Отечественная цементная промышленность сегодня построена на современных технологиях, оборудовании, производственно-технологических процессах полного цикла под контролем автоматических (или автоматизированных) систем управления (АСУ) и, тем не менее:

• входит в число лидеров по энергоемкости и потреблению электроэнергии, что вынуждает менеджменты цементных заводов и вспомогательных предприятий искать пути и способы повышения энергосбережения и, соответственно, энергетической эффективности;
• нуждается в модернизации, или хотя бы совершенствовании (согласно определениям ГОСТ Р 15.000-2016), в том числе путем интеграции частотных преобразователей (ЧП) для приводов с регулируемой скоростью.

Особенности производственно-технологического процесса и нагрузок цементных заводов.

В нашей стране потенциал производства цемента буквально впечатляет и основные производственные мощности (в разных долях) формируют ОАО «Ангарскцемент», ОАО «Атакайцемент», ЗАО «Белгородский цемент», ОАО «Вольскцемент», ООО «Воркутацемент», ОАО «Воскресенскцемент», ОАО «Горнозаводскцемент», ОАО «Жигулевские стройматериалы», ОАО «Искитимцемент», ЗАО «Кавказцемент», ЗАО «Катавский цемент», ОАО «Красноярский цемент», ОАО «Кузнецкий цементный завод», ЗАО «Липецкцемент», ОАО «МЦОЗ» (Магнитогорский цементно-огнеупорный завод), ОАО «Мальцовский цементный завод», ЗАО «Михайловцемент», ОАО «Мордовцемент», ЗАО «Невьянский цементник», ОАО «Новоросцемент», ОАО «Новотроицкий цементный завод», ЗАО «Пикалевский цемент», ЗАО «Савинский цементный завод», ОАО «Себряковцемент», ОАО «ЦЕСЛА», ЗАО «Осколцемент», ООО «Тимлюйский цементный завод», ООО «Топкинский цемент», а также Подгоренский, Подольский, Спасский, Теплоозерский, Ульяновский, Уральский, Челябинский, Коломенский и Якутский цементные заводы.

Если исключить стадию добычи сырья (известняка, глины, гипса, мергеля) на карьерах, то но самом цементном заводе (максимально упрощенно) производственно-технологический цикл типично включает:

• обработку сырья – измельчение дроблением, сушку, смешивание с получением шлама сухим, полусухим или мокрым способом;
• термическую обработку шлама (обжиг во вращающихся печах) с получением клинкера;
• охлаждение, выдержка, измельчение, помол клинкера, введение добавок с получением готового продукта, расфасовкой, хранением или отправкой.

В основных операциях используются дробилки (конусные, ударные), мешалки, мельницы стержневые, шаровые, мокрого самоизмельчения или полусамоизмельчения (типа гидрофол), дозаторы (весовые или объемные) вращающиеся печи постоянного или переменного диаметра, теплообменники с принудительной циркуляцией теплоносителя, дисковые (тарельчатые) питатели, сепараторы и др.

В условную категорию вспомогательного оборудования входят поточно-транспортная система, обеспечивающая движение сырья, полуфабриката, готового продукта по линии производства (транспортеры, конвейеры, элеваторы, механизмы пневматического и/или гидравлического транспорта), а также системы:

• вентиляции, как общеобменной, так и специального назначения, в том числе для удаления горячего загрязненного воздуха из печей с очисткой и подачей для использования при сжигании топлива, крупнодисперсной пыли из мельниц, дробилок и т.д.;
• сжатого воздуха с компрессорными станциями для работы поточно-транспортной системы и других операций производственно-технологического цикла;
• водоснабжения, водоподготовки, водоочистки, включая локальные очистные сооружения, а также рециклинга воды для основных и вспомогательных процессов.

Нагрузки основного оборудования на цементных заводах сложные с большим числом неопределенностей, что определяет критическую необходимость применения частотно-регулируемых приводов, причем с -векторным (потоком при прямом управлении моментом), а иногда и полеориентированным (с датчиками и без) алгоритмом управления (см. этот материал). Так, мельницы самоизмельчения или полусамоизмельчения, дисковые (тарельчатые) питатели работают с резкопеременной «ударной» нагрузкой, обусловленной спецификой процесса, причем на нестабильность влияет и конкретная шаровая загрузка, и время измельчения, и состояние сырья, а добавляет проблем необходимость вращения тех же мельниц, питателей на малой скорости в периоды обслуживания.

В печах используются специальные вентиляционные агрегаты с нагнетательной тягой, которые непрерывно контролируют и объем, и массовый расход, и качественные характеристики воздуха (температура на входе, состав) в соответствии с требованиями процесса.

Достаточно специфичной является и нагрузка транспортеров, особенно ковшевых, где сопротивление моменту вращения будет зависеть и от реальной массы груза, определяемой величиной частиц в (условно) стабильном объеме (ковша или на ленте), и от числа загруженных ковшей.

Частотные преобразователи и приводы заслонок в цементной промышленности.

В целом выбор комплектного преобразователя для электропривода переменного тока с регулируемой скоростью для каждого конкретного типа основного оборудования должен осуществляться по характеру, типу, режиму нагрузки, моментам и скоростям исполнительного механизма, в идеале по мощности и с учетом всех потерь, включая потери из-за искажений на нефундаментальных частотах.

В системах вентиляции (см. более детально здесь), а особенно специального назначения, используемых на цементных заводах, необходимо сочетание частотно-регулируемых приводов с дросселированием клапанами-заслонками, причем, как в условиях АСУ, так и на предприятиях с частичной автоматизацией важно применение приводов заслонок, управляемых программно-логическими контроллерами (ПЛК).

Компрессорные и насосные системы (см. более детально в этом материале) на цементных заводах должны оборудоваться VFD, а общий подход к технически грамотному выбору основываться на тщательном анализе пакета критериев, подробно описанных здесь.

Преимущества применения частотно-регулируемых приводов на предприятиях цементной промышленности безусловные, ведь:

• контролируя скорость посредством частотно-регулируемых приводов, а не расход с помощью дроссельных клапанов, можно добиться существенной экономии энергии;
• частотно-регулируемый привод позволяет затраты на техническое обслуживание, так как более низкие рабочие частоты вращения приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей;
• частотно-регулируемый привод обеспечивает бесперебойность работы оборудования и систем, что важно и даже критично для производственно-технологического процесса на цементных заводах;
• точное регулирование крутящего момента и скорости VFD снижает нагрузку на редукторы, шкивы и ремни, особенно во время запуска и остановки, а также во время эксплуатации и технического обслуживания;
• с помощью частотно-регулируемого привода можно контролировать скорость конвейеров, вращения барабанов печей и др. в соответствии с производительностью и, таким образом, экономить энергию и повышать энергетическую эффективность предприятия;
• для технического осмотра или ремонта с помощью частотно-регулируемых приводов можно запускать приводное оборудование на низкой скорости и т.д.

Вместе с тем, важно помнить, что:

• частотно-регулируемый привод используется для управления температурой, давлением или расходом процесса без использования отдельного контроллера, но для сопряжения с ним приводного механизма и ПЛК более высокого уровня иерархии необходимы соответствующие датчики и электроника;
• эксплуатация частотно-регулируемых приводов создает ряд электротехнических проблем, для устранения (или смягчения негативов) которых необходимо проведение определенных организационных мероприятий и интеграция специальных технических средств (более детально в этом материале и здесь).

Возврат к списку