На переделе вакуумной сепарации реакционной массы наибольшее количество точек контроля и автоматического регулирования сосредоточены непосредственно на участке электропечей и аппаратов сепарации с вакуум – системами.

Максимально возможная и надежная автоматизация контроля и регулирования на этом участке обеспечивают высокую производительность аппаратов, хорошее качество титановой губки и снижение трудозатрат.

Основными технологическими контролируемыми и автоматически регулируемыми параметрами в отделении вакуумной сепарации являются; температурный режим печей вакуумной сепарации, остаточное давление в аппарате сепарации (вакуум) и остаточное давление в печи сепарации (контрвакуум).

Как было отмечено в п.3.1.6 магний и хлорид магния начинают испарятся при температуре 900 °С, но для активизации процесса сепарации температуру необходимо повысить. Температура процесса сепарации лимитируется 1085°С, при той температуре железо стенки реторты начинает взаимодействовать с титаном. Конструкция печи предусматривает четыре зоны нагрева реторты реактора по вертикали. Температуры зон предлагаются следующие: 1- 970 °С, 2 – 1010 °С, 3 – 1020 °С, 4 – 1010 °С, значит в процессе сепарации необходимо независимо регулировать температуру четырех зон одновременно. Этой производится с помощью термопар и котроллеров Р – 130, один контроллер на одну печь. Величина уставок по зонам печи сепарации при ведении процесса;

1- 970 ± 10°С, 2 – 1010 ± 10°С, 3 – 1020 ± 10°С, 4 – 1010 ± 10°С.

Понижение давления в аппарате необходимо для протекания процесса сепарации при заданных температурах. Промышленные насосы могут откачивать газы из аппарата до остаточного давления порядка 0,13 Па. Повышение остаточного давления в аппарате более 13,3 Па при высокотемпературной выдержке нежелательно, это может происходить при разгерметизации аппарата, прогара стенки реторты, что неотвратимо ведет к ухудшению качества титановой губки. Поэтому величину остаточного давления в аппарате необходимо контролировать.

При высоких температурах конструкция стальной реторты теряет необходимую жесткость для удержания правильной цилиндрической формы при глубоком вакууме внутри реторты. Поэтому необходимо понижать давление между стенкой реторты и печью сепарации. Печь вакуумной сепарации делается герметичной, поэтому есть возможность для создания контрвакуума. Научные исследования и практика работы показала, что остаточного давления 6665 Па достаточно для сохранения ретортой прежней формы.

Осуществление автоматического контролирования и регулирования технологического процесса.

Технологический процесс сепарации губчатого титана управляется автоматизированной системой.

АСУТП процесса сепарации представляет собой 2-х уровневую распределённую систему управления отдельными аппаратами.

На нижнем уровне АСУТП решаются задачи:

- автоматическое регулирование температурой зон печи сепарации;

- автоматический контроль вакуума в аппарате;

- автоматическое управление вакуумными насосами аппарата;

- автоматическое определение окончания сепарации.

На нижнем уровне каждой печи установлены контроллеры Ремиконт-130, которые объединены локальной вычислительной сетью “Транзит” по четыре контроллера в каждом.

На верхнем уровне АСУТП процессов сепарации производится:

- отображение мнемосхемы аппарата;

- отображение на мнемосхеме текущих значений температуры, вакуума, длительности высокотемпературной выдержки в цифровой и графической форме;

- регистрация и документирование на магнитном носителе температуры, вакуума, количество электроэнергии.

Контроль и регулирование температуры по зонам в аппарате сепарации выполнен с применением контроллера Ремиконт -130. Один контроллер на одну печь (позиция А1).

Температура в печи измеряется первичными преобразователями – термопары хромель-алюмелевые (поз. 4 а-1 – 4 2-1). Сигнал с термопар поступает на усилители сигнала термопар БУТ (поз. 4 д-1; 4 е-1), преобразующие сигнал термопар в унифицированный токовый сигнал 0 – 5 ma. Сигнал с БУТ заведён на клеммные разъёмы контроллера Ремиконт -130.

В контроллере Ремиконт -130 заложена программа управления температурным режимом зон печи.

В контроллере Р-130 происходит сравнение сигнала, поступающего с термопары, с заданием, заложенным в программе.

Если температура в печи выше задания, то контроллер выдаёт команду на отключение нихромового нагревателя зоны, если температура в печи ниже задания, то выдаётся команда на включение нихромового нагревателя. Включение и отключение зон происходит через усилители мощности БУМ (поз. 4 ж-1).

Резервирование схемы микропроцессорного управления осуществляется машиной “Марс-200Р” (поз. А-4). Сигналы термопар (поз. 4 а – 4 2-1) параллельно заводятся на машину централизованного контроля и управления “Марс-200Р” (поз. А-4).

Сигналы управления нихромовыми нагревателями через переключатель S B-1 поступают или от контроллера Ремиконт (поз. А-1), или в аварийном случае от Марс-200Р (поз. А-4).

С помощью прибора ЦР (поз. 43-1) контролируется температура зон печи.

При аварийном завышении температуры сигнал с контроллера Ремиконт-130 поступает на лампы сигнализации, установленные на щите (поз. HL 5-1, HL 6-1, HL 7-1, HL-8). При аварийном завышении температурного режима эти лампы мигают “частым” светом. Лампы сигнализации (поз. HL 1-1, HL 2-1, HL 3-1, HL 4-1) сигнализируют об аварийном значении температуры при регулировании температурного режима “Марс-200Р”.

Контроль вакуума в аппарате сепарации осуществляется термопарной лампой ПМТ2 (поз. 3 а-1), сигнал с которой заводится на вакуумметр термопарный ВТ-2АП (поз. 3 б). С выхода прибора ВТ-2А (поз. 3б) сигнал поступает на нормирующий преобразователь Ш-72 (поз. 3 в-1), преобразующий сигнал вакуумметра в унифицированный сигнал 0 – 5 ma, который заведён в контроллер Ремиконт -130.

Сигнализация вакуумного режима.

Сигнализация нарушения режима вакуума осуществляется лампой сигнализации (поз. HL 9-1) , установленной на щите.

В контроллере заложена программа, в соответствии с которой текущее значение вакуума сравнивается с аварийным значением, заложенным в программе, и при изменении вакуума ниже заданного значения лампа мигает частым светом.

Управление вакуумными насосами в автоматическом режиме осуществляется с помощью контроллера Ремиконт -130. В контроллере заложена программа управления вакуумными насосами: механическими ВН-6Г, ВН-1МГ и паромасленными БН-2000. Первоначальный пуск процесса дистилляции предусматривает включение механического насоса ВН-6Г. Для этого контроллер Ремиконт -130 (поз. А1) включает:

- магнитный пускатель (поз. 3 ж-1) насоса ВН-6Г;

- электрифицированный вакуумный вентиль (поз. 3 Е-1).

После достижения вакуума в аппарате, равного 430 микрон, по программе, заложенной в контроллер, включается паромасленный насос, имеющий более высокую производительность, для чего контроллер (поз. А 4) включает:

- магнитный пускатель (поз. 3 д-1) для подачи напряжения на нагреватель вакуумного масла в насосе БН-2000;

- электрифицированный вентиль (поз. 3 з-1);

- электрифицированный вентиль (поз. 3 Е-1).

При этом паромасленный насос БН-2000 и механический насос ВН-6Г включены последовательно.

Механический насос ВН-6Г создаёт предварительное разряжение для насоса БН-2000. С целью экономии электроэнергии через 4 часа после достижения вакуума 430 микрон по команде контроллера (поз. А 4) насос ВН-6Г останавливается, а насос ВН-1МГ включается.

Контроллер ( поз. А 4) осуществляет:

- включение пускателя (поз. З 2-1) насоса ВН-1МГ;

- отключение пускателя (поз. 3 ж-1) насоса ВН-6Г;

- включение электрифицированного вентиля (поз. 3 и-1) на линии вакуума насоса ВН-1МГ;

- отключение электрифицированного вентиля (поз. 3 К-1) на линии вакуума насоса ВН-6Г.

Отключение вакуумных насосов после окончания процесса сепарации осуществляется автоматически контроллером Ремиконт Р-130. Автоматическое окончание процесса сепарации осуществляется по истечению 72 часов высокотемпературной выдержки.

Контроллер (поз. А 4) производит:

- отключение пускателей насосов БН-2000, ВН-1МГ (поз. 3 ж-1, 3 д-1);

- закрытие электрифицированных вентилей на линии вакуума (поз. 3 з-1, 3 к-1). Сигнализация об окончании процесса сепарации осуществляется контроллером Ремиконт -130 (поз. А 4) путём включения на щите лампы сигнализации HL 10-1.

Сигнал о количестве электроэнергии, потребляемой на процесс сепарации, измеряется счётчиком СА4У-И672Д (поз. 6 а-1) и поступает на вход контроллера Р-130.

Контроль температуры отходящей воды с реторты конденсатора и фланцев. Температура отходящей воды с реторты конденсатора измеряется термометром сопротивления ТСМ-50 (поз. 2 а-1). Сигнал заводится на контроллер (поз. А 4). Сигнал термореле ТР-200 (поз. 1 а-1) поступает на вход контроллера (поз. А 4) для контроля максимальной температуры охлаждающей воды фланцев печи, аппарата, вакуумных насосов.

Верхний уровень АСУТП представляет собой автоматизированное рабочее место оператора-технолога, созданное с помощью локальной вычислительной сети. Локальная вычислительная сеть “Транзит” предназначена для объединения микропроцессорных контроллеров Ремиконт -130 для организации рабочего места оператора-технолога.

Объединение контроллеров Ремиконт -130 (поз. А 1) осуществляется с помощью блока БШ (поз. А 2). На один БШ подсоединяется до 15 штук контроллеров. Сигналя с блока шлюза БШ (поз. А 2) поступают на IBM совместимый компьютер (поз. А 3).

На компьютере (поз. А 3) реализовано автоматизированное рабочее место оператора-технолога.

На АРМ отображены мнемосхемы процесса. Отдельные элементы мнемосхемы отображают критические значения параметров температурного режима и вакуума. На мнемосхеме приведены цифровые значения параметров температуры и вакуума. При критических значениях изменяется цвет текущих параметров. В АРМ реализованы текстовые сообщения: аварийные и технологические. Технологические сообщения отражают в хронологическом порядке все операции в процессе: установку аппарата в печь, проплавление магниевой заглушки, выход процесса на высокотемпературную выдержку, окончание процесса, т.е. прохождение всех технологических стадий. Аварийные сообщения отражают ситуации, связанные с отклонениями параметров от нормы.

Функциональная схема контроля и автоматизации процесса вакуумной сепарации представлена на чертеже.

Отделение питается электрической энергией от двух коммутационных пунктов КП – 3 и КП – 4 и распределительных пунктов РП – 9 и РП – 10.

КП – 3 питается от шинопровода ГПП – 5 на которую поступает энергия от Бухтарминской ГЭС.

КП – 4 питается от шинопровода Согринской ТЭЦ.

РП – 10 – от КП – 3, РП – 9 – от КП –4.

Отделение сепарации имеет 11 встроенных подстанций, в каждой из которых установлены по три понижающих трансформатора 10 / 0,4 кВ на1000 кВт или 1600 кВт.

Основными потребителями электроэнергии являются печи вакуумной сепарации, вакуумные насосы. В качестве понижающих трансформаторов применяются маслонаполненные трансформаторы типа ТМ – 1000, 10 / 0,4 и ТМ – 1600, 10 / 0,4.