Сар плотности пульпы в магнитном сепараторе

ВВЕДЕНИЕ 
 

        Внедрение автоматически действующих устройств в тот или иной процесс называется автоматизацией.

        Устройство, агрегат, машина и вообще какая-нибудь система называется автоматическими, если они выполняют свои основные функции без непосредственного участия человека. Автоматические устройства иногда для краткости называют просто автоматами (от греч. - самодействующий).

        Автомат (в технике) – устройство, которое без непосредственного участия человека выполняет процессы приёма, преобразования, использования и передачи энергии, материалов и информации, согласно заложенной в него программе.

       Автомат (в математике, кибернетике) – это математическая модель реально существующих или принципиально возможных систем, которые принимают, хранят и перерабатывают в дискретные моменты времени дискретную информацию.

       Понятие автоматизации тесно связанно с понятием механизации. Механизация освобождает человека от физической работы, сохраняя за ним функции управления работой машины и функции контроля за результатами этой работы.

        При автоматизации функции управления и контроля также передаются машинам. За человеком остаются лишь функции наладки, настройки и общего наблюдения за работой машин (пример - ЭВМ). Автоматические устройства широко внедряются в различные отрасли техники, и, в первую очередь там, где человеку невозможно или опасно было бы точно и эффективно управлять работой созданных им машин (например, химические заводы, атомные электростанции, самолеты, корабли, средства связи и т.д.).

        Выявлением и практическим использованием общих закономерностей, имеющихся в работе автоматических систем различной природы – механических, пневматических, гидравлических, электрических, электронных и др. – занимается научная дисциплина – автоматика.

        Автоматика включает в себя теорию технических средств (элементов) автоматики и теорию автоматического управления (ТАУ).

        Теория элементов автоматики занимается изучением принципов построения и методов расчета элементов автоматических систем (датчиков, усилителей, двигателей и т.д.).

          Для осуществления автоматического управления создается система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства.

         Целью курсового проекта является  модернизация системы автоматического  регулирования САР плотности пульпы. 
 
 
 

    1 Описание технологического

       процесса мокрого магнитного

       обогащения

    Фабрика ММО предназначена для мокро  – магнитного обогащения промежуточного продукта сухой магнитной сепарации (СМС) и производства тонкоизмельченного магнетитового концентрата для окомкования и отгрузки сторонним потребителям. 

    Фабрика построена в составе трех очередей                

    1 и 2 очереди (1-9 секции) имеют двухстадиальную  схему измельчения;

    3 очередь (11-16 секции) имеют трехстадиальную  схему измельчения;

    а секция 10 предназначена утилизации гидросмывов ЦПО.

    Технологические секции запускаются в работу при  запасе промпродукта в бункерах не менее 600 тонн на 1 секцию. Промежуточный  продукт СМС крупностью 20-0мм системой конвейеров -35,36, работающих в системе усреднения, продается в бункера 3 очереди фабрики ММС. Из бункеров конвейерами 37,38, с регулируемым приводом, промпродукт СМС перегружается на конвейер 39 , подающий промпродукт на измельчение в стержневые мельницы МСЦ-3200*4500. Измельченный материал крупностью 2-0мм обогащается на магнитных сепараторах 113,114,115 1 стадии обогащения ПБМ-П-90/250.

    Хвосты  сепарации направляются на 1 стадию классификации в гидроциклонах  диаметром 500мм и 710мм. Пески гидроциклонов Д500мм и Д710мм измельчаются в Шировой мельнице МШЦ-3600*5000 2 стадии измельчения. Разгрузка Шаровой мельницы поступает на 2 стадию обогащения, осуществляемую на сепараторах 89,90,91,92. Хвосты удаляются в отвал, а магнитный продукт, объединяясь с магнитным продуктом 1 стадии обогащения, поступает на 1 стадию классификации.

    Слив 1 стадии классификации на 3 стадию обогащения, осуществляя в два приема на сепараторах 81, 82, 83 ПБМ-ПП-90/250 и ПБМ-ПП 120/300. В этой стадии обогащения выделяются хвосты, промежуточный продукт, возвращаемый в 1 стадию классификации и магнитный продукт, направляемый на классификацию в гидроциклоны Д500 и Д350мм. Пески ГЦ-350 иГЦ-500 доизмельчаются в шаровой мельнице МШЦ-3600*5000 (одна мельница на секцию). Слив гидроциклонов сгущается и обесшламливается в дишламаторах 51, 53, 55, 57 МД-5000.

    Слив  дишламаторов выбрасываются в отвал, а пески дишламаторов направляются на 4 стадию обогащения, осуществляемую в два приема на сепараторах 30, 32, 34, 36, 38, 40 ПБМ-ПП-120/300. Хвосты сепараторов направляются в пульподелитель 1 и2 стадий обогащения и используется в качестве оборотной воды, а концентрат направляется для обезвоживания на вакуум-фильтры 12, 14, 16, 18 ДШ-100*2,5. Кек с фильтров разряжается на сборный конвейер 73 и трансформируется системой конвейеров на склад влажного концентрата, где концентрат усредняется, в штабель конвейерами 50, 51, работающими в реверсивном режиме. Усредненный концентрат роторными экскаваторами и системой конвейеров подается в расходные бункера фабрики окомкования.

    В данном ТП, из всего задействованного технологического оборудования, основным являются мельницы: стержневая и шаровая.

Таблица 1  Технические характеристика сепаратора 

Таблица 2  Технические характеристики мельницы 

Таблица 3 Технические характеристики мельниц 

Продолжение таблицы 3 

      2 Магнитный сепаратор – как объект

       автоматизации 
 

    Главной задачей при разработке системы  управления является выбор параметров, которые должны участвовать в управлении и, с изменением которых, в объект будут поступать возмущающие воздействия. Правильный выбор параметров управления позволит также определить критерий оптимального управления для проектируемой системы.

    Для того чтобы выяснить основные параметры  контроля и управления для проектируемого объекта, необходимо разработать блок-схему типовых воздействий на сепаратор (см. рис. 1).

    В проектируемой САР плотности  второй стадии сепарации основным объектом управления является сепаратор. Основной принцип регулирования на данном объекте – по возмущению то есть, поддержание заданного значения плотности второй стадии сепарации достигается путем воздействия на объект по результатам замера возмущений. Необходимо учесть максимально возможное число параметров в блок-схеме, основываясь на которых в дальнейшем выбираем основные наиболее характерные для данного контура регулирования. По разработанной блок-схеме ниже будут выбраны параметры контроля и управления, а также средства автоматизации. 

                                                                                   Z₁        Z₂         Z₃                                                                 

                       X₁                                                                                                                                                           Y₁

                       X₂

                       X₃ 

              X₄                                                                                                                                                             Y₂                                                                                                                                                                 
 

Входные параметры:

Х₂ – крупность материала

Х₃ – плотность пульпы

Х₄ – производительность

    Возмущающие параметры:

Z₁ – расход добавочной воды

Z₂ – напряженность магнитного поля

Z₃ – частота вращения барабана

    Выходные  параметры:

Y₁ – содержание железа в концентрате и хвостах;

Y₂ – выход концентрата и хвостов. 

Рисунок 1 Блок – схема воздействий 

    3 Выбор параметров контроля и 

        управления 
 

    Система управления должна обеспечивать достижение цели управления за счет заданной точности технологических регламентов в любых условиях производства, при соблюдении надежной и безаварийной работы оборудования и требований пожаро- и взрыво-безопастности.

    Целью управления проектируемой системы является регулирование плотности пульпы.

    Контролю  подлежат те параметры по значению которых осуществляется оперативное управление ТП, а также пуск и остановка основных технологических агрегатов. В проецируемой системе к таким параметрам относятся:

        -Расход пульпы на вход сепаратора

-Крупность материала питания

-Скорость вращения барабана

-Расход воды из сепаратора через смывное устройство

-Расход добавочной воды

    На  этапе выбора регулируемых параметров необходимо выбрать те, изменениям которых целесообразно вносить регулирующие воздействия в систему. В разрабатываемой САР таким параметром является плотность пыльпы.

    При нарушении нормального хода ТП должны срабатывать устройства сигнализации, оповещающие технологический персонал о нежелательных событиях в системе.

    По  результатам выбора параметров контроля и управления далее будут выбраны средства автоматизации. 

       4 Анализ среды обслуживания с точки

       зрения пожара взрывоопасных зон 
 

    Расположение  оборудования и коммуникации ТОУ должно предусматривать их безопасное обслуживание и соответствовать требованиям действующих нормативных документов по компоновке оборудования. Компоновка оборудования проецируемой САР должна быть приведена в соответствии характеристик среды обслуживания к ПВО и, обеспечивать удобные, надежные и безопасные условия эксплуатации системы. Кроме этого учет указанных условий поможет правильно выбрать приборы и средства автоматизации по исполнению, в результате чего будут реализованы схемы автоматизации и спроектирована безопасная, надежная и экономически эффективная САР плотности второй стадии сепарации. Среда обслуживания проектируемой системы характеризуется как среда с большим содержанием влаги пыли и электромагнитного излучения. Характеристика ПВО – зон  представляется в таблице 4. 

      Таблица 4 характеристика среды с точки зрения ПВО-зон  

          5 Разработка функциональной схемы

       автоматизации. Разработка контура

        регулирования 

        Функциональная схема автоматизации   – основной технический документ  проекта, определяющий функциональную  структуру, степень автоматизации  и представляет собой чертеж, на котором схематически условными  обозначениями обозначены: технологическое оборудование, коммутации, органы управления, средства автоматизации, вычислительные устройства, элементы телемеханики.

       Функциональная схема автоматизации строится на основе технологической схемы и схем цепей аппаратов и дает полное представление о ходе технологического процесса.

        На листе 1 ГЧ отображена функциональная схема автоматизации САР уровня пульпы, которая работает следующим образом.

        В сепаратор поступает вода и пульпа, для поддержания заданной плотности пульпы установлен датчик плотности (позиция 1.1) который замеряет плотность в барабане сепаратора. С датчика сигнал поступает на вторичный прибор на щите (позиция 1.2). При отклонении параметра вырабатывается сигнал который поступает на регулятор (позиция 3.2). Регулятор подает команду на исполнительный механизм, а исполнительный механизм воздействует на регулирующий орган увеличивая или уменьшая подачу воды в сепаратор.

         Контур регулирования выбирают на основании анализа влияния управляющих воздействий на регулируемый параметр. В качестве регулируемой величины выбирается, как правило, параметр, имеющий наибольшее технологическое значение для данного объекта управления и для измерения которого имеются технические средства, обладающие необходимой точностью и надежностью. Если эти условия в проектируемой системе не выполняется, то в качестве регулируемой величины выбирают (косвенную), связанную с первой, тогда разрабатывается система связанного регулирования.

           На основании анализа функциональной схемы САР плотности пульпы (см. ГЧ, ЛИСТ 1), используя данные технологического регламента, составляется функциональная схема контура регулирования. В контур входит:

- Датчик плотности

- Регулятор плотности

- Вторичны  регистрирующий прибор

- Исполнительный  механизм

- Регулирующий  орган 
 

Рисунок  2  Контур регулирования уровня пульпы

       ^{6 Обоснование выбора средств}

    ^{автоматизации} 

        ^{Автоматические устройства и средства вычислительной техники реализующие функции управления должны выбираться в рамках Государственной Системы Приборов (ГСП) с учетом сложности объекта, его режимов работы, ПВО, химии-ческой агрессивности и токсичности окружающей среды, вида измеряемого пара-метра, расстояния от датчиков до пунктов управления, требуемой точности и быс-тродействия, допустимой погрешности измерительных систем, места установки автоматических устройств.}

        ^{Для контроля плотности пульпы выбираем радиоизотопный датчик плотности NDS1000E.}

           ^{Изотопный плотномер состоит из измеряющего канала, к которому твердо приспосабливаются защитный контейнер источника и детектор напротив друг друга. Защитный контейнер источника содержит радиоактивный источник, кото-рый излучается через канал выхода луча на измеряющую секцию, когда контей-нер “открытый”, то с другой стороны контейнер активно защищен. Луч проходит через коллиматор, измеряющий канал, содержащий среду. Остаточный лучевой уровень измеряется высокочувствительным детектором, и результат измерения передается преобразователю сигнала в виде тарифа импульса. Чем выше плот-ность среды, тем больше от этого уменьшается луч и более низкий остаточный лучевой уровень приходит в детектор и наоборот.  Вычисление остаточного лучевого уровня, и таким образом измеряющего раз-дела является очень комплексной задачей, потому что кроме интенсивности ради-оактивного источника, расстояние между источником и детектором, дополнитель-ный эффект экранирования стенок измеряющего канала и влияния радиационной диффузии играют роль. Вероятность ответа детектора должна также приниматься во внимание. Так как геометрия измеряющего раздела и дополнительных компо-нентов с ограждающим эффектом остаются неизменяемой и, следовательно толь-ко измеряющая плотность изменяет тариф импульса.}

        ^{Метод изотопного измерения плотности допускает непрерывное и совершенно бесконтактное измерение плотности жидкости. Благодаря физическому принципу завихрения, изотопный плотномер подходит для агрессивных жидкостей, растворов, суспензий и смесей при высоких давлениях и температурах.}

   ^{Технические характеристики которого указаны в таблице 5.} 

^{Таблица 5 Технические характеристики плотномера NDS1000E} 

       ^{Выходной сигнал от датчика плотности NDS1000E передается преобразовате-лю NDS2000F, для преобразования тарифного сигнала в стандартный токовый сигнал. Он в свою очередь использует эти данные как параметры вычисления, для непрерывных и постоянных вычислений плотности, происходящих в течение из-мерения. Это ясно показывает, что точность измерения плотности зависит непо-средственно от качества калибровки.}

^{Технические характеристики преобразователя указаны в таблице 6.} 

^{Таблица 6 Технические характеристики преобразователя NDS2000F} 

      ^{С промежуточного преобразователя NDS2000F, сигнал поступает на карту PEA2 процессорной станции Contronic, для автоматического регулирования и ло-гического управления ТП. В процессорной станции можно отображать, хранить графики, события, информацию и управлять технологическим процессом. Все операции в процессорной станции выполнены программно. Технические характе-ристики процессорной станции Contronic указаны в таблице 7.} 

^{Таблица 7 Технические характеристики процессорной станции Contronic} 

       ^{Также на процессорную станцию Contronic поступает сигнал от магнитоин-дуктивного датчика Promag 30F, который контролирует расход воды в пульподе-литель. Принцип измерения соответственно по закону индукции Фарадея в про-воднике, который движется в магнитном поле, индуцируется напряжение. При магнитоиндуктивном принципе измерения текучая среда соответствует движуще-муся проводнику. Индуцируемое напряжение пропорционально скорости потока и передается измерительному усилителю через два измерительных электрода. С помощью поперечного сечения трубы определяют объем расхода протока. Посто-янное магнитное поле производиться включенным постоянным током неменяю-щейся полярности. Вместе с запатентованным ”интегрированным – автонулевым контуром” обеспечивается стабильная нулевая точка, независимость измерения от среды и нечувствительность к привнесенным твердым частицам. Нет необходи-мости в приспособлении к разным и сменяющимся средам.}