Тема: Разработка автоматической системы очистки колосниково-переталкивающего холодильника «Волга 75-СА» вращающейся печи

Начиная со второй половины 19-го века, в России ведется производство цементной продукции.
Наибольший скачек в производстве произошёл в послевоенные годы, после восстановления разрушенных заводов и строительства новых. Одним из таких заводов является Еманжелинский цементный завод, строительство которого было начато в 1949 году, а закончено в 1956 году. Завод является градообразующим предприятием. Так же, наличие цементного завода, позволило открыть в поселке заводы по производству шифера и ЖБИ.
В данный момент, завод входит в состав ООО СЛК Цемент, на ряду с ООО СЛК Цемент Сухой Лог и ООО СЛК Цемент Омск, и имеет название ООО СЛК Цемент Коркино.
За счет мощностей, производимого объема и качества, ООО СЛК Цемент является лидером по производству цемента в Уральском регионе и одним из лидеров в России.
ООО СЛК Цемент Коркино работает по мокрому способу производства цемента. К преимуществам мокрого способа обжига относятся простота приготовления сырьевой смеси, легкость достижения однородности ее состава, сравнительно небольшие энергозатраты и достаточно гигиенические условия труда (отсутствие запыленности). Недостатком мокрого способа является повышенный расход топлива [1].
На данный момент, завод выпускает 4 марки цемента, что позволяет клиенту выполнять высокий спектр работ от обычных штукатурных до ответственных бетонных работ.
Стратегической целью ООО СЛК Цемент в области качества, является достижение высшей степени удовлетворенности клиентов и повышение их лояльности за счет создания экономически целесообразным путем продукции и услуг, соответствующих их требованиям и ожиданиям.
Основным средством для достижения поставленной цели, является система менеджмента качества на основе процессного подхода и риск-ориентированного мышления, соответствующая требованиям стандартов ГОСТ Р ИСО 9001-2015 и, где применимо, API Spec Q1 9.

Купить

В результате проведенного анализа цеха «Обжиг», было выявлено, что при переходе клинкера из вращающейся печи в колосниковый холодильник, в начале холодильника, образуется скопление клинкера, которое после небольшого остывания становится постоянно увеличивающимся наростом.
Образование данного нароста, влияет на качество продукции и уменьшает надежность оборудования. Так же, для очистки холодильника от нароста привлекаются люди. Сотрудники заходят в холодильник, который является замкнутым пространством, и ручным инструментом (ломиком) раздалбливают нарост. Верхний слой нароста остывший, но внутри все еще остается раскаленный клинкер, который угрожает ожогами мягких тканей. Так же, велик риск обрушения нароста, во время работ по очистки, что может привезти к групповому несчастному случаю.
Метод очистки с помощью пневмопушек, является одним из передовых. Пневмопушки прилагают импульс непосредственно к материалу внутри холодильника, что не приводит к разрушению стенок.
На основе современных знаний о поведении сыпучих материалов было подобрано эффективное индивидуальное решение, которое основано на размещении требуемого количества пневмопушек в «правильных» точках так, чтобы минимальный импульс обеспечивал сход больших масс материала.
В рамках ВКР проведена разработка системы автоматизированной очистки служащей для предотвращения образования клинкерных наростов в колосниковом холодильнике вращающейся печи.
Для реализации системы автоматизированной очистки произведен выбор ПЛК - программируемый контроллер SIMATIC S7-1200 6ES7214-1HG40-0XB0, модуль ввода-вывода SIMATIC S7-1200 SM 1231 AI 6ES7 231-4HD32-0XB0, чувствительного элемента - аналоговый датчик Метран-150TGR2 (-101,3…1000 кПа) 2G 2 1A M4 2F 4 DZ K02 PA, исполнительных механизмов - устройства пневмоимпульсные «ИСТА-3-100» (95 л), коммутационной аппаратуры.
Составлены функциональная схема системы автоматизации, схема автоматизации, электрическая принципиальная схема, схема соединений, спецификация изделий и т.д.
Для размещения приборов был разработан шкаф управления, произведена его компоновка, трассировка соединений и разработаны 2D и 3D-обзоры.
Работа системы автоматизированной очистки предусмотрена в ручном и автоматическом режимах. Для управления системой разработана SCADA и внедрена в действующую на АРМ машиниста.
На данный момент, система введена в эксплуатацию в течении года. За год работы системы, не произошло ни одной аварийной остановки печи из-за нарастания клинкера. До установки системы, такие остановки происходили, в среднем, 1 раза в год и длились от 48 до 72 часов. Каждый час простоя печи, несет убыток в 107000 рублей. Устранив аварийные остановки по наросту, мы сэкономили за год от 5136000 рублей до 7704000 рублей, что полностью окупает затраты на систему. Так же, каждый плановый ремонт печи, происходила очистка холодильника от нароста. Данная очистка проводилась вручную и несла за собой не только финансовые затраты, но и риски для здоровья и жизни работников. Тем самым, внедрение системы позволило не только произвести экономию средств, но и позволило устранить опасности для сотрудников.
В результате эксплуатации, было выявлено, что систему можно улучшить. Так как, образование нароста происходит от 1 часа, а машинист контролирует данный процесс только через смотровое окошко в стене холодильника, существует риск, что машинист, отвлеченный другими технологическими процессами, забудет проводить контроль нароста, что приведет к образованию большого нароста и следовательно, к аварийной остановке.
Для исключение такого неблагоприятного сценария, предлагается в дальнейшем установить систему видеомониторинга с внедрением искусственного интеллекта. А именно, установить жарозащищенный видеозонд в холодильник вращающейся печи, что позволит получать изображение с места образования
наростов. Для обучения алгоритмов нейронной сети распознаванию наростов, необходимо произвести загрузку снимков с присутствием нароста и без в зонах контроля. После чего, указать сети, где есть нарост, а где нет. Далее, предусмотреть функцию определения координат наростов на снимках для использования только тех пушек, которые располагаются в непосредственной близости к наросту и предотвратит холостую работу других пушек.

Купить