Автоматизация линии производства сахара

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Алтайский государственный технический университет

им. И. И. Ползунова

 

 

Кафедра машины и аппараты пищевых производств

 

УДК 664.7                               Курсовой проект защищен с оценкой

 

                                                 Руководитель 

                                                 работы  к. т. н. В. В. Ключников

 

                                        «      »                 2014г.

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА

САХАРА (ОТ СВЕКЛОРЕЗКИ ДО АППАРАТА ВТОРОЙ САТУРАЦИ)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

 

 

 

КП 260601. 05. 000 ПЗ

 

 

 

Задание выполнил

студент гр.                                                     

                                                               (подпись)

 

Преподаватель                                                к. т. н. В. В. Ключников

                                                               (подпись)                     

 

Барнаул 2014

 

ЗАДАНИЕ

              на расчетную записку по курсу  «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии»

 

Студенту группы

Тема расчетной записки: Автоматизация линии производства сахара.

 

В объем курсового проекта входит:

 1. Составление задания на проектирование:

      1.1 Назначение аппарата (группы аппаратов), технологического  процесса, подлежащих   автоматизации;

      1.2 Основные информационные  параметры и параметры диагностики  работы оборудования;

      1.3 Органы управления (привод, клапаны, задвижки и др.)

      2. Разработка функциональной  схемы автоматизации машины (технологической  линии).

      3. Разработка принципиальных  электрических схем:

          а) цепей  управления;

          б) силовых  цепей.

      4. Расчет сечения  и выбор силового кабеля.

      5. Выбор и обоснование  выбора пускорегулирующей аппаратуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

   Введение………………………………………………………...……………….4

1 Задание на  проектирование……………………………………..…...…………5

1.1 Описание технологической схемы производства сахара от свеклорезки до аппарата второй сатурации ………………………………………......................5

1.2 Основные информационные параметры и параметры диагностики работы оборудования……………………………………………………………………...6

1.3 Органы управления…………………………………………………………...6

1.4  Характеристика  АРМ оператора…………………………………………….6

2  Функциональная схема автоматизации………………………………….……7

3 Принципиальная электрическая схема………………………………………...8

4 Расчет сечения и выбор силового  кабеля……………………………….……10

4.1 Определение расчетной нагрузки  силовых электропроводов и кабелей..10

4.2 Расчет и выбор силовых  электропроводов и кабелей по  нагреву и на потерю напряжения……………………………………………………………...11

5 Выбор пускорегулирующей аппаратуры…………………………………….14

5.1 Автоматические выключатели………………………………………….…..14

5.2 Магнитные пускатели……………………………………………………….14

Заключение…………………………………………………………….…..…15

Список литературы……………………………………………………….….16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Эффективность любого технологического процесса в первую очередь зависит от качества управления, заданного алгоритмом управления.

Под алгоритмом управления понимается совокупность предписаний, определяющих характер воздействия на управляемый объект с целью осуществления им заданного алгоритма функционирования. Таким образом, управление каким либо объектом – это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процесса в объекте или требуемого изменения его состояния.

Снижение численности обслуживающего персонала при автоматизации – это внешний фактор экономической эффективности.

Целью автоматизации является: повышение эффективности производства за счет качества выпускаемой продукции, обеспечение количественного и качественного роста единичных мощностей оборудования, создания условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

При автоматизации пищевых производств можно выделить три уровня автоматизации:

1. Частичная автоматизация – внедрение отдельных приборов и средств автоматизации, отдельных операций и оборудования, систем автоматического регулирования отдельных параметров.
2. Комплексная автоматизация – проводится на участке, в отдельном цехе, который функционирует как единый, взаимосвязанный автоматизированный комплекс. При комплексной автоматизации функция обслуживающего персонала сводится к контролю и изменению заданий и режимов.
3. Полная автоматизация – высшая степень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля производством автоматическим системам.

Полную автоматизацию применяют на отработанных, устойчивых, а также опасных для жизни и здоровья производствах.

  Внедрение автоматизированного управления линией позволит оптимально поддерживать заданные параметры производства, чем дополнительно достигается экономия энергетических ресурсов (до 15%).

 

 

1 Задание на проектирование

1.1 Описание технологической схемы производства сахара от свеклорезки до аппарата второй сатурации.

Свекла направляется в измельчающие машины-свеклорезки 13. Стружка должна быть ровной, упругой и без мезги, пластинчатого или ромбовидного сечения, толщиной 0,5... 1,0 мм.

Свекловичная стружка из измельчающих машин с помощью ленточного конвейера 14, на котором установлены конвейерные весы, подается в диффузионную установку 15.

 

Рисунок 1 – Схема технологического процесса производства сульфитированного сока.

Сахар, растворенный в свекловичном соке корнеплода, извлекается из клеток противоточной диффузией, при которой стружка поступает в головную часть агрегата и движется к хвостовой части, отдавая сахар путем диффузии в движущуюся навстречу экстрагенту высолаживающую воду. Из конца хвостовой части агрегата выводится стружка с малой концентрацией сахара, а экстрагент, обогащенный сахаром, выводится как диффузионный сок. Жом отводится из диффузионных установок конвейером 16 в цех для прессования, сушки и брикетирования.

Диффузионный сок пропускается через фильтр 17, подогревается в устройстве 28 и направляется в аппараты предварительной и основной дефекации 27, где он очищается в результате коагуляции белков и красящих веществ и осаждения ряда анионов, дающих нерастворимые соли с ионом кальция, содержащимся в известковом молоке. Известковое молоко вводится в сок с помощью дозирующих устройств.

Дефекованный сок подается в котел первой сатурации 26, где он дополнительно очищается путем адсорбции. Сок первой сатурации подается через подогреватель 25 в гравитационный отстойник 24. В отстойниках сок делится на две фракции: осветленную и сгущенную суспензию, поступающую на вакуум-фильтры 23.

Фильтрованный сок первой сатурации направляется в аппараты второй сатурации 22, где из него удаляется известь в виде СаСОз.

 

1.2  Основные информационные параметры  и параметры диагностики работы  оборудования.

К основным информационным параметрам и параметрам диагностики оборудования относятся параметры, с помощью которых можно судить о величине производительности, о качестве работы оборудования, о затраченной на данный технологический процесс какой-либо вид энергии. К основным информационным параметрам технологического процесса производства сахара относятся:

-температура сока в подогревателе (60-70°С);

                - температура сока сатурации (60-70°С).

                - частота вращения рабочих органов 

 

1.3 Органы управления

В данной технологической линии существуют такие органы управления как:

1. Приводы ленточных конвейеров АИР112M4 (мощность 5,5 кВт) ;
2. Привод аппарата дефекации АИМ100S2 (мощность 4 кВт); 
3. Диффузионной установки АИМ100S2 (мощность 4 кВт);
4. Привод вакуум-фильтра АИР112M4 (мощность 5,5 кВт).

 

 

 

1.4  Характеристика АРМ  оператора

На АРМ оператора находятся датчики: отображения веса выходящей стружки из свеклорезки WI, датчики дозирования FI СО2, абсорбента и воды подаваемых в различные аппараты, датчики измерения температур сока в подогревателях TI, датчик информирующий о величине давления создаваемого в вакуум-фильтре PI, датчики характеризующие качество сока в аппаратах сатурации QI, датчики отображения уровня сока в котлах сатурации LI, датчики скорости движущихся (вращающихся) механизмов SI. Так же на АРМ оператора находятся кнопки включения/выключения электродвигателей и лампочки сигнализирующие о нарушениях работы ленточных конвейеров, диффузионной установки и аппарата дефекации.

 

 

 

 

2 Функциональная схема автоматизации

Описание функциональной схемы

Управление данной линией заключается во включении и выключении электродвигателей. При этом необходимо обеспечивать соблюдение последовательности включения электродвигателей и их выключение. Эта последовательность реализуется в соответствии с принципом: включение транспортных механизмов в линии должно производиться встречно направлению потока транспортируемого продукта, а выключение - согласно. Несоблюдение данного принципа может привести к накоплению продукта (завалу) на переходах между транспортными и технологическими механизмами.

Чистая свекла попадает в свеклорезку которая контролируется датчиком массы. Далее свекольная стружка попадает на ленточный конвейер с датчиком скорости и двигателем с частотным преобразователем. С помощью конвейера стружка транспортируется в диффузионную установку с установленными в ней датчиком частоты вращения, датчиком расхода воды и двигателем с частотным преобразователем. В диффузионной установке из стружки получаются  жом и диффузионный сок, который далее поступает в подогреватель, который контролируется датчиком температуры и датчиком давления. Жом из диффузионной установки поступает на ленточный конвейер с электродвигателем. Сок из подогревателя движется в аппарат дефекации в котором установлены датчик частоты вращения и датчик расхода известкового молока. Аппарат дефекации имеет электродвигатель с частотным преобразователем. Дальше сок направляется а котел первой сатурации с датчиком расхода СО2, уровня сока, с датчиком расхода адсорбента и датчиком характеризующим качество. Потом сок еще раз  поступает в подогреватель, который контролируется датчиком температуры и датчиком давления. И движется в вакуум-фильтр с датчиком давления. После этого сок попадает в коте второй сатурации  с датчиком расхода СО2, уровня сока, с датчиком расхода адсорбента и датчиком характеризующим качество.

Из схемы видно, что часть средств автоматизации, образующих АСУ, размещается на технологическом оборудовании (датчики уровня, температуры, скорости и положения), часть – на щите (электросиловое оборудование – магнитные пускатели) и часть на пульте (вторичные приборы, кнопки управления и сигнальные устройства). Те и другие связаны между собой линиями связи. Линии связи между устройствами управления двигателями представляют собой линии автоблокировок.

3 Принципиальная электрическая схема

Описание принципиальной электрической схемы

На принципиальной схеме показана реализация с помощью конкретных средств (видов, типов) функций АСУ, отображенных на функциональной схеме. Кроме того, она содержит цепи для реализации дополнительных функций системы, не указанных на функциональной схеме, таких как подача предупредительной, защита двигателей от перегрузок, подача электропитания в электрические цепи и защита их от короткого замыкания. Схема выполнена с использованием разнесенного способа изображения условных обозначений электромагнитных реле, магнитных пускателей и электротеплового реле. Цепям дано также наименование в виде боковых табличек с наименованием отдельных цепей соответствующего функционального назначения.

Ввод в работу начинается с подачи напряжения питания в цепи АСУ путем включения автоматических выключателей QF и SF. Все оборудование включается путем нажатия соответствующих кнопок «Пуск». В данной схеме преду6смотрена система автоблокировок, которая заключается в следующем: нельзя включить оборудование, которое располагается первым по технологической схеме, не включив последующее. Чтобы можно было включать каждый привод вне зависимости от того, работает ли предыдущее оборудование, в цепях управления предусмотрены тумблеры SA.