В 2020 году компания РИТМ выполнила работы по проектированию и внедрению системы автоматизации брикетировщика угольной пыли расчетной производительностью 120 тонн/сутки. Работы выполнялись для нужд АО «Ростерминалуголь», порт Усть-Луга.

Разработанная автоматизированная система управления технологического процесса брикетирования угольной пыли предназначена для:

• контроля состояния брикетировщика путём измерения его технологических параметров и параметров состояния оборудования;
• регулирования технологических параметров брикетирования;
• управления исполнительными механизмами и приводами оборудования;
• сигнализации предельных значений параметров технологического процесса и состояния оборудования;
• отображение принимаемой и обрабатываемой информации.
• определения аварийных ситуаций на технологических узлах путем опроса датчиков в автоматическом режиме, анализа измеренных значений, выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы в автоматическом режиме или по инициативе оперативного персонала.

Функциональные особенности

Автоматизированная система управления относится к информационно-управляющей системе и предназначена для управления технологическим процессом брикетирования угольной пыли.

Опрос датчиков брикетировщика:

• Датчики заштыбовки угольной пыли.
• Концевые выключатели открытия/закрытия заслонок.
• Датчик температуры внутри брикетировщика.
• Датчики уровня угольной пыли.
• Датчик влажности угольной пыли.
• Датчик скорости смесителя.
• Датчик скорости пресса.

Автоматический контроль состояния оборудования технологического процесса (сигналов состояния):

• Обогрев приёмного бункера.
• Вибромоторы.
• Шнеки транспортирующие.
• Обогрев брикетировщика внутренний.
• Обогрев подводящего трубопровода.
• Смеситель.
• Пресс.
• Обогрев фильеры.
• Дозирующий насос.

Отображение температуры внутреннего пространства брикетировщика и влажности подаваемого сырья в режиме реального времени отображается в виде значений на панели шкафа автоматики.

Система может эксплуатироваться круглосуточно. Виды, периодичность и регламент обслуживания технических средств указаны в соответствующих инструкциях по эксплуатации.

Для обеспечения нормального функционирования системы, предотвращения искажения информации от случайных воздействий со стороны лиц обслуживающего персонала, не имеющих доступа к отдельным частям системы, в программном обеспечении системы должна быть предусмотрена защита информации от несанкционированного доступа.

Принцип действия

Брикетировщик получает угольную пыль от системы аспирации угольного терминала. Система автоматизации проводит опрос датчиков наполнения приемного бункера угольной пыли и управляет транспортными шнеками и вибраторами для предотвращения слипания пыли в накопительных бункерах.

Угольная пыль смешивается с водой для получения готовой брикетируемой смеси. Запуск дозирующего насоса осуществляется по результату опроса датчика давления воды, если да — пуск, нет – авария. Объем дозирования зависит от данных полученных от датчика влажности угольной пыли. Опрос датчика влажности постоянный, на основании его данных настраивается изменение дозировки воды. Влажность смеси угольной пыли регулируется постоянно.

Если сработал датчик заштыбовки угольной пыли или смеси, то смеситель останавливает подачу в пресс, шнек пресса продолжает работать, загрузка бункера продолжается.

Сервисный режим

В сервисном режиме каждый исполнительный механизм запускается отдельно и работает независимо друг от друга. Датчики уровня и заштыбовки работают и дают сигналы, но не блокируют. Датчик оборотов пресса и датчик тока работают на отключение, аналогично автоматическому режиму. Датчик влажности показывает значение влажности угольной пыли.

Автоматический режим

Вибраторы при включении автоматического режима работают постоянно, включаются одновременно с агрегатами. По датчику скорости контролируется механическая авария пресса (срезало шпонку, свернуло шнек) вращение есть – работа, вращения нет — авария. При переводе в положение работа и нажатии кнопки сброс ошибок включается автоматический режим.

Система подает сигнал на открытия шибера если он закрыт. Открывается общий клапан воды и контролируется давление воды в системе дозирования.

Производится опрос датчиков уровня угольной пыли в накопительных бункерах. Контролируется работа системы аспирации. Если аспирация запущена или запустилась в режиме ожидания, то начинается запуск автоматического режима. Запускаются шнеки подачи угольной пыли. Шибер закрывается и далее идет работа по уровням.

Если произошло превышение тока пресса, то останавливается смеситель. Если пропадает сигнал от аспирации то шибер открывается, шнеки останавливаются. Брикетеровщик дорабатывает заполненный объем угольной пыли и переходит в режим ожидания. Вибромоторы работают при работе смесителя и пресса.

Контроль аварийных ситуаций

При возникновении аварии на пульте загорается лампа, открывается шибер и все оборудование останавливается.

Виды аварий:

• Несогласованность датчиков уровней.
• Превышение тока.
• Не срабатывание концевых выключателей шибера.
• Срабатывание автоматов двигателей.
• Сигнал от расходомеров.

При аварии свет и обогрев брикетировщика остаются в рабочем состоянии.

• Если температура воздуха ниже 2 градусов, в режиме ожидания и работы включается обогрев подводящего трубопровода.
• При запуске, если температура воздуха меньше 2 градусов, то включается обогрев приёмного бункера.
• При температуре воздуха менее 2 градусов, включается обогрев внутреннего пространства брикетировщика. Если работает внутренний обогрев – работает вентилятор принудительной циркуляции воздуха.
• При превышении температуры внутри брикетировщика отметки 25 градусов, включается оба вентилятора принудительной циркуляции и охлаждения.

Расчет воды в системе дозирования

Производительность смесителя 9,5 м3/ч при 50 Герц. Влажность угольного брикета должна быть среднем 25%. При средней влажности пыли 5% воды нужно добавить 20% — это 1,9 м3/ч или 1900л/60=31,5 л/мин.

Измерение влажности угольной пыли

Зондовые влагомеры предназначены для контроля влажности порошкообразных, гранулированных, пастообразных и сыпучих материалов, в том числе угольной пыли. Зонд датчика выполнен из прутка коррозионностойкой стали. Зонд размещается в контролируемом материале и может монтироваться в бункере или над лентой конвейера. Крепление производится с помощью муфт-держателей, установленных на металлическом основании.

Влагомер работает следующим образом. Электронный блок содержит генератор, который перестраивается по частоте в метровом диапазоне длин волн. Одновременно измеряются волновые параметры линии передачи, образованной зондом датчика и металлическим основанием — стенкой бункера. В момент достижения резонанса запоминается частота гармонического сигнала, вырабатываемого генератором, а также определяются напряжения на входе и выходе измерительной ячейки датчика. Эти параметры, измеренные в контролируемом материале и на воздухе, позволяют вычислить показатель преломления материала (коэффициент замедления электромагнитной волны в материале) и его диэлектрическую проницаемость. По переводным таблицам, составленным для набора температур и заложенным в память электронного блока для угольной пыли.

Полученное в результате расчета значение влажности передается с выхода электронного блока по цифровому интерфейсу (RS-485) и, одновременно, токовым сигналом 4-20мА на внешний индикатор и промышленный контроллер, управляющий технологическим процессом.