Расходомер для регулирования подачи пылеугольного топлива на печь обжига клинкера
Актуальность
Одним из направлений уменьшения себестоимости изготовления цемента является снижение энергоемкости производства. Применение энергосберегающих технологий в процессе регулирования подачи пылеугольного топлива на печь обжига клинкера приобретает особую актуальность при решении вопросов экологии и увеличения объемов производства материалов. Одним из перспективных путей решения данной проблемы является автоматизация управления процессом обжига цементного клинкера при помощи контроля подачи угольной пыли. Сигнал по расходу топлива должен отвечать следующим требованиям: стабильность в широком диапазоне измерений параметров объекта, погрешность измерений не более 5%, высокая надежность, автоматизация процесса измерений, простота и технологичность конструкции, монтажа и эксплуатации.
Технологическим топливом для печей обжига клинкера на ООО "Ачинский Цемент" является каменный уголь марки "Т". Приготовление пылеугольного топлива для всех печей осуществляется централизованно в шаровой мельнице пылеугольного отделения. Подача топлива в расходные бункеры пыли печей осуществляется пневмотранспортом. Оперативный контроль за процессом подачи топлива практическим неосуществим и сделать вывод о нарушении в работе оборудования можно только спустя некоторое время по контролю изменения уровня угля в приемном и расходных бункерах пыли.
 |
| Функциональная схема "Ачинский Цемент" |
Обзор методов измерений
Технологическим персоналом был поставлен вопрос о решении задачи получении данных по подачи пылеугольного топлива в режиме реального времени. Существуют большое количество методов измерения расхода сыпучих материалов: механический, радиоизотопный, ультразвуковой, оптический. Использование бесконтактных расходомеров при пневматическом транспортировании сыпучих материалов имеет некоторые преимущества перед контактными: не нарушается структура потока; нет необходимости замены датчиков при их изнашивании; не нарушается целостность пневмотрассы. Бесконтактные методы измерения зависят от температуры, давления и влажности вещества (оптический метод), концентрации вещества (ультразвуковой метод) или являются небезопасным (радиоизотопный). Таким образом, непрерывное точное измерение расхода пылевидного топлива поступающего по пылепроводам в настоящее время является практически нерешенной проблемой.
Расходомер SolidFlow
1994 году немецкими специалистами компании SWR engineering, успешно применяется в задачах измерения расхода угольной пыли в цементной промышленности. Датчик работает на множестве предприятий в Германии (Lafarge, Holcim, Heidelberger Zement, Portland Zement).
| Промышленность | Страна | Компания | Местонахождение | Материал |
| Цемент | Германия | Lafarge | Karlsdorf | Угольная пыль |
| Цемент | Германия | Holcim | Sehnde | Угольная пыль |
| Цемент | Германия | Heidelberger Zement | Lengfurt | Угольная пыль |
| Цемент | Германия | Portland Zement | Erwitte | Угольная пыль |
В 2011 году расходомер SolidFlow был успешно установлен на заводе ОАО "Ачинский Цемент".
Прибор использует в своей работе последние достижения микроволновых технологий и используется только в металлических трубопроводах.
Измерительное поле образуется при специальном взаимодействии микроволн со стенками трубопровода. Электромагнитная энергия рассеивается частицами материала и принимается сенсором, затем этот сигнал обрабатывается по частоте и амплитуде.
Сенсор работает в режиме счетчика, который подсчитывает количество движущихся частиц в единицу времени. Благодаря частотной селекции принимаемого сигнала, измеряются только движущиеся частицы, а сигнал от неподвижных отложений подавляется.
Измерительная система измерения расхода состоит из сенсора, монтируемого в канал, и модуля обработки (трансмиттера), устанавливаемого на расстоянии до 1000 м от места монтажа. Для трубопроводов диаметром до 200 мм устанавливается один сенсор, свыше 200 мм - два или три сенсора, подключенных к одному трансмиттеру. Максимальный диаметр канала для установки прибора SolidFlow - 600 мм.
Основные преимущества расходомера SolidFlow: бесконтактный метод измерения расхода, непрерывный учет материала, легкий монтаж (не требует изменений схемы процесса), компактность системы, интеграция в систему АСУТП (стандартный сигнал 4-20 мА, открытый протокол MODBUS RS232/485).
Расходомер SolidFlow компании SWR engineering также используется:
- при учете муки - Champagne Mais (Франция), ОАО "ИСТРА-ХЛЕБОПРОДУКТ" (Россия);
- для измерения расхода гипса в пневмотранспорте - Knauf (Германия);
- при дозировании какао - Nestle (Швейцария);
- для решения других задач.
 |
| Расходомер SolidFlow на ОАО "ИСТРА-ХЛЕБОПРОДУКТ" |
Монтаж и калибровка расходомера SolidFlow
Монтаж расходомер SolidFlow прост, не требует длительной остановки оборудования и не трудоемок. На ОАО "Ачинский Цемент" установка 3-х сенсоров в трубопровод (DN 600 мм) была осуществлена в течение 4 часов. Настойка прибора производится на измеряемый материал по месту, так как погрешность измерений зависит от физико-химических свойств вещества (диэлектрическая проницаемость) и условий монтажа (свободное падение, пневмотранспорт). Конфигурирование и настройка расходомера выполнялось с помощью сервисного программного обеспечения. В основном, для калибровки требуются 2 калибровочные точки: "ноль" и "номинальный расход". Точка "ноль" калибруется при пустом трубопроводе. Затем через трубопровод подают материал известной массы (важно, чтобы расход был стабилен), засекают время прохождения и подсчитывают расход:
Q = m/t
Где:
Q - массовый расход, т/ч
m - масса материала, т
t - время прохождения материала, ч.
В приборе также предусмотрено введение глобального калибровочного фактора. Это пропорциональный множитель, который применяется для всей калибровочной кривой. Допустим, с течением времени обнаруживается систематическое завышение измерений во всем диапазоне расходов на 5%. В этом случае нет необходимости производить полную перекалибровку прибора, достаточно изменить калибровочный фактор с 1.00 (установлен по умолчанию) на 0.95.
 |
| Калибровочная кривая расходомера SolidFlow |
В некоторых случаях (в зависимости от продукта), требуется производить калибровки по 3-4 точкам, максимальное количество точек - 10.
Преимущества и перспективы
Полученные данные с прибора позволили обслуживающему персоналу на ООО "Ачинский Цемент" повысить контроль за транспортировкой топлива и сократить время реагирования при возникновении нарушений технологического процесса. Расходомеры SolidFlow также могут применяться в задачах измерения расхода высококонцентрированной пылевоздушной смеси (угольной пыли или нефтяного кокса) с целью достижения равномерного распределения топлива.
Авторы статьи:
ведущий инженер технической поддержки ООО "МСС-СИСТЕМС" Малышев Павел Сергеевич;
начальник участка КИП и метрологии ООО "Ачинский Цемент" Селиванов Павел Михайлович.