Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 132
Скачиваний: 0
управления процессами с применением УВМ включает большой комплекс научно-исследовательских, экспериментальных и про ектно-конструкторских работ.
Следующим этапом совершенствования управления по отно шению к оптимальному планированию работы цехов является оптимизация деятельности завода в целом по экономическому кри терию. Для этого разрабатывают математическо-экономическую модель цементного производства. Предусматривается выполнение работ по созданию типовых автоматизированных систем управления с определением наиболее экономичных структур и последующего их распространения с постоянно возрастающим объемом внедрения систем автоматизации отдельных агрегатов, линий, а также средств автоматизации инженерного и управленческого труда.
§ XIII.!. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОМОЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА
Измельчение материалов в цементном производстве — один из основных технологических процессов. Помолу подвергают природ ные сырьевые материалы и искусственно подготовленные полуфаб рикаты с различными добавками для придания определенных свойств цементу. От качества этих материалов и степени измельчения за висит качество цемента.
Помольные агрегаты, применяемые в цементной промышленности, имеют высокую энергоемкость, и повышение коэффициента их по лезного действия чрезвычайно важно. Конструктивные решения помольных агрегатов зависят не только от их мощности, но и от спо соба производства цемента. Например, для мокрого способа произ водства нужны агрегаты, которые размельчают сырье с добавлением воды. При этом получается пульповидная масса, называемая шла мом. При производстве цемента сухим способом требуется получить сухую (с минимальной влажностью) смесь в виде порошка. Для этого используют агрегаты, совмещающие сушку и помол сырья. Следовательно, цель автоматизации процессов измельчения мате риалов состоит в том, чтобы обеспечить максимальную производи тельность и устойчивые качественные показатели продукта помола.
Основной параметр, на котором базируется система автомати зации работы трубных шаровых мельниц, — частота шума, изда ваемая агрегатом в процессе помола — использование электроакус тического метода контроля загрузки.
Исследования технологических процессов помола, проводимые институтом ВИАСМ в течение длительного времени, позволили со здать ряд систем контроля и регулирования. Системы выполнены для отдельных агрегатов цементного производства и в настоящее время получили широкое применение на отечественных цементных за водах. Внедрение их позволило резко повысить производительность агрегатов, улучшить качество продукции, снизить расход элект роэнергии, улучшить условия работы обслуживающего персонала.
230
Автоматизация процесса приготовления сырьевого |
шлама |
в болтушках. Болтушки устанавливают на цементных |
заводах, |
применяющих пластичные материалы—глину имел. Цель автомати зации регулирования процесса приготовления шлама — получение шлама с нормальной растекаемостыо и минимальной влажностью при максимальной производительности агрегата. Для этого необ-
Рис. XII 1.1. Принципиальная |
схема автоматического |
|
регулирования |
вяз |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кости шлама |
|
|
|
|
|
3 — |
|
|
|
|
|
|
|
|||
/5— преобразователь |
вискозиметра; |
2 — |
преобразующий |
блок; |
электронный ре- |
|||||||||||||||||||||
гулятор; |
4 |
— исполнительный8 |
механизм |
|
регулирующего |
пережимного |
|
устройства; |
||||||||||||||||||
— указатель |
положения |
пережимного |
устройства; |
6 |
— указатель |
вязкости шлама; |
||||||||||||||||||||
7 — трансформатор |
тока; |
|
— преобразователь |
трансформатора |
|
тока |
нагрузки |
|||||||||||||||||||
двигателя |
болтушки; |
9 |
— электронный |
регулятор; |
10 |
— задатчик регулятора; |
11 |
— |
||||||||||||||||||
магнитный |
пускатель |
электродвигателя |
|
конвейера |
загрузки |
сырья; |
|
12 |
— магнитный |
|||||||||||||||||
пускатель |
очищающей |
щетки |
|
конвейера; |
13 — |
электронный |
регулятор; |
|
1 4 — |
испол |
||||||||||||||||
нительный механизм |
шибера |
распределения сырья |
между |
болтушками; |
15 |
— указа |
||||||||||||||||||||
18 |
||||||||||||||||||||||||||
тель положения |
шибера; |
16 |
|
|
|
|
|
прибор |
вязкости шлама |
и |
нагрузки |
|||||||||||||||
— регистрирующий |
||||||||||||||||||||||||||
двигателей |
болтушек; |
1 7 |
— амперметр |
нагрузки двигателя |
болтушки; |
|
— |
сигна |
||||||||||||||||||
лизатор |
наличия |
материала |
|
на |
конвейере; |
19 |
— сигнализаторы |
|
уровня |
шлама |
||||||||||||||||
в приямке; |
20 |
— ключи |
управления исполнительными |
|
механизмами; |
21 |
|
сигналь |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные лампы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ходимо, |
чтобы система автоматизации поддерживала параметры ра |
|||||||||||||||||||||||||
боты всего технологического оборудования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Система, |
представленная |
на |
|
рис. |
XIII. 1, обеспечивает автома |
|||||||||||||||||||||
тическое регулирование загрузки болтушки |
сырьем, суммарной на |
грузки приводов электродвигателей болтушек и соотношения нагру зок приводов двух болтушек. Суммарная нагрузка регулируется в зависимости от производительности и среднего значения нагрузок приводов болтушек. Для регулирования вязкости шлама в системе
231
предусмотрено автоматическое регулирование подачи воды в бол тушку.
В системах, обеспечивающих автоматическое регулирование загрузки, использованы электронные регулирующие приборы. Сиг нал от преобразователей приводов обеих болтушек поступает на ре гулятор. В случае превышения суммарной нагрузки электродвига телей, что происходит при перегрузке болтушек, регулятор останав ливает конвейер и подача материала прекращается. При уменьше нии нагрузки на двигатели регулятор вновь включает конвейер и подача материала возобновляется. Режим работы этого регулятора позиционный: пуск — стоп конвейера.
При автоматическом регулировании соотношения нагрузок электродвигателей приводов болтушек сигнал, пропорциональный среднему значению тока первой болтушки, с одного преобразова теля подается на вход регулятора, а сигнал второго преобразователя, пропорциональный среднему значению тока второй болтушки, по дается вместо задатчика этого же регулятора; оба поступивших на регулятор сигнала сравниваются в нем. В зависимости от нагрузки каждого двигателя регулятор дает команду исполнительному ме ханизму шибера течки, который перекрывает ту или другую течку, тем самым регулируя подачу сырья в болтушки. Таким образом обес печивается равномерная работа двух болтушек.
Вязкость шлама поддерживают системой автоматического ре гулирования подачи воды. В качестве измерителя вязкости шлама служит ротационный вискозиметр со вторичным прибором. Сигнал вискозиметра, пропорциональный вязкости шлама, подается на электронный регулятор, который воздействует на исполнитель ный механизм расхода воды, уменьшая или увеличивая поступление
еев болтушки.
Вданной системе применен параллельный принцип построения схемы контроля и регулирования. В ней наряду с автоматическим регулированием осуществляется и контроль регулируемых пара метров. Сигналы с измерителей токов одновременно подаются на по казывающие и записывающие приборы. Система автоматического регулирования работы болтушек предусматривает также возмож ность дистанционного управления положением шибера в течке, рас ходом воды-в болтушке и конвейерами. В качестве исполнительного механизма для перемещения шибера и регулирования расхода воды используют электрические приводы.
Автоматизация процесса мокрого помола сырья в трубной шаро
вой мельнице. Цементное сырье независимо от его вида подготав ливают в трубных шаровых мельницах. Если завод использует мягкое пластичное сырье — мел и глину, то мельницы служат только для окончательного его измельчения. При работе на твердых породах весь процесс измельчения после его дробления ведется непосредст венно в трубных мельницах.
Системы автоматического управления процессом помола в много камерных шаровых мельницах открытого цикла должны обеспечи-
232
вать |
стабилизацию технологических параметров — тонкости по |
мола, |
влажности и максимальной производительности (рис. XIII.2). |
В автоматическом регулировании загрузки мельниц сырьем заложен принцип поддержания соотношения между частотой шума в первой камере и величиной расхода подаваемого материала электронным регулирующим прибором. При этом величину соот ношения принимают такой, при которой колебания тонкости помо ла шлама получаются наименьшими. У первой камеры установлен
Рис. XIII.2. Принципиальная схема автоматического регулирования помо ла сырья в трубной шаровой мельнице
микрофон, который воспринимает частоту шума, издаваемого ка мерой, и преобразует ее в электродвижущую силу. Для контроля
ирегулирования процессов мокрого помола используют микрофоны
сэкранировочными щитками, что повышает направленность их действия. Возбужденная в микрофоне электродвижущая сила пере
дается в усилительно-преобразующий блок, который усиливает и преобразует шумовую электродвижущую силу в напряжение постоянного тока. Величина напряжения пропорциональна этой частоте. Полученное таким образом напряжение подается на элект ронный автоматический потенциометр, измеряющий и регистрирую щий величину напряжения и, следовательно, заполнение мельницы материалом.
Сигнал с автоматического потенциометра поступает на вход элект ронного регулирующего прибора, управляющего исполнительным механизмом, который переставляет нож тарельчатого питателя. На ноже питателя установлен индукционный преобразователь рас
233
хода сырья. Исполнительный механизм включается лишь тогда, когда величина регулируемого параметра выходит за пределы зоны нечувствительности регулирующего прибора. Поскольку при изме нении размалываемости материала изменяется частота шума каме ры, регулятор всякий раз уменьшает или увеличивает количество материала, поступающего в мельницу. Система автоматического регулирования загрузки сырья устраняет перегрузку второй и третьей (а в четырехкамерной мельнице и четвертой) камер при по даче мелкого сырья и недогрузку этих камер при подаче крупного сырья. В результате становится возможным иметь меньший раз брос значений тонкости помола шлама.
В основу автоматического регулирования влажности шлама, выходящего из мельницы, положен принцип поддержания опреде ленного соотношения между частотой шума в зоне шламообразования и расходом воды, подаваемой в мельницу. Величину этого соот ношения принимают, исходя из необходимости обеспечить мини мальные колебания влажности шлама. Принятое соотношение под держивают автоматически электронным регулирующим прибором, на вход которого подается сигнал, пропорциональный уровню за грузки мельницы и плотности шлама в зоне шламообразования (под зоной шламообразования подразумевают ту часть длины мель ницы, где вся вода усвоена материалом и перемещение водяного потока относительно материала практически отсутствует). Сигнал пропорциональный расходу воды, также подается на вход регули рующего прибора. Электронный регулирующий прибор получает также и сигнал от системы автоматической коррекции, пропорцио нальный степени вязкости шлама. Указанная система коррекции автоматически изменяет расход воды при отклонении вязкости шла ма от заданной величины.
В схеме автоматического регулирования влажности шлама, выходящего из мельницы, использован промежуточный каскад регулирования расхода воды по частоте шума второй камеры. Мик рофон, установленный вблизи обечайки мельницы у зоны шламооб разования против середины второй камеры, воспринимает частоту шума в этой камере. В усилительно-преобразующем блоке э. д. с. микрофона усиливается и преобразуется в напряжение постоянного тока, которое подается на вход электронного автоматического по тенциометра. Потенциометр измеряет и регистрирует величину напряжения и косвенно загрузку второй камеры шламом, а также его вязкость. С реостатного преобразователя автоматического потен циометра сигнал поступает на вход электронного регулирующего прибора, управляющего исполнительным механизмом, который ус тановлен на кране трубопровода.
Измерителем расхода воды служит дифманометр. От него сигнал поступает на электронный регулирующий прибор, который и обес печивает стабилизацию расхода воды в заданном объеме. Исполни тельный механизм включается только тогда, когда величины регу лируемых параметров — расход воды или шум — в зоне шламооб-
234
разования выходят за пределы нечувствительности регулирующего прибора.
При изменении частоты шума в зоне шламообразования регуля тор автоматически изменяет расход подаваемой в мельницу воды. При стабильном давлении в трубопроводе и достаточно линейной характеристике крана обратную связь через расходомер заменяют жесткой обратной связью от исполнительного механизма, переме щающего кран. Если расход воды изменяется в результате измене ния давления в водопроводной магистрали, то регулятор восста навливает заданный расход воды.
При работе рассмотренного каскада регулирования в качестве •самостоятельного регулятора влажности необходимо периодически изменять его задания, поскольку происходит постоянный «уход» вязкости шлама от заданной величины. С этой целью в схеме пре дусмотрен каскад регулирования, состоящий из вискозиметра и ре гулирующего прибора прерывистого действия. Такой регулятор при большом запаздывании и плавном изменении регулируемой величины (что наблюдают при применении промежуточного каска да) позволяет улучшить динамическую характеристику регулирова ния.
В последние годы институт ВИАСМ проводит работы по созда нию усовершенствованной системы управления процессом мокрого помола сырья в мельницах при помощи УВМ. Для этой цели исполь зована УВМ «Днепр-1». Она позволяет вводить информацию от ре лейных частотных, а также аналоговых преобразователей, обла дающих унифицированным выходом 0—5 мА. В принятой схеме УВМ воздействуют на параметры настройки системы автоматиза ции, поддержания их оптимальными в соответствии с принятым ал горитмом управления. В связи с тем что с течением времени необ ходимо корректировать коэффициент передачи и задания системы регулирования из-за изменения свойств подаваемого материала, перегрузки мельницы, уменьшения во времени шаровой загрузки, с выходных устройств УВМ в систему регулирования подаются корректирующие сигналы.
Управляющее воздействие-для изменения коэффициента переда чи подается с аналогового выхода УВМ на вход автоматического самопишущего потенциометра с реостатным задатчиком. Напря жение прямого сигнала электроакустического преобразователя, за висящее от положения реостатного задатчика автоматического по тенциометра, суммируется с напряжением сигнала обратной связи по расходу регулируемого компонента (воды или материала) и с напряжением управляющего воздействия от УВМ по изменению задания. Суммарный сигнал поступает на вход регулируемого при бора. Основные преимущества этой схемы заключаются в том, что использована аппаратура, серийно выпускаемая промышленностью.
Автоматизация процесса помола сырья в трубной шаровой мель нице с гидроциклонами. Пластичные материалы после диспергиро вания в болтушках содержат 70—80% мелких фракций, не требую
235