Курсовая работа: Автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента
Внедрение систем автоматизации направлено на повышение эффективности производственных процессов. Основными источниками внедрения СА является:
1) повышение культуры производства, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования;
2) повышение производительности труда при выполнении технологических операций, резкое сокращение ошибок и брака, стабилизация технологического процесса, сокращение числа работающих;
3) увеличение выпуска и повышение надежности продукции, оптимизация номенклатурного распределения производственной продукции;
4) сокращение потерь рабочего времени на участках и технологических линиях, увеличение оперативности управления производственным процессом со стороны персонала и увеличение качества управления. [1]
Цель данной работы - автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента.
1 Основная часть
1.1 Аналитический обзор
Тонкое измельчение клинкера с гипсом и активными минеральными добавками - завершающая технологическая операция производства портландцемента. Его основные свойства (прочность, скорость твердения и др.) определяются степенью измельчения.
Измельчение осуществляется под действием внешних сил, преодолевающих силы взаимного сцепления частиц материала. Макро- и микронеоднородность кусков материала, агрегирование порошка, взаимодействие измельченного материала и измельчающих поверхностей предопределяет стадийность процесса. На кривой сопротивляемости размолу портландцементного клинкера можно выделит три участка (рис. 1): грубого, среднего и тонкого измельчения.
Рис 1. Зависимость сопротивляемости клинкера размолу от дисперсности:
І, ІІ, ІІІ - стадии измельчения (грубое, среднее, тонкое)
Удельная работа измельчения последовательно возрастает от первой к третьей стадии. На первом сопротивляемость материала, на второй - микроструктурой и минералогическим составом вещества. На третьей стадии сопротивляемость размолу увеличивается с ростом удельной поверхности вследствие агрегации тонких частиц и их налипания на рабочие поверхности. По мере измельчения энергетические потенциалы частиц настолько возрастают, что происходит самопроизвольное их агрегирование с уменьшением удельной поверхности. В результате на третий стадии измельчения большая часть энергии тратится не на измельчение исходного продукта, а на разрушение вновь образующихся агломератов. Поэтому вводятся определенные ограничения, устанавливающие целесообразную степень измельчения каждого материала в зависимости от его назначения.
Размол портландцемента - наиболее энергоемкая операция. На 1 т портландцементного клинкера расходуется 90…110 МДж энергии. Энергоемкость процесса обуславливает стремление к уменьшению массы размалываемого материала. Из него целесообразно предварительно выделить куски меньше того размера, до которого производиться измельчение на данной стадии. В результате уменьшается расход энергии, повышается производительность мельницы, конечный продукт получается более однородным по размерам. Положительные результаты дает также уменьшение тонкости питание мельниц за счет предварительного уменьшение тонкого дробления подаваемого на помол клинкера. При питании мельниц мелкодробленой крупой (2…3 мм) их производительность возрастает на 25…30 %.
Шаровая (трубная) мельница является основным агрегатом для тонкого измельчения в цементной промышленности. Она отличается простотой конструкции, надежностью, удобством эксплуатации и обеспечивает высокую степень измельчения. При вращении мельницы мелющие тела под действие центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определенную высоту, но под действием силы тяжести отрываются от корпуса и при падении разбивают куски материала, которые непрерывно поступают в мельницу. Измельчение его происходит в процессе перемещения вдоль мельничного барабана. Чем длиннее этот путь, тем больше степень измельчения. Мельницы должны иметь достаточную длину (10…14 м), которая обеспечивает необходимое 
время пребывания материала в мельнице и соответствующую тонкость помола.
Мельницы разделены дырчатыми перегородками на камеры. Размер шаров, загружаемых в мельницу, принимают в зависимости от величины кусков размалываемого материала. Они должны быть такими, чтобы кинетическая энергия шара была достаточной для разрушения измельчаемых частиц. В первую камеру поступают крупные куски, для разрушения которых необходима большая сила удара. Поэтому ее загружают шарами большого диаметра - 60…110 мм, массой 5…6 кг каждый. Во вторую камеру материал поступает уже в виде крупки, но ударов должно быть больше, поскольку выросло количество зерен. Поэтому вторую камеру загружают шарами меньшего диаметра - 30…60 мм. В следующие камеры поступает довольно тонко измельченный продукт, и его нужно доизмельчить истиранием, поэтому их загружают обычно стальными цилиндрами (цильпебсами), имеющими длину 25…40 мм и диаметр 16…25 мм. Истирающая площадь цильпебса в несколько раз больше, чем шаров того же диаметра, так как шары соприкасаются в одной точке, а цилиндры - по образующей линии.
Обязательное условие эффективной работы мельницы - охлаждение мельничного пространства путем его аспирации (вентилирования). Скорость воздушного потока (0,3…0,7 м/с) обеспечивается вентилятором, просасывающим воздух через мельницу и последующие пылеуловители. Холодный воздух, просасываемый через мельницу, охлаждает футеровку корпуса, мелющие тела и измельчаемый материал. Кроме того, воздушный поток увлекает из мельницы мельчайшие частицы, предотвращая их налипание на мелющие тела. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20…25 %, уменьшается пылевыделение, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Однако интенсификация аспирации целесообразна до определенного предела. Чем больше объем просасываемого воздуха, тем выше расход энергии на 
аспирацию. Экономически целесообразно на каждую тонну размалываемого материала пропускать до 300 м3 воздуха.
Для интенсификации процесса помола рекомендуется применение специальных добавок. В отечественной промышленности наибольшее применение получил способ интенсификации процессов тонкого измельчения путем вспрыскивания в мельницах 0,03…0,04 % триэтаноламина и сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Поверхность образующихся при измельчении новых частиц адсорбирует поверхностно-активное вещество, что предотвращает их агрегирование. Кроме того, ПАВ, проникая в микротрещины материала, понижают сопротивляемость его размолу. В результате производительность мельницы увеличивается на 20…30 % с соответствующим снижением удельного расхода электроэнергии.
Наиболее мощный резерв роста производительности и экономии электроэнергии - укрупнение помольных агрегатов. Поскольку производительность трубных мельниц растет пропорционально диаметру в степени 2,5 и пропорционально длине, совершенствование конструкции мельниц идет преимущественно за счет увеличения их диаметра.
Внедрение замкнутого цикла помола обусловлено повышением требований к тонкости помола, которые не могли быть удовлетворены при работе на установках открытого цикла. Мельницы же, работающие в замкнутом цикле, дают более однородный по размеру зерен продукт, характеризуются большей удельной производительностью, имеют меньшую температуру мельничного пространства, а, следовательно, и выходящего продукта. Удельный расход энергии в них меньше, чем при открытом цикле. Применение замкнутого цикла целесообразно еще и потому, что измельчаемая шихта состоит из компонентов различной размолоспособности. В замкнутом цикле более твердые компонент измельчается дольше, а своевременное удаление из мельницы мелких частиц предотвращает их переизмельчение, на которое затрачивается большое 
количество энергии. Следует, однако, учесть, что мельницы замкнутого цикла требуют больших капитальных затрат. В них больше вспомогательной аппаратуры и они сложнее в эксплуатации.
Одним из основных требований, предъявляемых к процессу помола, является стабилизация тонкости помола шлама. В связи с тем, что приготавливаемый в мельнице шлам поступает на обжиг во вращающиеся печи, он должен иметь минимальную влажность. Избыточное содержание воды в шламе требует дополнительных затрат топлива на ее испарение в печи.
Содержание влаги должно быть таким, чтобы обеспечить прохождение шлама в мельнице и в печи, а также перекачивание насосами. Транспортабельность шлама тесно связана с его вязкостью. В том случае, когда сырьевой шлам приготовляется из нескольких компонентов, на управление процессом помола накладывается условие поддержания определенного состава шлама. Таким образом, системы автоматического управления процессом сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице должны обеспечивать стабилизацию технологических параметров – тонкости помола, влажности и максимальной производительности.
На производстве были внедрены разнообразные АСУТП. Одно из отличий заключается в использовании функциональных различных возможностей, связанных с применением тех или иных технических средств. Системы управления на базе локальных регулирующих комплексов с минимальными информационными функциями целесообразны при реконструкции отдельных цехов малой мощности. При строительстве новых технологических линий или реконструкции мощных заводов предусматриваются мини - или микро-ЭВМ, реализующие максимальный объем информационных и управляющих функций.
Возможности совершенствования разработанных систем далеко не исчерпаны. Дальнейшие работы ведутся как в направлении применения 
микропроцессорной техники, так и по созданию более совершенных алгоритмов управления со статической оптимизацией и динамической стабилизацией на базе адаптивной модели процесса.
Разработка средств и систем автоматизации осуществлялась в следующих направлениях по созданию:
· средств автоматического или автоматизированного контроля технологических параметров и качества материалов;
· АСУТП на основе средств вычислительной техники;
· автоматических систем контроля и регулирования (СКР) на основе аналоговой техники;
· АСУП и интегрированных систем управления (ИАСУ) на базе средств вычислительной техники.
1.2 Автоматизация производства
В данной работе рассматривается автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента.