Реконструкцията на цинковото производство в ОЦК Кърджали

ВнедреноСп. Инженеринг ревю - брой 9, 2005

Реконструкцията на цинковото производство в ОЦК КърджалиРеконструкцията на цинковото производство в ОЦК КърджалиНовото техническо оборудванеОператорската станция
 

Проектът в частта му КИП, автоматизация и електро е изпълнен от Старт Инженеринг

Амелия Стоименова

Проект за реконструкция и модернизация на Цинков завод към Оловно-цинков комплекс (ОЦК) Кърджали e изпълнен през 2004 г. Проектът включва реконструкция на съществуващия цех мокро извличане и изграждане на нов участък ярозит и ново филтрувално отделение. Идейният проект е разработен от испанската компания Asturiana De Zink. Главен изпълнител е Химремонтстрой. Подизпълнител за части електро, КИП и автоматизация е Старт Инженеринг. В рамките на проекта е внедрено изцяло ново електро- и КИП оборудване в цех мокро извличане, участък ярозит и филтрувалeн. Внедрена е интегрирана система за управление на технологичните процеси, обхващаща и съществуващите отделение очистка и електролитен цех. Изградени са още нови заземителни и осветителни инсталации на всички помещения, разговорна връзка между всички участъци и командна зала, климатизация и вентилация на ел.пунктовете и подстанциите. Проектът в частта си електро, КИП и автоматизация, обхващащ проектиране и доставка на апаратура, програмиране, монтаж, пуск и обучение на персонала е изпълнен за период от четири месеца, уверяват от Старт Инженеринг.

Специфики на технологичния процес

Реализацията на проекта осигурява възможност за внедряване на непрекъснато неутрално извличане, дозиране на цинковата угарка, точно отчитане на ph на средата, въвеждане на ярозитен процес. Тъй като всички процеси са високотемпературни, използваните разтвори са силно киселинни с високо съдържание на абразивни частици, което поставя специфични изисквания към цялото електро- и КИП оборудване. Технологията изисква непрекъснато следене, записване и съхранение на данните за измерваните параметри и управление на механизмите с висока точност и сигурност при минимална намеса на технологичния персонал. Това налага необходимост от висока степен на организация и сигурност на системата за управление на технологичните процеси, коментират от ОЦК Кърджали.

Поставени изисквания

"От изпълнителите на части електро и КИП се изискваше да проектират и изберат необходимото оборудване за непрекъснато измерване на нива в 40 точки, рН в 4 точки, температури в 10 точки, разходи, концентрации, проводимост и др. Изборът на оборудване следваше да се съобрази с поставените от Asturiana De Zink изисквания, включващи непрекъсната работа 24 часа дневно, 365 дни в годината с минимални изисквания за поддръжка", коментира инж. Елена Шукерска, началник лаборатория по автоматизация и метрология в ОЦК Кърджали. "Системата за управление трябваше да включва КИП и А уреди за измерване на изброените параметри, регулиращи вентили с две състояния, електроуправление на мотори с директен старт и с честотни преобразуватели, като честотните управления следваше да се разработят на база интелигентни устройства с комуникация по Profibus DP. Към изпълнителите поставихме изискването да осигурят работа на управляваните механизми в три режима - местен, дистанционен и автоматичен, като повечето от регулиращите контури трябваше да бъдат резервирани при отказ на Profibus", допълва тя.

По отношение на внедрената автоматизирана система от ОЦК Кърджали изискват да бъдат реализирани пакет от информационни и управляващи функции, включително:

  • преработка и представяне на входната информация на мнемосхеми;
  • контрол по граници;
  • контрол на състоянието на оборудването;
  • контрол на двигателите;
  • контрол на контурите за ръчно управление;
  • архивиране на аналоговата информация;
  • графично представяне;
  • дистанционно управление на мотори с директен старт и мотори с честотно управление;
  • контури за регулиране на процесни величини.

Управляващата система

Автоматизираната система, внедрена от Старт Инженеринг в завода, е тип SCADA. "В металургичното производство новите технологии се развиват в две насоки, насочени към по-пълно извличане на полезния метал от изходната суровина, от една страна, и редуциране на енергията за извличането им, от друга. За да се реализира технологичното развитие, е необходимо постигането на висока технологична дисциплина, което е възможно най-вече посредством автоматизация на високо съвременно равнище", коментират целите, към които са се стремили при проектирането на внедрената система, от Старт Инженеринг.

Новата система за управление на технологични процеси е Simatic PCS 7, разработена от Siemens на базата на концепцията Totally Integrated Automation. Представлява еднородна, функционално напълно интегрирана система, гарантираща изпълнение на всички типови изисквания към съвременните платформи за автоматизация. Системата е с отворена концепция, което я прави съвместима с оборудване на други производители, оползотворява модерните информационни технологии, поддържа директно свързване към системи от по-високо йерархично ниво, включително платформи за планиране на заводските ресурси ERP. Системата Simatic PCS 7 се отличава с:

  • единна стратегия за конфигуриране на всички технически средства;
  • единна концепция за навигация и обслужване на аварийни съобщения;
  • защита на достъпа/управлението с ограничаване списъка на операциите, разрешени за различните категории обслужващ персонал;
  • единна система за мониторинг и диагностика;
  • синхронизация по време;
  • интегриране на системите за противоаварийна автоматика;
  • широк набор библиотеки с готови за използване функционални блокове, екранни форми и символи.

Мащабност на системата

Системата е с разпределена архитектура на управление. Високото йерархично ниво на системата е изградено от две операторски станции Fujitsu Siemens Computers, едната от които инженерна. Управляващото ниво на системата е реализирано от контролер на Siemens Simatic PCS7 със спецификация CPU S7-416-3, Main Mem. 2X1.6MB, UR2, 4 MB RAM. Контролерът комуникира с разпределените периферни устройства по ProfoBus комуникационна мрежа. Връзката между контролера и операторските станции се осъществява по Industrial Ethernet мрежа. Разпределената периферия ЕТ200М е концентрирана в пет електропункта. Полевото ниво на системата е изградено от сензори за технологични величини с трансмитери 4-20 mA; двоични сигнализатори; честотни преобразуватели VFD Micromaster 440 за регулиране оборотите на електродвигатели; апаратни регулатори Sipart DR21; пневматични регулиращи (аналогови) клапи с позиционер, както и пневматични двупозиционни (On/Off) клапи. Системата e обезпеченa с непрекъсваеми електрозахранвания - UPS (Coment Extreme) със спецификация 4.5 kVA (3 kW) и работен период 12 min и UPS (Pulsar Extreme C), поддържащ 1,5 kVA (1 kW) с продължителност на работа 6 min. Като мащабност внедрената система обхваща 2630 входно-изходни сигнала, от които 127 аналогови входа, 66 аналогови изхода, 1399 дискретни входа и 1038 дискретни изхода.

Функции на системата

На полево ниво (КИП и А) системата извършва непосредствено измерване на технологични величини и управление на изпълнителни механизми от местни табла. На ниво дистанционно наблюдение и управление се реализират функциите визуализация на технологичния процес и съоръженията; диагностика на оборудването, алармиране за неизправности и надхвърлени технологични граници, архивиране на технологични параметри, събития и операторски действия, автоматично поддържане на определени състояния (регулиране), логическо управление на механизми, автоматични защити и блокировки на съоръженията и инсталацията от опасни състояния, операторска намеса - ръчно дистанционно управление.

Визуализацията на технологичния процес следва логиката на разделянето му на пет етапа, т.е. операторът разполага с пет работни екрана - мокро извличане, очистка, ярозитно производство, вакуум филтър и електролиза. Освен това общият поглед върху целия технологичен процес се осигурява от общ екран (само за наблюдениe).

Системата обхваща 38 контура за автоматично регулиране. При повечето от тях регулиращият орган е помпа, шнек или вентилатор. Изпълнителният механизъм е честотен преобразувател. По този начин се спестява използването на класическа регулираща клапа и се избягват многото неудобства, свързани с този подход, уверяват от Старт Инженеринг. 

Почти всички софтуерни регулатори в процесорния модул са резервирани чрез използването на местни (вградени регулатори във VFD Micromaster 440) и апаратни регулатори (Sipart DR21).

Честотни преобразуватели VFD Micromaster

Зареждането и настройката на програмите за работа се извършват с фирмения софтуер на Siemens Starter. За интегрирането на програмите в системната среда на PCS7 (CFC, SFC) се използва функционалния блок Drive ES Simo MM4. Архивират се четири параметъра, които имат съществено значение за технологичния процес и за коректната експлоатация на двигателите - ток на двигателя, честота, вътрешно (от оператора) задание и външно (от софтуерен PID регулатор) задание на честотата на въртене на двигателите. Честотните преобразу ватели поддържат три работни режима:

Дистанционен, който се избира от трипозиционeн ключ в местната кутия. Скоростта на въртене се задава от системата за управление (от системния регулатор или ръчно от оператора в командна зала).

Местен автономен. Включва се при прекъсване на Profibus комуникацията и работещ двигател. В инвертора управлението автоматично се поема от вътрешен PID регулатор, в съответствие с последното коректно задание от системата, преди отпадане на комуникацията.

Местен ръчен режим, който се активира или при отпадане на Profibus комуникацията и последващо спиране на  двигателя, или чрез завъртане на трипозиционния ключ в местната кутия. При този режим ръчно е пускането и спирането, както и задаването на честотата.

Полевото оборудване

Изпълненият проект в ОЦК Кърджали включва и замяна на полевото оборудване. Контролно-измервателните уреди са доставени от водещи производители, сред които Endress&Hauser и Schneider Electric. За измерване на разход са монтирани един електромагнитен разходомер Promag 50P и три ултразвукови разходомери Prosonic Flow 93P. Нивото се измерва чрез седемнадесет ултразвукови нивомера Prosonic-M FMU41 и три радарни нивомера Micropilot-M FMR231. Доставеното полево оборудване включва още петнадесет вибрационни нивосигнализаторa Soliphant-II FTM31 и Liquiphant-M FTL51C и пет поплавкови нивосигнализаторa Float Switch XL1-AB123. За измерване на налягане се използват приборите Deltabar-M PMD 235, за температура - четири температурни сензора Omnigrad MTR15 и четири термометъра TST10. Освен изброеното техническо оборудване за целите на проекта са доставени и монтирани един прибор за измерване на проводимост и два за концентрация със сензори Indumax-P CLS50 и трансмитери Liquisys-M CLM253.

Всички трансмитери разполагат с HART комуникационен порт, който позволява дистанционно настройване с програмния пакет ToF Tool - FieldTool Package на E&H.

Електрочастта от проекта

Включва проектиране, поръчка и доставка на апаратура, монтаж и пуск в експлоатация на нова подстанция с две килии за трансформатори 1000 KVA 6/0,4 KV; силови кабели 6 KV; четири разединители 6 KV; щит ниско напрежение за 16 извода с две секции и секционен разединител; заземителна инсталация; осветление и вентилация; силови кабели 0,4 KV от подстанцията до цялата комутационна електроапаратура, която както бе подчертано е съсредоточена в 5 електропункта.

Проектът по отношение на електропунктове 1, 3, 4 и 5 включва проектиране, монтаж и въвеждане в експлоатация на разпределителни табла с двустранно захранване; захранващи кабели до всеки ел.пункт от 2 подстанции; захранващи кабели от всеки ел.пункт до съответните механизми; заземителни инсталации на всички електрически пунктове; вентилация и климатизация на всички ел. пунктове; пултове за местно управление на групирани механизми; табла за силово ел. захранване и управление (в т.ч. и чрез 32 бр. честотни преобразуватели VFD Micromaster 440 с мощност от 2.2 до 75kW) на ел. двигателите на 4 шнека по 14 kW, 28 бъркалки, 6 повдигача, 44 помпи, вакуум помпа (90kW), въздушни вентилатори 2x45kW, класификатор 4kW, конвейери 15 и 4kW, телфер 5.5kW и мостов кран 11kW.

По отношение на електропункт 2 работите по проекта включват проектиране, монтаж и въвеждане в експлоатация на пет пулта за местно управление на ел. двигателите на 23 помпи, 4 манофилтъра, 4 шнека, повдигач и бъркалка, както и кабелни връзки между новите местни пултове, съществуващите силови табла и системата за управление.

Резултати от внедряването

"Внедрените в завода прибори за измерване на процесни величини основно на Endress&Hauser и Schneider Electric осигуряват висока степен на сигурност и надеждност на информацията с минимална поддръжка и отговарят напълно на тежките и специфични технологични условия", заявява в отговор на въпроса какво е експлоатационното поведение на внедрената техника г-жа Шукерска. Сред основните предимства на внедрената система за управление на процесите Елена Шукерска поставя лесното й обслужване. "Операторът разполага с богат набор от динамични графики и мнемосхеми, което дава реална представа за текущото състояние на контролираните параметри и съоръжения, като системата алармира за възникналите нарушения, осигурявайки бърза намеса при необходимост. Всички извършени от оператор операции се документират, което осигурява висока степен на контрол и организация на работа. Богатият архив и подходящото представяне на данните от технологичните процеси предоставят на технолозите необходимата информация за протичане на процеса и ги улесняват при вземане на технологични решения", допълва тя.

По отношение на изградената система за управление Елена Шукерска коментира, че дава богата информация за работата на технологичното оборудване, което улеснява максимално анализирането и отстраняването на възникнали повреди от поддържащия оборудването персонал. "Системата осигурява висока степен на надеждност и отговаря напълно на поставените изисквания за непрекъсната работа на оборудването", допълва тя.




ЕКСКЛУЗИВНО
Top