330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 1СУ_ТепловымЭкраном
.pdf
СИСТЕМНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ МЕТАЛЛУРГИЯ
Автоматизированная система управления тепловыми экранами
Виктор Переходченко, Александр Ребедак, Сергей Гаркавенко, Николай Миронов, Виктор Холопов, Александр Заводовский, Алексей Бревнов
Эффективной мерой при решении задачи энергосбережения на станах горячей прокатки является установка тепловых экранов на промежуточном рольганге. В данной статье представлено такое оборудование, описаны режимы его работы и особенности. Основное внимание уделено системе управления тепловыми экранами, построенной на базе аппаратно$программной платформы SIMATIC. Показаны возможности, предоставляемые системой пользователю; приведены показатели её эффективности, полученные по результатам внедрений.
|
ВВЕДЕНИЕ |
скорость подката уменьшается до |
жи» у подката, то автоматически вы |
||
|
При эксплуатации широкополосных |
0,5...1,2 м/с. Именно здесь происходят |
полняется подъём всех экранов из по |
||
|
станов горячей прокатки важнейшим |
основные потери температуры подка |
ложения 0° в положение 90°. Однако |
||
|
является вопрос энергосбережения. |
та, и именно здесь, как показано на |
опыт эксплуатации показал, что имели |
||
|
Для решения этого вопроса разрабаты |
рис. 1, устанавливаются тепловые эк |
место случаи срабатывания фотодатчи |
||
|
ваются долгосрочные программы мер и |
раны. Перед экранами и за ними для |
ков от бликов сварки или от ореола, со |
||
|
мероприятий. Одним из обязательных |
измерения температуры подката уста |
стоящего из брызг воды и пара вокруг |
||
|
пунктов таких программ является уста |
навливаются пирометры. |
горячего металла. Поэтому для выявле |
||
|
новка на промежуточном рольганге |
Подкат из последней черновой клети |
ния «лыжи» у подката было предложе |
||
|
станов горячей прокатки энергосбере |
может выходить с загнутым кверху пе |
но использовать |
два пирометра |
|
|
гающих тепловых экранов. Данное |
редним концом («лыжа» более 230 мм), |
Ardocell компании |
Siemens, которые |
|
|
оборудование было успешно спроекти |
что создаёт угрозу повреждения опу |
реагируют только на горячий прокат. |
||
|
ровано и изготовлено коллективом Но |
щенных тепловых экранов. Защита эк |
Привод тепловых экранов — гидрав |
||
|
во Краматорского машиностроитель |
ранов может выполняться путём уста |
лический, с использованием гидрорас |
||
|
ного завода. |
новки проводки (металлической кон |
пределителей Rexroth и с питанием от |
||
|
|
струкции для принудительного опуска |
существующей гидростанции или от |
||
|
ТЕПЛОВЫЕ ЭКРАНЫ: |
ния загнутого вверх переднего конца |
гидростанции, поставляемой совмест |
||
|
НАЗНАЧЕНИЕ И РЕЖИМЫ |
подката) за черновой группой клетей |
но с тепловыми экранами. Экран, на |
||
|
РАБОТЫ |
или путём подъёма экранов при нали |
ходящийся в крайнем нижнем положе |
||
|
Тепловые экраны служат для сниже |
чии «лыжи» у подката. Для выявления |
нии, представлен на рис. 2. |
||
|
ния потерь температуры подката при |
«лыжи» у подката на промежуточном |
Для тепловых экранов предусмотре |
||
|
его транспортировке по промежуточ |
рольганге используются шесть фото |
ны два режима функционирования: ра |
||
|
ному рольгангу и уменьшения темпе |
датчиков ФГ 24, которые устанавлива |
бочий и наладка. В рабочем режиме |
||
|
ратурного клина по длине подката. |
ются за 30 40 метров до первого экра |
выбранные экраны или все экраны од |
||
|
Они позволяют использовать опти |
на. Сигналы от фотодатчиков анализи |
новременно могут быть установлены в |
||
|
мальные режимы деформации металла |
руются в контроллере, и если «суммар |
фиксированное положение: 0°, 7°, 90°. |
||
|
в чистовой группе клетей. |
ный» сигнал говорит о наличии «лы |
Фиксированные положения каждого |
||
|
Тепловые экраны в количестве 12 14 |
|
|
|
|
|
штук устанавливаются на промежуточ |
|
|
|
|
|
ном рольганге перед чистовой группой |
|
|
|
|
|
клетей. Длина промежуточного роль |
|
|
|
|
|
ганга – около 100 м. Тепловые экраны |
|
|
|
|
|
закрывают около 50 м рольганга. Пос |
|
|
|
|
|
ле выхода из последней черновой клети |
|
|
|
|
46 |
подкат перемещается к чистовой груп |
|
|
|
|
пе клетей. Перед чистовой группой |
Рис. 1. Тепловые экраны на промежуточном рольганге стана горячей прокатки |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
СТА 4/2005 |
|
© 2005, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
|
|
|
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / М Е Т А Л Л У Р Г И Я |
||
|
|
|
|
товые сигнализаторы, автоматы, пуска |
|
|
|
|
|
тели, источники питания (24 В) компа |
|
|
|
|
|
нии Siemens и клеммы фирмы WAGO. |
|
|
|
|
|
Структурная схема системы управле |
|
|
|
|
|
ния представлена на рис. 3. В состав |
|
|
|
|
|
системы входят шкаф управления теп |
|
|
|
|
|
ловыми экранами, шкаф управления |
|
|
|
|
|
гидростанцией, пульт управления гид |
|
|
|
|
|
ростанцией и пульт управления тепло |
|
|
|
|
|
выми экранами с рабочей станцией. |
|
|
|
|
|
Рабочая станция |
представляет собой |
|
|
|
|
современный компьютер офисного ис |
|
Рис. 2. Тепловой экран в крайнем нижнем положении |
|
полнения (если того требуют условия, |
|||
|
|
|
|
может быть установлен промышлен |
|
экрана определяются тремя бескон |
надёжности и долговечности при экс |
ный компьютер) со всей необходимой |
|||
тактными индуктивными выключате |
плуатации в условиях, характеризую |
периферией. |
|
||
лями. Положение экрана 0° – рабочее, |
щихся высокой влажностью и темпера |
Распределение функций управления |
|||
в нём экран выполняет свои функции |
турой, повышенной запылённостью, |
производится по согласованию с заказ |
|||
по уменьшению потерь температуры |
наличием вибрации и водяных паров. |
чиком, и их выполнение реализовано, |
|||
подката. Положение экрана 7° исполь |
Исходя из этого, для размещения уст |
как правило, следующим образом: |
|||
зуется при сталкивании недоката с |
ройств системы управления тепловы |
подъём/опускание экранов, выбор ре |
|||
рольганга. В положении 90° экран вы |
ми экранами применены шкафы и |
жима работы экранов, аварийное от |
|||
веден из работы. Время подъёма из по |
пульты управления фирмы Rittal, име |
ключение гидростанции выполняются |
|||
ложения 0° в положение 7° равно 6 се |
ющие степень защиты IP54 и встроен |
оператором с рабочей станции на посту |
|||
кундам. Время подъёма из положения |
ные терморегуляторы. |
управления, здесь же находится ключ |
|||
0° в положение 90° равно 60 секундам. |
Базовым элементом системы управле |
аварийного подъёма всех экранов; ра |
|||
В режиме наладки перемещение лю |
ния являются контроллеры семейства |
ботой гидростанции при проведении |
|||
бого экрана выполняется по команде |
SIMATIC компании Siemens, которые |
регламентных или наладочных работ |
|||
оператора, независимо от сигналов ко |
отличаются высокой устойчивостью к |
управляет дежурный гидравлик с пуль |
|||
нечных выключателей. Этот режим |
ударным и вибрационным нагрузкам, |
та управления гидростанцией, перевод |
|||
предусмотрен для выполнения нала |
обладают расширенным диапазоном ра |
управления осуществляется с помо |
|||
дочных работ и обслуживания системы. |
бочих температур (от 0 до 60°С), способ |
щью ключа бирки на пульте гидро |
|||
|
|
ны функционировать при относитель |
станции. С данного пульта в ручном |
||
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ |
ной влажности до 95% (без конденсата), |
режиме дежурный гидравлик проверя |
|||
К системам управления оборудова |
имеют степень защиты не ниже IP20. В |
ет работоспособность всех двигателей |
|||
нием станов горячей прокатки предъ |
шкафах и пультах управления системы |
насосов и клапанов, по световым сиг |
|||
являются повышенные требования по |
установлены также переключатели, све |
нализаторам судит о работоспособно |
|||
|
|
|
АСУ ТП цеха |
|
|
PROFIBUS DP |
|
|
|
|
|
|
Шкаф управления |
|
Шкаф управления |
|
Пульт управления |
|
тепловыми экранами |
|
гидростанцией |
|
гидростанцией |
|
SIMATIC S7 300 |
|
SIMATIC ET 200M |
|
SIMATIC ET 200M |
Входные сигналы: |
Выходные сигналы: |
Входные сигналы |
Выходные сигналы |
Входные сигналы: |
Выходные сигналы: |
• от конечных |
• к электромагнитам |
от блок контактов |
к пускателям (5) |
• от кнопок |
• к клапанам |
выключателей (42), |
гидравлических |
автоматов |
|
и переключателей (16), |
гидростанции (4), |
• от фотодатчиков (6), |
распределителей (56), |
и пускателей (21) |
|
• от датчиков и реле |
• к световым |
• от пирометров (2); |
• блокировка |
|
|
на гидростанции (11) |
сигнализаторам (20) |
• блокировка |
сталкивателей (3) |
|
|
|
|
сталкивателей (3) |
|
|
|
|
|
Рис. 3. Структурная схема системы управления тепловыми экранами |
|
|
47 |
||
СТА 4/2005 |
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
© 2005, CTA Тел.: (095) 234 0635 |
Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru |
|
|
|
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / М Е Т А Л Л У Р Г И Я |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
коммуникационных соединений, про |
обеспечивает надёжное архивирование |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
граммирование, тестирование, наладка |
данных, что особенно важно для созда |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
и обслуживание, документирование и |
ния отказоустойчивых и долговечных |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
архивирование данных, функции опе |
систем управления. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ративного управления и диагностики. |
Основной экран управления обору |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Контроллер S7 300 по сети |
дованием представлен на рис. 7. В его |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
PROFIBUS DP связан со станциями |
поле отображены графическая инфор |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
децентрализованной периферии ЕТ |
мация о положении секций тепловых |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200М. Первая из них находится в пульте |
экранов, значения температуры перед |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
управления гидростанцией (рис. 5 и 6). |
экранами и после них, текущий режим |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
На её модуль дискретного ввода посту |
работы тепловых экранов. Помимо |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
пают 16 сигналов от кнопок и переклю |
этого в нём представлена следующая |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
чателей, а также 11 сигналов от распо |
информация о гидростанции: режим |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ложенных на гидростанции датчиков |
работы, готовность к работе, уровень |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(давления, уровня, температуры) и реле |
масла в баке, температура масла в баке, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
напорных и сливного фильтров (замы |
данные о состоянии тэнов и двигателей |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
кание контактов реле свидетельствует о |
насосов. Для останова всех двигателей |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
загрязнении механического фильтра). С |
предусмотрена кнопка «Стоп насосы». |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
модуля дискретного вывода этой стан |
Также имеются кнопки для управления |
|||
|
|
Рис. 4. Внешний вид шкафа управления |
ции на клапаны гидростанции и свето |
каждым тепловым экраном и всеми |
||||||||
|
|
тепловыми экранами |
вые сигнализаторы, расположенные на |
тепловыми экранами вместе. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
пульте управления гидростанцией, пе |
Одновременный подъём/опускание |
|||
|
|
сти гидростанции, включает три рабо |
редаются 24 управляющих сигнала. |
всех тепловых экранов возможен толь |
||||||||
|
|
чих насоса, определяет один резерв |
Вторая станция ЕТ 200М установле |
ко в рабочем режиме. Для этого опера |
||||||||
|
|
ный насос, переводит управление гид |
на в силовом шкафу управления гидро |
тор на экране монитора в области «Все |
||||||||
|
|
ростанцией в автоматический режим. |
станцией. На её модуль дискретного |
экраны» нажимает с помощью курсора |
||||||||
|
|
Шкаф с контроллером S7 300 |
ввода приходит 21 сигнал от блок кон |
мыши кнопку «0», или «7», или «90». |
||||||||
|
|
(рис. 4), предназначенным для управле |
тактов автоматов и пускателей, находя |
После отработки системой заданного |
||||||||
|
|
ния тепловыми экранами во всех режи |
щихся в шкафу управления гидростан |
угла на экране монитора появляется |
||||||||
|
|
мах, размещается в машинном зале. На |
цией, а с модуля дискретного вывода |
графическое изображение, соответст |
||||||||
|
|
модули дискретного ввода контроллера |
на пускатели, расположенные в этом |
вующее реальному положению тепло |
||||||||
|
|
поступают 42 сигнала от конечных вы |
же шкафу, поступают 5 управляющих |
вых экранов. Подъём/опускание одно |
||||||||
|
|
ключателей, 6 от фотодатчиков и 3 бло |
сигналов. |
|
|
го теплового экрана в рабочем режиме |
||||||
|
|
кирующих сигнала из системы управле |
Система визуализации построена на |
выполняется аналогичным образом, |
||||||||
|
|
ния сталкивателями. На модуль анало |
базе SCADA SIMATIC WinCC. Это |
только кнопку «0», или «7», или «90» |
||||||||
|
|
гового |
ввода |
подаются сигналы |
программное обеспечение было выбра |
оператор должен выбрать в области |
||||||
|
|
4...20 мА от 2 пирометров. С модулей |
но для решения задач визуализации и |
изображения с номером нужного теп |
||||||||
|
|
дискретного вывода контроллера выда |
оперативного управления, так как яв |
лового экрана. |
||||||||
|
|
ются 56 управляющих сигналов на элек |
ляется универсальным, имеет мощный |
Запись информации о работе тепло |
||||||||
|
|
тромагниты гидравлических распреде |
интерфейс управления процессом, воз |
вых экранов производится в базу дан |
||||||||
|
|
лителей и 3 блокирующих сигнала в си |
можности которого наиболее полно |
ных WinCC – Sybase SQL. Данные раз |
||||||||
|
|
стему управления сталкивателями. Вы |
раскрываются при построении систе |
мещаются на жёстком диске компью |
||||||||
|
|
полняется взаимная блокировка работы |
мы на базе платформы SIMATIC, и |
тера, хранятся 10 суток, после чего идёт |
||||||||
|
|
сталкивателей и экра |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
нов. |
Управляющая |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
программа для конт |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
роллера |
написана на |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
языке STEP 7, который |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
содержит набор стан |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
дартных |
инструмен |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
тальных |
средств для |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
построения систем ав |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
томатизации на плат |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
форме SIMATIC S7/C7 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
и их |
обслуживания. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Так, |
STEP |
7 |
имеет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удобные функции для |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
выполнения всех фаз |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
проекта: |
конфигури |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
рование |
и |
настройка |
|
|
|
|
|
|
||
48 |
|
параметров |
аппарату |
|
|
|
Рис. 6. Размещение станции SIMATIC ЕТ 200М внутри пульта |
|
||||
|
|
|
|
|||||||||
|
ры, конфигурирование |
Рис. 5. Пульт управления гидростанцией |
|
управления гидростанцией |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
www.cta.ru |
|
|
|
|
|
|
|
СТА 4/2005 |
||
© 2005, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru
С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / М Е Т А Л Л У Р Г И Я
Рис. 7. Основной экран системы управления
обновление наиболее старых записей новыми. В базе данных информация размещается в виде отдельных разде лов – архивов. В архив технологичес ких данных для каждого подката запи сывается температура перед экранами и за ними. Записанные данные, пред ставленные в табличном виде, и по строенные по ним диаграммы дают возможность судить о реальном сниже нии потерь температуры подката при его транспортировке по промежуточ ному рольгангу и об уменьшении тем пературного клина по длине подката
при работе с опущен ными тепловыми эк ранами. Фиксируются также положение каж дого экрана, все дан ные о работе гидро станции, сигналы от фотодатчиков, сигна лы блокировки стал кивателей. В отдель ный архив заносятся данные обо всех дей ствиях операторов и обслуживающего пер сонала, касающихся управления тепловы ми экранами. Это даёт
возможность легко анализировать лю бые ситуации, возникающие при экс плуатации оборудования.
Программа управления тепловыми экранами постоянно производит диаг ностический опрос состояния всего используемого электрического и гид равлического оборудования. В случае если возникают отказы в его работе или контролируемые параметры выхо дят за допустимый диапазон, на экран монитора рабочей станции выдаётся аварийное сообщение с указанием конкретного места и причины неис
правности. Все такие сообщения запи сываются и хранятся в архиве.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Тепловые экраны совместно с опи санной системой управления были ус тановлены и сданы в эксплуатацию на стане 1700 горячей прокатки ОАО «ИСПАТ КАРМЕТ» и на стане 2000 го рячей прокатки ОАО «СеверСталь».
За всё время эксплуатации внедрён ных систем экранирования не было за регистрировано ни одного отказа по вине контроллера или системы управ ления.
По усреднённым данным, с вводом системы экранирования удалось со кратить потери тепла на 20 30 градусов и уменьшить температурный клин на 40 60 градусов, что способствовало снижению расхода электроэнергии в чистовой группе клетей на 2 кВт·ч на каждую тонну продукции. ●
Авторы — сотрудники ЗАО «Ново Краматорский
машиностроительный завод», телефоны: (+380 6264) 78 854, 78 400, ОАО «Северсталь»,
телефоны: (8202) 56 5425, 56 8971
49
СТА 4/2005 |
www.cta.ru |
© 2005, CTA Тел.: (095) 234 0635 Факс: (095) 232 1653 http://www.cta.ru