Требования к проектируемой системе управления

2.3 Требования к проектируемой системе управления,

регулирования, контроля и регистрации потребления

энергоносителей

Исходя из проведенных выше расчетов и требований, указанных в задании на проектирование, можно сделать следующие выводы:

автоматизированная система управления должна позволять автоматическое регулирование скорости вращения валка для обеспечения равномерного распределения градиента температур по поверхности бочки валка, что также позволит несколько снизить потребление природного газа за счет оптимального вращения валка (автоматическое управление гидроприводами – регулируемый привод вращения валка и следящий привод торцового ориентирования);

автоматизированная система регулирования потребления энергоносителей (природного газа) должна таким образом настраивать регуляторы расхода (схема пневматическая газовая принципиальная – чертеж ДП10.), чтобы подача газа была минимально возможной при сохранении оптимальных параметров нагрева в печи ПСН (согласование работы привода вращения валка и системы подачи газовоздушной смеси на горение);

автоматизированная система контроля потребления энергоносителей (природного газа и электроэнергии) должна производить замеры потребления энергоносителей и в случае отклонения от допустимых параметров (увеличение силы тока, снижение напряжения, увеличение или снижение расхода или давления газовоздушной смеси) выдать предупреждающий или аварийный сигнал на пульт оператора (а при работе в автономном режиме проанализировать – возможно ли дальнейшее функционирование ПСН до окончания цикла прогрева и, в зависимости от принятого решения либо заблокировать работу объекта сразу либо завершить цикл нагрева валка и после этого запретить дальнейшее функционирование до устранения неисправности);

автоматизированная система регистрации потребления энергоносителей должна обеспечивать запись, хранение и считывание информации о потреблении энергоносителей (природного газа и электроэнергии) за некоторое время работы ПСН (один цикл прогрева валка, смена, либо любой другой на выбор оператора). Причем хранение информации должно обеспечиваться даже при отключении напряжения питания сети.

Кроме того, алгоритмы работы проектируемой системы управления не должны вносить каких-либо кардинальных изменений в общий алгоритм работы участка ДТО, который управляется от одной общей управляющей ЭВМ на базе микропроцессора семейства INTEL Pentium II. Все средства сопряжения должны быть рассчитаны на подключение к портам ввода-вывода именно этого типа ЭВМ и, в то же время, обладать достаточной гибкостью и поддерживать нормальное функционирование в случае замены микропроцессора на другой, более новый или построенный по отличающейся архитектуре.

ВВЕДЕНИЕ

Целью дипломного проекта является разработка системы регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей печью скоростного нагрева (ПСН) для участка дифференцированной термической обработки валков для прокатных станов, установленной в термическом цехе №2 ЗАО НКМЗ. Необходимость данной разработки вызвана экономической неэффективностью существующей системы.

В данный момент на рассматриваемом объекте установлена система управления, не выполняющая функции контроля и регулирования потребления энергоносителей. При этом приводы печи (электро- и гидроприводы) работают в регулируемых режимах, не обеспечивая слежения за ходом прогрева валка.

Кроме указанных недостатков существуют и другие, не менее важные.

В связи с возрастающими объемами производства, значительно увеличивается потребность в высококачественном прокатном оборудовании. При имеющемся объеме производства производительности старой системы не достаточно. Это замедляет работу металлургических предприятий (Енакиевский металлургический завод, Мариупольский комбинат имени Ильича и другие), повышает расходы по эксплуатации и ремонту оборудования, что в конечном итоге сказывается на себестоимости выпускаемой продукции.

Следующий аспект проблемы, рассматриваемый в данном дипломном проекте, напрямую связан с проблемами энергетической отрасли Украины. Цены на природный газ постоянно возрастают при постоянном росте его потребления. В связи с этим возникает необходимость точного контроля и регистрации потребления топлива, так как установленные нормы потребления зачастую намного превышают действительный расход газа.

Основной целью дипломного проекта является проектирование такой системы регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей (газ, воздух, электроэнергия), которая позволила бы рационально их использовать, управляя процессом нагрева с наиболее оптимальными параметрами путем синхронизации работы приводов и регуляторов подачи газо-воздушной смеси в рабочее пространство печи.

Практическая ценность разрабатываемой системы регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей заключается в повышении рентабельности производства прокатного оборудования ЗАО НКМЗ. Расчет экономического эффекта от внедрения разрабатываемой системы автоматического управления и диагностики также произведен в данном дипломном проекте.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Результатом данного дипломного проекта является спроектированная система регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей печью скоростного нагрева (ПСН) участка дифференцированной термической обработки прокатных валков, установленной в термическом цехе №2 ЗАО НКМЗ, ориентированная на снижение затрат на ремонт и эксплуатацию как самой печи, так и валков.

Решение о необходимости данной разработки было принято в результате анализа объекта. Было выяснено, что на состояние рабочей поверхности валков значительное влияние оказывает режимы термической обработки. В соответствии с этим были сделаны выводы о необходимости контроля режимов прогрева валка и потребления природного газа и их оптимизации. Выполнение этих функций было возложено на проектируемую систему.

Анализ существующей системы управления выявил недостаточную точность, поэтому была спроектирована новая система, обеспечивающая контроль, регулирование и регистрацию потребления энергоносителей, а также оптимизацию процесса нагрева валка путем синхронизации работы регуляторов подачи газовоздушной смеси и привода вращения валка.

В качестве центральной ЭВМ системы используется промышленный контроллер фирмы Siemens, управляющий всем участком дифференцированной термической обработки. Для связи системы управления с приводами и регуляторами, были разработаны блоки сопряжения с аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями.

Для определения экономической целесообразности проекта был проведен расчет технико-экономических показателей, который показал, что применение данной системы позволит получить годовой экономический эффект в размере 2979,66 грн. и обеспечить полную окупаемость затрат за 3,41года.

Были проведен анализ опасных и вредных производственных факторов и определены пути минимизации их влияния на здоровье оператора. Так же был произведен анализ устойчивости объекта к воздействию ударной волны при взрыве 116 тонн пропана на расстоянии 455 метров и намечены мероприятия, направленные на повышение устойчивости объекта.

Таким образом, спроектированная система обеспечивает все требования предъявленные в задании. Кроме основного назначения, заключающегося в обеспечении регулирования, контроля и регистрации потребления энергоносителей, система позволяет оптимизировать процесс прогрева валка. Невысокая стоимость, простота и гибкость позволяют применить эту систему для модернизации существующего оборудования на металлургических предприятиях тяжелого машиностроения.