Автоматическое управление технологическим комплексом фильтрования

Автоматическое управление технологическим комплексом фильтрования позволяет повысить производительность вакуум-фильтров, обеспечить стабильную влажность кека, уменьшить потери полученного концентрата с фильтратом и расход электроэнергии, увеличить безопасность работы оборудования комплекса.

Целью управления технологическим комплексом фильтрования является стабилизация основных выходных параметров – производительности и влажности кека.

; ; (2.7.)

Или оптимизация одного из этих параметров при сохранении заданного значения другого

; ; (2.8.)

; ; (2.9.)

Для реализации этих задач разработано достаточное количество способов и систем регулирования процесса фильтрования с использованием как прямых (производительность и вязкость), так и косвенных (температуры пульпы под кожухом фильтра) параметров, характеризующих процесс фильтрования.

Известны также системы управления на основе математических моделей, связывающих основные выходные параметры - производительность и влажность кека с входными возмущающими – температура и плотность входного потока пульпы и управляющими параметрами – частотой вращения дисков вакуум-фильтра и величиной вакуума.

; (2.10.)

; (2.11.)

Где , - производительность вакуум-фильтра и влажность кека; n – частота вращения дисков вакуум-фильтра; T, δ – температура и плотность пульпы, поступающей на фильтрование; p – величина вакуума; , , , , , , – экспериментальные коэффициенты.

Рис. 2.7. Схема автоматизации технологического комплекса фильтрования.

1а, 1б, 1в – комплект радиометрического плотномера ПР – 1027; 2а – термопреобразователь сопротивления ТСМ – 50; 2б – вторичный прибор ДИСК – 250; 3а, 3б – кондуктометрический сигнализатор уровня РОС – 1; 4а, 4б, 4в – комплект тензорезисторных весов АКВС – 1; 5а, 5б – комплект влагомера Spektra – Quaud; 6а, 6б – датчик давления «МЕТРАН – 150 ДИ»; 7а, 7б, 7в – уровнемер радиометрический «Gammapilot»; 8а, 8б – мановакууметр «МЕТРАН – 150 ДВ»

Для регулирования производительности вакуум-фильтров система обеспечивает возможность автоматического изменения частоты вращения дисков в пределах 50 – 100 % от номинальной и стабилизацию уровня пульпы в ваннах вакуум-фильтров в пределах ±40 мм от заданного и воды в водоотделителях ±25 мм.

Для управления технологическим комплексом фильтрования можно использовать универсальную многоуровневую автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП) «КОНЦЕНТРАТ», разработанную ОАО «ЦНИИКА».

Функциональная структура АСУТП «КОНЦЕНТРАТ» включает комплекс базовых функций и комплекс свободно наращиваемых функций.

В комплексе базовых функций АСУТП входят:

· опрос аналоговых (АС), дискретных (ДС) и температурных (ТС) сигналов;

· первичная обработка АС в АСУТП "КОНЦЕНТРАТ" включает: контроль достоверности датчика, фильтрацию (включая цифровую), перевод в технологическую размерность, допусковый контроль технологического режима;

· первичная обработка ДС включает контроль достоверности датчика, диагностику состояния технологического оборудования по состоянию ДС, диагностику (предаварийные и аварийные состояния) технологических объектов по информации групп ДС, диагностику управления технологическими объектами со стороны оперативного персонала;

· управление (стабилизация) режимных технологических параметров;

· управление работой технологического оборудования;

· развитый человеко-машинный интерфейс системы, построенный по иерархическому принципу "от общего к частному";

· протоколирование и архивация хода технологических процессов и действий оперативного технологического персонала по управлению этими процессами;

· обмен информацией между техническими узлами системы;

· диагностика программно-технических средств системы.

Комплекс свободно наращиваемых функций АСУТП "КОНЦЕНТРАТ" включает:

· управление работой технологического оборудования (технологическим процессом) с учетом динамики отклонений от заданных выходных характеристик технологического комплекса;

· диагностика и управление технологическими объектами с нестационарными характеристиками методами ситуационного анализа;

· определение и прогнозирование развития опасных и аварийных ситуаций с выдачей упреждающих управляющих воздействий;

· контроль и управление многосвязными технологическими объектами;

· планирование работы сложных технологических объектов с определением (декомпозицией) целей для каждого технологического передела, работающих на достижение оптимального функционирования объекта в целом;

· учет и планирование работы и ремонтов оборудования;

· оптимизация работы технологических аппаратов;

· расчет балансов сложных схем с технологическими рециклами с оптимизацией работы этих схем поисковыми методами;

· планирование оптимальных запасов исходного сырья и запасного оборудования на складах предприятия.

· гибкое программирование новых версий алгоритмов контроля и управления технологическими объектами (при реконструкции объекта или отработке новых технологий).

· возможность анализа и обработки архивных данных с наглядным представлением обработанных данных лицам, принимающим решения.

Техническая структура АСУТП является трехуровневой:

· Первый уровень - открытые промышленные контроллеры SMART и II С. а также аппаратура в стандарте 3U/6U VME или CompactPCI (основной производитель - фирма PEP Modular Com-puters. Германия), обеспечивающие прием информации от объекта, обработку принятой информации и вывод управляющих воздействий.

· Второй уровень - рабочие станции обслуживающего персонала на базе IBM PC-совместимых компьютеров от 233 МГц. RAM 128. HDD от 4.5Гб. монитор 17-19".

· Третий уровень - инженерные и архивные станции.

Надежность АСУТП обеспечивается резервированием отдельных наиболее важных элементов структуры: датчиков, модулей УСО, контроллеров, серверов ввода/вывода, линий связи.

Каждый уровень управления имеет соответствующее программное обеспечение.

На первом уровне:

· Многозадачная, многопользовательская операционная система реального времениOS-9.

· Инструментальная система программирования промышленных контроллеров ISaGRAF (компания SJ Inernational. Франция), реализующая поддержку стандартныхязыков программирования (в соответствии с требованиями стандарта МЭК 1131-3). типового набора функций и функциональных блоков и драйверов ввода/вывода.

· Поддержка различных протоколов промышленных сетей (PROFIBUS, CAN, ETHERNET, MODBUS)

На втором и третьем уровнях:

· Операционная система Windows NT. Windows 2000.

· SCADA-система для визуализации и управления технологическим процессом InTouch (компания Wonderware) или Citect (компания Ci Technologies).

· Реляционная СУБД реального времени Industrial SQL Server или ORACLE.

Основой АСУТП "КОНЦЕНТРАТ" является структурированная сеть (ETHERNET), позволяющая создавать АСУ различной сложности с возможностью подключения к ней отдельных программно-технических комплексов, создаваемых для конкретных технологических или исследовательских объектов (процессов), рабочих станций операторско-технологического персонала, архивных серверов и других структурных элементов.

Компания Larox разработала автоматизированную систему управления технологическим комплексом фильтрования, структура которой представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.8 Структура системы управления технологическим комплексом фильтрования компании Larox

Для реализации задач управления система управления технологическим комплексом фильтрования должна следующие локальные системы автоматического контроля и регулирования:

1. Система автоматического контроля температуры подшипников;

2. Система автоматического контроля объемного расхода пульпы в вакуум-фильтр;

3. Система автоматического контроля плотности пульпы, поступающей в вакуум-фильтр;

4. Система автоматического контроля температуры пульпы, поступающей в вакуум-фильтр;

5. Система автоматического контроля наличия перелива из ванны вакуум-фильтра;

6. Система автоматического контроля величины вакуума;

7. Система автоматического контроля давления воздуха на отдувку;

8. Система автоматического контроля верхнего уровня фильтрата в ресивере;

9. Система автоматического контроля влажности кека;

10. Система автоматического контроля производительности вакуум-фильтра по кеку;

11. Система автоматического регулирования производительности вакуум-фильтра по кеку с воздействием на частоту вращения дисков фильтра;

12. Система автоматического регулирования влажности кека с воздействием на частоту вращения дисков фильтра.

В зависимости от технических возможностей реализуется либо система (11) или (12).

Система управления Larox автоматизирует, оптимизирует и отображает на экране весь процесс фильтрации, позволяя оператору достичь наилучших результатов при минимальных эксплуатационных затратах и вмешательстве в процесс. Технические решения Larox включают автоматизацию работы фильтров всех типов, а также визуализацию процесса на уровне компании, передачу данных в режиме реального времени и возможность анализа качества готовой продукции. Все решения автоматизации Larox используют одинаковую архитектуру и построены по модульному принципу. Данные мониторинга процесса, отчеты и визуальная информация, предоставляемые системой, позволяют добиваться желаемых характеристик работы при наименьших производственных затратах. Удаленная техническая поддержка со стороны бригады специалистов местной или глобальной сервисной службы Larox с использованием модемной связи или Интернета помогает обеспечить непрерывную автоматизированную работу оборудования.

Система управления компании Larox может решать следующие задачи:

· Полная автоматизация фильтровального отделения

· Проектирование электрических систем и КИП

· Оптимизация и контроль процесса

· Сбор, систематизация и визуализация информации в режиме реального времени

· Выдача данных в диспетчерскую, в локальную сеть предприятия и в Интернет

· Интегрирование с офисными программами

· Расширенная диагностика в реальном времени

· Удаленный доступ для всесторонней поддержки

· Постоянное улучшение в течении всего срока службы

Контрольные вопросы к главе 2.

1. Что входит в состав технологического комплекса фильтрования?

2. Поясните принцип действия вакуум-фильтра.

3. Какие задачи решает автоматизация технологического комплекса фильтрования?

4. Какие параметры вакуум-фильтра могут быть использованы в качестве управляемых?

5. Каковы управляющие воздействия вакуум-фильтра?

6. Какие параметры оказывает существенное влияние на работу вакуум-фильтра?

7. Что является целью управления технологическим комплексом фильтрования?

8. Как контролируется состояние механизмов комплекса фильтрования?

9. Какие технологические параметры комплекса фильтрования необходимо контролировать для реализации его управления?

10. Какова структура АСУТП комплекса фильтрования?

11. Какие задачи решает каждый уровень системы управления?