АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
2 КОНСТРУКЦИЯ УСТАНОВКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕЧИ 11
2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКА ЭШП ЭСПЦ - 3 11
2.2 ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПЕЧИ 13
3 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПЕЧИ 16
4 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ И ФОРМУЛИРОВКА
ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИКИ 18
4.1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ 18
4.2 ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИКИ...20
5 РАСЧЕТ ПРИВОДА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА 21
6 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА 29
7 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ.33
8 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧИ ЭШП И
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 35
8.1 ВЫБОР ПЛК 35
8.2 МОДУЛИ ВВОДА ВЫВОДА 37
8.3 КОММУТАТОР 39
9 СМЕТА ЗАТРАТ НА ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПЕЧИ 54
9.1 ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИНВЕСТИЦИЯХ И ВЫБОР МЕТОДА РАС
ЧЕТА ЭФФЕКТА И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА 54
9.2 СМЕТА ЗАТРАТ НА МОДЕРНИЗАЦИЮ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ
ПЕЧИ №37 55
9.3 РАСЧЕТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ В ПРОЕКТ 56
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 59
10.1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАССМАТРИВАЕМОГО ОБЪЕКТА 59
10.2 АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ 59
10.3 ВЫБОР НОРМАТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФАКТОРОВ РАБОЧЕЙ
СРЕДЫ И ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА 60
10.4 ОХРАНА ТРУДА 60
10.5 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ САНИТАРИЯ 62
10.6 ПРОТИВОПОЖАРНАЯ И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 63
10.7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ (РАДИАЦИЯ) 64
10.8 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ УГРОЗЕ ЧРЕЗВЫЧАЙ
НЫХ СИТУАЦИЙ 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
ООО «Златоустовский металлургический завод» был основан в 1754 году в городе Златоусте.
Металлурги Златоуста выплавляют более 1000 марок высококачественной стали для самых сложных и важных отраслей промышленности: ракетостроение, атомная энергетика, машиностроение и т.д. Часть из них имеет индекс «ЗИ», что означает «Златоустовская исследовательская».
В 1968 введен в эксплуатацию ЭСПЦ №3 с принципиально новыми для того времени процессами переплава стали и сплавов — электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговая плавка (ВДП), вакуумная индукционная плавка (ВИП).
Обеспечить такое высокое качество стали и сплавов возможно, когда после выплавки их на электродуговых или индукционных печах этот металл переплавляют на электрошлаковых или ВДП печах /6/.
Электрошлаковая печь - это металлургический агрегат, предназначенный для электрошлакового переплава, в процессе которого металл в виде электрода переплавляется в ванне электропроводного шлака, нагреваемого электрическим током. Металл стекает в кристаллизатор, образуя слиток.
В цехе имеется 6 печей работающих с 1971 года. На двух из них систему автоматического управления заменили в 2012 и в 2018 годах. На остальных печах она требует замены. В последнее время выход из строя системы случается все чаще. Однако такие системы автоматического управления уже не выпускают, и запчастей на них уже нет. Для ремонта печей вынуждены использовать другие нестандартные запчасти. Это приводит к нестабильной работе печей.
По данным ЗМЗ прости печи за 2019 год составили 360 часов, недополученная прибыль более 10 млн рублей. Потери от брака из-за нестабильной работы АСУ около 16,6 млн. рублей.
Для управления печи ЭШП используются релейно-контакторные схемы и регуляторы мощности на базе магнитных усилителей.
Так, одна из печей электрошлакового переплава, а именно, печь №37 требует усовершенствования системы автоматизированного управления, так как система, которая управляет печью морально и физически устарела. Усовершенствование системы автоматического управления позволит существенно повысить эффективность управления технологическим процессом, в частности, - автоматизировать режим управления плавкой.
Цель работы - повышение коэффициента готовности печи.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-конструкция и технические характеристики печи
-электрооборудование печи
-анализ технологических режимов и формулировка требований к системе автоматики
-расчет привода передвижения электрода
-расчет и выбор электропривода
-разработка структурной схемы системы автоматики-выбор оборудования системы управления печи ЭШП. Разработка принципиальной схемы шкафа управления.
-оценка технико-экономических показателей проекта
-безопасность жизнедеятельности
-оценка технико-экономических показателей проекта
-безопасность жизнидеятельности.
Объект - печь электрошлакового переплава (ЭШП) №37.
Предмет - автоматизированная система управления печью
Разработана система автоматизированного управления печи №73
Выбран контроллер фирмы Siemens Simatics S7-1500.
Система автоматизированного управления печи обеспечивает рабочее напряжение 40-70 В, силу тока плавки 14кА, пиковую мощность 98 МВт.
Выбран печной трансформатор, обеспечивающий ток по высокой стороне 167 А, и напряжение на низкой стороне трансформатора 41,7-93,7 В.
Коэффициент готовности системы 0,95. Это соответствует требованиям. Коэффициент готовности отдельных подсистем, входящих в состав САУ, с учетом выполнения требований к эксплуатации 0,98.
Автоматика печи обеспечивает устойчивый электрический режим при переплаве, сила тока от 2 до 20 кА с допустимой погрешностью не более 3% и напряжение 30-90 В с допустимой погрешностью 2,5%.
В результате произведенного расчета выбран асинхронный двигатель АИР112М4, технические характеристики которого удовлетворяют требованиям по передвижению электрода.
Произведен расчет электропривода, в результате которого был выбран преобразователь SIEMENS SINAMICS G120C, технические параметры которого соответствуют номинальным значениям напряжения и тока двигателя.
Разработана принципиальная схема управления на базе контроллера Siemens Simatics S7-1500. Элементы системы автоматики подключены по сети Ethernet.
Затраты на основное электрооборудование печи составила 5270800 руб.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности.
Результаты работы планируются к внедрению на ООО «ЗМЗ».
