Описание существующего уровня автоматизации

СОДЕРЖАНИЕ

Задание………………………………….………………………………....... 

Введение……………………………………………………………………… 

1. Описание объекта автоматизации……………………………………………

     1.1. Назначение стенда разогрева промежуточных ковшей………………

 

     1.2. Конструкция и описание работы стенда разогрева промежуточного

       ковша……………………………………………………………………..

 

     1.3. Техническая характеристика стенда разогрева промежуточных

          ковшей……………………………………………………………………

 

      1.3.1. Характеристика стенда и основного оборудования………………...

      1.3.2. Топливо…………………………………………………….

          1.3.3. Воздух на горение………………………………………………

          1.3.4. Тепловой режим стенда……………………………………...

     1.4. Режимы работы  стенда разогрева промежуточных  ковшей………………………………………………………………………….

     1.5. Порядок ввода  в работу стенда разогрева  промежуточных  ковшей….

 

2. Описание существующего уровня  автоматизации………………………..

 

3. Описание недостатков   …………………………………………………

 

4. Постановка задачи на модернизацию  системы…………………………...

 

5. Математическое обеспечение………………………………………………

 

6. Техническое обеспечение   ……………………………………………..

 

7. Система противоаварийной защиты…………………………………… 

 

8. Информационное обеспечение……………………..………………..

9. Алгоритмическое обеспечение……………………………………………… 

Заключение…………………………………………………………….………..

Список использованной литературы    ……………………………………...

Задание

Автоматизированная система  стенда разогрева промежуточных  ковшей должна обеспечивать рациональное использование энергоресурсов, поддержание  высокопроизводительной работы технологического оборудования, оптимизацию технологических  параметров процесса нагрева.

Разрабатываемая система  автоматизации стенда разогрева  промежуточных ковшей предназначена  для решения следующих задач:

• оптимального регулирования технологических параметров процесса;
• снижение износа и повышения надёжной работы основного технологического оборудования;
• улучшение условий труда технологического персонала и повышения эффективности их труда.

Для успешного решения  вышепоставленных задач необходимо:

• в автоматическом режиме, в зависимости от температуры кожуха промежуточного ковша регулировать подачу газа и воздуха на горелки и обеспечивать в автоматическом режиме соотношение горючего к окислителю с постоянным коэффициентом;
• отходящие газы должны отводиться в общий дымоход и быть использованы для подогрева воздуха горения;
• в магистрали воздуха горения должно быть обеспечено постоянство давления и температуры;
• система розжига должна позволять подачу газа на запальник в автоматическом режиме, посредством контроля наличия пламени;
• Моделированием на ЭВМ (в пакете программы Matlab) убедиться, что предлагаемое качество управления отвечает требованиям высокого качества управления температурой.

 

 

 

 

 

Введение.

Автоматизация технологических процессов  и производств является одним  из основных направлений повышения  эффективности, безопасности и безаварийности производств. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) обеспечивают снижение удельных затрат сырья и энергии,  повышение ресурса технологического оборудования за счет оптимизации производственных режимов,  предупреждения аварийных ситуаций, рациональной загрузки агрегатов.[1]

Ускоренное  развитие автомобильной, авиационной, судостроительной, оборонной отраслей промышленности, сельскохозяйственного  машиностроения, транспорта, а также  новых отраслей - атомной, космической, техники высоких давлений и температур требуется, наряду с созданием и  производством новых марок легированных сталей и сплавов, повышения требований к их качеству.

В настоящее  время потребности в легированных сталях удовлетворяются не полностью, устойчивый дефицит имеется практически  во всем виде проката из легированных сталей - конструкционной, сортовой и  листовой, в т.ч. подшипниковой, трансформаторной, нержавеющей, сортового проката  из электростали, трубной заготовки  и т.д. Кроме того, значительная часть  легированных сталей поставляется потребителями  без требуемой термообработки, необработанной, плохо выправленной.

Снижение  роста производства легированных сталей в стране в последние годы является результатом того, что новые заводы спецстали не строились, а реконструкции действующих предприятий и цехов качественной металлургии осуществляется медленно и не комплексно.

Реализация  проекта ОЭМК решит задачи долгосрочного  развития отечественной качественной металлургии, ее технического перевооружения и выхода на передовые в мире рубежи по выпуску высококачественной металлургической продукции.[2]

 

1. Описание объекта автоматизации

1.1. Назначение стенда разогрева промежуточных ковшей

 

Необходимость постоянного улучшения  качества стали и уменьшения её себестоимости предъявляет всё более жесткие требования к футеровке стали разливочных и промежуточных ковшей МНЛЗ.

В производстве высококачественных сталей необходимо использовать основную футеровку  на основе доломита и хромомагнезита – весьма дорогих материалов. Чтобы  не допускать повышения себестоимости  конечной продукции, предусматривают  дополнительные меры по увеличению стойкости  футеровки. В первую очередь стремятся  уменьшить интенсивность термоудара, возникающего при выпуске расплава из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш. Термоудар тем сильнее, чем больше разница температуры расплава и футеровки. При использовании обычных стендов нагрева ковша разность температуры расплава и футеровки может достигать 800 – 1000^оС. Это приводит к сильному термоудару по футеровке, а также к интенсивной отдаче тепла от расплава в футеровку и через неё в окружающее пространство. Расплав может охлаждаться на 70 – 80^оС в первые 15 – 20 мин. после разливки из стальковша в промежуточный ковш и по 2 – 3^оС в минуту в течении дальнейшего пребывания в ковше. Опыт показал, что футеровку ковшей необходимо нагревать до температуры не менее 1100^оС и не допускать её снижения до 1000^оС.

Другой способ повышения стойкости  футеровки – поддержания оптимальных  режимов сушки и нагрева вновь  зафутерованного ковша. Они должны строго соответствовать графику, рекомендованному фирмой изготовителем футеровки.

Стенд разогрева промежуточного ковша  предназначен для нагрева вновь  зафутерованного промежуточного ковша, а также для предварительного нагрева футеровки перед установкой под выпуск плавки.[3]

 

1.2. Конструкция и описание работы стенда разогрева промежуточного                                    ковша

1 - промковш с огнеупорным материалом; 2 -стойка сварной конструкции; 3 - отвод продуктов горения; 4 - подвод газа и воздуха к горелкам; 5 - крышка промковша; 6 - стойка сварной конструкции; 7 - поворотная рама рычажного типа

Рисунок 1 - Схема сушки промковша

Промежуточный ковш предназначен для  приёма жидкого металла, распределения  его по кристаллизаторам организованной дозированной струёй с защитой от окисления.

Промежуточный ковш состоит из сварного корпуса, шиберных механизмов, механизмов для смены стаканов и крышек.

Корпус в плане имеет трапецеидальную  форму для смещения места подачи металла из стальковша от линии шиберов. С узких торцов корпуса предусмотрены два переливных желоба, ограничивающие уровень жидкого металла до 750 мм.

Шиберные механизмы, необходимы для  дозирования металла, поступающего в кристаллизатор.

Крышки служат для уменьшения тепловых потерь и окисления жидкого металла, имеют отверстия для разогрева  футеровки и подачи металла из стальковша.

По длинным сторонам корпуса  имеются четыре цапфы для транспортировки  промежуточного ковша цеховым краном с помощью специальной траверсы.

После футеровки и сушки промежуточного ковша в футеровочном отделении, промежуточный ковш автотранспортом транспортируется в цех в разливочный пролёт. Из разливочного пролёта при помощи мостового крана, промежуточный ковш транспортируется на разливочную площадку, на стенд для навески шиберов. После подготовки промежуточный ковш транспортируется мостовым краном на стенд разогрева промежуточных ковшей.

Стенд разогрева промежуточных  ковшей находится на разливочной  площадке МНЛЗ на  отметке + 13150. Конструкция  стенда состоит из:  

- cтойки, представляющую собой сварную металлоконструкцию;

- горелочного устройства;

- гидроцилиндра подъёма – опускания  горелочного устройства.

Горелочное устройство состоит  из трубчатого газового коллектора, распределяющего газ на пять горелок типа ГНП – 5Б1 и аналогичного воздушного коллектора. Горелки равномерно распределены по нагреваемой площади промежуточного ковша.

С помощью гидроцилиндра подъёма  – опускания горелочное устройство может опускаться над промежуточным  ковшом перед нагревом или подниматься вверх и фиксироваться в вертикальном положении, давая возможность убрать промежуточный ковш со стенда по окончанию разогрева. Угол поворота горелочного устройства составляет 100 ^о.

Цилиндр гидравлический типа III-100´560-1-2, имеет рабочее давление в системе 40 кгс/см², усилие на штоке: тяга – 2000 кг,

толкание – 2800 кг.

В конечной позиции установка поворачиваемого  горелочного устройства осуществляется с помощью конечного выключателя  ВК300ГСУ2.

После разогрева, непосредственно  перед разливкой, разогретый промежуточный  ковш перемещается в положение над  кристаллизаторами при помощи тележки  для промежуточных ковшей.

Тележка предназначена для перемещения  промежуточного ковша из резервной  позиции в положение над кристаллизаторами, подъёма и опускания промежуточного ковша с целью проведения необходимых  технологических операций, возврата промежуточного ковша в резервную  позицию, совмещения выпускных отверстий  промежуточного ковша с полостями  кристаллизатора, непрерывного измерения  массы жидкого металла в промежуточном  ковше.

Рама тележки, установленная на попарносмонтированных в балансирах колёсах, перемещается по рельсовым путям, установленным над разливочной площадкой на отметке +13.150. Перемещение тележки производится от двух приводов, каждый из которых состоит из редуктора, асинхронного двигателя с фазным ротором и тормоза. Механизм подъёма выполнен в виде рычажного механизма, обеспечивающего плоско-параллельное перемещение траверсы, на которой установлен промежуточный ковш.

Траверса шарнирно подвешена на рычаге и, кроме того, опирается роликами на профилированные по дуге окружности направляющие. Подъём и опускание  рычага осуществляется с помощью  двух гидроцилиндров, питаемых от маслостанции, установленной на раме.

Место опирания промежуточного ковша выполнено в виде четырехзвенника, горизонтально расположенный спарник которого является опорной балкой для ковша.

Измерение массы жидкого металла  в промежуточном ковше производится с помощью четырёх месдоз.

При включении привода перемещения  тележки, предусмотрена звуковая и  световая сигнализация.[3]

 

 

 

1.3. Техническая характеристика  стенда разогрева промежуточных  ковшей.

 

1.3.1. Характеристика стенда и  основного оборудования.

Газовая горелка: тип – двухпроводная, улучшенного смешения ГНП-5Б1. Количество на стенде – 5 шт.

Вентилятор – Ц-10-28 (2шт., эксплуатируются  параллельно), производительность – 6840 нм³/ч, полный напор – 450 кгс/м².

 

1.3.2. Топливо.

Природный газ состава: СН₄ - 98,53%, С₂Н₆ – 0,38%, С₃Н₈ – 0,09%, С₄Н₁₀ – 0,01%, С₅Н₁₂ – 0,02%, СО₂ – 0,08%, N₂ – 0,89%, плотность 0,678 кг/м³.

Теплота сгорания низшая – 7950 ккал/нм³ при давлении 760 мм.рт.ст. и температуре – 20^оС.

Давление в цеховом газопроводе 2000 мм.вод.ст.

Давление газа перед горелкой:

• максимальное – 750 мм.вод.ст.
• номинальное (рабочее) – 550 мм.вод.ст.

 

     1.3.3. Воздух на горение.

Давление воздуха в печном воздухопроводе – 300 мм.вод.ст.

Давление воздуха перед горелкой:

• максимальное – 250 мм.вод.ст.
• номинальное (рабочее) – 200 мм.вод.ст. 

 

      1.3.4. Тепловой режим стенда.

Технологическое время разогрева  – 4 часа.

Температура разогрева футеровки 1100^оС ( контроль температуры кожуха промежуточного ковша 90 – 100^оС )

Расход природного газа (расчётный) на одну горелку:

• максимальный – 71 нм³/ч при давлении газа перед горелкой 750 мм.вод.ст.
• номинальный (рабочий) – 59 нм³/ч при давлении газа перед горелкой 550 мм.вод.ст.
• дежурный режим – 15 нм³/ч

Продолжительность дежурного режима – 1-4 часа.

Температура продуктов сгорания вверху ковша под крышкой– 1180^оС.  

Количество продуктов сгорания при номинальном расходе газа – 335 нм³/ч.

Расчетный к.п.д. при расходе 295 нм³/ч природного газа составляет 7,5%.

Характеристика продуктов сгорания представлена в таблице 1.

                                                                                                               Таблица 1.

                                     Характеристика продуктов сгорания

Характеристика продуктов сгорания	Зона горения
	Торец ковша	Центр ковша
Состав продуктов сгорания СО2 % О2 % СО %	10,9 0,4 -	7,8 4,3 -
Коэффициент расхода воздуха	1,04	1,15