Автоматический контроль подготовки и нагрева шихты ЦАМ
За телом обтекания в корпусе проточной части расположены диаметрально противоположно друг другу две пары стаканчиков, в которых собраны ультразвуковые пьезоизлучатели ПИ1, ПИ2 и пьезоприемники ПП1, ПП2. На ПИ1, ПИ2 от генератора подается переменное напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. Пройдя через поток, эти колебания в результате взаимодействия с вихрями оказываются… Читать ещё >
Автоматический контроль подготовки и нагрева шихты ЦАМ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО
УНИВЕРСИТЕТА
Автоматизация производственных процессов
наименование кафедры
Допускаю к защите
Зав. кафедрой АПП
_____________ _____А.В.Баев_______
инициалы, фамилия
«_________"__________________2008г.
Автоматический контроль подготовки и нагрева шихты ЦАМ Наименование темы
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту ИрГТУ Д. 032.04.1.105.ПЗ
шифр документа
Разработал студент группы АТП-05−1________________
подпись
Руководитель________________ Половнева С.И.
подпись Иркутск
1. Системный анализ технологии производства
1.1. Описание технологического процесса производства анодной
массы
1.1.1. Характеристика сырья, топлива, основных и
вспомогательных технологических материалов.
Анодную массу для электролизеров алюминиевого завода, приготавливают в специальном цехе — це-хе анодной массы. Процесс ее производства состоит из ряда операции, выпол-няемых в определенном порядке. На рис. 1.1 представлена технологическая схема производства анодной массы.
Твердые материалы (кокс) | Связующее (пек) | |||
Предварительное дробление | Расплавление | |||
Прокаливание | ||||
Охлаждение | ||||
Охлаждение | ||||
Классификация | ||||
Дозировка | ||||
Прогрев шихты | ||||
Смешение | ||||
Формирование | ||||
Готовая анодная масса | ||||
Рис. 1.1. Технологическая схема производства анодной массы В двух словах — технология производства анодной массы представляет со-бой дробление сырого и/или прокалённого кокса, прокаливание кокса с целью устранения органических соединений, охлаждение прокаленного материала, вторичного дробления, рассева материала по фракциям, пылеприготовления, дозирования составляющих анодной шихты, их нагрева и смешение с пеком. В результате охлаждения данной субстанции получается анодная масса.
В качестве исходного сырья для изготовления анодной массы при-меняютсякокс нефтяной малосернистый ГОСТ 22 898–78;
кокс нефтяной сернистый. ТУ 38.101 585−89;
кокс нефтяной прокаленный для алюминиевой промышленности ТУ 38.1 011 341−90;
— пек каменноугольный ГОСТ 10 200–83 марки Б, В; -пек нефтяной ТУ 38.401−66−75−92 ПНК-2 марки Б.
Коксовое сырьё транспортируется в открытом виде в железнодорожных полувагонах навалом. Каменноугольный пек поступает на склад пека в жидком (расплавленном) виде в термоцистернах или в гранулированном виде в мешках. В качестве вспомогательных материалов при производстве анодной массы используется топочный мазут ГОСТ 10 885–85 или при-родный газ ГОСТ 5542–87, а также шары стальные мелющие для шаро-вых мельниц ГОСТ 7524–89. и др.
1.1.2 Характеристика основного оборудования
Цех анодной массы алюминиевого завода представляет собой комплекс транспортно — технологического оборудования, связанного в единую непрерывную цепь механизмов Кокс разгружается на железнодорожной эстакаде через нижние люки полувагонов и грейферами транспортируется в приемные бункера узлов дроб-ления или складируется по пролетам склада.
Для качественного предварительного дробления материала до крупности 75 мм применяется двухкаскадная схема дробления кокса.
Для размола прокаленного кокса и рассева его на фракции применяются хорошо зарекомендовавшие себя в цехах анодной массы отечественной про-мышленности переделы среднего дробления, каждый из которых состоит из молотковой дробилки, валковой дробилки и инерционного грохота.
Для получения тонких классов шихты в ЦАМ используются шаровые мельницы.
Среднее дробление, рассев и размол прокаленного кокса Основным назначением передела среднего дробления и рассева прока-ленного кокса является получение компонентов коксовой шихты, обеспечи-вающих заданный гранулометрический состав.
После дробления кокс двумя каскадами элеваторов по-дается на рассев в грохота где рассеивается на четыре фракции:
свыше 8 мм — возврат; -8+4 мм — крупка 1; -4+2 мм — крупка 2; -2+0 мм — отсев.
Полученный после рассева на грохотах кокс +8 мм (возврат) направляет-ся на доизмельчение в двухвалковые дробилки, основным назначением которых является получение крупки, откуда снова подается на рассев.
Тонкий помол (пылеприготовление) После рассева на грохотах отсев по течкам и винтовым конвейерам на-правляется в бункера шаровых мельниц для производства фракций тонкого помола (пыли), а часть идет в сортовой бункер отсева.
Выход сортовых фракций (крупка, пыль) с грохотов и дозаторов и их гранулометрический состав необходимо поддерживать в пределах, обеспечи-вающих непрерывность технологического процесса и заданную рецептуру су-хой шихты:
крупка 1 — содержание фракции -8+4 мм — не менее 85%;
крупка 2 — содержание фракции -4+2 мм — не менее 85%;
пыль — содержание фракции -0,08 мм — 58−64%
Регулирование дисперсности коксовой пыли осуществляется путем из-менения количества стальных шаров и питания мельниц.
Подготовка пека Приемка пеков Каменноугольный пек поступает на завод в расплавленном виде в тер-моцистернах или гранулированном виде в полувагонах («навалом» или в мяг-ких контейнерах).
Поступающие пеки проверяются по качественным показателям согласно схеме входного контроля.
Пеки, поступающие в термоцистернах, при необходимости, разогрева-ются на пунктах разогрева до температуры 170−190 С, а затем сливаются в пекоплавители.
Каменноугольные пеки, поставляемые на завод, перед разгрузкой клас-сифицируются на группы по температуре размягчения и нерастворимым в то-луоле (по данным входного контроля ОТК).
В соответствии с классификационной оценкой пеки необходимо сливать (жидкий) или разгружать (гранулированный) в специально предназначенные для каждой группы пекоплавители или пекоприемники. Цистерны с нефтяным пеком в случае необходимости направляются на пункт разогрева.
Нагрев ведется до температуры 170 — 190 °C.
Готовая смесь пеков подается в производство (напорный бак РСО) с температурой не ниже 170 °C.
Дозирование углеродистых материалов Для приготовления анодной массы в зависимости от ее марки применя-ются следующие грансоставы сухой шихты Таблица 1. Гранулометрические составы шихты
Фракция, мм | Массовая доля фракции для марок анодной массы | ||||
AM, АМК | АМС | АМН | АМП | ||
Доля нефт. пека до 10% | |||||
+8 — 8+4 — 4+2 — 2+0.08 — 0.08 | не>2 14±2 18±2 по разности 31±2 | не>2 16±2 18±2 по разности 29±2 | не>2 11±2 14±2 по разности Зб±2 | не>2 24±2 по разности 37±2 | |
Тонина помола пыли после шаровой мельницы (фракция -0,08 мм) должна выдерживаться в пределах 58−64% для всех видов массы.
По фактической чистоте рассева крупки 1 (фракция -8+4 мм), крупки 2 (фракция -4+2 мм) и тонине помола пыли дозировка компонентов по дозато-рам должна устанавливаться цеховым регламентом, обеспечивающим заданный грансостав шихты.
2.1 Подбор устройств преобразования и передачи сигналов от
технологического процесса
Средства измерения температуры контактным способом включают в себя измерительные преобразователи, к которым подводится среда, температура ко-торой измеряется. Наиболее распространенными средствами измерений явля-ются термоэлектрические преобразователи и термопреобразователи сопротив-ления.
Действие термоэлектрического преобразователя основано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы термопары термометрического чув-ствительного элемента) от температуры. Термоэлектрические преобразователи позволяют измерять температуру от -200 до 2000 °C. Они изготавливаются следующих типов:
ТВР — термопреобразователь вольфрам-рениевый;
ТПР — термопреобразователь платинородиевый;
ТПП — термопреобразователь платинородиевый-платиновый;
ТХА (ТХК) — термопреобразователь хромель-копелевый.
Исходя из стоимости данных классов преобразователей оптимальным вы-бором будет преобразователи типа ТХА или ТХК, которые обеспечивают измеряемый диапазон температур (0.200°С), так и точность измерения +/-2°С.
Ввиду того, что термопары будут установлены в диски с температурой до 200 °C, а длина провода термопары — 2000 мм, температура окружающего воз-духа (рядом с подогревателем) достигает 55 °C, для подключения вторичных измерительных приборов используем термоэлектродные (компенсационные провода). Известно, что термо-ЭДС, развиваемая термоэлектрическим (термо-парой), зависит от температуры свободных концов. Поэтому для правильной оценки температуры по шкале измерительного прибора свободные концы пре-образователя «переносят» с помощью термоэлектродных проводов в место с более постоянной температурой, чтобы в дальнейшем автоматически или вручную вводить поправку на температуру свободных концов. Согласно дейст-вующему ГОСТу 24 335−80 «Провода термоэлектродные. Технические условия» термопреобразователи с градуировкой XK (L) подключаются к преобразовате-лям термо-ЭДС в токовый сигнал посредством компенсационных проводов ПТВЭ (хромель-копель).
Теоретическое введение
Электромагнитный расходомер «Взлет ЭР» предназначен для измерения расхода электропроводных жидкостей в широком диапазоне температуры и вязкости. Прибор позволяет измерять расход и объем питьевой, отопительной или сточной воды, жидких пищевых продуктов, растворов кислот, щелочей, и других жидкостей. Расходомер «Взлет ЭР» включен в Государственный реестр средств измерений за № 20 293−00 и имеет гигиеническое заключение Минздрава РФ № 78.1.6.421.Т.8872.11.00. По заказу расходомер оснащаются кнопкой обнуления значения накопленного счетчиком объема, обеспечивая, таким образом, режим ручного дозирования. Расходомеры оснащены интерфейсом RS232, который может использоваться для связи с IBM-совместимым компьютером. По заказу приборы оснащают токовым выходом (4…20 или 0…5 мА). Покрытие внутреннего канала расходомера, контактирующего с жидкостью выполняют из фторопласта (при измерении теплофикационной воды, пищевых продуктов, агрессивных жидкостей и т. д.) или полиуретана (при измерении абразивных жидкостей и пульп), электроды — из нержавеющей стали, тантала, титана.
Основные технические и метрологические характеристики ЭРСВ-410
Наименование параметра Значение параметра Диаметр условного прохода Dy, мм 10; 20; 32; 40; 50; 65;
80; 100; 150; 200
Измеряемый массовый расход, т/ч
— наименьший, Qv наим 0,028 — 11,32
— переходной, Qv п1 0,13 — 52,7
— наибольший, Qv наиб 3,4 — 1358
Наибольшая температура измеряемой жидкости, °С 150
Минимальные длины прямолинейных участков 3Dy и 2Dy
Максимальное давление в трубопроводе, МПа 2,5
Питание расходомера Средний срок службы 12 лет
Межповерочный интервал — 4 года.
Описание стенда
Лаботрный стенд включает в себя:
Бак с водой;
Насос «Кама»;
Напорная ёмкость;
Исполнительный механизм (ИМ): электродвигатель 27 В пост. ток;
Регулирующий орган: шаровый кран Дy=25 mm;
Электромиагнитный преобразователь расхода ВЗЛЕТ 410 ЭР;
Измерительная ёмкость с датчиками уровня и электомагнитным клапаном;
Секундомер;
Блок управления (ключи и кнопки управления + уровнемер);
Рис. 2 Функциональная схема стенда Вода из бака (1) подается в напорную емкость (3), при помощи насоса (2). Напорная емкость служит для стабилизации давления в системе, путем поддержания постоянного столба воды. Вода из напорной емкости через регулирующий клапан (4) и преобразователь расхода Метран 300ПР (5) самотеком поступает в измерительную емкость (6). Регулирующий орган и исполнительный механизм (4) служат для изменения расхода. Процент открытия РО можно задать при помощи кнопок «больше», «меньше». При нажатии кнопки «пуск» закрывается клапан и измерительная емкость заполняется водой. По мере заполнения емкости срабатывают датчики уровня и реализуется следующий алгоритм:
· при нижнем уровне — включается секундомер;
· при вехнем уровне — останавливается секундомер, автоматически открывается клапан для сброса воды. После сброса изменяется расход (процент открытия РО) при помощи кнопок «больше», «меньше» — система готова к новому циклу.
Принцип действия Преобразователя расхода Метран-300ПР
Метран-300 ПР — вихреакустический преобразователь объемного расхода с ультразвуковым детектированием вихрей, предназначен для технологического и коммерческого учета расхода и объема воды и водных растворов в составе теплосчетчиков или счетчиков-расходомеров в заполненных трубопроводах систем водои теплоснабжения.
Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости при обтекании ею призмы, расположенной поперек потока.
Преобразователь состоит из проточной части и электронного блока (рис. 1). В корпусе проточной части расположены тело обтекания — призма трапецеидальной формы (1), пьезоизлучатели ПИ1, ПИ2 (2), пьезоприемники ПП1, ПП2 (3) и термодатчик (7).
Электронный блок включает в себя генератор (4), фазовый детектор (5), микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов (6), собранные на двух печатных платах: приемника и цифровой обработки.
На плате цифровой обработки расположены два светодиода — зеленый и красный, выполняющие функцию индикаторов состояния преобразователя. Зеленый светодиод сигнализирует о нормальной работе преобразователя, а красный загорается при расходе меньшем, чем Q min, либо хаотичном характере процесса вихреобразования.
Тело обтекания расположено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании этого тела потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна расходу.
За телом обтекания в корпусе проточной части расположены диаметрально противоположно друг другу две пары стаканчиков, в которых собраны ультразвуковые пьезоизлучатели ПИ1, ПИ2 и пьезоприемники ПП1, ПП2. На ПИ1, ПИ2 от генератора подается переменное напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. Пройдя через поток, эти колебания в результате взаимодействия с вихрями оказываются модулированными по фазе. На ПП1, ПП2 ультразвуковые колебания преобразуются в электрические и подаются на фазовый детектор.
Две пары пьезоэлементов «излучатель-приемник» обеспечивают компенсацию влияния паразитных факторов (вибрация трубопровода, пульсация давления), возникающих в проточной части.
Для увеличения динамического диапазона преобразователя за счет измерения малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейная и зависит от температуры теплоносителя, в проточную часть установлен термодатчик. Сигнал от него автоматически вводится в программу вычисления расхода в области малых его значений.
На фазовом детекторе определяется разность фаз между сигналами с приемников первой и второй пары. На выходе фазового детектора образуется напряжение, которое по частоте и амплитуде соответствует интенсивности и частоте следования вихрей, которая в силу пропорциональности скорости потока является мерой расхода.
Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и затем в блок формирования выходных сигналов. Для повышения достоверности показаний при обработке сигнала вычисляется дисперсия периода колебаний вихрей.
Таким образом, в результате преобразований и программной обработки модуль формирует импульсный выходной сигнал.
Проточная часть преобразователя расхода представляет собой полый цилиндр специальной конструкции, в котором установлены тело обтекания, термодатчик и вварены стаканчики с пъезоэлементами. Установка преобразователя на трубопроводе про из водится с помощью патрубков и фланцев. Геометрическая форма патрубков на входе и выходе про точной части обеспечивает сохранение метрологических характеристик и снижает требования к длине прямых участков трубопроводов до и после места установки преобразователя.
Для увеличения срока службы преобразователя его проточная часть изготовлена из нержавеющей стали.
Технические характеристики:
Выходной сигнал преобразователя:
— токоимпульсный (ТИ) Параметры выходных сигналов:
— ток нагрузки токоимпульсного выходного от 7 до 10 мА
— сопротивление нагрузки токоимпульсного выходного сигнала от 0 до 1,8 кОм (при напряжении питания 36В), нагрузка должна быть связана с землей.
Питание: 18−36 В постоянного тока.
Таблица 1.
Основные технические параметры.
Наименование преобразователя | Dy, мм | Пределы измерения | |||
м3/ч | |||||
Q max | Q ном | Q min | |||
Метран-300ПР-25 | 7,5 | 0,18 | |||
Основные достоинства преобразователя:
— межповерочный интервал — 3 года;
— высокая надежность, стабильность в течение длительного времени;
— отсутствие в проточной части подвижных элементов;
— надежная работа при наличии вибрации трубопровода, изменений температуры и давления рабочей среды;
— малые длины прямых участков трубопроводов в месте установки преобразователя;
самодиагностика.
Поверка преобразователя
Поверка производится проливным или имитационным методом, согласно методике, утвержденной госстандартом РФ, а также в соответствии с требованиями РД 50−660.
Для поверки преобразователя расхода Метран-300ПР имитационным методом применяют имитатор расхода «Метран-550ИР». «Метран-550ИР» предназначен для формирования и выдачи сигнала, имитирующего вихреобразование в проточной части преобразователя расхода при соответствующем значении расхода жидкости, а также для измерения периода выходных сигналов вихревых преобразователей расхода. Имитатор может применяться не только для поверки преобразователей, но и для их настройки и проверки работоспособности в процессе эксплуатации непосредственно на объекте без демонтажа с трубопровода.
Разработанная методика беспроливной и бездемонтажной поверки вихреакустических преобразователей расхода серии «Метран» с помощью имитатора «Метран-550ИР» утверждена в Госстандарте РФ.
Преобразователь расхода «Метран-300ПР» применяется как основной элемент счетчиков тепла. Но в ряде случаев на объектах промышленного и жилищно-коммунального хозяйства необходимо учитывать расход и объем энергоносителей и отображать эти значения. Поэтому был разработан и серийно выпускается счетчик-расходомер «Метран-З10Р». Его основу составляет преобразователь расхода «Метран-300ПР». Счетчик является составным изделием, включающим в себя первичные преобразователи расхода и температуры, а также вычислительное устройство (вычислитель расхода «Метран-310ВР»), что позволяет рассчитывать массовый расход и массу теплоносителя и, при необходимости, отдельно учитывать количество горячей воды с заданной температурой.
Проведение поверки проливным методом производится согласно методики поверки на преобразователь расхода Метран-300ПР и Метран-310ВР. Определение относительной погрешности расходомера производится по показаниям измеренных значений расходов полученных на трех поверочных расходах. Эталоном на данной поверочной установке является мерная емкость с калиброванным объемом 8 литров, эталоном времени секундомер, встроенный в стенд (или таймер контроллера).
При проведении поверки в ручном режиме работы стенда, вихреакустический расходомер Метран-300ПР работает в комплекте с вычислителем расхода Метран-310ВР. Показания мгновенного расхода, используемые для расчета погрешностей отображаются на ЖКИ Метран-310ВР.