цепи блокировки и сигнализации замкнутся,

ивключится сигнал.

§ХІП.4. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ЦЕМЕНТНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

В цементной промышленности начато практическое осуществле­ ние комплексной автоматизации на базе применения вычислитель­ ной техники. Комплексная автоматизация впервые была внедрена на Себряковском цементном заводе. В соответствии с проектом на этом предприятии внедрено автоматизированное управление электроприводами с применением необходимых блокировок и сигна­ лизации, автоматическое регулирование основных технологических процессов, дистанционное управление транспортом и корректирова­ ние шлама, контроль и стабилизация процессов обжига во враща­ ющихся печах.

Управление процессами сосредоточено на центральных постах, где размещены щиты и пульты операторов. На заводе имеется дис­ петчерская связь при помощи телефона, громкоговорителей и про­ мышленного телевидения. Мнемоническая схема завода и пульт управления смонтированы в помещении диспетчера. Щиты-дубле­ ры установлены в кабинетах директора и главного инженера завода.

Решение сложных задач оптимального управления всеми сторо­ нами производственной деятельности предприятия возможно толь­ ко при применении математических методов и аппаратурных средств вычислительной техники в рамках создания автоматизированных систем управления производством (АСУП). АСУП представляет со­ бой совокупность аппаратурного комплекса (УВМ, преобразовате­ ли, исполнительные механизмы, автоматические регуляторы и др.) и математического обеспечения (алгоритмы и программы). Впервые АСУП была внедрена на Себряковском заводе. Ей было присвоено название «Цемент-1». Эта АСУП предназначена для цементных за­ водов, работающих по мокрому способу производства на мягких породах сырья.

В системе «Цемент-1» имеются следующие алгоритмы: