Цемент өндірісіндегі жоспарланбаған тоқтаудың жоғары құны
Цемент өндіру үздіксіз ауыр өнеркәсіптік процесс ретінде жұмыс істейді. Ротарлы пештер, шығару желдеткіштері және ұнтақтау роторлары өндірістің негізін құрайды. Өнеркәсіп деректері күтпеген тоқтаулар үлкен қаржылық шығындарға әкелетінін растайды. Күніне 2 000 тонна цемент шығаратын желі жоспарланбаған тоқтаудың әр сағаты үшін 28 000 доллардан астам шығынға ұшырайды. Ротарлы жабдықтағы бір мойынтіректің істен шығуы жөндеу шығындары, өндірістің тоқтауы және қайта іске қосу шығындарын есепке алғанда, шамамен 450 000 долларға дейінгі толық шығындарға әкелуі мүмкін.
Көптеген дәстүрлі кәсіпорындар әлі де реактивті техникалық қызмет көрсету әдістеріне сүйенеді. Олар ақаулардың пайда болуын күтеді немесе нақты жабдық жағдайына қарамастан бекітілген кестелерді орындайды. Бұл пассивті стратегиялар механикалық тозуды апатты бұзылуларға дейін біртіндеп анықтай алмайды. Сондықтан нақты уақыттағы болжамды мониторинг қазіргі заманғы цемент өндірісінде маңызды талапқа айналды.
Bently Nevada 3500 TSI жүйесінің цемент өндірісіндегі талаптарға сай артықшылықтары
Bently Nevada 3500 – бұл айналмалы жабдықтарды қорғауға арнайы жасалған кәсіби Турбина Қадағалау Құралдары (TSI) платформасы. Бұл жүйе 0,1 микрометрлік діріл орын ауыстыру дәлдігі мен 0,1 градус Цельсий температура өлшеу дәлдігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, оның берік дизайны цемент шеберханаларына тән жоғары шаң мен жоғары температура жағдайларына төтеп береді.
Құрастырылған диагностикалық алгоритмдер ротарлы жабдықтарда жиі кездесетін он екі түрлі ақау түрін анықтайды. Оларға ротордың теңгерімсіздігі, мойынтірек тозуының прогрессі, білік бұрмалануы және бос орындарды анықтау кіреді. Жүйе сондай-ақ өнеркәсіптік ортадағы айтарлықтай электрлік кедергілер кезінде 0,3 пайыздан төмен жалған дабылдарды азайтатын жетілдірілген сигнал сүзгілеуді қамтиды.
Мен бұл жүйелерді бірнеше цемент зауыттарында енгізу тәжірибемнен, 3500 жүйесінің қатты шаң жиналған жағдайда да өлшеу тұрақтылығын сақтай алу қабілеті жалпы мақсаттағы діріл мониторларынан ерекшеленетінін байқадым. Оның жақындық зонд конфигурациясы термиялық кеңею әсерлерін автоматты түрде өтейді.
GE Fanuc PLC – зауыт автоматтандыруы үшін деректер интеграциясының орталығы
GE Fanuc PLC отбасы осы архитектурадағы орталық деректер жинау және басқару орындау платформасы ретінде қызмет етеді. Бұл контроллерлер ауыр өнеркәсіптік жағдайларда 99,99 пайыз жұмыс сенімділігін көрсетеді. Олар Bently Nevada 3500 мониторинг тіректерінен аналогтық сигналдарды тиімді қабылдап, шикі діріл деректерін басқару логикасына айналдырады.
Сонымен қатар, PLC арнайы жағдайды бақылау мен кеңірек зауыт автоматтандыру жүйелері арасындағы көпір қызметін атқарады. Ол механикалық жағдай деректерін тікелей өндіріс кестесіне қосып, дамып келе жатқан ақауларға үйлестірілген жауап беруге мүмкіндік береді. Бұл интеграция жағдайға негізделген техникалық қызмет көрсету триггерлерінің DCS деңгейіндегі басқару стратегияларымен үйлесімді әрекеттесуін қамтамасыз етеді.
Өнеркәсіп 4.0 үшін жасалған екі жүйелі архитектура
Көптеген цемент зауыттары мониторинг жүйелерін басқару инфрақұрылымынан бөлек жұмыс істетеді. Біріктірілген 3500 және GE Fanuc PLC архитектурасы екі жақты деректер ағынын орнатып, осы парадигманы өзгертеді. 3500/91 EGD шлюзін пайдалана отырып, нақты уақыттағы деректер өнеркәсіптік Ethernet арқылы PLC-ге 10 миллисекундтан аз кешігумен ағады.
Зауыт инженерлері үш деңгейлі ескерту шектерін тікелей PLC логикасына бағдарламалайды. Жүйе оператор ескертулерінен жабдықты блоктау және төтенше тоқтату шараларына дейінгі кезеңді жауаптарды орындайды. Бұл қабатталған тәсіл Өнеркәсіп 4.0 жабдық жағдайын басқару стандарттарына сәйкес келіп, жұмыс икемділігін сақтайды.
Үздіксіз жағдайды бақылау арқылы болжамды ақауларды анықтау
Қосымша шешім барлық маңызды жабдықтардағы діріл амплитудасы, жиілік компоненттері және температура өзгерістерін бақылайды. PLC деректер сақтау модульдері 24 сағаттық тренд үлгілерін талдап, қолмен тексерулерден тыс біртіндеп тозуды анықтайды.
Мойынтірек тозуының прогрессін мысал ретінде қарастырайық. Жүйе ақау шектеріне жетпес бұрын жеті-он күн бұрын жоғары жиілікті діріл энергиясының нәзік өсуін тіркейді. Техникалық қызмет көрсету топтары жоспарланған тоқтаулар кезінде араласуды ұйымдастыруға мүмкіндік беретін мақсатты хабарламалар алады. Бұл тәсіл қажетсіз алдын ала жөндеулер мен күтпеген бұзылуларды жояды.
Өнеркәсіп көзқарасы: цемент зауыттарының автоматтандыру эволюциясы
Он бес жылдық өнеркәсіптік автоматтандыру жобалары тәжірибесіне сүйене отырып, мен жеке мониторинг құрылғылары тек деректерді визуализациялаумен шектеліп, нақты әрекетке жарамды ақпарат бермейтінін байқадым. Тек PLC негізіндегі жүйелер басқару үшін сенімді болса да, механикалық ақауларды диагностикалау үшін арнайы алгоритмдерге ие емес.
Оптималды конфигурация TSI дәлдігі мен PLC тұрақтылығы мен икемділігін біріктіреді. Бұл интеграция дәстүрлі әдістермен салыстырғанда оператордың күнделікті араласуын шамамен 60 пайызға азайтады. Ескірген цемент кәсіпорындары үшін бұл капиталдық шығындар мен операциялық жақсартулар арасындағы ең үнемді ақылды жаңарту жолы болып табылады.
Көптеген жобалардың сәтсіздікке ұшырауының себебі – зауыттардың сенімді негіздік мониторинг орнатпай күрделі IIoT платформаларын енгізуге тырысуы болды. 3500 және GE Fanuc комбинациясы осы берік негізді қамтамасыз етеді, содан кейін ғана жетілдірілген аналитика қабаттары қосылады.
Өндірістік қолдану: ірі цемент зауытынан өлшенетін нәтижелер
Оңтүстік Қытайдағы күніне 3 000 тонна цемент өндіретін кәсіпорын өндіріс желілерінде осы жүйені жаңартуды аяқтады. Жоба негізгі деректер өңдеуші ретінде GE Fanuc RX3i PLC-ге қосылған он екі Bently Nevada 3500/42 діріл мониторинг модулін орналастырды. Орнату төрт ротарлы пеш пен сегіз жоғары қуатты индукциялық желдеткішті қамтыды.
Он екі ай үздіксіз жұмыс істегеннен кейін өнімділік деректері айтарлықтай жақсартуларды көрсетті. Жоспарланбаған жабдық тоқтаулары жыл сайын 36,5 пайызға азайды. Жылдық техникалық қызмет көрсету шығындары 29,2 пайызға төмендеді. Жүйе өндірістің тоқтауына әкелуі мүмкін он төрт ықтимал ақау жағдайын анықтады. Бұл нәтижелер зауыт үшін 620 000 доллардан астам толық шығындарды болдырмауға әкелді.
Бұл архитектура құрылыс материалдарын өндіру және тау-кен ротарлы жабдықтары сияқты басқа ауыр өнеркәсіптерге де табиғи түрде таралады. Діріл мониторингі мен PLC негізіндегі басқару негізгі принциптері осы қолданбаларда да бірдей сақталады.
Мұнай, газ және химия өнеркәсібі үшін PLC және DCS шешімдеріне маманданған өнеркәсіптік автоматтандыру инженері Гу Цзинхунг жазған.
