Новые насосные технологии в промышленности: опыт уральских металлургов

Но, несмотря на это, дефицит качественного металла сохраняется. И во многом эта ситуация вызвана несовершенством технологических процессов и их низкой энергоэффективностью. Это, в сочетании с объективным дефицитом энергии (уже к 2015 году Свердловской области, с учетом вывода устаревших мощностей, будут необходимы дополнительно 5000 МВт), существенно тормозит рост отраслей. Выход из ситуации есть. Так, правительством Свердловской области совместно с энергетическими компаниями, промышленными холдингами, уральскими учеными разработан и начал осуществляться стратегический план по развитию электроэнергетического комплекса Свердловской области на период 2006–2015 гг. Однако оптимизировать энергопотребление и повысить производительность можно путем модернизации. В частности, лишь замена устаревшего насосного оборудования вполне способна дать от 20 до 50% экономии энергопотребления. Еще одной важнейшей составляющей повышения эффективности работы предприятия является четко скоординированное взаимодействие всех производственных процессов, что достигается наличием и безупречным функционированием его системы диспетчеризации.

Большинство крупных региональных компаний уже идут по этому пути. Сегодня на них ведется техническое перевооружение. И, среди прочего, проводится глубокая диспетчеризация и обновляется парк насосного оборудования.

Насосное оборудование: работа в системе диспетчеризации

На современном уровне развития металлургической промышленности необходимым условием успешного управления предприятием является точная и оперативная информация о протекании технологических процессов, о количестве и качестве сырья и товарных продуктов, о потреблении энергоресурсов, об экологической обстановке и т. п.

В целях повышения технико-экономических показателей, ритмичности работы, лучшего использования производственных мощностей необходимо обеспечить согласованную работу отдельных звеньев предприятия. Однако значительная территориальная удаленность структурных подразделений металлургических предприятий (производственных участков, заводов, рудников) в настоящее время затрудняет их объединение в единое информационное пространство, в результате чего большую часть рабочего времени специалисты тратят на поиск и обобщение необходимой информации.

Выходом из ситуации должно стать создание единой системы диспетчеризации, построенной на базе АСУ предприятия (АСУП), которая объединила бы локальные системы управления: автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), энергоснабжения, жизнеобеспечения (вентиляции и кондиционирования, электро-, водо- и теплоснабжения), связи и передачи данных (ЛВС, ТС, ТВ), охранной и охранно-пожарной сигнализации (см. рис.).

К настоящему времени на многих металлургических предприятиях уже созданы и успешно функционируют АСУ ТП, способные в реальном масштабе времени обеспечить сбор и обработку информации о работе того или иного объекта, а также дистанционное управление их исполнительными механизмами.

Насосное оборудование, интегрированное в состав технологических линий производственных участков, также должно быть охвачено процессами автоматизированного контроля и управления. Современные насосы с частотно-регулируемым приводом позволяют полностью автоматизировать и диспетчеризировать процессы, в которых они используются. Как правило, они поставляются с уже отлаженным программным обеспечением. При этом контроль над работой агрегата и выбор необходимых режимов его работы осуществляется при помощи электронного управляющего устройства (например, CU 301).

В ситуации, когда для поддержания необходимых параметров технологической линии требуется управление несколькими насосами, используются силовые коммуникационные шкафы.

В этом случае с помощью двухжильного экранированного кабеля такой шкаф можно соединить с СОМ – портом компьютера – и благодаря программному обеспечению произвести вывод данных в графической форме, задать режимы работы насосов, а также обеспечить архивацию параметров. Возможности шкафа защиты и управления позволяют защитить насосы от перепадов тока, напряжения, перекосов фаз, пробоя изоляции. Также они дают возможность осуществить мониторинг их работы,

т. е. получать необходимую информацию в виде графиков, схем, номограмм, сохранять данные на компьютере или распечатывать их на переносном принтере, непосредственно считывая с контроллера. Актуальность включения в систему диспетчеризации современного насосного оборудования базируется на значительном экономическом эффекте, так как построение подобной инфраструктуры позволяет решить большинство технических проблем, снизить энергопотребление и оптимизировать производственные процессы.

В результате внедрения единой системы диспетчеризации, обеспечивающей контроль и управление насосным оборудованием, металлургическое предприятие получает:

Роль насосного оборудования в производственных процессах

В горно-обогатительной и металлургической промышленности широко используются практически все существующие на сегодняшний день типы промышленных насосов. Они обеспечивают основные и вспомогательные технологические процессы, а также функционирование большинства инженерных систем производственных зданий и сооружений. Особую роль они играют в процессах водоснабжения, ведь металлургия – одна из наиболее емких в водопотреблении отраслей (см. таблицу).

Удельные нормы расхода воды

Однако специфика металлургического производства и экстремальные условия эксплуатации в ходе технологических процессов предъявляют самые жесткие требования к качеству насосного оборудования. К наиболее существенным негативным факторам, влияющим на работу насосов, следует отнести:

Очевидно, что подобные условия эксплуатации диктуют определенные требования к насосному оборудованию, основными из которых являются:

В качестве характерного примера использования можно рассмотреть конкретный случай применения насосов в одном из наиболее распространенных методов добычи металлов из окисных подземных месторождений – методе выщелачивания.

Несколько лет назад «Русская медная компания» запустила инновационный для России комплекс добычи меди методом подземного выщелачивания на ЗАО «Уралгидромедь» на базе Гумешевского месторождения в городе Полев­ском. Технология позволила расширить ресурсную базу компании за счет освоения бедных месторождений окисленных руд, а также технологических отвалов закрытых ранее производств. Общий объем инвестиций в проект составил $23,6 млн.

При оборудовании месторождения применена технология производства катодной меди с использованием гидрометаллургического способа (подземное выщелачивание – экстракция – электролиз). В нем непрерывная добыча меди осуществляется при помощи слабых растворов кислот, которые под землей вступают в реакцию с рудой и обогащаются медью. Применение новой технологии позволяет осуществлять добычу меди из бедных пород, в том числе из отвалов. Кроме того, метод является более экологически корректным, поскольку электролиз кислого раствора не предполагает высокотемпературных плавок и выбросов окислов серы, которые являются основными факторами экологического загрязнения медного производства.

Производственный цикл замкнут: после экстракции меди водный раствор снова обогащается кислотой и вновь закачивается в гидротехнологическое поле. В создании экспериментального производства участвовали специалисты ЗАО «Уралгидромедь» и англий­ской компании SNC-Lavalin Europe Ltd. Проектировщиком и подрядчиком при строительстве промышленного комплекса выступила финская компания Outokumpu Technology Oy. Мощность первой очереди «Уралгидромеди» составляет 5 тыс. т медных катодов в год, но с началом промышленной эксплуатации второго участка гидротехнологического поля к концу 2006 года объем производства будет увеличен вдвое.

Но такая агрессивная среда интенсивно воздействует на техническое оборудование, что заставляет очень ответственно подходить к подбору насосов. Как правило, в подобных процессах используются агрегаты в специальном исполнении (из нержавеющей стали или титана). Именно такими скважинными насосами (GRUNDFOS серии SP) оборудованы свыше 140 скважин на предприятии «Уралгидромедь» (г. Полевский), а перекачка жидких реагентов осуществляется насосами с двойным уплотнением.

Для подобных условий (работа с агрессивными средами) также используются насосы, выполненные полностью из титана. Срок их службы при перекачке соляной кислоты, а также растворов хлористых солей натрия, калия и магния в 15–20 раз выше, чем у чугунных аналогов или приборов, изготовленных из кислотоупорных сталей. Использование титановых насосов позволяет сократить потери жидкости в 2,5 раза.

Используется насосное оборудование и при традиционных металлургических процессах. На ТЭЦ Нижне­тагильского металлургического комбината применяются современные цифровые насосы-дозаторы с высокой точностью дозирования. Они участвуют в процессе водоподготовки для закрытых систем отопления и чистых оборотных циклов. Кроме того, современные насосы применяются в газоочистных сооружениях доменных печей, в цикле рециркуляции грязного оборотного цикла шламовых вод. Помимо снижения энергопотребления, это существенно снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Например, на Магнитогорском металлургическом комбинате насосы широко применяются на сталепрокатном производстве, для перекачки шламовых и промышленных дренажных стоков. Интересно, что для повышения давления в технологических процессах используются моноблочные многоступенчатые насосы со встроенным частотным преобразователем (GRUNDFOS серии CHIE). Это дает возможность реальной 30%-ной экономии электроэнергии. Кроме того, частотно-регулируемые насосы, снабженные шкафами управления, позволяют без проблем встраивать их в диспетчерскую сеть предприятия.

Сегодня металлургия – одна из наиболее важных отраслей промышленности России, приносящая весомый вклад в бюджет страны. И значительную долю этого вклада вносят предприятия Урала. Здесь производятся около 40% стали и проката, более 45% рафинированной меди, 40% алюминия. И обеспечить дальнейшее стабильное развитие может лишь современное технологическое оборудование, в том числе насосы.

По материалам компании «Грундфос»

Источник: http://metportal.ru