Температура под сводом печи, в аэрохолодильнике, перед циклонами СИОТ, НИОГАЗ, после циклона НИОГАЗ контролируется термоэлектрическими преобразователи КТХА 01.18 (поз 11а-21а), питательной воды в первой и второй нитке перед барабаном-сепаратором котла-утилизатора медными термопреобразователями сопротивления ТСМТ 101 (поз.22а,23а) и температура пара после барабана, со свода печи, после циклонов и потребителю контролируется термоэлектрическими преобразователями КТХА 01.07 (поз 24а-28а) аналогичным образом.
Из датчиков давления хорошо зарекомендовали себя интеллектуальные датчики давления Метран-100, Метран-49 с применением микропроцессорной электроники в конструкции.
Контроль давления осуществляется следующим образом. Упругость воздушно-кислородного дутья на форкамеру печи, на подину и на аэрохолодильник контролируется с помощью преобразователей давления Cerabar M (поз.29а-31а) преобразующих давление в токовый сигнал 4-20мА, который поступает на модуль ввода аналоговых сигналов AIконтроллера.
Для измерения разрежения под сводом печи, перед циклонами и после циклонов используются интеллектуальные датчики давления Метран-100-ДИВ (поз.32а-35а) измеряющие и непрерывно преобразующие разрежение в аналоговый токовый сигнал, который заводится на аналоговый вход контроллера.
Давление питательной воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора, давление пара после циклонов СИОТ, после свода печи, давление пара потребителю и в барабане котла измеряется и преобразуется датчиками давления Метран-100-ДИ (поз.36а-42а) сигнал с которых заводится на аналоговый вход контроллера.
Для контроля количества выбраны сужающие устройства ДБС, в комплекте с датчиками разности давлений, измеряющие расход методом переменного перепада давлений. Вихревые расходомеры PROWIRLпроизводства "Endress+Hauser" очень устойчивые к вибрациям за счет специальной конструкций сенсора с широким диапазоном измерения. Также электромагнитные расходомеры с высокой точностью измерений.
Контроль расхода осуществляется следующим образом. Для измерения расхода воздуха подаваемой на форкамеру, на подину печи и на аэрохолодильник, в воздуховодах установлены диафрагмы типа ДБС 0,6-800 (поз.43а-45а), которые обеспечивают перепад давления, перепад давления преобразовывается в электрический токовый сигнал 0÷5мА преобразователями типа Метран-49-ДД (поз.43б-45б), сигнал с которых заводится на аналоговый вход контроллера.
Для регулирования количества воздуха по этим каналам используется сигналы с дискретного выхода контроллера, которые идут на универсальные переключатели типа УП (поз 43в-45в), далее на пускатели ПБР-2М1 (поз.43г-45г), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.43д-45д) регулирующих клапанов.
Количество расхода воды к кессонам аэрохолодильника, к кессонам слоя печи, пара и воды к блокам термосифонов, воды на непрерывную продувку и расхода пара из барабана, на свод печи и потребителю измеряется датчиками расхода - вихревыми расходомерами PROWIRL (поз.46а-54а), и преобразуется в аналоговый сигнал 4÷20мА преобразователями PROWIRL (поз.46б-54б) входящими в комплект с датчиками, сигнал с которых идет на аналоговый вход контроллера.
Для регулирования количества воды на непрерывную продувку сигнал с дискретного выхода контроллера идет на блок управления БУ-21 (поз 51в), далее на пускатель ПБР-2М1 (поз.51г), на выход которого подключен исполнительный механизм типа МЭО (поз.51д) регулирующего клапана со встроенным датчиком положения исполнительного механизма (поз.51е), унифицированный сигнал с которого поступает на модуль ввода AI.
Измерение количества питательной воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора осуществляется датчиком электромагнитного расходомера MAG3100 (поз.55а,56а), далее сигнал с комплекта электромагнитного расходомера преобразователя сигналов MAG3100 (поз.55б,56б) заводится на аналоговый вход контроллера.
Для регулирования количества воды в первой и второй нитке барабана-сепаратора используются сигналы с дискретного выхода контроллера, которые идут на универсальные переключатели типа УП (поз 55в,56в), далее на пускатели ПБР-2М1 (поз.55г,56г), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.55д,56д) регулирующих клапанов.
Для измерения количества кислорода в дутье установлена диафрагма типа ДБС 0,6-600 (поз.57а), которое обеспечивает перепад давления, перепад давления преобразовывается в электрический токовый сигнал 0÷5мА преобразователем типа Метран-49-ДД (поз.57б), сигнал с которого заводится на аналоговый вход контроллера.
Для регулирования количества кислорода в дутье используется сигнал с дискретного выхода контроллера, который идет на универсальный переключатель типа УП (поз 57в), далее на пускатель ПБР-2М1 (поз.57г), на выход которого подключен исполнительный механизм типа МЭО (поз.57д) регулирующего клапана.
Для измерения содержания кислорода в дутье и преобразования его в аналоговый сигнал используется анализатор кислорода DRAGER POLYTRON 7000 Module (поз.58а,58б), сигнал далее заводится на модуль ввода AI.
Для регулирования разряжения на всасе и на выхлопе дымососа3 и дымососа4 сигналы с дискретного выхода контроллера идут на блоки управления БУ-21 (поз 59а-62а), далее на реверсивные пускатели ПБР-2М1 (поз.59б-62б), на выход которых подключены исполнительные механизмы типа МЭО (поз.59в-62в) регулирующих клапанов со встроенными датчиками положения исполнительных механизмов (поз.59г-62г), унифицированный сигнал с которых поступает на модуль ввода AI.
Для управления скоростями дымососа3 и дымососа4 сигналы с дискретного выхода DIконтроллера поступают на блок управления БУ-21 (поз.63а,64а) и далее на реверсивный бесконтактный пускатель ПБР-2М1 (поз.63б,64б) с него на двигатель.
Контроль за работой двигателей ведется по состоянию ключей магнитного пускателя (поз.65а), для чего с последних заведена электрическая проводка к дискретному модулю контроллера.
Сигналы о положении переключателей (поз.4в,51в,59а-64а) в различных режимах поступают на модуль ввода DIконтроллера.
Экономический эффект от применения автоматизированной системы управления обуславливается прежде всего повышением эффективности автоматизируемого производства, определяемым повышением качества и надежности управления, снижением потерь, повышением производительности и т.п.
Внедрение автоматизированной системы управления процессом обжига в печи КС позволяет вести процесс в оптимальном температурном режиме, обеспечивающем высокое качество получаемого продукта - огарка. В результате оптимального ведения процесса обжига уменьшается погрешность температурного режима с 10% до 2%, в следствии чего производительность увеличивается на 3%. При производительности 86450т/год, дополнительный выход огарка составит 1464,3т/год. При стоимости одной тонны огарка 16000 тенге, дополнительная прибыль в год составит:
Пдоп=1464,3*16000=23428800тг
Затраты на приобретение комплектующих АСУТП (затраты на приборы и средства автоматизации, вычислительный комплекс) Касутп= 4973,6 тыс. тг.
Капитальные затраты на неучтенное оборудование рассчитываем, исходя из 5% от общей стоимости:
Кпр. об=Касутп·0,05
Кпр. об=4973600·0,05=248680тг
Всего стоимость капитальных затрат:
Коб=Кпр. об+Касутп
Коб=248680+4973600=5222280тг
Затраты на научные исследовательские работы и на разработку составляют 20% от стоимости капитальных затрат:
Кразр= Коб·0,2
Кразр= 5222280·0,2=1044456тг
Затраты на монтаж оборудования составляют 25% от стоимости капитальных затрат:
Кмонт= Коб·0,25
Кмонт= 5222280·0,25=1305507тг
Итого капитальные затраты на создание системы управления составляют:
Ксу= Коб+Кразр+Кмонт
Ксу=5222280+1044456+1305507= 7572306тг
Амортизационные отчисления составляют 15% от величины капитальных затрат:
А= Коб·0,15
А= 5222280·0,15=783342тг
Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и вычислительной техники составляют 2,5% от величины капитальных затрат на создание системы управления.
Зт. р=Ксу·0,025
Зт. р=7572306·0,025=189307,65тг
Величина затрат на содержание оборудования системы управления составляет 2,3% от капитальных затрат на создание системы управления.
Зс. о=Ксу·0,023
Зс. о=7572306·0,023=174163тг
Затраты на электроэнергию составляют:
Рэл=∑W·t·k
где ∑W-суммарная мощность, потребляемая средствами автоматизации и вычислительной техники. Определяется по паспортным данным и равна 30кВт. ч.
t-количество часов работы в сутки, 24 часа;
k-коэффициент использования мощности - 0,9.
Рэл=30·24·0,9=684кВт. ч/сут
Рэл. г=365· Рэл
Рэл. г=365· 684=236520кВт. ч
Для установки 1кВт. ч стоит 5,8 тенге, тогда затраты на электроэнергию за год составят:
Зэл. эн= Рэл. г· 5,8
Зэл. эн= 236520· 5,8=1371816тг
Расчет планового баланса времени на одного рабочего приведен в таблице 5.
Таблица 5. Годовой баланс рабочего времени