План
Вступление
1. Анализ положения дел в отрасли
2. Вводная часть
3. Цель создания Системы
4. Описание объекта
5. Характеристика средств КИП и автоматики
6. Характеристика метрологического обеспечения
7. Условия эксплуатации объекта автоматизации и характеристика окружающей среда
8. Характеристика информационного обеспечения
9. Функционирование Системы
9.1 Регламент реализации каждой функции
10. Экономический эффект от внедрения АСУ (БЛ-2) (на ячейках 13-16)
10.1. Исходные данные
10.2 Расчет
10.2.1 Плановое годовое производство 4 н/к (группы)
10.2.2 Экономия топлива за счет снижения удельного расхода условного топлива
10.2.3 Экономический эффект
10.2.4 Экономия металла за счет снижения угара
10.2.5 Экономия снижения потерь металла в угар
10.2.6 Суммарная экономия
10.2.7 Срок окупаемости
Вступление
Модернизация системы управления рекуперативными нагревательными колодцами в ОНК цеха Блюминг-2 ВАТ «Міттал Стіл Кривий Piг»
Модернизация системы управления рекуперативными нагревательными колодцами в ОНК цеха Блюминг-2 заключается в замене морально и физически устаревших системы КИПиА и исполнительных механизмов на современную автоматизированную систему управления на базе промышленных логических контроллеров с организацией автоматизированных рабочих мест (АРМ) нагревальщиков на группах колодцев и АРМ старшего нагревальщика.
Срок окупаемости модернизации - 20 месяцев
1. Анализ положения дел в отрасли
В новых экономических условиях на первый план выходят вопросы экономии энергии и ресурсосбережения в промышленности. Особое значение вопросы снижения затрат при производстве продукции приобретают в черной металлургии, которая характеризуется высокой энерго- и материалоемкостью. Так, только при нагреве слитков в обжимном цехе расходуется 22-25 кг у.т./т. стали, потери металла от окисления только за один нагрев составляют 2,0-2,5%, а за весь передел от слитка до готового проката - 4,0-4,5%. При этом, необходимо отметить, что затратные показатели в черной металлургии Украины и в целом по странам СНГ в несколько раз превышают аналогичные величины, достигнутые в наиболее развитых странах. По данным европейских экспертов ежегодный перерасход энергоресурсов при существующем уровне черной металлургии в странах СНГ значительно превышает 1 млрд. долларов США в стоимостном исчислении и это отставание постоянно увеличивается, так как за последние два десятилетия удельные затраты на производство стали наиболее развитых стран были снижены на 25-30%.
В мировой практике имеется опыт нагрева слитков с повышенным теплосодержанием. Технология нагрева слитков с жидкой сердцевиной применяется на Мариупольском металлургическом комбинате им. Ильича, ВАТ «Міттал Стіл Кривий Piг», Запорожсталь, за рубежом. В соответствии с экспериментальными данными увеличение времени транспортировки на 1 час эквивалентно дополнительному расходу топлива на 3,5-4,0 кг. у.т./т. стали, дополнительному угару вследствие увеличения времени нагрева. Температура поверхности слитков в момент посада на различных заводах отличаются и обычно находятся в пределах 940-1040°С. Доля жидкой фазы в слитках в момент посада зависит от химического состава стали, формы и размеров слитка. Несмотря на то, что эта технология достаточно хорошо известна (изотермическая или «адиабатная» выдержка в первом периоде до полной кристаллизации стали, и затем нагрев до заданного температурного состояния), ее реализация, как и дальнейшее повышение температуры посада требует высокой квалификации персонала, постоянного контроля теплового состояния слитка как, при отстое и транспортировке, так и в процессе нагрева, так как прокатка не полностью закристаллизовавшегося металла может привести к созданию аварийной ситуации и повышенному браку.
Снижение теплосодержания слитков при выдаче достигается понижением контрольной температуры и уменьшением времени нахождения металла в колодце, устранением «пересиживания». Обычно последнее связано с организационными проблемами, которые не всегда могут быть устранены. Нахождение металла в колодце с высокой температурой приводит к перерасходу топлива (около 1,5 кг у.т./т. стали на каждый час «пересиживания»), повышенному угару, а в некоторых случаях к перегреву или даже пережогу стали. Единственным решением данной проблемы является использование специальных режимов нагрева (режим «термоса», нагрев по минимуму окалинообразования или расхода топлива и т.д.), которые хорошо известны, но для их реализации необходимо наличие математических моделей и инструментальных средств для их реализации. Снижение контрольной температуры печи позволяет снизить расход топлива и уменьшить потери металла от окисления, однако его реализация возможна лишь при наличии контроля и обратной связи по энергосиловым параметрам процесса прокатки.
Таким образом, реализация рассмотренных выше мероприятий, требует наличия современных средств контроля и автоматического управления тепловым процессом прокатки, в основу которого должны быть положены не только алгоритмы управления, но и математические модели кристаллизации и нагрева, исключающие влияние субъективного фактора и квалификации персонала, учитывающие воздействие внешних условий на работу оборудования. При этом необходимо отметить, что данное предложение не является революционным, так как на многих передовых заводах за рубежом и в странах СНГ уже работают аналогичные системы, которые показали эффективность такого подхода к решению проблем энерго- и ресурсосбережения.
Основными мероприятиями, позволяющими снизить расход топлива, уменьшить потери металла от окалинообразования и повысить качество нагрева для данного типа колодцев являются следующие:
- повышение теплосодержания загружаемых в колодец слитков;
- снижение теплосодержания слитков при выдаче из колодцев;
усовершенствование существующих и разработка и внедрение новых прогрессивных режимов нагрева (по минимуму окалинообразования, расхода топлива, максимуму производительности и т.д.);
усовершенствование системы контрольно-измерительных приборов и внедрение компьютеризированных систем автоматического управления процессом нагрева; повышение теплового к.п.д. за счет повышения качества сжигания смеси и уменьшения потерь тепла.
В настоящее время на комбинате «Запорожсталь» (г. Запорожье) находится в эксплуатации разработанная и внедренная НПО "ДОНИКС" (г. Донецк) многоуровневая система управления нагревом слитков в ОНК обжимного цеха. Система обеспечивает автоматическую реализацию алгоритмов нагрева слитков, управление температурой в рабочем пространстве, соотношением газ/воздух и давлением в колодце. Кроме того, обеспечивается визуализация параметров процесса нагрева на уровне нагревальщика группы, старшего нагревальщика. Контролируемые параметры, температура, расход топлива и другие заносятся в базу данных, которая по общезаводской информационной системе доступна для обработки старшим мастером ОНК и сотрудниками теплотехнической лаборатории. За счет внедрения автоматизированной системы управления нагревом удалось реализовать рациональные диаграммы нагрева при задержках в выдаче слитков, которые часто имеют место в связи с транзитной прокаткой металла по линии слябинг - листовой стан, когда из-за сбоев на любом участке, прекращается движение металла по всей линии. За счет исключения субъективного фактора из управления процессом нагрева практически исключен брак металла по нагреву, пережог поверхности слитков при обеспечении достаточного для транзитной прокатки теплосодержания. Снижение расхода топлива составляет 2-2,5 кг. у.т./тонну нагретой стали.
В октябре 2005г. на ВАТ «Міттал Cтіл Кривий Piг» передана первая часть Рабочей документации на Автоматизированную систему управления тепловым режимом нагревательных колодцев цеха Блюминг-2. Проект разработан НПО «Доникс» (г. Донецк) для группы нагревательных колодцев №4. Стоимость разработки составила 300 тыс. грн. без НДС.
2. Вводная часть
«Автоматизированная система управления тепловым режимом нагревательных колодцев цеха Блюминг-2» (в дальнейшем Система) предназначена для автоматизированного управления технологическим процессом нагрева слитков в нагревательных колодцах обжимного цеха, а также информационного обеспечения оперативно-технологического персонала.
3. Цель создания Системы
1.Улучшение управления технологическим процессом нагрева слитков за счет предоставления оперативному производственному персоналу полного объема информации о ходе технологического процесса и результатах работы
нагревательного колодца.
2.Сокращение удельного расхода топлива и потерь металла в виде окалины за счет коррекции температурного режима в зависимости от темпа прокатки.
3. Улучшение условий прокатки металла за счет уменьшения отклонения температуры слитков, выдаваемых из колодца, от заданного значения.
Повышение технического уровня производства и улучшение условий труда за счет удобства получения информации и управления технологическим процессом, а также диагностики работы технических средств Системы.
Создание основы для направленного повышения качества прокатной продукции соответствующей ISO 9001:2000.
4. Описание объекта
Объектом управления являются нагревательные колодцы рекуперативного типа с отоплением одной верхней горелкой, которые предназначены для нагрева слитков перед прокаткой на стане Блюминг-13 00 и на непрерывно-заготовочном стане 900/750/500 без промежуточного нагрева.
Нагревательные колодцы в количестве 48 штук сгруппированы в группы по 4 колодца. Всего групп 12. В настоящее время в эксплуатации 9 групп - 36 ячеек. Блок №4 находится на консервации с 1993 года.