Модернизация стенда сушки футеровок и разогрева погружных стаканов (стр. 3 из 16)

- защиту цепей питания электрооборудования автоматическими выключателями;

- аварийный останов стенда с помощью кнопки «Аварийный стоп», установленной на пульте управления;

- включение световой и звуковой сигнализации на пульте управления при возникновении аварийных ситуаций;

- вывод аварийных сообщений на экране панели оператора;

- подогрев либо охлаждение нуждающихся элементов электроники.

1.5 Постановка задач на проектирование

Стенд сушки футеровок и разогрева погружных стаканов является вспомогательным оборудованием, которое предназначено для поддержания непрерывной работы всего объекта. Поэтому бесперебойная работа этого оборудования крайне важна для нормального функционирования объекта. Подробно рассмотрев процесс сушки футеровок и разогрева погружных стаканов, были выявлены недостатки и намечены варианты их устранения.

Одним из главных недостатков в работе стенда является пережог области, в которую направлена горелка. Вторым крупным недостатком является необходимость постоянного контроля оператора за ходом сушки и параметрами стенда.

Оператор не имеет прямой информации о готовности сушки. Заключение о сушке является результатом сравнения графиков сушки поставщика футеровки и полученного графика с регистрирующего самописца. Контролировать наличие влаги в слоях футеровки не представляется возможным как в процессе сушки, так и по завершении процесса. Исходя из этого, построение системы управления будет заключаться в синтезе системы способной выходить на заданные параметры.

Кроме этого система должна обладать опытом, который будет накапливаться с каждой новой сушкой. Создав подобную систему, мы получим минимальный расход энергоносителей при наилучшем соблюдении режимов сушки.

Для обеспечения экономии природного газа, необходимо пересмотреть технологию сушки и процессы испарения влаги в условиях обеспечения стабильности температур и давления.

Для автоматизации процесса сушки и обеспечения требуемой точности позиционирования крышки стенда, что обеспечивает требуемую плотность ее прилегания и снижение тепловых потерь через внешнюю поверхность, необходима разработка подсистемы управления гидроприводом перемещения крышки стенда.

Для снижения стоимости системы автоматизации в целом, нужно пересмотреть элементную базу и по возможности провести замену дорогостоящих компонентов на более дешевые, но не уступающие по параметрам надежности и точности измеряемых параметров.

По желанию заказчика осуществить визуализацию процесса и предусмотреть возможность программирования процесса без применения ПКП (с панели оператора).

В зависимости от типа арматурного слоя длительность графика сушки может находиться в пределах от 5 до 150 часов. Правильность выполнения данного техпроцесса должна четко соблюдаться, т.к. остатки влаги в наливных огнеупорах могут привести к взрыву арматурного слоя, а плохо высушенная торкрет масса будет осыпается со стенок ковша, что так же может вызвать аварийную ситуацию и остановку разливки. В зависимости от типа огнеупора зависит количество плавок, которые может выдержать промковш и технология его сушки.

Таким образом, установка сушки промковшей должна быть универсальной установкой, которая может отработать температурные режимы по заданию технолога.

2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор и техническая характеристика исполнительных механизмов

Исполнительные механизмы серии МЭО-99 производства ОАО «Зэим», которые используются в системе управления сушкой промковша, показали себя как надежные, удобные в эксплуатации устройства. Они хорошо изучены обслуживающим персоналом. Для того, чтобы не усложнять эксплуатацию и не расширять ассортименты оборудования, для управления заслонками газа и воздуха целесообразно применить исполнительные механизмы МЭО-40/10-0,25-99. Данный тип заслонок аналогичен примененным в базовой системе управления, но имеют более лучшие технические характеристики по номинальному крутящему моменту в серии МЭО-99-40 Нм и наименьшую стоимость.

Исполнительный механизмы серии МЭО-99, представлен на рис.2.1, и предназначен для перемещения регулировочных органов в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Рисунок 2.2 - Вид исполнительного механизма МЭО-99 с размерами

Исполнительный механизм МЭО-40/10-0,25-99 имеет следующие технические характеристики [3]:

- питающее напряжение – от сети однофазного напряжения 220 В частотой 50 Гц;

- допустимые отклонения: напряжения питания - от -15% к +10%, частоты питания ±2%;

- номинальный крутящий момент на выходном вале - 40 Нм;

- номинальное время полного хода выходном вала - 10 с;

- номинальный полный ход выходном вала - 90?;

- потребляемая мощность - не больше 240 Вт;

- тип электродвигателя - 3 ДСОР 135-1,6-150;

- класс защиты - IP54;

- допустимая температура окружающей среды - 30-50?С.

2.2 Выбор и техническая характеристика измерительных преобразователей давления

Измерительные преобразователи относительного давления газа, поступающего к горелкам и общее относительные давление воздуха на горение, должны удовлетворять следующим требованиям:

- диапазон измерения относительного давления - 0 - 6000 Па, согласно характеристикам установки;

- исходный сигнал - электрический, нормированный (например, сигнал постоянного тока 0,4 - 20 ма);

- высокая стабильность показаний;

- высокая надежность и трудоспособность.

Произведем выбор измерительных преобразователей (датчиков) относительно давления газа и воздуха подаваемого на горение. Рассмотрим следующие датчики, который удовлетворяет измеряемому диапазону давления и требуемой точности:

- датчик давления VEGABAR 14 производства фирмы VEGA, Германия;

- датчик SITRANS P, серия DS III для давления, производства фирмы Siemens, Германия.

Датчик SITRANS P, серия DS III для давления, позволяет осуществить точную подстройку диапазона измерения и статическую характеристику. Например, датчик с градацией шкалы 1 бар позволяет настроить диапазон с минимальным размахом 10 мБар или 1000 Па. У данного измерительного преобразователя следующее допустимые диапазоны измерения:

- 0 - 1000 Па;

- 500 - 500 Па;

- 1000 - 0 Па.

Встроенный в датчик микропроцессор осуществляет обработку результатов измерений (усреднение, фильтрация), а также корректировку показаний в зависимости от положения датчика в пространстве. Датчик оснащен дисплеем, который отображает результаты измерения, кнопками и настроечным HART-интерфейсом. Текущие настройки сохраняются в энергонезависимой памяти. Кроме того, датчик давления SITRANS P, серия
DS III, имеет больше высокую точность, чем датчики, КАРАТ, и как следствие более высокую стоимость.

Аналогом измерительного преобразователя SITRANS P является VEGABAR 14. Этот датчик наиболее подходит для решения поставленной задачи. Он на порядок дешевле датчика давления SITRANS P, серия DS III и имеет более высокую точность и больше широкий диапазон измерения, чем датчик КАРАТ ДА.

Преобразователь давления VEGABAR 14 предназначен для измерения избыточного давления, абсолютного давления или вакуума. Измеренная среда - газы, пары или жидкости. В преобразователе применена измерительная ячейка CERTEC®, которая имеет крепкую керамическую мембрану. Принцип действия измерительной ячейки основан на колебаниях под влиянием давления. При колебаниях изменяется емкость измерительной ячейки и как следствие изменяется величина выходного электрического сигнала от 4...20 mА. Следует также отметить, что измерительная ячейка CERTEC® дополнительно снабжена датчиком температуры. Значение температуры может отображаться на дисплее модуля PLICSCOM или обрабатываться через выход сигнала. Датчик давления VEGABAR 14 имеет следующие технические характеристики [4]:

- питающее напряжение - 12-30 В постоянного тока;

- номинальный диапазон измерения - 0 - 10000 Па;

- исходный сигнал - пропорциональный измеренному давлению постоянный ток в диапазоне 4-20 мА,

- диапазон настройки нулевой точки 3-5 мА;

- стойкость к повышенному давлению - 800000 Па;

- отклонение характеристики относительно диапазона
измерения – < 0,5%;

- класс защиты - IP65.

Внешний вид, габаритные и установочные размеры датчика VEGABAR14 изображены на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Внешний вид датчика VEGABAR 14

2.3 Выбор и техническая характеристика измерительного преобразователя расхода газа и воздуха

В результате анализа технологических параметров измерительных преобразователей расхода газообразных и жидкостных рабочих сред было выявлено, что наиболее лучшее точностные показатели имеют вихревые расходомеры. В качестве измерительного преобразователя предлагается расхода газа и воздуха предлагается применить вихревой расходометр “ЭМИС-ВИХРЬ”. Выбор данного преобразователя обоснован высоким диапазон и точностью измерения, а также стойкостью к пневмоударам и сравнительно невысокой стоимостью.

Вихревые расходометры “ЭМИС-ВИХРЬ” предназначены для измерения:

- расхода рабочих жидкостей (напр. воды или водных растворов);

- расхода неэлектропроводных жидкостей (напр. светлых нефтепродуктов или спиртов);

- расхода агрессивных сред (напр. серной кислоты или щелочей);

- расхода природного и технологических газов (напр. сжатого воздуха).

По типам измеренной среды вихревые преобразователи “ЭМИС-ВИХРЬ” являются универсальными, ограничения накладывается лишь на вязкость жидкостей и имеет следующие технические преимущества перед аналогичными преобразователями [5]:

- динамический диапазон 1:40;

- интеллектуальная обработка сигнала;

- дополнительная температурная коррекцию погрешности;