Модернизация системы автоматического регулирования основных технологических параметров печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова»

Печь гомогенизации предназначена для термической обработки алюминиевых заготовок после литья. Она позволяет избавиться от остаточного напряжения, вызванного литейным процессом, и улучить свойства заготовок. Таким образом, гомогенизационная печь является ключевым оборудованием, обеспечивающим качество алюминиевых профилей.

Применение современных средств автоматизации способствует повышении эффективности работы оборудования, наиболее точное измерения расхода газа и воздуха, сокращение количества брака, сокращение расходов на обслуживание и повышение энергоемкости продукции за счет замены морально устаревшего оборудования на актуальное.

Целью исследования является анализ автоматизированной системы контроля и управления параметрами технологического процесса печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова».

Задачи исследования:

- изучить характеристику технологического процесса и технологические параметры печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова»;

- проанализировать существующий уровень автоматизации;

- выявить недостатки существующей системы управления и определить задачи для модернизации системы управления.

Объектом исследования является печь гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова».

Предметом исследования является автоматизированная система управления печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова».

Технологический процесс печи гомогенизации состоит из 2 режимов, она может заменить печь нагрева или гомогенизировать заготовки путем закладки в рабочее пространство и выдерживания там определенное время заготовок. Гомогенизация заготовок производится в тех случаях, когда необходимо получить продукт высокого качества.

При работе печи гомогенизации в режиме гомогенизации, нагретые заготовки передают на рольганг загрузки печи с помощью передаточного шлеппера. Перед загрузкой в печь идентификацию нагретых заготовок не производят, но посад осуществляют с сохранением последовательности плавок из печей нагрева.

Режим гомогенизационного отжига металла:

- выдержка металла при 1180оС – 2 часа;

- выдержка металла при 1220оС – 2 часа;

- выдержка металла при 1180оС – 2 часа;

- всего 8 часов, считая от начала загрузки металла в печь.

После восьмичасовой выдержки металла в печи гомогенизации заготовки в темпе до 300т/час выдаются из печи для прокатки на стане.

При работе в режиме нагрева функции печи гомогенизации совпадают с функциями печи нагрева, а в режиме гомогенизации печь представляет собой камерную печь.

 Управление печами осуществляют в автоматическом режиме с использованием системы управления тепловым режимом печи SIEMENS. В случае отказа систем в аварийных ситуациях (например, отключение печи) управление печами осуществляет старший нагревальщик в ручном режиме.

Использование ручного режима для подъема (снижения) температуры в зонах печи при нагреве заготовок по различным режимам запрещается.

Для работы в автоматическом режиме старший нагревальщик вводит в автоматизированную систему управления тепловым процессом:

- температуры по зонам;

- давление в печи;

- соотношение газ-воздух.

Режим нагрева заготовок зависит от марки стали, назначения проката, маршрута прокатки (мелкосортная (МСЛ) или среднесортная (ССЛ) линии).

Допускаемое отклонение температуры в зонах - +/- 10 ^оС.

Нагрев металла осуществляют при коэффициенте избытка воздуха от 1,01 до 1,3.

Коэффициент избытка воздух выбирают таким, чтобы объемная доля кислорода в печных газах на выходе из печи, измеренное стационарным газоанализатором, находилось в интервале от 3 до 5 %. Максимально допустимая объемная доля кислорода – 8%.

Природный газ к основным и дежурным горелкам поступает от общекомбинатовского газопровода высокого давления по отводу к цеху через газорегуляторный пункт (ГРП), от которого по отдельным отводам газ поступает к каждой печи. На каждой печи имеется газорегулирующее устройство (ГРУ), предназначенное для снижения давления газа до 3 бар.

Нормальное горение газа характеризуется следующими признаками:

- пламя факела – устойчивое, не коптящее, не отрывается от сопла горелки, цвет пламени – золотисто-жёлтый, с фиолетовым оттенком у сопла;

- при большом избытке воздуха факел короткий, прозрачный, голубого цвета;

- при недостатке воздуха факел длинный, плотный, неустойчивый, желто-коричневого цвета, с тёмными языками.

Технические характеристика печи гомогенизации:

- производительность 120 т/ч;

- максимальная масса садки 570 т;

- температура нагрева заготовок не более 1260 0C;

- длина пода 46610 мм;

- ширина пода 11832 мм;

- калорийность топлива (природного газа), 33-34 МДж/м3;

- давление газа перед печью 12 кПа;

- давление газа перед горелкой 4,5 кПа;

- тепловая мощность печи 53,5 МВт;

- максимальный расход газа на печь 5300 м3 /ч;

- температура подогрева воздуха 350-400 0С;

- перепад температуры по длине заготовок не более 20 0С;

- перепад температуры по сечению заготовок не более 20 0С.

Также печь гомогенизации включает в себя: машину загрузки, шагающие балки, машину выгрузки.

Существующая автоматизированная система управления температурным режимом печи гомогенизации является морально устаревшей, и не обеспечивает в полном объеме информацией о состоянии технологического процесса.

Недостатками системы являются:

- физический износ оборудования автоматизации и прекращение технической поддержки этого оборудования изготовителем как давно снятого с производства и устаревшего. Анализ оперативных данных по отказам оборудования показывает возросшую частоту выхода из строя электронных модулей micro Z до 3-4-х в месяц при невозможности восполнения ЗИП;

- отсутствует возможность расширения программного обеспечения. Кроме этого, в существующей системе управления отсутствует гибкое программирование и нет возможности изменения программ;

- отсутствует оперативный газоанализ продуктов сгорания, что не позволяет поддерживать оптимальное соотношение газ-воздух;

- отсутствует оперативный контроль температуры поверхности заготовок;

- в режиме нагрева управление процессом осуществляется в ручном режиме, что может привести к несоблюдению технологии.

Для устранения вышеописанных недостатков существующей системы управления необходимо произвести модернизацию АСУ ТП печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им. А.А.Угарова» с использованием современных технических средств на базе программируемых логических контроллеров, датчиков и программного обеспечения.

Разрабатываемая система должна обеспечить выполнение следующих целей:

- автоматизированное управление тепловым режимом работы печи;

- энергосбережение за счет оптимального управления процессом сжигания природного газа и температурными режимами нагрева, что достигается применением современных расходомеров для наиболее точного измерения расхода газа и воздуха, применением новой системы розжига, новых сервоприводов, установка анализаторов отходящих газов;

- более точное соблюдение заданного температурного режима и равномерный нагрев заготовок;

- исключение перегрева материала и чрезмерного количества окалины;

- позволить экономить ресурсы производства;

- совершенствование системы визуализации процесса.

Разрабатываемая система управления состоит из следующих контуров регулирования: контур регулирования расхода газа, контур регулирования расхода воздуха.

Для реализации проекта необходимо выбрать следующее техническое обеспечение:

- программируемый логический контроллер СК-4000;

- газоанализатор «Захар-04»;

- датчик расхода ВЫМПЕЛ – 500;

- электропневматический позиционер фирмы YT-1000R;

- исполнительное устройство фирмы СК-4000.

Таким образом, внедрение разработанной системы позволяет обеспечить регулирование температуры воздуха в печи, путем поддержания заданного соотношения газ/воздух

Список использованных источников

1. Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления: учебник для СПО/ И.Ф. Бородин, С.А. Андреев. - 2 -е изд., испр. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2019. -386с.
2. Иванов А. А. Автоматизация технологических процессов и производств: учебное пособие / А. А. Иванов. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2018. - 224 с.
3. Суркова Л. Е. Моделирование систем автоматизации и управления технологическими процессами: практикум / Л. Е. Суркова, Н. В. Мокрова. - Саратов: Вузовское образование, 2019. - 46 c. - ISBN 978-5-4487-0496-3. - Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. - URL: http://www.iprbookshop.ru/82692.html. - Режим доступа: для авторизир. пользователей
4. Схиртладзе А. Г. Автоматизация технологических процессов и производств: учебник / А. Г. Схиртладзе, А. В. Федотов, В. Г. Хомченко. - 2-е изд. - Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2019. - 459 c. - ISBN 978-5-4486-0574-1. - Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. - URL: http://www.iprbookshop.ru/83341.html. - Режим доступа: для авторизир. пользователей

Оригинал публикации (Читать работу полностью):  Модернизация системы автоматического регулирования основных технологических параметров печи гомогенизации СПЦ-1 АО «ОЭМК им.А.А.Угарова»