В II, III квартале 2011 компания «СКАТ-Урал» выполнила «под  ключ» комплекс работ по автоматизации и электроснабжению модернизированного участка сушки чугуновозных ковшей ОАО «НТМК».

Специалистами научно-исследовательский института металлургической теплотехники (ОАО «ВНИИМТ» г.Екатеринбург) специально для используемых на НТМК ковшей была разработана двухступенчатая газовая горелка с особым алгоритмом розжига и функционирования, а также технологические и строительные разделы проектной документации.  

Объем работ

Работы велись от стадии «кабинетной задумки» до производственных испытаний участка включая все необходимые этапы:

  • Проектирование разделов автоматизация технологии («АТХ») и электросиловые машины («ЭМ») 

  • Полная комплектация оборудования по разработанным разделам проекта – от  датчиков КИП и силовых кабелей до лицензий на программное обеспечение

  • Сборка шкафов электроснабжения и шкафа автоматизации на базе программируемого контроллера

  • Разработка индивидуального программного обеспечения контроллера и автоматизированного рабочего места оператора по составленному техническому заданию

  • Электромонтажные работы на объекте

  • Пуско-наладка и обучение персонала

Основные трудности

При выборе оборудования КИП основной сложностью было то, что производственное помещение не имеет собственной системы отопления, а сушка ковшей – процесс периодический. В связи с этим, в зимнее время температура в помещении может опускаться до уличной (до -40°С); а  летом, при всех трех рабочих стендах, может приближаться +40°С.

В силу того, что были использованы нестандартные горелочные агрегаты и все три стенда сушки оказались «завязаны» на общий газоотводящий тракт, система автоматизации не могла быть построена на типовых блоках и решениях. Единственным вариантом было использовать свободно программируемый контроллер и индивидуально разрабатывать программное обеспечение.

Так как теплотехническая служба заказчика постоянно проводит работы по улучшению футеровочного состава, то при разработке программного обеспечения необходимо было предусмотреть возможность работы на произвольной программе сушки / разогрева.

 

Решение

Система автоматизации создана по классической трехуровневой модели:  датчики КИП и исполнительные механизмы (I уровень), промышленный контроллер (II уровень), автоматизированное рабочее место на базе персонального компьютера (III уровень)

 

Приборы КИП и пульты управления в производственном помещении имеющие чувствительные к температуры элементы (например, ж/ж дисплеи) оснащены электроподогревом. Отсечные клапана на газопроводах использованы ф. Kromschroeder, регулирующая арматура на газо- и воздухопроводах отечественного производства.   

На среднем уровне системы автоматизации для реализации поставленных задач было применено оборудование ф. Siemens  -  контроллер серии S7-300 с необходимым набором модулей ввода-вывода. Электро- коммутационное оборудование ф. Schneider Electric. В цепях управления задвижками использованы полупроводниковые контакторы

Автоматизированное рабочее место выполнено на базе SCADA-системы WinCC ф. Siemens.

Для размещения силовых шкафов и шкафа автоматизации заказчик выделил отдельное помещение, которое было переоборудовано в соответствии с требованиями для электрощитовой.

Разработанное программное обеспечение АРМ выполняет все функции по контролю и управлению технологическим процессом на всех 3х стендах.

Некоторые характеристики разработанного программного обеспечения:

  • Количество одновременно заложенных графиков сушки / отжига - 6

  • Количество ступеней в каждом графике – до 10

  • Возможность произвольно менять местонахождение ковша со стенда на стенд с сохранением всех предыдущих данных (температурного графика)  

  • Возможность вести график сушки с произвольной точки  (начальная температура может задаваться оператором)

  • Время хранения технологического архива – 18 месяцев.

 

Технологическая наладка

Приемка работ велась с постоянным тепловизионным контролем теплотехнческой лабораторией ОАО «НТМК». Замеры проводились как по температуре внутренней поверхности ковша, так и по всей глубине футеровки с помощью закладных термопар.

Контрольные измерения совпадали с теоретически необходимыми величинами, но окончательно можно убедиться в том, что сушки футеровки идет максимально качественно, только проанализировав число «наливов» раскаленного металла, которое ковш выдерживает без разрушения футеровки. С учетом графика работы доменного цеха, требуемое согласно техническому заданию число наливов ковша, достигалось только через 4 месяца после запуска в работу модернизированного участка.

Первые ковши, высушенные по новой технологии достигли требуемой отметки в 400 наливов в декабре 2011 при том, что ранее каждый ковш «ходил» не более 250-260 наливов. Итого выполнение основной технологической задачи – увеличение срока службы теплоизоляционного покрытия  было доказано.

 

Впрочем, специалисты теплотехнической лаборатории НТМК считают, что есть резервы и для дальнейшего увеличения срока службы футеровки путем тщательного подбора оптимальных температурных режимов сушки. С учетом возможностей разработанного программного обеспечения это может быть сделано собственными силами, используя тот «программный инструмент», которой был предоставлен.

На фоне таких достижений, снижение общего потребления природного газа участком сушки по сравнению со старыми показателями в 6 раз является лишь приятным дополнением.