5.3. Система автоматизации тп прокалочного и котельного отделений цеха анодной массы оао "БрАз" г.Братск Иркутской обл.

АСУ ТП предназначена для обеспечения эффективного контроля, управления и противоаварийной автоматической защиты технологического процесса прокалки кокса и утилизации отходящих с прокалочных печей газов.

Описание объекта автоматизации

Целью процесса прокалки кокса для производства анодной массы является удаление из него влаги, летучих веществ и улучшение физико-химических свойств.

В прокалочном отделении расположены четыре технологические линии прокаливания кокса. Процесс прокалки осуществляется в трубчатых вращающихся печах диаметром 3 метра и длиной 45 метров. Производительность печи от 8 до 16 т/час в зависимости от вида прокаливаемых коксов. Термообработка коксов производится в противотоке материала и газового потока, который образуется в результате сгорания топлива (мазута), части летучих и углерода кокса. Для обеспечения процесса сгорания топлива осуществляется организованная подача воздуха в топку с помощью дутьевых вентиляторов. Питание прокалочных печей производится с помощью ленточных весовых дозаторов непрерывного действия, управляемых в дистанционном или автоматическом режиме.

Утилизация отходящих с прокалочных печей газов осуществляется в котельном отделении, где расположены 4 котельных агрегата БГМ-35М (по одному на каждую прокалочную печь). Котлы могут работать как в чисто утилизационном режиме, т.е. только на отходящих газах, так и в режиме утилизации с подсветкой мазутом. Утилизационная котельная относится к категории производств по ОНТП-24 86 - "Г", класс помещения по ПУЭ - "П-2", степень огнестойкости - "II".

Всостав автоматизируемого объекта входит следующее технологическое оборудование: прокалочные печи, холодильники, вентиляторы, дымососы, питатели, ленточные весовые дозаторы, задвижки, насосы, питательные электронасосы, редукционно-охладительные установки и т.д.

Для реализации АСУ ТП использован программно-аппаратный комплекс PCS7 v5.1.

Структура асу тп и выполняемые функции:

Структура АСУ ТП

В качестве аппаратной базы для системы автоматизации прокалочного отделения выбран контроллер SIMATIC S7-400 на основе CPU 417-4H с децентрализованной периферией ET200M. Автоматизация котельного отделения выполнена на базе резервированного контроллера SIMATIC S7-400H на основе CPU 417-4H с переключаемой децентрализованной периферией на базе ET200M.

С инжиниринговой станции (ES) выполняется программирование контроллеров всех стадий, а также сопровождение проектов станций операторов.

Все контроллеры системы управления и операторские станции объединены локальной одноранговой электрической сетью Industrial Ethernet.

Общее количество обрабатываемых сигналов АСУ ТП:

Сигналы Котельное отделение Прокалочное отделение Всего Аналоговые входы 312 119 431 Аналоговые выходы   4 4 Дискретные входы 184 134 318 Дискретные выходы 375 128 503 Частотные входы   8 8 Система взвешивания SIWAREX   4 4 Количество ET200M 16 5 19

АСУ ТП ВХ обеспечивает циклический опрос контроллерами всех датчиков с периодом опроса: 300 мс для дискретных датчиков, 600 мс для аналоговых датчиков расхода, давления, уровня и 1200 мс для аналоговых датчиков температур. Максимальное время обновления информации на рабочих местах операторов - 2 с.

В системе предусмотрены устройства бесперебойного питания для аппаратных средств нижнего уровня, а также для операторских станций верхнего уровня. Время работы контроллеров при полном отключении сетевого электропитания - не менее 2 часов.

Система отображения информации

Система отображения информации обеспечивает выполнение следующих функций:  1. Представление технологической информации на экранах мониторов в следующих форматах по выбору оператора: в виде мнемосхем с различной детализацией, на которых воспроизводится информация о текущем состоянии технологического процесса и значения технологических параметров;в виде обобщенных и детализированных кадров аварийных состояний, как технологического процесса, так и технических средств АСУ ТП;в виде операторских рапортов (за час, смену, сутки, месяц).  2. Автоматическую сигнализацию и регистрацию достижения параметром аварийной и предупредительной границ;  3. Управление оператором механизмами в соответствии с технологическим регламентом. Система управления обеспечивает защиту от неправильных действий операторов;  4. Формирование и вывод на экран монитора протокола сообщений (событий), например, срабатывание предупредительной и аварийной сигнализаций, неисправность датчиков, сообщения о действиях оператора по квитированию, снятию с опроса и изменению состояния исполнительных механизмов и др;  5. Формирование и отображение на дисплее различных групп графиков изменения технологических параметров.

Мнемосхема "Котел №3"

Подсистема регулирования

Для поддержания параметров технологического процесса в заданных диапазонах используется регуляторы со стандартными ПИД-алгоритмами. Основные контуры регулирования: Поддержание температуры в горячей головке печи путем регулирования расхода мазута на печьПоддержание расхода воздуха и пара на печь пропорционально расходу мазутаРегулятор разряжения за котлом - регулятор управляет направляющими аппаратами дымосоcа, вследствие чего происходит регулирование разрежения за котлом и в тоже время регулируется температура газов в холодной головке печиРегулятор питания утилизационного котла - поддержание уровня в барабане котла регулированием расхода питательной воды в барабан, с коррекцией по текущему расходу перегретого пара

Регулирование температуры перегретого пара с опережающей коррекцией по скорости изменения температуры в промежуточной точке, расположенной непосредственно за впрыскивающим пароохладителемПоддержание давления перегретого параРегулирование тепловой нагрузки котла - поддержание давления пара в барабане котла подачей мазута на форсункиРегулирование температуры и давления на выходе редукционно-охладительных установокРегулятор уровня и давления в деаэратореРегулятор уровня в баках ХОВ

Окно регулятора питания

Подсистема дозирования кокса

Дозирование кокса в прокалочные печи выполняется ленточными весовыми дозаторами непрерывного действия. Функции дозаторов:Измерение веса материала, корректировка веса с учетом веса ленты и шваИзмерение скорости транспортерной ленты с учетом "проскальзывания" по сигналам датчиков вращения ведомого и ведущего валов транспортераУправление скоростью движения ленты в соответствии с заданной производительностьюНастройка параметров системы и параметров регулирования производительностиКонтроль аварийных ситуаций (блокировки)

Подсистема диагностики

Для обеспечения требуемого уровня надежности, упрощения поиска и устранения неисправностей АСУ ТП имеет в своем составе программные и аппаратные средства диагностики работоспособности системы. Выход из строя оборудования и возникновение программных сбоев фиксируются в архиве сообщений (событий) и отображаются на специальном экране диагностики.

Мнемосхема "Экран диагностики" с окном детализации ошибки модуля

Результаты:

Внедрение новой АСУ ТП позволило:

- расширить функции автоматического и автоматизированного контроля и управления;

- повысить качество работы регулятора питания;

- повысить надежность функционирования системы противоаварийной защиты;

- повысить качество управления технологическим процессом;

- сократить количество и время локализации аварийных ситуаций и отказов оборудования;

- упростить работу операторов;

- улучшить контроль за работой операторов.

Внедрение АСУ ТП: котельное отделение - 04/2002, прокалочное отделение - 10/2002.