Новаторы предлагают. Датчики на «удалёнке»

На каждой из пяти электродуговых плавильных печей нового комплекса «Авангард» (участок № 2 ДПП — департамента по производству плавленого периклаза) установлена автоматизированная система управления агрегатом, где в единое целое завязаны датчики, собирающие информацию, и программируемые контроллеры, которые её считывают, синтезируют и управляют процессом, посылая сигналы на исполнительные механизмы. Конструктив самих печей с их технологическими преимуществами разработал главный инженер комплекса Алексей Городов, а автоматику поставила европейская компания «SMS Siemag».

— Ключевым отличием технологии нового комплекса «Авангард», в сравнении с печами предыдущего поколения, является вращение ванны с расплавом вокруг электродов. Другое отличие — водяное охлаждение кожуха печи, — рассказывает Павел Бичигов. — Вокруг теплового агрегата в процессе плавки создается «агрессивная» для датчиков среда: взвесь воды, брызги расплава, высокая температура и электромагнитные «наводки» — воздействие электромагнитных полей на электронные системы, вызывающие помехи в их работе. Совокупность этих факторов стала причиной того, что в процессе плавки выходили из строя датчики положения (энкодеры) и датчики калибровки, не предназначенные для работы в столь экстремальных условиях. Схема, реализованная по проекту поставщика автоматизированных систем, не была рассчитана на тяжёлые условия эксплуатации, связанные с водяным охлаждением ванны и не имела защиту от влаги, также мы наблюдали низкую помехозащищённость CAN-шины. Это приводило к частым отказам в работе данного оборудования и необходимости его периодической замены.

С целью повышения надёжности работы, отказоустойчивости, защищённости и минимизации финансовых затрат была разработана и реализована новая схема позиционирования транспортировочной телеги с ванной. В её основу положены бесконтактные индукционные датчики ВБИ производства фирмы «Сенсор» (Екатеринбург), а программное обеспечение для нового электронного оборудования разработал программист участка Александр Щербаков на основании идеи «счёта зубьев», которую предложил Павел Бичигов.

Для определения угла поворота ванны датчик ВБИ «обучили» вести счёт зубьев главной передаточной шестерни. Был разработан алгоритм пересчёта импульсов с датчика в градусы поворота.

Также важно было рассчитать позиционирование в пространстве тележки, на которой стоит ванна, необходимое для её плавного разгона и торможения, чтобы не расплескать расплав. В этом случае тоже был применён принцип «счёта зубьев» шестерни . В «Ремонтно-механическом предприятии» разработали и изготовили специальный считывающий диск и крепление для датчика, а затем закрепили оборудование на валу тележечного колеса. Для этого датчика также было написано программное обеспечение, представляющее собой алгоритм пересчёта импульсов с диска и его передачи в систему управления печью.

— Для калибровки датчиков положения тележки на ней установили датчик, обеспечивающий автоматическую калибровку положения «Печь». Был разработан алгоритм расчёта импульса с датчика (если у нас присутствует импульс, то считаем положение печи равным 150 мм и разрешаем плавку), — рассказывает новатор. — В настоящее время выполнены монтаж и наладка оборудования на всех пяти печах комплекса «Авангард». Силами участка эксплуатации ЦАСиИТ произвели интеграцию дискретных сигналов с датчиков ВБИ в систему управления всеми пятью агрегатами. Отработаны алгоритмы контроля положения телеги и поворота ванны. Таким образом, проведена комплексная работа по увеличению технологичности систем управления электродуговых печей 1-5.

Как сообщает автор проекта, основной экономический эффект операционного улучшения — это отказ от покупки вышедших из строя десяти энкодеров «KUBLER» стоимостью порядка двух миллионов рублей. Все суммарные затраты на вновь установленное оборудование и материалы не стоят и одного импортного датчика.

— Новая система позиционирования имеет ряд преимуществ, — отмечает новатор. — За счёт применения простых узлов и компонентов схемы она стала более надежной и отказоустойчивой. Стабильна и защищена от помех, а также от пыли и влаги. В случае отказа компонентов мы сможем оперативно найти повреждения и провести ремонт. Даже при полном уничтожении системы в результате выхода расплава, стоимость восстановления не превысит 17 000 рублей. Для сравнения: стоимость немецкой системы «САN-OPEN», установленной на тележке, составляет около полумиллиона рублей. Помимо низкой стоимости, надо отметить простоту поиска и приобретения отечественных комплектующих. В условиях необходимости импортозамещения качественная отечественная электроника стала реальностью. А дорогостоящие ресурсы и модули, оставшиеся на складе, могут быть применены при реализации других проектов, или замене оборудования на более подходящих по условиям участках технологического процесса.

Открытый корпоративный конкурс «Лучший новатор» проводится Группой Магнезит ежегодно, в нём могут принять участие все желающие с проектами, которые возможно реализовать в подразделениях компании. Организаторы — специалисты бюро патентоведения и рационализации. Победители и призёры конкурса определяются по наибольшей сумме оценок, выставленных конкурсной комиссией. В случае спорного решения учитываются результаты тестирования, которое новаторы проходят по итогам образовательного семинара. Обладатели 1-3 мест получают авторские вознаграждения, а все участники интеллектуальных соревнований — корпоративные подарки.

Кстати, интересные факты об изобретениях магнезитовцев и достижениях участников конкурса «Лучший новатор» разных лет опубликованы на платформе Искусство интеллекта.