АСУ сгустителя/осветлителя
АСУ сгустителя/осветлителя
Одна из основных сложностей при управлении сгустителями/осветлителями состоит в том, что при функционировании данного технологического оборудования одновременно необходимо поддерживать на требуемом уровне целый ряд технологических параметров: плотность разгрузки, объемную производительность разгрузки, содержание твердого в сливе и т. д. Что в условиях реального технологического процесса, зачастую, усугубляется ограниченным количеством контролируемых автоматически параметров, отдавая всю ответственность управления технологическому персоналу, «ведущему процесс» на основе своих знаний и опыта. Однако очевидно, что при этом технологический персонал не в состоянии оценить текущий процесс и может регистрировать только последствия уже развившихся нарушений.
Так, например, повышение содержания твердого в сливе сгустителя оператором фиксируется по факту уже случившегося нарушения. При этом он должен или уменьшить питание или увеличить разгрузку сгущенного продукта. В любом случае складывается практически аварийная технологическая ситуация, что негативно сказывается на работе узла сгущения в целом (повышения содержания твердого в сливах) и на работе последующих циклов (для флотации - снижение качества концентрата или снижение извлечения).
Характерной чертой такого управления операцией сгущения является очевидная цикличность возникновения подобных ситуаций.
Понимая, что повышение эффективности сгущения/осветления может быть обусловлено только автоматизацией этого процесса, ООО «Вэктис Минералз» были разработаны и реализуются единые принципы построения систем управления операцией сгущения/осветления.
Использование автоматизированных систем нашей компании позволяет контролировать ключевые технологические параметры сгущения/осветления и поддерживать их на оптимальном уровне, тем самым увеличивая производительность технологического аппарата, улучшая его характеристики.
Основные функции АСУ сгустителя/осветлителя
Целью функционирования системы автоматического управления является повышение технико-экономических показателей работы операции сгущения/ осветления, безопасности обслуживающего персонала, безопасного функционирования технологического оборудования.
Для этого АСУ, реализуемая ООО «Вэктис Минералз», выполняет следующие основные функции:
— Непрерывное, централизованное управление сгустителем/осветлителем (операцией сгущения) в режиме реального времени.
— Контроль основных параметров работы технологического оборудования:
- количество материала, подаваемого в сгуститель/осветлитель;
- гидростатического давления в разгрузке сгустителя/осветлителя;
- объемного расхода и плотность разгрузки сгустителя/осветлителя;
- объемного расхода слива сгустителя/ осветлителя;
- уровня постели сгустителей (высоты осветленного слоя);
- мутность слива (содержания твердого в сливе);
- расход флокулянта/коагулянта.
— Автоматическое и автоматизированное управление с целью поддержания в установленных пределах значений регулируемых параметров технологического процесса:
- количества твердого в сгустителях на оптимальном уровне;
- плотности и расхода сгущенного продукта;
- уровня постели сгустителей/осветлителей (высоты осветленного слоя или уровня раздела фаз);
- мутности слива (содержание твердого в сливе) сгустителей.
— Дистанционное управление частотно-регулируемым электроприводом насоса разгрузки сгустителя/осветлителя, дозаторами флокулянта приводами запорно-регулирующей арматуры питания.
— Визуализация параметров технологического процесса и отображение состояния каждого из агрегатов системы на данный момент на панели местного управления и в операторских пунктах с помощью АРМ системы или интеграции в действующую АСУ ТП предприятия с помощью мнемосхем.
— Контроль, регистрация и хранение основных параметров технологического процесса, а также возможность построения их графиков в режиме реального времени.
— Автоматическое формирование и ведение истории технологического процесса с возможностью построения графиков параметров технологического процесса за последний час, сутки, месяц с помощью местной панели управления, АРМ.
— Автоматическая обработка аварийных ситуаций, а также формирование и выдача сообщений о возникающих аварийных ситуациях на местном пульте управления и операторских пунктах.
Основние АСУ сгустителя/осветлителя
Одним из основных принципов построения системы управления сгустителем/осветлителем является обеспечение контроля ключевых технологических параметров, позволяющих фиксировать самое начало развития технологического нарушения и позволяющих своевременно и корректно реагировать, не допуская создания технологической аварийной ситуации.
Одним таких ключевых параметров в процессе сгущения/ осветления является уровень раздела фаз (высота осветленного слоя), при котором обеспечивается кондиционный слив сгустителя.
Для контроля уровня раздела фаз предусматривается установка погружных ультразвуковых датчиков SONDAR 3000, производства фирмы IS Technologies Co. Ltd. непосредственно в сгустителе/ осветлителе. Применение погружных датчиков позволят управлять уровнем раздела фаз и регистрировать нарушения процесса на начальной стадии.
SONDAR 3000 – это высокоразвитая ультразвуковая система, обеспечивающая измерение уровня сгущенного продукта/осветленного слоя в осветлителях, сгустителях, отстойниках и прочих подобных резервуарах при различных производствах.
SONDAR 3000 состоит из микропроцессорного преобразователя, предназначенного для обработки сигналов с датчиков и формирования сигнала состояния постели сгустителя, а также бесконтактного ультразвукового датчика.
Предусмотрены различные варианты комплектации, в том числе для установки на подвижный мост (ферму) сгустителя/осветлителя с периферическим приводом и беспроводной передачей данных, а также для установки на осветлители с вращающимся скиммером для удаления пены с поверхности. При необходимости SONDAR 3000 оборудуется водяным или воздушным устройством очистки погружного датчика.
Вторым важным параметром с точки зрения управления процессом сгущения/осветления является мутность (содержание твердого) в осветленном слое.
Контроль мутности слива сгустителей/осветлителя для целей управления технологическим процессом осуществляется с применением системы контроля типа 5320-01, определяющих мутность на основе оптического метода.
Измерение производится при помощи погружных зондов (первичных преобразователей), устанавливаемых непосредственно в точке контроля (в верхней части чаши сгустителя/ осветлителя или желобе сбора слива сгустителя).
Система типа 5320-01 состоит из погружных зондов, вторичного преобразователя и арматуры для установки и строится с применением компонентов фирмы WTW, Германия.
Измерение низкой мутности, применяемое в системе, проводится на основе нефелометрического принципа, то есть регистрации величины рассеивания инфракрасного излучения твердыми частицами пульпы под углом 90 градусов.
Традиционно для очистки измерительного окна погружных зондов применяется механическая очистка, представляющая собой щетку, периодически протирающую измерительное окно. Опасность использования такой системы очистки заключается в наличии в пульпе абразивных частиц, при попадании этих частиц под щетку измерительное окно может быть повреждено.
К отличительной особенности погружных зондов компании WTW следует отнести уникальный принцип очистки окна погружного зонда, суть которого заключается в периодическом колебании рабочей поверхности с ультразвуковой частотой. В результате таких колебаний происходит отслоение отложений и, следовательно, очистка окна без механического воздействия на него.
Погружной зонд системы типа 5320-01 позволяет регистрировать увеличение мутности в верхних слоях сгустителя, что может наблюдаться при значительном уменьшении крупности питания операции, и своевременно реагировать, не допуская нарушения кондиции по сливу.
Для контроля количества твердого в сгустителе предусматривается установка соответствующего датчика в загрузке сгущенного продукта сгустителя/осветлителя, позволяющего своевременно регистрировать «перегруз» или «недогруз» по массе твердой фракции, находящейся в чаше сгустителя /осветлителя. Датчик позволяет обеспечить поддержание плотности постели сгустителя/осветлителя на оптимальном уровне.
Оборудование дозирования флокулянта/коагулянта обеспечивает контроль и поддержание заданного расхода реагента и его разбавление перед подачей в сгуститель/осветлитель. Предусматривается использование существующих станций приготовления/дозирования флокулянта при их наличии в технологической схеме.
Алгоритм управления сгущением представляет собой совокупность различных методов управления. К основным из них можно отнести управление на основе экспертной системы, то есть некой базы знаний или набора условий, позволяющей в автоматическом режиме, на основе полученной от средств контроля информации, определить требуемое управляющее воздействие. Также важное место занимает современный принцип управления – SoftSensor, представляющий собой адаптивную модель. Данный принцип позволяет предсказывать ту или иную выходную характеристику аппарата, на основе имеющейся информации, то есть позволяет рассчитать оптимальное управляющее воздействие на процесс.
Система управления сгустителем/осветлителем позволяет в автоматическом режиме управлять дозировкой флокулянта/коагулянта и производительностью разгрузки.
И таким образом, за счет поддержания оптимального количества твердого в чаше и уровня постели сгустителя/осветлителя система управления позволяет в автоматическом режиме стабилизировать в заданных пределах плотность и объем разгрузки сгустителей, не нарушая кондиции по сливу и поддерживая максимальную производительность аппарата.
Верхний уровень:
— АСУ ТП предприятия (обеспечивается подключение к существующей АСУ ТП предприятия).
— Автоматизированное рабочее место оператора (АРМ).
Данный уровень реализуется в АСУ ТП предприятия или дополнительного АРМ. Верхний уровень на основе SCADA-системы и выполняет следующие функции:
- отображение в интуитивно понятной для оператора форме информации о параметрах технологического процесса и о состоянии устройств системы;
- контроль, регистрация и хранение основных параметров технологического процесса с возможностью построения их графиков реального времени;
- автоматическое формирование и ведение истории технологического процесса с возможностью построения графиков параметров технологического процесса за последний час, сутки, месяц;
- автоматическое формирование и выдача сообщений о выходе параметров технологического процесса за допустимые границы;
- обеспечение возможности дистанционного управления сгустителем/осветлителем.
Уровень автоматического управления:
— Управляющий контроллер.
— Пульт местного управления.
— Устройства ввода-вывода.
На данном уровне размещается главный компонент системы управления - программируемый логический контроллер, который реализует логику автоматического управления и обеспечивает выполнение основных функций:
- непрерывное централизованное управление сгустителем/осветлителем в реальном времени;
- поддержание в установленных пределах значений регулируемых параметров технологического процесса в соответствии с заданными законами управления;
- дистанционное управление преобразователем частоты и электрическими приводами запорно-регулирующей арматуры установки;
- автоматическое обнаружение и обработка отказов в работе технологического оборудования и аварийных ситуаций;
- обмен данными по стандартным протоколам с АРМ или действующей АСУ ТП предприятия, местной панелью управления.
В качестве программируемого логического контроллера используется оборудование ведущих мировых производителей в области промышленной автоматизации. Также на этом уровне расположены устройства ввода-вывода и местный пульт управления.
Устройства ввода-вывода реализуют функции низкоуровневого управления и играют роль концентратора данных. Программируемый логический контроллер связан с устройствами ввода-вывода посредством промышленной шины последовательной передачи данных (например, Profibus-DP или Genius). Программируемый логический контроллер организует циклический обмен данными с устройствами ввода-вывода и получает полную информацию о текущем значении параметров и состоянии оборудования, а также выдает управляющие сигналы, поступающие через устройства ввода-вывода на исполнительные механизмы.
Местный пульт управления обеспечивает наблюдение за ходом технологического процесса и состоянием оборудования, а также управление работой установки непосредственно в цеху. Пульт предоставляет возможность технологическому персоналу получать данные о параметрах функционирования и задавать необходимые параметры работы установки при помощи жидкокристаллической сенсорной панели.
Нижний уровень:
— Контрольно-измерительные приборы.
— Электромеханические исполнительные механизмы и запорнорегулирующая арматура (ЗРА).
— Комплектный шкаф частотного преобразователя для управления производительностью пульпового насоса.
На данном уровне обеспечивается:
— контроль параметров работы технологического оборудования:
- количество материала, подаваемого в сгуститель/осветлитель;
- гидростатического давления в разгрузке сгустителя/осветлителя;
- объемного расхода и плотность разгрузки сгустителя/осветлителя;
- объемного расхода слива сгустителя/осветлителя;
- уровня постели сгустителей (высоты осветленного слоя);
- мутность слива (содержание твердого в сливе);
- расход флокулянта/коагулянта.
— управление (перекрытие, регулирования) потоком рабочих сред (пульпа, оборотная вода, маточный раствор и т.д.) путем изменения площади проходного сечения арматуры и частоты вращения двигателя привода насоса.
АСУ сгустителем/осветлителем, реализуемые ООО «Вэктис Минералз», являются ключевым компонентом успешного функционирования процессов сгущения/осветления, повышающим эффективность работы и снижающим эксплуатационные издержки.