Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державне освітня установа вищої професійної освіти
Сибірський Федеральний Університет
В«ІНСТИТУТ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ І МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА В»
ХІМІКО-МЕТАЛУРГІЙНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Курсовий проект
Автоматизація доменного процесу. АСК тиску природного газу. Розрахунок вимірювальної схеми автоматичного потенціометра (0-700 Лљ С)
Красноярськ, 2009
Зміст
Введення
1 Доменний процес
1.1 Аналіз доменного процесу, як об'єкта автоматизації
1.2 Статичні і динамічні характеристики доменного процесу
1.3 Автоматичний контроль основних параметрів доменного процесу
2 Використання природного газу в доменних печах
3 Аналіз сучасних методів автоматичного контролю тиску і вибір найбільш раціонального методу
3.1 Класифікація приладів для вимірювання тиску
3.1.1 Рідинні прилади
3.1.2 Поршневі манометри
3.1.3 Пружинні прилади
3.1.4 Мембранні прилади
3.1.5 Манометри опору
3.1.6 Ємнісні манометри
3.1.7 П'єзоелектричні манометри
3.1.8 Теплопровідні манометри
3.2 Вибір раціонального методу вимірювання тиску природного газу
4 Розрахунок вимірювальної схеми автоматичного потенціометра
5 Опис роботи принципової схеми автоматичного контролю тиску природного газу
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Безперервне зростання потужності доменних печей та впровадження нових методів інтенсифікації технологічного процесу істотно підвищили продуктивність доменного виробництва та збільшили потоки сировини, енергії і продуктів плавки, що беруть участь в виробничому процесі. Сучасний доменний цех щодоби споживає понад 50 тис. т різних матеріалів, 100 млн. м 3 повітря, приблизно 2 млн. т води і витрачає більше 20 тис. кВтг електроенергії. Значно ускладнилося управління доменним виробництвом, зросла кількість інформації, яке необхідно освоїти і використовувати для управління процесом. Збільшилася також число керуючих впливів і ускладнився вибір управлінь, найбільш раціональних для даних умов. Аналіз інформації, що надходить і вибір оптимальних керуючих впливів вимагають високої кваліфікації персоналу, обслуговуючого піч. У цих умовах зростає необхідність впровадження систем автоматичного контролю і управління.
Системи контролю та управління роботою доменних печей поступово ускладнювалися - від найпростіших систем стабілізації окремих параметрів до локальних систем управління окремими режимами роботи печі і, нарешті, до комплексних систем управління всім доменним процесом.
Автоматичний контроль та стабілізація деяких параметрів доменного процесу зіграли в свій час велику роль у справі підвищення продуктивності та економічності роботи доменних печей. Впровадження локальних систем стабілізації витрати, температури і вологості гарячого дуття, тиску колошникового газу, нагрівання повітронагрівачів дозволило підвищити продуктивність доменних печей на 5-9% і отримати економію коксу 6-7%. Крім того, локальні системи стабілізації полегшили працю металургів і підвищили загальну культуру виробництва.
Впровадження локальних систем управління, таких, наприклад, як системи автоматичного керування шихтоподачі, розподілу гарячого дуття і природного газу по фурмам доменної печі, автоматичний переклад і управління нагрівом повітронагрівачів і т.д., дало додатковий економічний ефект: продуктивність доменних печей збільшилася ще на 4-5%, а витрата коксу знизився на 2-3%.
В даний час в Росії розробляється і впроваджується комплексна система автоматичного управління із застосуванням УВМ. В склад комплексної системи входять підсистеми управління шихтовку і шихтоподачі, управління тепловим і газодинамічним режимами і управління ходом печі. За попередніми розрахунками, впровадження комплексної системи підвищить продуктивність печей на 9-11% і знизить витрату коксу на 12 - 14%. Незважаючи на високу вартість комплексної системи управління, термін її окупності менше двох років.
1. Доменний процес
Основною технологічною завданням доменної плавки є відновлення залізних руд та отримання чавуну заданого складу і температури. Доменна піч відноситься до класу шахтних печей, в яких здійснюється шарової режим роботи з протитечією оброблюваного матеріалу, що заповнює весь робочий об'єм печі, і гарячих газів, що фільтруються через порівняно щільні шари цих матеріалів.
Характерними особливостями шарового режиму роботи печі є велика поверхня матеріалів, що піддаються тепловій і хімічній обробці, і в той же час невизначеність активної частини поверхні, що бере участь у процесах тепло-і масообміну. Причиною невизначеності є рух матеріалів, які в ході обробки міняють розміри і форми шматків і зазнають зміни хімічного складу і агрегатного стану, що змінює умови фільтрації горнових газів через різні ділянки перетину печі. Іншою особливістю шарового режиму є те, що всі види теплопередачі (радіація, конвекція і теплопровідність) тісно переплетені і практично нероздільні. Це ускладнює теоретичні розрахунки процесів теплообміну і експериментальне визначення теплотехнічних характеристик доменних печей.
Зі сказаного вище випливає, що основний технологічний процес доменної плавки - відновлення заліза, незважаючи на свою хімічну природу, значною мірою залежить від теплового режиму, розподілу газового потоку в стовпі шихтових матеріалів і характеру руху шихти.
Основне завдання автоматичного керування доменним процесом полягає у створенні найбільш сприятливих умов для протікання відновних процесів. При цьому доменна піч працює з максимальною продуктивністю і економічністю при обмеженнях, обумовлених якістю сировини, потужністю повітродувних машин, ресурсами кисню, природного газу, станом печі, допоміжного обладнання та ін
Основне завдання управління може бути розділена на ряд локальних (приватних) завдань, вирішення яких дозволяє вибрати і стабілізувати раціональні режими роботи печі. В Зокрема, до цих завдань відносяться:
В· Управління шихтоподачі;
В· Управління тепловим режимом печі;
В· Управління розподілом газових потоків в стовпі шихтових матеріалів;
В· Управління сходом шихти (ходом печі).
Хоча всі процеси, протікають в печі, взаємопов'язані, зазначені завдання в певній мірі автономні, і тому такий поділ досить обгрунтовано.
На першому етапі автоматизації доменного виробництва стабілізуються окремі параметри процесу: витрата, температура та вологість гарячого дуття, тиск колошникового газу і т.д. На другому етапі вирішуються зазначені вище приватні завдання по вибору і стабілізації оптимальних режимів і, нарешті, останній етап управління процесом полягає в координації роботи всіх приватних систем з метою досягнення заданого критерію управління.
Для вирішення всіх зазначених вище завдань в першу чергу необхідно вивчити особливості доменної печі як об'єкта автоматичного управління.
1.1 Аналіз доменного процесу, як об'єкта автоматизації
Виробництво чавуну є безперервним, процесом, що протікає у всьому об'ємі доменної печі. Отримання робочої інформації про хід технологічного процесу з внутрішніх областей доменної печі практично неможливо. Тому для контролю над ходом процесу і управління використовуються непрямі показники, певною мірою відображають стан окремих ділянок (зон) доменної печі. До таких показників відносяться, наприклад, склад колошникового газу, перепади статич...
