Цели и задачи автоматизации производства. Назначение и цели создания АСУ ТП. Автоматический контроль

снижению расхода древёсины, химикатов, электрической и тепловой энергии на производство целлюлозы;

-  снижению производственных потерь;

-  улучшению качества, выпускаемой продукции (его характеристики стабилизируются);

-  улучшению условий труда обслуживающего персонала;

-   предотвращает аварийные ситуации

По данным фирмы Valmet внедрение АСУ ТП периодической варки целлюлозы позволяет получить:

-  уменьшение разбега числа Каппа (отклонений от заданного значения) на 10-50 %

-   увеличение выхода целлюлозы по варке до 2 %

-  уменьшение расхода пара на 5-15 %

-  стабилизацию расхода пара на 20-50 %

-  повышение производительности до 5 %

-  экономию химикатов до 5 %

-  уменьшение числа эксплуатационного персонала на 0-20 чел.

-  улучшение управляемости в переходных и аварийных ситуациях

-  улучшение способности обработки данных

-  уменьшение человеческих ошибок.

Используя эти данные и данные из фактической калькуляции варки целлюлозы за август 2005г можно подсчитать ориентировочную экономию за счёт уменьшения расхода пара на 15 %. Экономия за год может составить:

Э = 12*(0,15*4722649) = 8500768,2 руб.

АСУ ТП в необходимых объемах должна автоматизировано выполнять следующий основной набор функций:

-  сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т. п.) о состоянии объекта управления;

-  выработку управляющих воздействий (программ, планов и т. п.);

-  передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль;

-  реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;

-  обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.

Для стабильной и надежной работы варочных котлов системой управления должны решаться следующие основные задачи:

-  управление загрузкой котлов

-  управлениетемпературным режимом варки

-  управление сдувками (давления в варочных колах)

-  управление выдувкой массы

-  управление процессом регенерации

-  система автоматических защит и блокировок

-  автоматическая сигнализация

Для решения этих задач производится контроль, регулирование и регистрация параметров технологического процесса, отображение их на пульте оператора, а также срабатывание защит и сигнализации при выходе их за заданные значения, которые определяются на основании обеспечения безопасной работы варочных котлов:

Автоматический контроль

-  давление в варочном котле

-  уровень в варочном котле

-  уровень в регенерационной цистерне

-  давление пара в паропроводе

-  температура пара в паропроводе

-  расход свежей воды

-  расход пара на цех

-  общий расход кислоты на цех

-  расход пара в теплообменник

-  давление в регенерационной цистерне

-  давление пара на уплотнение

-  температура вверху котла

-  температура внизу котла

-  расход пара на котёл (в теплообменник)

-  уровень в конденсатоотводчике

-  вес котла

-  расход кислоты на котёл

-  содержание SO₂ в варочном растворе

-  pН  конденсата в теплообменнике

-  температура сдувок

-  расход щёлока на перепуск

-  температура щёлока на перепуск

-  температура в трубопроводе вакуумизации

-  разряжение в трубопроводе вакуумизации

-  давление в напорной линии насоса циркуляционного насоса

-  давление в конденсатоотводчике

-  влажность щепы

Автоматическое регулирование:

-  расход пара на уплотнение

-  давление в варочном котле

-  перепуск щелока

-  температура в варочном котле

-  расход пара в теплообменник

-  уровень в конденсатоотводчике

-  температура сдувок

-  разряжение в трубопроводе вакуумизации

-  давление в напорной линии насоса циркуляционного насоса

-  давление в регенерационной цистерне

Примечание: жирным шрифтом выделены пункты, которые предлагается включить в новую систему.

Сигнализация: предупредительная сигнализация должна оповещать оператора:

-  об отклонениях параметров от нормы и непредвиденном отключении отдельных элементов оборудования;

-  о неисправностях в схеме защиты и аварийной сигнализации;

-  о срабатывании локальных защит.

Защита: должна обеспечить сохранность оборудования и безопасность эксплуатации при аварийных отклонениях параметров или неисправности отдельных элементов оборудования. В дополнение к системе аварийной защиты на котле должны быть  блокировки.

3. Анализ системы автоматизации (АСУ ТП)

В зависимости от показателей качества целлюлоза должна изготовляться следующих марок:

Наименование показателей	Марки
	С	К	В	Э	Д	Б	Н
1.  Механическая прочность при размоле в мельнице ЦРА до 60о ШР, разрывная длина, не менее, м	8000	7500	7000	6500	6500	6500	4000
2.  Прочность на излом при перегибах, не менее	300	250	250	250	200	150	50
3.  Белизна, % не менее	85,0	85,0	85,0	85,0	85,0	85,0	80,0
4.  Массовая доля смол и жиров, % не более	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,5
5.  рН водной вытяжки	6,0-7,0	6,0-7,0	6,0-7,0	6,0-7,0	6,0-7,0	6,0-7,0	6,0-7,0
6.  Сорность, шт. для соринок площадью от 0,1 до 1,5 мм2 не бол в том числе: св. 1,0 до 1,5 мм2 св. 1,5 мм2 не более	70 5 3	70 5 3	70 5 3	100 5 4	120 10 5	120 10 9	500 30 40
7. Влажность, % не более	20	20	20	20	20	20	20

Таблица 1. ТУ 5411-005-43508418-2002

Целлюлоза сульфитная белёная из хвойной древесины должна изготавливаться в соответствии с требованиями настоящих технических условий по технологическому регламенту.

В котёл загружается:    125 пл. м³ древесины

130 м³ кислоты.

Расход химикатов:      сода – 170 кг/т сера – 120 кг/т.

Выход с котла:  25 тонн готовой целлюлозы.

Непровар:          не более 3,0%, сучки не допускаются.

Целлюлоза небеленая жесткость  75-105 пер.ед. (метод определения по Беркману).

Процесс варки и продолжительность всех операций, начиная с осмотра котла и кончая выдувкой, осуществляется в соответствии с температурным графиком варки.

Температурный график варки  /полный оборот котла/

Таблица 2

Наименование операций	Продолжительность операций, час-мин
Осмотр котла Загрузке щепы с уплотнением Закачка кислоты с перепуском Заварка до температуры 105-110°C Стоянка при температуре 105-115°C /пропитка/ Подъём до температуры 140-145°C Стоянка на конечной температуре и сдувка газа Выдувка ИТОГО:	0 час.10 мин 0 час.50 мин 0 час.30 мин 1 час.30 мин - 1 час.40 мин 1 час.50 мин - 2 час.30 мин 1 час.40 мин - 2 час.00 мин 2 час.20 мин 0 час.15 мин 9 час.05 мин - 10 час.15 мин

Управление температурным режимом осуществляет варщик в ручном режиме. Для выполнения заданного температурного графика варщик, согласно показаниям термометра, увеличивает или уменьшает подачу греющего пара  в котёл (при помощи клапана на паропроводе), так чтобы температура в котле нарастала по заранее намеченной кривой.

Для анализа температурного режима взяты данные (диаграммы с самописцев) за сутки по варочному котлу № 4 от 25.02.2005 и по варочному котлу № 6 от 23.06.2005. На диаграммах можно выделить по два полных оборота котлов № 4 и  № 6.

На приведённых рисунках нанесены границы температурного профиля в каждый период варки согласно технологическому регламенту и выполнено наложение данных с диаграмм на эти границы (в пределах которых допускаются колебания температуры в варочном котле).

Как видно из графиков, в некоторые периоды варки температурный профиль не соответствует заданному. Реальные кривые вплотную приближаются к границе, либо вовсе выходят