1. Обзор литературы.
В том, что при производстве любой продукции ключевым фактором повышения качества наряду с совершенствованием технологического оборудования является уровень его автоматизации, уже давно нет ни малейших сомнений. Более того, производственные технологии стали по существу зависимы от используемой в них автоматики, поскольку только она может помочь реализовать заложенные в оборудовании возможности.
При этом очевидно, что для полного использования этих возможностей требуется максимально высокая эффективность промышленной автоматики. И создатели технологических установок и линий должны суметь выбрать из предлагаемых сегодня на рынке средств автоматизации наиболее подходящие им ИТ решение.
В производстве цемента качество конечного продукта определяется в первую очередь характеристиками оборудования, обеспечивающего измельчение исходного сырья и получение смеси в соответствии с заданной рецептурой. Таким оборудованием на всех цементных заводах мира являются шаровые мельницы. Однако известно, что результат их работы зависит не только от самих установок, но и в значительной степени от твердости и влажности измельчаемых материалов, которые определяют так называемую способность к измельчению. Для точного же соблюдения состава цемента необходим непрерывный контроль и управление весовым соотношением компонентов в потоке материалов.
Решение этих задач достигается с помощью системы автоматизированного управления, которая должна оптимизировать работу мельницы по трем критериям: повышение производительности при сохранении энергопотребления, снижение эксплутационных затрат и точного соблюдения рецептуры цемента, обеспечивающего его качества. Одной из лучших автоматизированных систем управления шаровыми мельницами, по мнению производителей цемента, является АСУ, созданная компанией Schenck .
Компания «Шенк Украина» - лидирующий поставщик решений для процессов промышленного взвешивания, дозирования, виброподачи, грохочения, охлаждения, обезвоживания, сушки.
История Schenck началась в октябре 1881 года. Изготовитель весов Карл Шенк основал чугунолитейный завод и фабрику весов в г. Дармштадт, Германия. Его изобретения в области весоизмерительной техники послужили фундаментом для более чем 120-летнего успешного развития компании Schenck, носящей имя ее основателя.
В течение своей многолетней истории компания Schenck оказывает решающее влияние на развитие таких областей как технологии измерения, балансировки, диагностики, контроля и автоматизации, предлагая своим клиентам успешные комплексные решения.
1.1. Выбор и обоснование функциональной схемы.
Общие сведения. Процесс помола (измельчение) продукта обжига сырьевой смеси — клинкера и добавок — гипса, песка и пр. выполняется в цементных трубных шаровых мельницах. Широкое распространение на действующих цементных заводах получили цементные шаровые мельницы с барабаном диаметром 2,2 м и длиной 13 м.
Важнейшими характеристиками, определяющими работу шаровой мельницы, является ее производительность и тонкость помола. Основной задачей регулирования параметров шаровой мельницы является поддержание такой загрузки размалываемой шихты, которая обеспечивает наибольшую производительность мельницы при сохранении заданной тонкости помола. Если мельница недозагружена, то энергия падающих и скользящих мелющих тел частично расходуется на бесполезную работу, так как часть шаров ударяется один о другой и не размалывает материал. Чем больше загрузка, тем полнее используется энергия падающих шаров и выше производительность мельницы. Однако увеличение загрузки сверх определенной нормы приводит к снижению производительности. Это объясняется тем, что при чрезмерно большом количестве материала мелющие тела при вращении мельницы сползают по ее внутренней поверхности и истирают материал, не разрушая его ударным действием. Таким образом, существует оптимальное значение загрузки, при котором достигается наибольшая производительность мельницы. Если загрузку не поддерживать в узком интервале ее оптимальных значений, то это приводит к перерасходу электроэнергии, резким колебаниям тонкости помола, повышенному износу мелющих тел.
При автоматизации работы мельницы в качестве вспомогательного регулируемого параметра выбирают условный уровень загрузки первой камеры мельницы размалываемым материалом, а в качестве регулирующего воздействия — изменение количества размалываемой шихты, подаваемой в мельницу.
Функциональная схема автоматизации процесса измельчения цементного клинкера приведена на рис.1 [2]
Регулирование уровня осуществляется воздействием на подачу исходных материалов (клинкера и добавок), для чего используют электроакустический регулятор. В основу работы регулятора положена зависимость частоты максимума акустического спектра шума, издаваемого работающей мельницей, от количества загруженного в нее материала. Чем больше загружена мельница, тем ниже частота шума. Регулятор воспринимает шум, издаваемый в основном первой камерой мельницы, анализирует его по частоте и вырабатывает соответствующий сигнал управления.
Уровень загрузки мельницы контролируется аппаратно – программным комплексом «ВАЗМ – 1» [9].
Сигнал, характеризующий загрузку и воспринимаемый микрофонным устройством М-101 [7], подается на вибродатчик ВШВ-003-М3 [7], разработанный ООО «Вибро» в г. Ярославле. Затем через усилитель УМ-50УМ на вход регулятора ВАЗМ – 1, который был разработан в ООО "НПК "Союзцветметавтоматика" в г.Запорожье [9]. Расход материала определяется с помощью весовых дозаторов MULTIDOS (компания «Шенк Украина»)[6]. Он состоит из следующих компонент:
ленточный конвейер
Регулятор скорости движения ленты ПП – 115 [8].
приемный питатель, например бункер с регулировкой высоты слоя подачи
интегрированные конвейерные весы Multibelt [6].