Для определения количественного отношения (расход) отходящих газов используется труба Вентури (8а), дифманометр (8б) и вторичный показывающий регистрирующий прибор на щите, рассчитывающий количество отходящих газов по перепаду давления до и после специального устройства – трубы Вентури (8в). Для измерения температуры – имеется термопара (9а) и электронный потенциометр в качестве вторичного прибора (9б).
Химический состав отходящих газов определяется оптико – акустическим газоанализатором (комплект на CO/CO2), в который входят датчики 10а и вторичные приборы – 10б.
5)Для ускорения процесса плавки в печь подают кислород (О2).Расход кислорода в печи определяют следующим путём: в трубопроводе подачи кислорода установлена диафрагма (11а), дифманометр (11б) определяет перепад давления, и по этому перепаду вторичный прибор на щите судит о величине расхода кислорода (11в) и передаёт сигнал на счётчик количества (интегратор расхода) – 11г.
5 Обоснование выбранного уровня автоматизации
Во внешней структуре АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) могут быть определены системы различных уровней или подсистемы АСУ ТП, выделяемые по функциональному или структурному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам.
АСУ ТП называется АСУ (автоматизированная система управления) для выработки и реализации управляющих воздействий на ТОУ в соответствии с принятым критерием управления – показателем, характеризующим качество работы ТОУ и принимающим определённые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий.
АСУ ТП отличается от локальных систем автоматизации более совершенной организацией потоков информации; практически полной автоматизацией процессов получения, обработки и представления информации; возможностью активного диалога с УВМ (управляющей вычислительной машиной) в процессе управления для выработки наиболее эффективных решений; более высокой степенью автоматизации функций управления, включающих пуск и останов всего производства в целом.
Если функции системы ограничены одним механизмом, то она называется локальной. Например, в нашем случае ТОУ является дуговая электросталеплавильная печь – один агрегат. Следовательно, автоматизацию дуговой печи проводим на базе локальных систем автоматического управления отдельными параметрами технологического процесса плавки. Локальные системы автоматизации в основном замыкаются на задачах автоматического регулирования электрического и теплового режима (таблица 2).
Таблица 2 – Характеристики систем автоматического регулирования электрического и теплового режимов дуговых печей
| Система | Регулируемый параметр | Регулирующее воздействие |
| Система регулирования соотношения между напряжением и током фазы | Сопротивление дуги и примыкающего участка электрода | Перемещение электрода |
| Система регулирования полезной мощности | Количество электроэнергии, израсходованной в течение заданного времени | То же |
| Система переключения ступеней напряжения | Время периода плавки, количество израсходованной электроэнергии, температура футеровки | Включение привода переключателя печного трансформатора |
| Система регулирования давления газов в рабочем пространстве печи | Давление газов | Изменение проходного сечения газоотводящего устройства |
Примечание.Системы регулирования соотношения между напряжением и током и стабилизации полезной мощности устанавливаются на каждой фазе печной установки.
Следует отметить, что специальные автоматические устройства, а также и схемные решения в недостаточной степени удовлетворяют требованиям точности и надёжности. То же относится к отдельным электромеханическим устройствам автоматизации технологического процесса плавки, т.е. автоматические регуляторы и серийные автоматические регуляторы не находят широкого применения в системах управления процессом плавки в дуговых печах. Необходимо использовать более надёжное и точное оборудование для этих целей (например, контроллеры).
Ещё более эффективным оказывается комплексное решение проблем управления процессом плавки с помощью АСУТП (преимущества которой перед локальными системами были описаны выше). До внедрения последних собственно процессами выплавки металла повсеместно управляли ручным способом, руководствуясь оперативной информацией о ходе плавки.
В частности, отношение CO2/CO позволяет повысить точность регулирования окислительно – восстановительного потенциала рабочего пространства печи.
ПФ ТОО “Кастинг” занимает далеко не последнее место среди предприятий отрасли по уровню автоматизации. Здесь применяют такие автоматизированные системы (АС) как – АСУТП, АСУП (автоматизированные системы управления предприятием), АСОДУ (автоматизированные системы диспетчерского управления). Постоянно проводится модернизация систем АСУТП и расширение круга выполняемых ими задач.
Эти системы нацелены на оптимальное решение комплекса взаимосвязанных задач электрического, энергетического, технологического и организационно – экономического характера на базе применения ЭВМ (таблица 3).
Таблица 3 – Функции АСУ ТП дуговой плавки
| Операция | Источник информации | Адреса информационных сообщений и управляющих команд |
| 1 | 2 | 3 |
| Учёт поступления шихтовых материалов | Приращение сигналов тензодатчиков закромов для хранения шихтовых материалов | Устройство печати, дисплей (по запросу обслуживающего и руководящего персонала) |
| Учёт расходования шихтовых материалов | Уменьшение сигналов тех же датчиков или использование сигналов датчиков дозаторов шихты | То же |
| Учёт динамики аккумуляции шихты на складе | Сопоставление прихода и расхода шихты | То же |
| Расчёт оптимального состава шихты, управление процессом её набора и загрузки в печь | Сигналы датчиков расходных бункеров и команды обслуживающего персонала | Автоматические дозаторы компонентов шихты, машинисты магнитно – грейферных кранов |
Продолжение таблицы 3
| 1 | 2 | 3 |
| Оперативный контроль по сводным (расчётным) показателям электрического, теплового и технологического режимов плавки | Комплекс контрольно – измерительных приборов | Устройство печати, дисплей (по запросу), ЭВМ в режиме управления |
| Обеспечение обслуживающего персонала оперативной информацией о ходе плавки | То же | Устройство печати, дисплей (по запросу), система сигнализации |
| Оптимальное управление электрическим, тепловым и технологическими процессами плавки | То же с использованием заложенных в память ЭВМ математических моделей и программ | Обслуживающий персонал (выдача советов по ведению плавки) или исполнительные механизмы (непосредственное взятие УВК) |
| Обеспечение равномерного распределения мощности по фазам | Комплекс контрольно – измерительных приборов | Регуляторы мощности (непосредственное взятие УВК) |
| Расчёт сводных технико – экономических показателей | Комплекс контрольно – измерительных приборов и ручной ввод информации | Устройство печати, дисплей (по запросу) |
| Учёт выполнения производственной программы | То же | То же |
| Связь с вышестоящими уровнями | То же | АСУ ТП цеха и АСУП |
| Оперативная паспортизация процесса плавки | То же | Руководство цеха |
В связи с особенностями процесса плавки в дуговых печах признана рациональная децентрализация структуры АСУТП, в которой вместо одной мини-ЭВМ используют несколько микроЭВМ, выполняющих однородные функции переработки информации и её использования для управления в одном случае – электрическими параметрами, в другом – технологическими, в третьем – для расчётов плавильной шихты и т.д.
Однако перед нами стоит задача не глобального управления всем технологическим процессом изготовления готовой продукции, а всего лишь создание локальной системы управления одним технологическим параметром.
Исходя из выше изложенного, определяем уровень и источники эффективности системы в целом.
В курсовой работе ставим задачу разработки локальной системы автоматизации технологического агрегата – печи. Источниками экономической эффективности для данного уровня решения задачи будут являться:
- повышение культуры производства;
- повышение качества продукции;
- повышение качества труда;
- повышение эффективности использования оборудования.
6 Анализ технологической схемы, формирование требований, разработка задания
В результате изучения технологического процесса было определено:
1. Технологическое назначение промышленной установки в общем потоке производства предприятия.
Данный агрегат является одним из основных, так как не будет печи, не будет и всего производства на заводе ПФ ТОО "Кастинг" (да и на любом заводе, занимающимся выплавкой стали). Кроме того, дуговая печь может быть довольно хорошо герметизирована, сгорающие графитовые электроды поддерживают в ней восстановительный характер атмосферы, что позволяет полностью раскислить металл. Она представляет собой агрегат, в котором легко управлять выделяемой мощностью. Поэтому наиболее ответственные сорта стали, требующие тщательной очистки, или высоколегированные, такие как шарикоподшипниковая, электротехническая, инструментальная, нержавеющая, жаропрочная, выплавляются в дуговых сталеплавильных печах (ДСП).