1

Automatizacija sustava za transport sipkog materijala

Program stručnog usavršavanja ovlaštenih inženjera elektrotehnike u graditeljstvu

mr.sc. Goran Malčić v.pred.

XVI. Tečaj, 14. i 15. veljače 2014.

Uvod

- U današnje vrijeme automatizacija transportnih sustava rasutog cementa kao i automatizacija strojeva za prijenos i distribuciju cementa sa brodova u lukama, u pogledu implementirane sklopne i upravljačke opreme postala je prilično složena.

- Procesi kojima se upravlja su naizgled jednostavni, no zahtjevi korisnika odnosno naručitelja takvih sustava nisu samo puko uključivanje i isključivanje elektromotornih pogona, nego kompleksni samostalni sustavi opremljeni modernom industrijskom računalnom tehnologijom.

- U radu je prikazana izrada sustava automatizacije stroja za istovar rasutog cementa sa brodova u luci JurongPort Singapore koji je zadovoljio specifikacimjama danim od naručioca njemačke tvrtke IBAU Hamburg.

2

Uvod

- IBAU Hamburg je tvrtka koja je na tržištu cementnig transportnih sustava prisutna od 1975g. Svoj prvi shipuloader izgradila početkom 90-tih godina te ima preko 20 godina iskustva u tom području

- Njihovi strojevi za istovar rasutog cementa su bazirani na vijčanom prijenosu (eng. screw conveyer) za koji se računa da troši 0,4 do 0,5 kWh po toni pretovarenog cementa iz broda na kopno

- Za razliku od pneumatskog transporta cementa, ovakav način istovara troši 60 do 65% manje električne energije, ali s druge strane u pogledu ispuštanja cementne prašine u okolinu ne može se mjeriti s pneumatikom

- Kapacitet istovara standardnih shipunloadera je od 300 do 800 t/h. Po tome se razlikuju strojevi izrađeni u Jurong Portu koji su ovoga trena po kapacitetu jedni od najvećih na svijetu jer mogu istovarati do 1500 t/h, a u pojedinim mjerenjima i više od toga.

TehnologijaShipunloader je sastavljen od sljedećih glavnih dijelova

3

Tehnologija• IBAU istovarivač rasutog materijala iz brodova (eng. shipunloader) je

dizajniran za istovar rasutog materijala iz brodova kao što su OPC (eng. Ordinary Portland Cement, najčešće korišteni tip cementa), GGBFS (eng. Ground Granulated Blast Furnace Slag – troska iz čeličana) i leteći pepeo –ukratko za cement i materijale koji se koriste u cementnoj industriji.

Tehnologija

Od tovarnog prostora na brodu materijal se prenosi preko:

1.Hidrauličkog ‘pick-up’ uređaja, 2.vertikalnog vijčanog transportera (eng. vertical screw conveyor), 3. dva horizontalna vijčana transportera (eng. horizontal and gantry screw conveyor) 4. slobodnim padom na trakasti transporter.

Dalje cement odlazi sustavom trakastih konvejera i vjedričastih elevatora prema više silosa cementa.

4

Tehnologija• Uređaj se giba uzdužno uz lučku obalu pomoću elektromotornih

pogona koji preko reduktora prenose moment na kotače koji su na tračnicama.

Tehnologija• Kružno gibanje oko centralne osi rotacije ostvareno je također

elektromotornim pogonima koji moment prenose direktno na zupčanik koji je ugrađen u tijelo istovarivača.

5

Tehnologija• Podizanje i spuštanje horizontalne i vertikalne ruke unutar kojih se nalaze

vijčani transporteri ostvaruje se hidrauličkom cilindrima.

Gibanje istovarivačaZa vrijeme istovara oba vijčana transportera (vertikalni i horizontalni) nahorizontalnoj ruci puna su cementa, što značajno povećava moment zazakretanje horizontalne ruke. Osim toga, kada vertikalni vijčani transporter spick-up uređajem na svome dnu ulazi u cementni materijal bočno, što je inajčešća varijanta, moment za zakretanje horizontalne ruke također raste.Da bi se zaštitila konstrukcija horizontalne ruke od oštećenja zbog porastamomenta, moment zakreta horizontalne ruke se kontinuirano kontrolira.

6

Gibanje istovarivača – zakretno gibanje

Sva hidraulička oprema se nalazi u hidrauličkom kontejenru. Postoje 3 pumpe– glavna, pomoćna i sigurnosna pumpa (emergency pump). Glavna i pomoćnapumpa rade stalno kada je stroj u radnom modu, dok sigurnosna radi samokod otkaza glavne ili pomoćne i pokreće se ručno. Unutar hidrauličkogkontejnera nalazi se elektro-ormarić za prikupljanje signala.

Gibanje istovarivača - hidraulika

7

‘Pick-Up’ uređaj za zahvat cementa

Količina cementa koji se istovara mjerise u tonama po satu i ta veličina imaekvivalent u struji motora vertikalnogtransportnog vijka, koja sekontinuirano očitava u kontrolnomsustavu.Dakle, struja je izravna mjera kolikocementa se nalazi u transportnomsustavu i ona je regulacijska veličina okojoj ovisi brzina pick-up uređaja.Kako struja raste, tako brzina pick-upuređaja pada.Za velike struje opterećenost sustava jemaksimalna, te se pick-up uređajpotpuno zaustavlja, čime se prekida tokcementa u transportnom sustavu.

Sustav podmazivanja na stroju potpuno je automatiziran te uključujepodmazivanje svih ležajeva, osim ležajeva motora. Sustav je izrađen od dvijepneumatske pumpe koje pumpaju i tlače mast za podmazivanje na 200 bar utlačni cjevovod.

Mast za podmazivanje uzimase iz dviju bačava (svakapumpa za jednu bačvu) nakojima se mjeri razina masti(dva digitalna signala – punai prazna bačva).Stlačena mast se ucjevovodu propušta premaležajevima otvaranjem izatvaranjemelektromagnetskih ventila(jednoradni). Količina mastikoju ventil propusti mjeri sepreko senzora protoka mastikoji za svaki gram mastidaje jedan digitalni impuls.

Podmazivanje

8

OtprašivačNa kraju linije transporta cementa nalazi se vrećasti otprašivač opremljenventilatorom i dozatorom. Princip rada otprašivača temelji se na podtlaku kojistvara ventilator i na taj način uvlači prašinu iz transportnog sustava na vreće.

Vreće se u pravilnim vremenskimrazmacima pomoću otvaranjapneumatskih ventila udarajukomprimiranim zrakom i čisteOsim vremenskim razmacima,kontrola otvaranja pneumatskihventila može se ostvariti ianalognim signalom sa senzoradiferencijalnog tlaka koji mjeriveličinu podtlaka u sustavu.

Na samom tijelu otprašivačanalazi se senzor ispunjenostiprašinom koji u slučaju proradeaktivira alarm i zaustavlja procesistovara cementa.

Napajanje sustvaSustav se napaja iz lučkog SN razvoda sa naponom 20kV preko kabela koji senamata na kabelsko kolo (eng. cable reel). Prilikom gibanja shipunloaderakabel se namata/odmata sa kabelskog kola i leži na kabelskim ljestvama.

Napetost kabelaodržava magnetnaspojka. Pogonskimotor kabelskogkola mora bitiuključen bez obzirau kojem smjeru segiba stroj.

9

NN razvodElektrokontejner je izveden u dvije prostorije – MCC i predprostor gdje jesmješteno računalo i kompresor. U MCC prostoriji su ormari sa sklopnom iupravljačkom opremom raspoređeni na obje strane

Napajanje sustvaStroj ima masu preko 500 tona čelika, pa je dosta pažnje pridodano pravilnomodvođenju atmosferskih pražnjenja.

10

Upravljanje sustavomUpravljanje sustavom temelji se na PLC uređaju tvrtke Mitsubishi Q10UD(E)HCPU, razvod I/O sustava ostvaren je preko ProfiBus industrijske računalnemreže. SCADA aplikacija je izvedena sa Wonderware InTouch 10.1programskim paketom.

Upravljanje sustavom

11

Upravljanje sustavomSvi motorni pogoni prema zahtjevu naručioca opremljeni su i kutijama satipkalima i preklopkama za lokalno upravljanje.

Pomoćno napajanjePomoćno napajanje ostvaruje se preko diesel agregata snage 60kW prekokojega se pokreću samo pogoni koji mogu dovesti shipunloader u parkirnipoložaj.

U slučaju danestane glavnognapajanja utrenutku dok jestroj iznad broda,nužno je dovestistroj u parkirnipoložaj da brodmože zatvoritispremnike sacementom.

12

Upravljanje sustavomSvi procesni parametri prate se preko nadzornog sustava i pamte se jednugodinu.

Zaključak

- Izgradnja sustava automatizacije ovakvih transportnih sustava traži od projektanta izvrsno poznavanje sklopne i upravljačke opreme jer se na stroju nalaze gotovo svi tipovi sustava koje nalazimo u procesnim postrojenjima.

- Pri izradi programske podrške nužna je suradnja sa tehnolozima, ali kod puštanja sustava u pogon komunikacija sa operaterima je od ključnog značaja

- Dobro poznavanje tehnologije odnosno procesa i opreme kojom se upravlja, preduvjet je za izradbu ovakvih sustava.

- Izradba ovakvih aplikacija pokazuje kako je za automatizaciju procesa potrebno poznavati i upotrijebiti znanja iz raznih područja tehničke struke.