1

Kontrolno-nadzorni sustav iskrcaja

cementa u lukama

Program stručnog usavršavanja ovlaštenih

inženjera elektrotehnike u graditeljstvu

mr.sc. Goran Malčić v.pred.

XV. Tečaj, 15. i 16. studenog 2013.

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.

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.

Tehnologija

Shipunloader je sastavljen od sljedećih glavnih dijelova

2

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.

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.

3

Tehnologija

• Podizanje i spuštanje horizontalne i vertikalne ruke unutar kojih se nalaze vijčani transporteri ostvaruje se hidrauličkom cilindrima.

Gibanje istovarivača

Za vrijeme istovara oba vijčana transportera (vertikalni i horizontalni) na horizontalnoj ruci puna su cementa, što značajno povećava moment za

zakretanje horizontalne ruke. Osim toga, kada vertikalni vijčani transporter s pick-up uređajem na svome dnu ulazi u cementni materijal bočno, što je i najčešća varijanta, moment za zakretanje horizontalne ruke također raste.

Da bi se zaštitila konstrukcija horizontalne ruke od oštećenja zbog porasta momenta, moment zakreta horizontalne ruke se kontinuirano kontrolira.

Gibanje istovarivača – zakretno gibanje

Sva hidraulička oprema se nalazi u hidrauličkom kontejenru. Postoje 3 pumpe – glavna, pomoćna i sigurnosna pumpa (emergency pump). Glavna i pomoćna

pumpa rade stalno kada je stroj u radnom modu, dok sigurnosna radi samo kod otkaza glavne ili pomoćne i pokreće se ručno. Unutar hidrauličkog kontejnera nalazi se elektro-ormarić za prikupljanje signala.

Gibanje istovarivača - hidraulika

4

‘Pick-Up’ uređaj za zahvat cementa

Količina cementa koji se istovara mjeri

se u tonama po satu i ta veličina ima

ekvivalent u struji motora vertikalnog

transportnog vijka, koja se

kontinuirano očitava u kontrolnom

sustavu.

Dakle, struja je izravna mjera koliko

cementa se nalazi u transportnom

sustavu i ona je regulacijska veličina o

kojoj ovisi brzina pick-up uređaja.

Kako struja raste, tako brzina pick-up

uređaja pada.

Za velike struje opterećenost sustava je

maksimalna, te se pick-up uređaj

potpuno zaustavlja, čime se prekida tok

cementa u transportnom sustavu.

Sustav podmazivanja na stroju potpuno je automatiziran te uključuje podmazivanje svih ležajeva, osim ležajeva motora. Sustav je izrađen od dvije

pneumatske pumpe koje pumpaju i tlače mast za podmazivanje na 200 bar u tlačni cjevovod.

Mast za podmazivanje uzima se iz dviju bačava (svaka

pumpa za jednu bačvu) na kojima se mjeri razina masti (dva digitalna signala – puna

i prazna bačva).

Stlačena mast se u cjevovodu propušta prema

ležajevima otvaranjem i zatvaranjem

elektromagnetskih ventila (jednoradni). Količina masti koju ventil propusti mjeri se

preko senzora protoka masti koji za svaki gram masti

daje jedan digitalni impuls.

Podmazivanje

Otprašivač

Na kraju linije transporta cementa nalazi se vrećasti otprašivač opremljen ventilatorom i dozatorom. Princip rada otprašivača temelji se na podtlaku koji

stvara ventilator i na taj način uvlači prašinu iz transportnog sustava na vreće.

Vreće se u pravilnim vremenskim razmacima pomoću otvaranja

pneumatskih ventila udaraju komprimiranim zrakom i čiste

Osim vremenskim razmacima,

kontrola otvaranja pneumatskih ventila može se ostvariti i analognim signalom sa senzora

diferencijalnog tlaka koji mjeri veličinu podtlaka u sustavu.

Na samom tijelu otprašivača nalazi se senzor ispunjenosti

prašinom koji u slučaju prorade aktivira alarm i zaustavlja proces istovara cementa.

Napajanje sustva

Sustav se napaja iz lučkog SN razvoda sa naponom 20kV preko kabela koji se namata na kabelsko kolo (eng. cable reel). Prilikom gibanja shipunloadera

kabel se namata/odmata sa kabelskog kola i leži na kabelskim ljestvama.

Napetost kabela održava magnetna

spojka. Pogonski motor kabelskog kola mora biti

uključen bez obzira u kojem smjeru se

giba stroj.

5

NN razvod Elektrokontejner je izveden u dvije prostorije – MCC i predprostor gdje je smješteno računalo i kompresor. U MCC prostoriji su ormari sa sklopnom i

upravljačkom opremom raspoređeni na obje strane

Napajanje sustva

Stroj ima masu preko 500 tona čelika, pa je dosta pažnje pridodano pravilnom odvođenju atmosferskih pražnjenja.

Upravljanje sustavom

Upravljanje sustavom temelji se na PLC uređaju tvrtke Mitsubishi Q10UD (E)HCPU, razvod I/O sustava ostvaren je preko ProfiBus industrijske računalne

mreže. SCADA aplikacija je izvedena sa Wonderware InTouch 10.1 programskim paketom.

Upravljanje sustavom

6

Upravljanje sustavom

Svi motorni pogoni prema zahtjevu naručioca opremljeni su i kutijama sa tipkalima i preklopkama za lokalno upravljanje.

Pomoćno napajanje

Pomoćno napajanje ostvaruje se preko diesel agregata snage 60kW preko kojega se pokreću samo pogoni koji mogu dovesti shipunloader u parkirni

položaj.

U slučaju da nestane glavnog

napajanja u trenutku dok je stroj iznad broda,

nužno je dovesti stroj u parkirni

položaj da brod može zatvoriti spremnike sa

cementom.

Upravljanje sustavom

Svi procesni parametri prate se preko nadzornog sustava i pamte se jednu godinu.

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.