Автоматизация процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Министерство науки и образования Российской Федерации

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра Автоматизация производственных процессов и электротехника

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине “Технические средства автоматизации”

Тема работы:

Автоматизация процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Руководитель

к.т.н.

Руппель А. А.

2007 г.

Содержание

Введение

1. Анализ литературных источников

1.2 Основные схемы помола, используемые в производстве цемента

2. Технологический раздел

2.1 Описание технологического процесса, реализуемого на конкретном виде технологического оборудования

2.2 Обоснование необходимости автоматизированного контроля технологического процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

2.3 Требования к автоматизированной системе регулирования температурного режима сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Заключение

Список литературы

Введение

Техническое перевооружение предприятий стройиндустрии, ускоренное внедрение новых интенсифицированных технологических процессов невозможно без использования высокотехнологического оборудования комплексной автоматизации. Разработка и внедрение на предприятия стройиндустрии автоматических систем управления (АСУ) позволяет решать задачи оперативного управления на трех основных уровнях:

1) локальные средства автоматики;

2) автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП);

3) отраслевые автоматизированные системы управления (ОАСУ).

Характерной особенностью современного этапа автоматизации является то, что она опирается на революцию в ЭВТ, а также быстрое развитие робототехники.

Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать задачи:

1. Вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменение в окружающей среде и ошибки операторов;

2. Управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ и т.д.

3. Автоматически управлять процессом в условиях вредных и опасных для здоровья человека.

Решение поставленной задачи возможно, если имеются следующие предпосылки:

1) наблюдаемость основных технологических параметров производственного процесса (возможность прямых или косвенных измерений всех параметров, характеризующих состояние процесса).

2) потенциальная управляемость производственного процесса (возможность компенсировать возмущение быстрее, чем успевает измениться это возмущение).

3) прогрессивность производственного процесса и используемого технологического оборудования (возможность модернизации).

4) наличие необходимой степени изученности производственного процесса как объекта управления.

5) возможность получения технико-экономического, социального или иного эффекта.

6) реальность практического использования потенциально достижимого эффекта.

7) наличие необходимого технического обеспечения разрабатываемого АСУТП.

8) наличие необходимых организационных предпосылок для создания АСУТП.

Внедрение систем автоматизации направлено на повышение эффективности производственных процессов. Основными источниками внедрения СА является:

1) повышение культуры производства, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования;

2) повышение производительности труда при выполнении технологических операций, резкое сокращение ошибок и брака, стабилизация технологического процесса, сокращение числа работающих;

3) увеличение выпуска и повышение надежности продукции, оптимизация номенклатурного распределения производственной продукции;

4) сокращение потерь рабочего времени на участках и технологических линиях, увеличение оперативности управления производственным процессом со стороны персонала и увеличение качества управления.

1. Анализ литературных источников

При создании АСУТП сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице (или любого другого технологического процесса) целесообразно в первую очередь изучить передовой опыт отечественной и зарубежной промышленности в этой области. Был проведён анализ литературных источников, таких как «Основы автоматизации производства и контрольно - измерительные приборы на предприятиях строительных материалов», «Автоматическое регулирование процессов дробления и помола в промышленности строительных материалов», «Тепловой контроль и автоматизация тепловых процессов», «Автоматизация цементного производства», «Цемент. Электрооборудование, автоматизация, хранение, транспортирование», а также изучены периодические издания за последние годы «Современные технологии автоматизации», «Строительные материалы, оборудование, технологии». Проанализировав материал и сложив вместе самые удачные решения, можно привести описание полученного в итоге процесса и предъявляемые к нему требования.

Сухой помол сырья осуществляется в многокамерных трубных шаровых мельницах. Размалываемый материал непрерывным потоком поступает на вход мельницы. При помоле многокомпонентной шихты подача материала в мельницу осуществлялась одновременно несколькими дозаторами или питателями из разных бункеров. Помимо сухих компонентов, в мельницу подается вода по трубопроводу. Жидким компонентом сырья является глиняный шлам, предварительно приготавливаемый в болтушках. Глиняный шлам обычно подается в мельницу с помощью ковшевого питателя с регулируемой скоростью вращения ковшей. Сырье перемещается вдоль мельницы благодаря подпору со стороны поступления, работе мелющих тел и потоку воды. При этом по длине мельницы устанавливаются определенные условные уровни заполнения ее материалом.

Одним из основных требований, предъявляемых к процессу помола, является стабилизация тонкости помола шлама.

В связи с тем, что приготавливаемый в мельнице шлам поступает на обжиг во вращающиеся печи, он должен иметь минимальную влажность. Избыточное содержание воды в шламе требует дополнительных затрат топлива на ее испарение в печи.

Содержание влаги должно быть таким, чтобы обеспечить прохождение шлама в мельнице и в печи, а также перекачивание насосами. Транспортабельность шлама тесно связана с его вязкостью. В том случае, когда сырьевой шлам приготовляется из нескольких компонентов, на управление процессом помола накладывается условие поддержания определенного состава шлама.

Таким образом, системы автоматического управления процессом сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице должны обеспечивать стабилизацию технологических параметров - тонкости помола, влажности и максимальной производительности.

На производстве были внедрены разнообразные АСУТП. Одно из отличий заключается в использовании функциональных различных возможностей, связанных с применением тех или иных технических средств. Системы управления на базе локальных регулирующих комплексов с минимальными информационными функциями целесообразны при реконструкции отдельных цехов малой мощности. При строительстве новых технологических линий или реконструкции мощных заводов предусматриваются мини - или микро-ЭВМ, реализующие максимальный объем информационных и управляющих функций.

Возможности совершенствования разработанных систем далеко не исчерпаны. Дальнейшие работы ведутся как в направлении применения микропроцессорной техники, так и по созданию более совершенных алгоритмов управления со статической оптимизацией и динамической стабилизацией на базе адаптивной модели процесса.

Разработка средств и систем автоматизации осуществлялась в следующих направлениях по созданию:

ь средств автоматического или автоматизированного контроля технологических параметров и качества материалов;

ь АСУТП на основе средств вычислительной техники;

ь автоматических систем контроля и регулирования (СКР) на основе аналоговой техники;

ь АСУП и интегрированных систем управления (ИАСУ) на базе средств вычислительной техники.

В середине 80-х годов возникло новое направление работ -- совместная взаимообусловленная разработка технологии и систем управления -- создание автоматизированных технологических комплексов (АТК) для строящихся предприятий (технологических линий) сухого способа производства. Это было обусловлено спецификой современной технологии цемента, в которой определенный уровень автоматизации является необходимым условием нормального функционирования производства. С этим направлением работ связано развитие методов системного проектирования АТК. В 1992 г. была введена в действие технологическая линия Мариупольского цементного комбината, а в 1995 г. -- Белгородского цементного завода.

В 90-х возникло принципиально новое направление -- разработка автоматизированного оборудования для производства цемента и создание на этой базе автоматизированных технологических комплексов. Основу технических средств систем автоматизации технологического оборудования составляют средства микропроцессорной техники.

В современных трубных шаровых мельницах используют новейшие технологии для упрощения производства цементного клинкера.

1.2 Основные схемы помола, используемые в производстве цемента

Измельчение цементного клинкера на современных цементных заводах производится преимущественно с использованием шаровых мельниц.

В основном используются следующие технологические схемы: помол клинкера по открытому циклу и помол в замкнутом цикле с последующей классификацией получаемого материала.

Технологическая схема по открытому циклу объективно считается устаревшей, хотя на отечественных цементных заводах еще используется достаточно широко.

Трубные шаровые мельницы с открытым циклом измельчения в производстве цемента применяют как для помола сырьевых материалов, так и для окончательного помола цементного клинкера.

Длина шаровых мельниц, работающих по открытому циклу, в 4-5 раз превышает их диаметр. На цементных заводах применяют трубные мельницы размерами 4 х 13.5, 3.2 х 15, 2.6 х 13 метров и др. Их производительность при помоле цементного клинкера до остатка 8-10 % на сите № 008 достигает соответственно 90, 50, 25 т/ч. Такие мельницы приводятся во вращение двигателями соответственно 3200, 2000, 1000 кВт.

Работая в режиме повышенного энергопотребления, имея впечатляющие габаритные размеры и производительность, качество портландцемента, получаемого с использованием трубных мельниц, оставляет желать лучшего.

Помол цементного клинкера до удельной поверхности 3000 см2/г является естественным пределом для трубных мельниц открытого цикла. Получение более высокодисперсного материала на данном оборудовании не имеет смысла по причине увеличения расхода энергии, необходимой для измельчения материала, повышения температуры измельчаемого материала (в некоторых случаях до 200°С, обычно до 120-150°С), большого количества переизмельченного материала, ускоренного износа мелющих тел (шаров), броневых плит. Более того, именно для шаровых мельниц открытого цикла характерен наибольший процент цементных зерен округленной формы, активность которых невелика.

По этим причинам трубные мельницы открытого цикла, являясь, безусловно, устаревшим оборудованием на цементных заводах, имеющих возможность обновления технологического оборудования, заменяются шаровыми мельницами, работающими по замкнутому циклу.

Для получения цемента с удельной поверхностью более 3000 см2/г и выше использование шаровых мельниц замкнутого цикла вполне оправдано, более того, именно данный метод производства высокомарочного портландцемента применяется на большинстве современных цементных заводов, в том числе и зарубежных.

Схема работы измельчительного оборудования, задействованного в замкнутом цикле производства цемента следующая.

Измельченный в шаровой мельнице материал поступает в сепаратор, где из него извлекается фракция тех размеров, какие требуются для готового продукта (например, частицы цемента размерами 0-40 мкм). Более крупные частицы направляются снова в шаровую мельницу для дополнительного измельчения. Таким образом, из основной массы измельчаемого материала непрерывно извлекаются частицы требуемого размера, что в значительной степени снижает опасность переизмельчения частиц, которые особенно склонны к агрегации и налипанию к мелющим телам и стенкам мельницы. Соответственно, именно использование шаровых мельниц и сепараторов, работающих в замкнутом цикле, создает возможность получения высокоактивного портландцемента в промышленных масштабах.

В целом для метода помола цемента в шаровых мельницах, работающих в замкнутом цикле, характерна большая маневренность в работе, что позволяет выпускать портландцемент с различной тонкостью помола и, соответственно, активностью, что совершенно не достижимо для шаровых мельниц, работающих в открытом цикле. Основными недостатками помола цементного клинкера по замкнутому циклу является большая сложность и стоимость технологического оборудования, высокий расход электроэнергии, а также возможность накопления трудно дробимых включений, не прошедших классификацию и отправленных на повторный помол. Трудно дробимые включения накапливаются в шаровой мельнице, что существенно снижает практическую производительность помольного оборудования и требует регулярного освобождения рабочей камеры шаровой мельницы от накопившихся включений.

Практика:

Рассматриваемые технологические схемы помола цементного клинкера, с успехом применяемые на современных цементных заводах для получения больших объемов материала усредненных показателей активности, мало подходят для решения задач активации портландцемента на предприятиях, выпускающих бетонные изделия. Малопригодными для использования в работах по активации портландцемента являются и вибромельницы.

В вибромельнице материал измельчается под действием вибрирующих мелющих тел. При этом зерна материала размерами не более 1-2 мм подвергаются отчасти дроблению, но преимущественно, как и в мельницах шаровых, истиранию между мелющими телами. Мелющие тела перемещаются друг относительно друга в результате колебаний корпуса мельницы (1500-3000 кол/мин).

В настоящее время вибромельницы используются для домола портландцемента или для измельчения других материалов.

Помимо основных недостатков, свойственных шаровым мельницам, вибромельницы отличаются гораздо меньшей производительностью и технической надежностью.

Способ измельчения материалов в шаровых мельницах и вибромельницах практически идентичен - это истирающее воздействие на обрабатываемый материал с частыми ударами малой энергонагруженности.

Основные различия между вибромельницами и мельницами шаровыми - это способ побуждения мелющих тел, отсюда и некоторые различия получаемых результатов. Однако, все выше сказанное о работе шаровых мельниц вполне применимо и к вибромельницам по причине совершенно аналогичного способа измельчения, реализуемого на данном типе оборудования.

Вибромельницы также могут работать как в открытом цикле производства цемента со всеми вытекающими последствиями, так и в замкнутом цикле с тем же набором необходимого технологического оборудования (классификаторами и т.д.). Соответственно, если нет принципиальных различий по способу измельчения цементного клинкера, более подробно останавливаться на некоторых технических особенностях вибромельниц не имеет смысла.

Высокая стоимость, повышенные режимы энергопотребления, сложность технического обслуживания практически полностью исключают возможность применения данного типа помольного оборудования на неспециализированных предприятиях строительной отрасли. Это заставляет искать иные, более экономически выгодные способы разрушения цементного клинкера, к которым можно отнести ударную дезинтеграцию, в основе которой лежит метод разрушения твердых материалов свободным ударом о подвижную либо неподвижную преграду.

Мельница шаровая СМ 6004А с решёткой предназначена для сухого измельчения различных руд и строительных материалов средней твёрдости.

Мельница используется в строительной, горнорудной, горнохимической и других отраслях промышленности и работают непрерывно в различных технологических схемах в открытом или замкнутом цикле.

Мельница позволяет получать однородный по тонкости продукт измельчения с помощью шаров различного диаметра.Производительность мельницы зависит от физико - механических свойств измельчаемого материала, тонкости помола, равномерности питания, заполнения мелющими телами и материалом, квалификации обслуживающего персонала.

Мельница состоит из барабана, загрузочной части, разгрузочной части, роликоопор, привода, воронки загрузочной и грохота. Барабан представляет собой стальной цилиндр, футерованный изнутри металлическими или резиновыми плитами, предохраняющими его от износа. В барабане имеется люк, через который производится замена футеровочных плит, их осмотр, а также загрузка шаров в мельницу.

Резиновая футеровка применяется при следующих условиях эксплуатации мельниц:- среда должна быть нейтральной, кислотность допускается не более Рн=8ё10 единиц;

- температура среды не выше 80 0С;- диаметр загружаемых шаров не более 80 мм;- размер частиц загружаемого материала на более 20 мм;

- число оборотов барабана не должно превышать числа, указанного в характеристиках мельницы.

Применение резиновой футеровки почти полностью устраняет, если это необходимо, попадание металла футеровки и шаров в измельчаемый материал и значительно снижает шумовую нагрузку от работающей мельницы на внешнюю среду. Производительность мельницы выше при установке металлической футеровки.

Разгрузочная решётка служит для удержания в мельнице шаров и неразмолотого материала. Лопасти разгрузки, установленные между решёткой и крышкой разгрузочной, равномерно распределяют материал в пространстве между крышкой и решёткой и сбрасывают его на конус разгрузочный. тем самым достигается повышение производительности мельницы.

Роликоопора состоит из разъёмного в двух плоскостях корпуса и двух роликов, закреплённых на сферических подшипниках.

Привод мельницы состоит из электродвигателя, редуктора и корпуса с шестерней, закреплённых на общей раме.

Загрузка мельницы материалом осуществляется через загрузочную воронку и шнек загрузочный.

Поступивший в мельницу материал измельчается мелющими телами и перемещается от загрузочного конца к разгрузочному под давлением непрерывно поступающего метериала.

Окончательно размолотый материал, проходя через разгрузочную втулку, грохот и кожух разгрузочный, поступают по назначению.

2. Технологический раздел

2.1 Описание процесса приготовления цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Измельчение материалов в цементном производстве - один из технологических процессов. Помолу подвергают природные сырьевые материалы и искусственно подготовленные полуфабрикаты с различными добавками для придания определенных свойств цементу. От качества этих материалов и степени измельчения зависит качество цемента.

Помольные агрегаты, применяются в цементной промышленности, имеют высокую энергоемкость, и повышение коэффициента их полезного действия чрезвычайно важно. Конструктивные решения помольных агрегатов зависят не только от их мощности. Но и от способа производства цемента. Например, для мокрого способа производства нужны агрегаты, которые размельчают сырье с добавлением воды. При этом получается пульповидная масса, называемая шламом. При производстве цемента сухим способом требуется получить сухую (с минимальной влажностью) смесь в виде порошка. Для этого используются агрегаты, совмещающую сушку и помол сырья. Следовательно, цель автоматизации процессов измельчения материалов состоит в том, чтобы обеспечить максимальную производительность и устойчивые качественные показатели продукта помола.

Основной параметр, на котором базируется система автоматизации работы трубных шаровых мельниц, - частота шума, издаваемая агрегатом в процессе помола - использование электроакустического метода контроля загрузки.

Исследования технологических процессов помола, проводимые институтом ВИАСМ в течение длительного времени, позволили создать ряд систем контроля и регулирования. Системы выполнены для отдельных агрегатов цементного производства и в настоящее время получили широкое применение на отечественных цементных заводах. Внедрение их позволило резко повысить производительность агрегатов, улучшить качество продукции, снизить расход электроэнергии, улучшить условия работы обслуживающего персонала.

Автоматизация процесса приготовления сырьевого шлама в болтушках. Болтушки устанавливают на цементных заводах, применяющих пластичные материалы - глину и мел. Цель автоматизации регулирования процесса приготовления шлама - получение шлама с нормальной растекаемостью и минимальной влажностью при максимальной производительности агрегата. Для этого необходимо, чтобы система автоматизации поддерживала параметры работы всего технологического оборудования.

Суммарная нагрузка регулируется в зависимости производительности и среднего значения нагрузок приводов болтушек. Для регулирования вязкости шлама в системе предусмотрено автоматическое регулирование подачи воды в болтушку.

В системах, обеспечивающих автоматическое регулирование загрузки, использованы электронные регулирующие приборы. Сигнал от преобразователей приводов обеих болтушек поступает на регулятор. В случае превышения суммарной нагрузки электродвигателей, что происходит при перегрузке болтушек, регулятор останавливает конвейер, и подача материала прекращается. При уменьшении нагрузки на двигатели регулятор вновь включает конвейер, и подача материала возобновляется. Режим работы этого регулятора позиционный: пуск - стоп конвейера.

Автоматизация процесса помола сырья в трубной шаровой мельнице с гидроциклонами. Пластичные материалы после диспергирования в болтушках содержат 70-80% мелких фракций, не требующих дополнительного измельчения в мельницах. Отделение готового продукта от общей массы шлама позволяет сократить общую потребность в помольных агрегатах и интенсифицировать процесс помола. При этом расход электроэнергии на приготовление шлама сокращается почти на 50%. Для этого на ряде цементных заводов применяют сырьевые мельнице, работающие в комплекте с гидроциклонами (гидроклассификаторами).

Для регулирования загрузки мельниц используют электроакустический метод. По величине загрузки регулируют подачу шлама в гидроциклоны и добавок в мельницу.

Контролируя разрежение в гидроциклонах, можно контролировать также режимы их работы, так как при увеличении или уменьшении величины разрежения по сравнению с заданным значением нарушается отделение крупных кусков и мелких. Для контроля разрежения в гидроциклонах используют манометры, которые являются бесшкальными преобразователями с электрическим унифицированным выходным сигналом постоянного тока. Вторичным прибором является показывающий прибор, предназначенный для визуального контроля величины одного параметра. В качестве регулирующих используют приборы, которые могут работать с приборами, имеющими выходной сигнал унифицированных параметров.

Автоматизация процесса сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице. Для производства цемента сухим способом нужно подготовить сырьевую массу необходимой тонкости и минимальной влажности. Это достигается в мельницах, работающих по замкнутому циклу с промежуточной отбором готовой фракции. В качестве устройства для промежуточного отбора в установке применяют сепаратор, который разделяет поступающею в него сырьевую смесь. Готовый материал, имеющий нужную тонкость, направляется в емкость для хранения, а крупная фракция возвращается в мельницу на домол через течку. Таким образом, осуществляется замкнутый цикл помола.

Раздробленное сырье дозаторы (рис. 8) подают в сушильную камеру, где смесь разбрасывается лопастями и подсушивается потоком горячих газов, а затем измельчается мелющими шарами. Пройдя первую камеру, материал через разгрузочное устройство попадает в ковшовый элеватор, который подает его в два центробежных сепаратора для разделения на фракции. Мелкие частицы - готовый продукт - по аэрожелобу поступают в пневмонасосы, которые их транспортируют в силосы, а крупная фракция подается во вторую размольную камеру мельницы, заполненную мелющими телами - цильпесом. После вторичного измельчения сырье вновь поступает в разгрузочное устройство и вместе с материалом, выходящей из первой камеры, поступает в сепараторы. Горячие газы, необходимые для сушки сырья, подают по газоходам из топки, установленной для этой цели в сырьевом отделении. После просасывания через мельницу газы очищаются в циклонах и электрофильтрах. Вся система подсушки и помола работает под разряжением.

В трубных шаровых мельницах непрерывным потоком подается размалываемый материал и вода. В процессе измельчения должна обеспечиваться стабилизация влажности и тонкости помола шлама, а также поддержание их значений на заданных технологической картой величинах.

Для изучения мельницы как объекта регулирования и построения основных технологических зависимостей с помощью системы контроля и дистанционного управления определяются связи между технологическими величинами.

Уровень загрузки первой камеры мельницы материалом в зоне дробления зависит не только от производительности мельницы, но и от размалываемости сырья. При неизменной производительности мельницы трудно размалываемый материал недоизмельчается, а легко размалываемый измельчается до чрезвычайно малых частиц. В то же время поддержание постоянного уровня загрузки первой камеры L приводит к обратному явлению: подача в мельницу легко размалываемого сырья столь велика, что шлам на выходе будет грубого помола. Вынесенная на график линия 4 является линией постоянного значения тонкости помола р.

Таким образом, стабилизация заданной тонкости помола достигается путем поддержания определенного соотношения между изменениями величин сигнала ?L первой камеры и производительности W.

Тонкость помола зависит как от расхода сырья, подаваемого в мельницу, так и от его размалываемости. Расход сырья контролируется дозаторами или тарельчатыми питателями. Измерение размалываемости сырья представляет значительные трудности. Поэтому для контроля факторов, связанных с размалываемостью, применяют косвенные методы. Одним из таких факторов является уровень заполнения мельницы материалом, поскольку при неизменной производительности он зависит от размалываемости сырья.

Уровень материала в шаровой мельнице измеряют электроакустическим методом. В его основе лежит зависимость характеристик шума, издаваемого мельницей, от количества находящегося в ней материала. Чем меньше уровень загрузки мельницы материалом, тем интенсивнее вибрационный сигнал и наоборот. Устройство, контролирующее уровень загрузки мельницы материалом, устанавливается в начале первой камеры в так называемой зоне дробления. Здесь воспринимается сигнал изменения количества и размалываемости материала.

Сигналы от устройства контроля загрузки мельницы L и датчика расхода сырья F (дозатора) подаются на вход регулирующего прибора загрузки мельницы материалом. При соответствующих параметрах настройки регулирующий прибор поддерживает определенное соотношение сигналов датчиков F и L, благодаря чему колебания тонкости помола шлама становятся меньшими, чем при ручном управлении процессом.

При изменении уровня загрузки первой камеры материалом изменяется величина сигнала L, подаваемого на регулирующий прибор, который воздействует на исполнительный механизм ИМ и перемещает задатчик дозатора до тех пор, пока сигнал обратной связи по положению расходомера сырья не сбалансирует регулирующий прибор. Соотношение сигналов датчиков, поддерживаемое регулирующим прибором, при этом остается неизменным.

Изменения гранулометрического состава и расхода подаваемого в мельницу материала, вызывая изменения уровня смеси в зоне шламообразования, компенсируются пропорциональным изменением расхода воды.

2.2 Обоснование необходимости автоматизированного контроля технологического процесса приготовления цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Наиболее высокий уровень автоматизации в промышленности строительных материалов имеет цементное производство. Основной предпосылкой для этого является соответствующее состояние технологических протоков производства. Доминирующий способ производства цемента в РФ - мокрый способ, поэтому основной объем работ по автоматизации цементной промышленности связан с этим способом. Вместе с тем в последние годы внедряют и сухой способ производства цемента.

Существующий уровень автоматизации цементного производства характеризуется установкой на всех технологических переделах приборов автоматического контроля, как общепромышленного назначения, так и специфических, специально созданных для цементной промышленности. На передовых заводах осуществляется комплексная автоматизация производства. Разработаны, внедрены и показали высокую надежность и эффективность системы автоматизации основных технологических процессов - приготовления сырья, обжига и помола клинкера. Созданы и серийно выпускаются установки автоматического контроля и регулирования процесса сушки шкалы в прямоточных сушильных барабанах, процесса охлаждения цементного клинкера в холодильниках колосникового типа. Всего в цементной промышленности внедрено и работает около 600 различных систем автоматизации.

Успехи отечественной науки и техники в области создания электронных управляющих машин позволили перейти к качественно новому этапу автоматизации, характеризующемуся переходом от автоматизации отдельных технологических агрегатов к автоматизации участков производства и завода в целом. Необходимые для этого работы по математическому описанию объектов управления и разработке алгоритмов управления производят в различных институтах России.

Следующим этапом совершенствования управления по отношению к оптимальному планированию работы цехов является оптимизация деятельности завода в целом по экономическому критерию. Для этого разрабатывают математическо-экономическую модель цементного производства. Предусматривается выполнение работ по созданию типовых автоматизированных систем управления с определением наиболее экономических структур и последующего их распространения с постоянно возрастающим объемом внедрения систем автоматизации отдельных агрегатов, линий, а также средств автоматизации инженерного и управленческого труда.

2.3 Требования к автоматизированной системе регулирования температурного режима приготовления цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Автоматизация оборудования позволяет увеличить его производительность, сократить затраты материалов, топлива и энергии за счет более рационального их использования, а также сократить количество обслуживающего персонала и сохранять качество продукции. Однако прежде чем приступить к разработке системы автоматического управления, необходимо оценить, что она дает предприятию и всему народному хозяйству, какие критерии и методы должны быть положены в основу оценки экономической эффективности автоматизации и, наконец, какими должны быть системы автоматического управления, чтобы обеспечить максимальный экономический эффект.

Каждая автоматическая система должна быть оценена с точки зрения удобства и экономичности ее эксплуатации.

Автоматизация технологических процессов приготовления цементного клинкера позволяет резко повысить культуру производства и производительность труда, обеспечить сохранение качества нагреваемых за счет точного выдерживания тепловых режимов в процессе разогрева, а также обеспечить оптимальный расход топлива и электрической энергии.

При несоблюдении тепловых режимов и времени температурного воздействия в процессе приготовления не исключается необратимое изменение теплофизических характеристик и химического состава, как самого цементного клинкера, так и теплоносителей.

Автоматизация процессов может быть как комплексной, когда все звенья технологического потока работают без непосредственного влияния оператора, так и частичной, когда управляют отдельными производственными процессами, машинами, которые входят в единый технологический комплекс. Для управления процессами пуска, выключения, регулирования режимов, открытия и закрытия кранов, вентилей и т. п. можно применять средства ручного или автоматического управления. Кроме того, управление может быть местным, дистанционным, централизованным и полностью автоматическим.

Местным управлением предусматривается управление отдельными операциями машины или агрегата непосредственно с места его установки. Дистанционное управление позволяет выполнять операции, связанные с пуском, регулированием режимов и остановкой одного или нескольких агрегатов с одного пульта, установленного на некотором расстоянии от управляемого объекта. Автоматическое управление позволяет обеспечивать работу одного или нескольких агрегатов по заранее определенным условиям -- программам. Обслуживающий персонал в этом случае осуществляет лишь первоначальное включение объекта в работу, а в дальнейшем следят за исправностью элементов автоматической системы и самого объекта регулирования.

Основная задача устройств автоматического регулирования температуры нагревательного оборудования состоит в обеспечении нагрева цементного клинкера до заданной температуры и в поддержании ее на постоянном уровне с точностью, соответствующей требованиям технологического процесса.

Для обеспечения положительного эффекта использования системы автоматизации, к ней предъявляют следующие требования:

- обеспечить статическую ошибку - не более 5%;

- максимальное перерегулирование у - не более 10%;

- время регулирования t_p - не более 50 с;

- время нарастания - не более 15 с;

- запас устойчивости по амплитуде - не менее 10 дБ;

- запас устойчивости по фазе - от 30 до 80 град.

ВЫВОД

В данной курсовой работе проведена идентификация сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице как объекта автоматического регулирования.

Проведена проверка на наблюдаемость и управляемость объекта управления.

На основе анализа переходных характеристик объекта управления был выбран наиболее подходящий для данного переходного процесса П - регулятор.

Проведена оптимизация настроечных параметров этого регулятора с помощью MATLAB.

Сравним полученные результаты с требуемыми:

Параметр	Требуемые значения	Значение без регулятора	Значение с П -регулятором
Статическая ошибка,%	Не более 5	0,0103	0
Максимальное перерегулирование, у,%	Не более 10	6.8	1,7
Время регулирования tр, с.	Не более 50	21,5	19,1
Время нарастания, с.	Не более 15	10,3	1,19
Запас устойчивости по амплитуде, Дб	Не менее 10	15,6	20,4
Запас устойчивости по фазе, град.	От 30 до 80	-	76

Учитывая полученные значения и принятые допущения параметров системы можно утверждать, что выполнены все поставленные в задании на курсовую работу требования.

Список литературы:

1. Бронихин А.С., Гризнак Ю.С. Основы автоматизации производства и контрольно - измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов. М., Стойиздат, 1974

2. Гинзбург И.Б. Автоматическое регулирование в промышленности строительных материалов. Л., Стройиздат, 1974