Автоматизация технологического процесса производства цемента с регулированием уровня загрузки (стр. 2 из 10)

Существует так же сухой способ производства цемента. При сухом способе производства цемента сырьевая смесь готовится в виде сырьевой муки. Компоновка оборудования на новых технологических линиях осуществляется с последовательным размещением (и работой) отдельных агрегатов: сырьевая мельница — силос сырьевой муки — вращающаяся печь и т. д.

Все основные процессы цементного производства являются непрерывными, все вспомогательные процессы имеют также высокий уровень механизации; это создает благоприятную обстановку для автоматизации всех процессов.

2 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Функциональная схема автоматизации сырьевой мельницы показана на рисунке 2. Схемой предусматривается контроль, автоматическое регулирование, дистанционное управление и сигнализация.

Из рассмотренных условий работы трубной шаровой мельницы при измельчении сырьевых материалов мокрым способом в процессе нормальной работы агрегата требуется контролировать следующие параметры:

-уровень загрузки материала в первой камере мельницы;

-уровень загрузки в зоне шламообразования (во второй камере);

- расход известняка и дополнительных компонентов, подаваемых в мельницу;

- расход глиняного шлама на входе в мельницу;

- расход воды на входе в мельницу;

- вязкость сырьевого шлама на выходе из мельницы.

Рисунок 1- Структурная схема производства цемента

Указанные параметры измеряются автоматическими приборами. Для контроля уровня загрузки материалом шаровой трубной мельницы в начале первой камеры и в зоне шламообразования применяется электроакустическое устройство "звуковой энергии", интенсивность которой зависит от степени загрузки мельницы материалом.

Микрофонное устройство 1а, расположенное вблизи первой камеры мельницы, воспринимает частоту шума, издаваемого работающей мельницей на этом участке, и преобразует ее в электродвижущую силу. Усилительно-преобразующий блок 1б (УПБ) преобразует и усиливает электродвижущую силу в напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте этой ЭДС. Сигнал от УПБ через преобразователь 5д поступает на автоматический электронный потенциометр 5в.

Аналогичным образом электрический сигнал от микрофонного датчика 4а, расположенного вблизи второй камеры мельницы, передается через усилительно-преобразующий блок 4б на вторичный прибор 5в.

Величины частот, характеризующих степень загрузки шаровых трубных мельниц, и диапазоны их изменения (от состояния мельницы, когда она полностью выработана и работает без поступления в неё материала, до полной её нагрузки материалом), зависят от типа и размеров мельниц, а также от принятой возможным обеспечить такое преобразование сигналов, при котором осуществлялась бы запись на определенных участках по ширине диаграммы потенциометра.

Как указывалось выше, на работающей мельнице параметры отклоняются от нормы. Поддержание выбранного режима помола обеспечивается системой автоматического регулирования (САР). Стабильное качество шлама (вязкости и тонкости помола) обеспечивается за счет автоматического регулирования:

-уровня загрузки первой камеры мельницы с воздействием на подачу материалов в мельницу;

-расхода воды на мельницу (уровня загрузки второй камеры — в зоне шламообразования);

-расхода глиняного шлама;

за счет коррекции с предварением от изменения уровня загрузки в первой камере, на системы автоматического регулирования подачи воды и глиняного шлама.

На функциональной схеме показан технологический процесс с подачей двух твердых компонентов, глиняного шлама и воды. В действительности на цементных заводах встречаются различные решения процесса мокрого помола сырья:

-подача твёрдого компонента (известняка) и воды;

-подача твёрдого компонента (известняка) и глиняного шлама, когда вся вода поступает вместе с глиняным шламом;

-подача твёрдого компонента (известняка), воды и глиняного шлама;

-подача твёрдого компонента (известняка) и воды; расход глиняного шлама незначительный (влажность глиняного шлама не отличается от влажности сырьевого шлама более чем на 3-5%);

-подача твёрдого компонента (известняка), воды (в количестве не более 10% от общего расхода), глиняного шлама.

Для каждого из этих вариантов системы автоматического регулирования могут несколько отличаться друг от друга, но во всех случаях обязательными являются два контура автоматического регулирования: уровня загрузки первой камеры мельницы и уровня загрузки второй камеры мельницы (расхода воды на мельницу), которые могут функционировать самостоятельно. Рассмотрим условия автоматического регулирования уровня загрузки первой камеры мельницы. В зависимости от выбранной технологии помола сырья технологическими схемами предусматривается установка двух питателей сырья с одновременным их включением в работу (одновременной подачей твердых компонентов), а также с включением одного или другого. В случае одновременной подачи сырья двумя питателями при настройке САР учитывается суммарный расход твердых компонентов.

Выше упоминалось, что при эксплуатации мельниц возможно изменение гранулометрического состава сырья. Так, если расход подаваемого в мельницу сырья поддерживать постоянным, то на крупном сырье шлам будет недоизмельчаться, на мелком—переизмельчаться. При постоянном уровне загрузки материалом первой камеры на крупном сырье шлам будет переизмельчаться, а на мелком — недоизмельчаться. Для того чтобы уменьшить колебания тонкости помола шлама и свести их до минимума, схемой предусматривается поддержание определенного соотношения между изменением уровня загрузки первой камеры и расхода подаваемого в мельницу сырья. Это соотношение поддерживается автоматически (путем настройки электронными регуляторами).

От усилительно-преобразующего блока 1б сигнал, пропорциональный уровню загрузки первой камеры сырьем, поступает на вход электронных регуляторов (основного компонента 1в и дополнительного компонента 7а).

Регуляторы 1в и 7а через магнитные усилители 1з,7д воздействуют на исполнительные механизмы 1ж, 7м, которые сочленены с плужковыми сбрасывателями тарельчатых питателей.

На вход каждого регулятора 1в, 7а подается также сигнал (пропорциональный расходу материала в мельницу) от индуктивного датчика, встроенного в исполнительный механизм 1ж,7г.

Выбор такого соотношения возможен путем совмещения статических характеристик регулятора со статическими характеристиками объекта. Последние выражаются такими зависимостями частот шума камер мельниц от расходов сырьевых материалов в мельницы, при которых соблюдаются условия поддержания постоянства тонкостей помола шлама после мельниц при всех изменениях свойств сырья (размолоспособность, гранулометрия), поступающего на вход мельницы. Статическая характеристика объекта находится экспериментальным путем отдельно для каждой мельницы. При снятии характеристики мельница должна вводиться в два независимых режима работы:

- с непрерывной подачей самого крупного и трудноразмалываемого материала. При этом подача материала должна быть такой, при которой обеспечивалось бы получение шлама с заданной тонкостью помола. Для установившегося (временно) режима определяются значения частоты шума первой камеры f1" и расхода сырья в мельницу Q_c';

- с непрерывной подачей самого мелкого и легкоразмалываемого материала. В этом режиме должны быть сохранены условия измельчения, т. е. получаемый шлам должен иметь то же заданное значение тонкости помола. Для установившегося режима определяются значения частоты шума первой камеры f1" и расхода сырья в мельницу Q_c". Расход воды в обоих случаях должен соответствовать заданной влажности шлама, а расход шлама — заданному химическому составу (титру).

В первой камере сырьевой мельницы осуществляется процесс дробления, и материал, перемешиваясь с водой, еще не образует шлама требуемой вязкости. Объясняется это тем, что вода перемешивается с материалом не в полной мере и жидкая фаза может быстрее переходить из первой во вторую камеру (явление усиливается в момент переходного режима). По указанным причинам установка регулятора соотношения материал—вода в первой камере не обеспечит нормальной работы помольного агрегата. Схемой предусматривается автоматическое регулирование расхода воды в определенной пропорции по отношению к количеству сухих компонентов (известняк, сухая глина и др.) сырья, проходящего зону шламообразования (вторая камера). Уровень (количество) сырья в зоне шламообразования контролируется микрофонным датчиком 4а. От усилительно-преобразующего блока 4б сигнал, зависящий от уровня загрузки в зоне шламообразования, подается на регулятор расхода воды 2в (регулятор глиняного шлама 6в). На вход регулятора 2в подается также сигнал от дифманометра 2б, пропорциональный расходу воды. Сигнал по расходу глиняного шлама поступает на регулятор 6в от расходомера 6б.

Основной задачей системы регулирования влажности шлама является поддержание необходимого соотношения между уровнем загрузки в зоне шламообразования, пропорциональным расходу сырья, и расходом воды, подаваемой в мельницу. Эта задача выполняется путем статической настройки системы автоматического регулирования влажности шлама, т. е. совмещением характеристик регулятора со статической характеристикой объекта. Последняя выражается зависимостью потребного общего расхода воды на мельницу Q_B (включая воду, вносимую вместе с материалом) от частоты шума в зоне шламообразоваиия f₁₁ при постоянной заданной влажности сырьевого шлама и изменении величины расхода сырья.

На функциональной схеме автоматизации процесса помола сырьевых компонентов, а также на блок-схеме регулирования загрузки мельницы введены и показаны корректирующие воздействия от изменения уровня загрузки в первой камере на системы автоматического регулирования подачи воды и глиняного шлама от усилительно-преобразующего блока 1б (уровень загрузки в первой камере). Сигнал через дифференциатор 1л поступает на регулятор расхода воды 2в, а через дифференциатор 6е — на регулятор расхода глиняного шлама 6в.