Модернизация системы автоматического регулирования подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали

Титульный лист

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт (факультет) _______________
Направление подготовки (специальность) _______________
Выпускающая кафедра _______________

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Название работы: __________________________________________________

Студента: Ф.И.О. __________________________________________________

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ
Директор института (декан факультета) _______________ (ФИО)
Заведующий выпускающей кафедрой _______________ (ФИО)
Руководитель выпускной квалификационной работы _______________ (ФИО)
Консультант по … _______________ (ФИО)
Консультант по … _______________ (ФИО)
Нормоконтролер _______________ (ФИО)
Выпускник _______________ (ФИО)

Череповец
_______ г.

ЗАДАНИЕ на выпускную квалификационную работу студента

Код и наименование направления подготовки (специальности): ____________________
Фамилия, имя, отчество: ____________________

Тема работы: __________________________________________________
(утверждена приказом по университету от «____» _______________ № __________)

Срок сдачи студентом законченной работы: ____________________
Исходные данные: ____________________

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке)

№	Наименование раздела	Срок выполнения (По плану)	Срок выполнения (Фактически)
1

Содержание графической части

№	Наименование чертежа	Формат	Объем (кол-во листов)

Руководитель работы: место работы, должность, ФИО, подпись.
Консультанты: должность, ФИО, подпись.
Дата выдачи задания: _______________
Задание принял к исполнению: дата и подпись студента.

ОГЛАВЛЕНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ 13
• 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ АРГОНА ДОННОЙ ПРОДУВКИ УСТАНОВКИ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ 16
  • 1.1 Описание технологического процесса подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали 16
  • 1.2 Обзор и анализ существующих системы автоматического регулирования подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали 18
  • 1.3 Формулировка требований к системе автоматического регулирования подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали 24
  • 1.4 Выбор варианта решения 25
• 2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 27
  • 2.1 Разработка функциональной схемы и оценка ее надежности 27
  • 2.2 Разработка алгоритма структурной схемы и моделирование системы 27
  • 2.3 Конструктивной оформление схемы электрических соединений 27
• 3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 27
  • 3.1 Расчёт затрат на модернизацию системы 27
  • 3.2 Расчёт годового экономического эффекта и срока окупаемости затрат 27
  • 3.3 Расчёт экономической эффективностИ 27
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИОВ 27

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы. На сегодняшний день для улучшения производственных показателей, обеспечения точности измерений, а также где важно максимально провести упрощение, регулирование производственных процессов, защиту производственной деятельности в соответствии с аварийными остановками, защитить технологическое оборудование, облегчить работу для технологического персонала, чтобы максимально эффективно контролировать технологический процесс с улучшением экономических показателей предприятия, крайне важно внедрять автоматизацию производственных процессов.

Тема работы актуальна в рассматриваемом производстве, поскольку существующая система, с помощью которой подается аргон на сталь-ковш, недоработана. Аргон проходит в сталь-ковш через три огнеупорные вставки, которые располагаются на дне сталь-ковша, с присоединением трех трубопроводов.

Один распределительный клапан и датчик, который контролирует расход и давление, осуществляет регулирование в начале, до того момента, как будет распределен газ по трем трубопроводам. В результате этого газ по трубам распределяется крайне неравномерно. Зачастую, случается, что на одной вставке не формируется требуемое давление, она забивается, а вакуумная дегазация проходит с нарушением технологии.

Продувка вставки возможна через подачу аргона высокого давления с перерасходом инертного газа. Плавка означает переход вакуумной крышки к соседнему сталь-ковшу, в результате чего производится следующая плавка. Для технологического персонала предусматривается задача присоединения и отсоединения стальных трубок к днищу сталь-ковша, что подразумевает ручной перевод клапана в положение, которое позволяет подавать газ через другие трубопроводы.

Следовательно, осуществляется формирование потребности модернизировать систему посредством установки по каждому трубопроводу датчика давления и регулирующего клапана, в результате чего инертный газ по трубам будет распределен максимально равномерно, ручное переключение сменится автоматизированным со стабилизацией режима дегазации.

На основе всех изменений, которые проводятся в соответствии с модернизацией, аргон подается стабильно по каждой огнеупорной вставки с минимизацией процесса, при котором вставка забивается. Все производство становится наиболее стабильным, осуществляется улучшение производственных показателей, сокращение простоев, улучшение экономических показателей, когда производится сталь.

Модернизацию АСУТП предлагается провести путем расширения существующей системы, добавление новых устройств для контроля, считывания и управления в существующие модули ввода/вывода контроллера Siemens Simatic S7-300.

Цель работы: модернизация системы автоматического регулирования подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали ЦВОКС СП ЧерМК ПАО «Северсталь».

Объект исследования: ЦВОКС СП ЧерМК ПАО «Северсталь».

Предмет исследования: оборудование системы автоматического регулирования подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали ЦВОКС СП ЧерМК ПАО «Северсталь».

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что рассматриваемая проблема недостаточно изучена на сегодняшний день, что подтверждается продолжающимися проблемами в данной области. Настоящие теоретические исследования могут быть применимы в дальнейших теоретических разработках.

Практическая значимость исследования заключается в том, что результаты настоящего исследования могут быть использованы для решения определенных практических задачи на производстве и при практическом изучении темы.

Структура дипломного проекта состоит из пояснительной записки, поставленной на __ страницах машинописного текста, в которую входят введение, основная часть исследования, заключения с результатами исследования и списком из __ использованных источников, __ таблиц, __ рисунков.

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ АРГОНА ДОННОЙ ПРОДУВКИ УСТАНОВКИ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ

1.1 Описание технологического процесса подачи аргона донной продувки установки вакуумирования стали

Действие системы автоматического регулирования, с помощью которой подается аргон донной продувки установки вакуумирования стали: контроллер UYIC получает сигналы от датчиков, после чего осуществляется выработка сигналов по контролируемым параметрам, поступающих до системы с визуализацией и отображением, как числовое значение в соответствии с автоматизированными рабочими местами (АРМ) оператора (UIH).

Обязанность оператора – осуществлять регулирование уровня того, как расходуется аргон, с установкой необходимого значения объема подачи. Расход регулируется через контроллер, где на входе он принимает данные, получаемые от расходометра, на выходе осуществляется выдача управляющего воздействия в соответствии с исполнительным механизмом – регулирующим клапаном (1г).

В соответствии с тем, как расходуется аргон, контроллер осуществляет подачу управляющего воздействия, чтобы открыть клапан или закрыть его, когда аргон расходуется больше, чем заданное количество.

Данный вариант имеет существенный недостаток, который заключается в том, что здесь отсутствуют регулирующие клапаны по каждому трубопроводу, что присоединяется к сталь-ковшу, в результате чего улучшается режим дегазации стали.

Рисунок 1 – Функциональная схема САР до модернизации

Таблица 1 – Спецификация

Поз.	Наименование	Кол-во	Примечание
1а	Датчик давления Cerabar M PMP 48	1
1б	Расходомер Prowirl 77	1
1в	Пневматический позиционный регулятор	1
1г	Регулирующий клапан	1
2а	ПЛК Simatic серии S7-300	1
3а	Рабочая станция (ПЭВМ)	1

Щит контроля и управления – контроллер производства Siemens Simatic S7-300. Контроллер характеризуется моделями ЦПУ, блоками питания на 24В, интерфейсными модулями, модулями, с помощью которых вводится и выводится информация, подключенные к цепям управления и измерения [1].

Через каждое автоматизированное рабочее место оператора осуществляется передача и получение данных, применяя сеть Ethernet, которая обладает связью с DCS-сервером. Для последнего характерно осуществлять передачу данных по Switch, после чего они передаются в АСУП. Сервер и контроллер связаны друг с другом через Profibus.