Технологический процесс производства портландцемента включает следующие основные операции: добыча сырьевых материалов; приготовление сырьевой смеси; обжиг сырьевой смеси и получение клинкера; помол клинкера с добавками и получение цемента. В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой, полусухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера. При мокром способе производства сырьевые материалы размалываются в воде, а усреднение и корректирование смеси производят с сырьевыми шламами, представляющими водную суспензию тонкодиспергированного сырья с влажностью 32-50%. Далее сырьевой шлам направляется на обжиг во вращающуюся печь. При сухом способе шихту размалывают в тонкодисперсный порошок, а смешение, усреднение и корректирование производят со смесью в виде сырьевой муки. Далее сырьевая мука направляется на обжиг.
В результате внедрения АСУ ТП устойчиво наблюдаются следующие факторы:
- улучшение качества клинкера
- возможность работы на трех видах топлива: газ, мазут, уголь;
- снижение удельного расхода топлива;
- увеличение производительности печи;
- уменьшение вредных выбросов в атмосферу оксидов азота.
В объем автоматизации технологической линии производства клинкера входят (на примере ОАО «Югцемент»):
- насосная шлама с 2-мя шлам бассейнами;
- подача сырьевой шихты в печь (5x185 м); дымососы; электрофильтры;
- пылеуборка;
- главные и вспомогательные электроприводы печи;
- газовая горелка;
- холодильник клинкера;
- транспортировка и загрузка клинкера в силосы.
Перечень работ:
- выполнение рабочих чертежей силового электрооборудования, КИП и автоматизации, включая программное обеспечение;
- изготовление шкафов с программируемыми контроллерами и силовым электрооборудованием;
- поставка КИП и исполнительных механизмов;
- монтаж, наладка, ввод в промышленную эксплуатацию, сервисное обслуживание;
- обучение персонала.
Системы автоматизации и управления электроприводами выполнены на базе электрооборудования и программных продуктов фирмы Siemens. Разработаны двухуровневые интегрированные системы автоматизации, объединенные оптической закольцованной сетью Industrial Ethernet. В качестве рабочих станций оператора используются промышленные компьютеры Simatic PC. В качестве базового вычислительного и управляющего устройства для всех систем применяются программируемые контроллеры Simatic S7-400 со станциями распределенного ввода-вывода ЕТ200М на основе оптических закольцованных сетей Profibus DP. В качестве коммутирующих узлов использованы оптические модули OSM и OLM.
Визуализация и управление процессами осуществлены на базе специализированного для цементного производства программного пакета Cemat системы Simatic Process Control System 7. Информация и управление всеми системами логически объединены на Terminal Data сервере. Регулируемые электроприводы разработаны на базе преобразователей частоты Altivar фирмы Schneider, которые управляются по шине Profibus DP. Все контрольно-измерительные приборы датчики температуры, давления, уровня, протока и расходомеры производства фирмы Siemens.
В остальных реализованных проектах применялась пускорегулирующая аппаратура для электроприводов и исполнительных механизмов (автоматы, контакторы, тепловые реле) по желанию заказчика либо зарубежного (Siemens, Schneider), либо отечественного производства.
Контрольно-измерительные приборы и датчики скорости - фирмы Siemens либо отечественные - Метран, Сафир. Системы визуализации выполнены на базе программного пакета WinCC фирмы Siemens или InTouch фирмы Wonderware.
Функции управления
Для электроприводов и исполнительных механизмов предусматриваются следующие режимы управления:
- местное ремонтное управление без блокировок;
- дистанционное и автоматизированное сблокированное управление с экрана компьютера;
- автоматическое управление в части выполнения следующих задач:
- автоматическое поддержание заданного количества сырьевой шихты, загружаемого в печь;
- автоматическое поддержание заданного количества газа, подаваемого в горелку;
- автоматическое поддержание заданной скорости вращения печи;
- автоматическое поддержание заданной скорости решеток холодильника от преобразователей частоты по разомкнутой системе.
Выбор режимов управления осуществляется с компьютера и подтверждается с местных пультов управления.
Функции вычисления
Система обеспечивает вычисление следующих величин с начала смены, суток, месяца, года и в целом за смену, сутки, месяц и год:
- количество сырьевой шихты, поданной в печь;
- количество произведенного клинкера;
- количество израсходованного газа и сжатого воздуха (по разработанной ЗАО «ЭЛАКС» методике, аттестованной Харьковским центром стандартизации, метрологии и сертификации);
- удельные расходы энергоресурсов;
- количество оборотов печи на разных скоростях вращения.
Функции безопасности (блокировки)
Система обеспечивает:
1. отсечку газа:
- при давлении газа, выше или ниже установленных величин;
- при разрежении в пыльной камере, меньше установленной величины;
2. запрет пускового импульса без включенного пускателя звонков предпусковой звуковой сигнализации и без выдержки времени звукового сигнала - при любом виде управления, если оператор не видит полностью запускаемого механизма;
3. останов электропривода при нажатии кнопки «Стоп», расположенной у данного электропривода;
4. останов конвейеров при срабатывании тросового аварийного устройства;
5. останов электроприводов, оснащенных датчиками скорости, при исчезновении сигнала датчика после запуска электропривода;
6. останов электроприводов, связанных соответствующими блокировочными зависимостями с данным отключившимся электроприводом;
7. останов подачи сырьевой шихты при:
- отсечке газа;
- останове привода вращения печи.
