АСУ ТП процессом спікання агломераційної шихти в умовах аглофабрики ВАТ ММК ім. Ілліча

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ  ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

ФАКУЛЬТЕТ   Інженерно-педагогічний

КАФЕДРА        АТП і В

СПЕЦІАЛЬНІСТЬ   7.0925.01 Автоматизоване управління

                        технологічними процесами і виробництвами

ПОЯСНЮВАЛЬНА  ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

НА ТЕМУ:

АСУ ТП процессом спікання агломераційної шихти

в умовах аглофабрики  ВАТ ММК ім. Ілліча

СТУДЕНТ __________________________________Цуканова О.А.

 

КЕРІВНИК ПРОЕКТУ _______________________Щербаков С.В.

 

КОНСУЛЬТАНТИ:

 

З ЕКОНОМІКИ

І ОРГАНІЗАЦІЇ ВИРОБНИЦТВА______________Кліменко О.Ю.

 

З ОХОРОНИ ПРАЦІ_________________________Данілова Т.Г.

 

З ЦИВІЛЬНОЇ ОБОРОНИ____________________Шоботов  В.М.

 

З НОРМОКОНТРОЛЮ______________________Черкашина  Н.В.

РЕЦЕНЗЕНТ_______________________________Шевчук І.Ю.

 

 

ПРОЕКТ РОЗГЛЯНУТИЙ  КАФЕДРОЮ І ДОПУЩЕНИЙ

ДО ЗАХИСТУ В ДЕК Протокол №______________________________

 

 

ЗАВІДУВАЧ КАФЕДРОЮ______________________Гулаков  С.В.

 

 

МАРІУПОЛЬ, 2002 р.

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка:    с.,    рис.,      табл.,       приложений,   источников.

Объект исследования -  процесс спекания агломерационной  шихты в условиях аглофабрики  ОАО «ММК им. Ильича».

В пояснительной  записке рассматриваются вопросы  автоматизации участка спекания агломерационного цеха «ММК им. Ильича». Описывается состояние автоматизации в агломерационном производстве на данный момент времени. Литературный обзор содержит информацию о состоянии автоматизаци процесса спекания на различных комбинатах и предприятих черной металлургии, перспективные решения различных проблем и новые технологии. Создание АСУ ТП невозможно без тщательного изучения технологического процесса, поэтому вначале пояснительной записки рассматривается технологический процесс спекания и конструкция агломашины. На основании рассмотрения автоматизируемых параметров, рассматриваются задачи автоматизации и проектируется система АСУ ТП. В процессе проектирования разрабатывается структурная схема автоматизации, выбираются технические средства для контроля и регулирования параметров агломашины, разрабатывается функциональная схема автоматизации. Проектируется оптимальное расположение технических средств на щитах, монтажно-коммутационные и принципиально-электрические схемы подключения приборов.

В специальной  части пояснительной записки предложена математическая модель спекания агломерационной шихты, реализуемая на ЭВМ, позволяющая быстро и с минимальными затратами исследовать влияние ведущих параметров процесса спекания (высоты слоя шихты, содержания углерода и влаги в шихте, скорости движения спекательных тележек и др.) на его технико-экономические показатели и может быть использована в качестве информационной части в АСУ агломерационным производством для оптимизации технологического процесса.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ, АГЛОМЕРАЦИОННАЯ  МАШИНА, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА, КОНТУР УПРАВЛЕНИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

 

 

 

 

Содержание

       стр.

Введение . . . . . . . . . . . 7

1 Литературный обзор существующих  систем управления 

процессом спекания агломерата . . . . . . . 9

2 Описание технологического процесса . . . . . .        14

2.1 Производственные  операции, осуществляемые на аглофабрике .        14

2.2 Характеристика  и конструкция агломашины . . . .        20

2.3 Процесс спекания агломерата  на агломашине . . . .        21

3 Процесс спекания – как объект автоматического управления . .        24

    3.1 Задачи управления  процессом спекания . . . . .        29

4 Структура АСУТП процессом  спекания на аглофабрике . . .        31

4.1 Обоснование выбора  АСУТП . . . . . . .        31

4.2 Описание, выбранной  системы АСУ . . . . .        31

5 Функциональная схема АСУ ТП . . . . . . .        35

6 Специальная часть диплома . . . . . . . .        41

6.1 Разработка контура  регулирования температуры в  зажигательном

      горне . . . . . . . . . . .        41

6.2 Разработка контура  регулирования законченностью процесса 

       спекания . . . . . . . . . .        42

6.3 Разработка контура  регулирования соотношением «топливо-воздух»     42

6.4 Проектирование принципиальной электрической схемы контура

      регулирования   соотношением «топливо-воздух» . . .        43

6.5 Проектирование щита  КИПиА контура регулирования 

      соотношением  «топливо-воздух» . . . . . .        44

6.6 Проектирование монтажно-коммутационной схемы контура

  соотношением «топливо-воздух» . . . . . .        45

6.7  Математическая  модель . . . . . . .        45

     6.7.1 Разработка детерминированной математической модели .        45

         6.7.2 Выбор входных и выходных  параметров . . . .        52

7 Охрана труда . . . . . . . . . .        53

7.1 Расчет воздухообмена в помещении  отдела АСУ ТП участка 

спекания аглофабрики . . . . . . . .        54

7.2  Расчет искусственного освещения  помещения отдела АСУ ТП .        56

7.3 Расчет защитного  зануления корпуса электроустановки . .        60

7.4 Пожарная безопасность  помещения отдела АСУ ТП . . .        62

 

8 Гражданская оборона . . . . . . . . . 

8.1 Основные положения . . . . . . . . 

8.2  Задание . . . . . . . . . .

8.3 Исследование радиационной обстановки на объекте . . . 

8.4 Мероприятия  по повышению устойчивости работы  аглофабрики

при радиоактивном заражении . . . . . . .

9 Организация производства . . . . . . . . 

9.1 Организация и планирование  работ по текущей эксплуатации

и ремонту  средств автоматизации  . . . . . . 

9.2 Расчет годового фонда времени  рабочих  . . . . . 

9.3 Определение  штата слесарей, обслуживающих систему  контроля 

и автоматического регулирования . . . . . . 

9.4 Организация ремонтных работ  и работ по поверке приборов . 

9.5 Расчет капитальных затрат, связанных  с внедрением АСУ ТП .

9.6 Затраты на материалы и  запчасти . . . . . . 

9.7  Расчет фонда заработной  платы . . . . . . 

9.8 Затраты на текущий ремонт  КИП и А . . . . .

9.9 Прочие цеховые расходы . . . . . . . 

9.10  Амортизационные отчисления . . . . . .

9.11 Энергетические затраты . . . . . . .

9.12 Экономическая эффективность  предлагаемой системы 

автоматизации . . . . . . . . . 

9.13  Технико-экономические показатели   . . . . .

Заключение  . . . . . . . . . . .

Приложение А. Текс программы . . . . . . . 

Приложение Б. Спецификация средств  измерения . . . . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

введение 

Агломерация впервые  была применена в цветной металлургии  для спекания сернистых и медных руд, а также руд, содержащих свинец и цинк. Агломерация в промышленном масштабе развивалась на основе двух методов: продувкой воздуха через шихту и просасыванием воздуха.

Первые машины для  непрерывного спекания руд были разработаны  в результате ряда опытов Дуайтом и Ллойдом и были установлены в 1907 г. на заводах в Перу и Америке.  В дальнейшем были разработаны и применены машины трех типов: барабанная, горизонтальная, круглая и ленточная с прямолинейным движением. Опыт эксплуатации подтвердил целесообразность применения последних, в результате чего началось их усовершенствование и развитие агломерации железных руд.

Современное агломерационное  производство представляет собой сложную  систему различных аппаратов, действующих  в разных режимах и выполняющих различные функции.

Непрерывный рост производства агломерата, повышение требований к его качеству, а также поточность технологических процессов создали условия для широкого внедрения средств автоматического контроля и управления.

Комплексной автоматизации  агломерационного производства уделяется  большое внимание. Значительное место в технологической схеме агломерационного производства занимают процессы, связанные со спеканием шихты, одной из основных операций, определяющих качество агломерата.

Основная задача автоматизации  агломерационного производства состоит в обеспечении максимальной производительности агломерационных машин и заданного качества агломерата. Одновременно автоматизация позволяет решать задачи повышения уровня организации производства, оперативности управ-ления технологическими процессами и в целом повышения экономической эффективности производства. Одним из важнейших направлений совер-шенствования управления является создание автоматизированных систем с применением вычислительной техники.

Автоматизированная система управления спекательным отделением является качественно новым этапом комплексной автоматизации и призвана обеспечить существенное увеличение производительности труда, улучшение качества выпускаемой продукции и других технико-экономических показате-лей агломерационного производства.

Автоматическое управление в спекательном отделении заключается в автоматическом поддержании высоты слоя аглошихты, загружаемой на машину, контроле и автоматическом регулировании процессом зажигания шихты, контроле температуры зажигания горна, регулирование законченности процесса спекания в конце активного участка аглошихты.

Особенностью построения АСУ является системный подход ко всей совокупности металлургических, энергетических и управленческих вопросов. Специалист по АСУ ТП должен владеть теорией автоматического управления, разбираться в конструкции металлургических агрегатов и основах технологии, достаточно свободно ориентироваться в работе цифровых вычислительных машин, их математическом и алгоритмическом обеспечении, уметь правильно применять технические средства информационной и управляющей техники.

В АСУ ТП воплощены  достижения локальной автоматики, систем централизованного контроля, электронной и вычислительной техники. Кроме того, АСУ ТП производят общую централизованную обработку первичной информации в темпе протекания технологического процесса, после чего информация используется не только для управления этим процессом, но и преобразуется в форму, пригодную для использования на выше стоящих уровнях управления для решения оперативных и организационно-экономических задач.

Внедрение АСУ ТП, как и любое  нововведение, связано с определенными  трудностями и затратами. На этапе  освоения проявляются недостатки отдельных элементов вычислительного комплекса, погрешности примененных алгоритмов управления, недостаточная адаптация персонала к условиям работы с помощью вычислительной техники и другое.

При подготовке объекта к внедрению  АСУ ТП была проведена работа по модернизации: усовершенствован пульт  ручного управления на агломашине, контрольно-измерительные приборы заменены токовыми, для измерения давления, разрежения, расхода воды и газа применены датчики типа «Сапфир».

Целью данного  дипломного проекта является разработка современной АСУ ТП процессом  спекания шихты аглофабрики ОАО  «ММК им.Ильича» с использованием технических средств на базе программируемых микроконтроллеров и персональных компьютеров (рабочих станций). Разработка структурной, функциональной схем и на их основе принципиально-электрической и монтажно-коммутационной, проектирование щитов КИПиА. Разработка  модели спекания агломерационной шихты на агломашине и исследование влияния различных параметров на процесс спекания. Рассматриваются также вопросы по гражданской обороне, охране труда и технико-экономической эффективности.

 

 

1 литературный обзор существующих

систем автоматизации  процесса

спекания агломерата

 

Непрерывный рост производства агломерата, повышение требований к его качеству, а также поточность технологических  процессов создали условия для  широкого внедрения эффективных  средств автоматического контроля и управления и поставили задачу дальнейшего повышения уровня автоматизации. Автоматическое управление внедряют практически на всех участках аглофабрики. Автоматизируются процессы транспортировки, дозирования и загрузки шихтовых материалов, получают развитие новые, более совершенные способы контроля и управления процессами зажигания и спекания агломерационной шихты.

Применение АСУ ТП повышает оперативность  управления агломерационным процессом [1], обеспечивает рациональное его ведение и облегчает труд агломератчиков. Благодаря повышению прочности агломерата уменьшается выделение пыли и улучшается экологическая обстановка в производстве, что немаловажно.

На современном этапе автоматизации  агломерационного процесса применяются стабилизирующие системы управления процессами агломерации, выполняющие следующие функции: обеспечение непрерывного потока шихты, стабилизации режима возврата, регулирование влажности шихты, стабилизации места окончания процесса спекания, оптимизации процесса спекания, стабилизации химического состава и физических свойств агломерата.

Результаты промышленной эксплуатации [2] подтвердили техническую и  экономическую целесообразность применения микропроцессорного вычислительного комплекса для АСУ ТП нижнего и среднего уровня в агломерационном производстве. В настоящее время в НПО «Днепрчерметавтоматика» ведется работа по созданию АСУ агломашины №4 НЛМК. Предусмотрено значительное расширение информационных функций, модернизация технических средств, алгоритмов и критериев управления агломерационным персоналом.