44186

Модернізація електричної частини комбікормового цеху із використанням новітнього електричного обладнання та автоматизація завантаження дробарки

Дипломная

Энергетика

На комбікормових виробництвах електродвигуни повинні відповідати умовам пилонепроникненю для роботи в приміщеннях класу В–ІІ та П–ІІ за класифікацією правил пристрою електроустановок. Отже виникає необхідність автоматизації основних технологічних процесів з метою зниження собівартості готової продукції шляхом зниження питомих витрат електроенергії на окремі технологічні операції скорочення холостої роботи технологічного обладнання та підвищення якості...

Украинкский

2013-11-10

2.17 MB

48 чел.

ЗМІСТ

[1]
1 АНАЛІЗ ВИРОБНИЧО–ГОСПОДАРСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ГОСПОДАРСТВА

[1.1] 1.1 Характеристика функціонування господарства

[1.2] 1.2 Аналіз стану електрифікації та автоматизації об’єкта

[1.3] 1.3 Формулювання загальної задачі проекту

[2]
2 ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПРИГОТУВАННЯ КОМБІКОРМІВ

[2.1] 2.1 Загальні положення

[2.2] 2.2 Вибір технологічної схеми

[2.3] 2.3 Аналіз стану електрифікації та автоматизації об’єкта

[2.4] 2.4  Вибір і розміщення технологічного обладнання

[2.5] 2.5 Вибір та розміщення світлотехнічного обладнання

[3] 3  РОЗРАХУНОК ТА ВИБІР СИЛОВОГО ЕЛЕКТОРОБЛАДАННЯ

[3.1] 3.1  Вибір електродвигунів

[3.2] 3.2. Розробка плану розташування силового електрообладнання

[3.3] 3.3  Вибір устаткування керування та захисту

[4]
4 РОЗРОБКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ МАЛОГАБАРИТНОЇ КОМБІКОРМОВОЇ УСТАНОВКИ

[4.1] 4.1 Розробка схеми автоматизації функціональної

[4.2] 4.2 Вибір технічних засобів автоматики

[4.3] 4.3  Розробка схеми електричної принципової

[4.4] 4.4 Проектування шафи керування

[4.5] 4.5 Синтез та аналіз структурних схем автоматизації

[4.5.1] 4.5.1 Апроксимація технічних засобів автоматики передатними функціями

[4.5.2] 4.5.2 Розрахунок стійкості за критерієм Рауса

[4.5.3] 4.5.3 Розрахунок показників надійності автоматизованого об'єкта

[5]
5  ОХОРОНА ПРАЦІ ТА ДОВКІЛЛЯ

[6]
6 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

[7]
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ


ВСТУП

У тваринництві найбільше раціональне використання кормової бази можливо у виді комбікормів, збалансованих по протеїну, амінокислотам, мікроелементам, вітамінам та іншим біологічно активним речовинам, застосування яких дозволяє поліпшити повноцінність годівлі тварин, істотно підвищити їхню продуктивність і ефективність використання кормів [12, 19]. В результаті оптимального задоволення потреби тварин у життєво важливих елементах харчування, підвищується їх продуктивність на 15 – 20 % у порівнянні із використанням простих зернових сумішей [6].

Придбання комбікормів на спеціалізованих міжгосподарських підприємствах обходиться господарствам набагато дорожче вартості зерна, а ще треба час і кошти для навантажувально-розвантажувальних робіт та перевезення [14]. Виробництво повноцінних комбікормів і кормосумішей безпосередньо на власній кормовій базі та закуплених збагачувальних домішок (БВД, преміксів) дає можливість значно знизити собівартість продукції, виготовити комбікорм необхідного складу, в потрібних кількостях в будь-який час. Для цього необхідне комплектне, просте і надійне в експлуатації недороге обладнання.Відповідно до сучасної концепції розвитку сільського господарства спостерігається тенденція виробництва сільськогосподарських продуктів на малих кооперативних фермах. Для повноцінної годівлі худоби на таких фермах необхідно мати збалансований за поживністю комбікорм.

У ряді фермерських господарств країни добре зарекомендували себе невеликі кормоцехи продуктивністю 10 –20 тонн на добу [6]. Практика переконливо показує, що вироблення комбікормів і кормових сумішей потрібного рецепта і необхідної якості в умовах сільськогосподарських підприємств із використанням власного зернового продукту й інших місцевих кормових ресурсів, а також покупних білково-вітамінних добавок (БВД), мінеральних збагачувачів і преміксів промислового виготовлення має значні переваги в порівнянні з традиційним виробництвом їх на великих державних підприємствах. Збільшення кількості і номенклатури виробництва комбікормів, поліпшення їхньої якості і розширення асортименту можливі тільки в результаті реконструкції і технічного переозброєння підприємств, застосування нових високоефективних технологій, машин і устаткування, засобів автоматизації й обчислювальної техніки. Це дозволяє удосконалювати організацію вирощування і відгодівлі худоби і птиця, впроваджувати інтенсивні методи і прогресивні потокові технології виробництва м'ясної і молочної продукції.  З часом зростають вимоги до проектування комбікормових цехів і установок, їхньої технічної оснащеності, до культури виробництва.  Технічна оснащеність підприємств систематично удосконалюється, освоюються нові технологічні лінії, керовані не тільки за допомогою звичайних засобів автоматики, але і за допомогою ЕОМ [4, 6]. У результаті скорочуються витрати праці і поліпшується якість виробленої продукції.

Управляти процесами за допомогою сучасного устаткування зможуть оператори, що володіють питаннями технології, знанням властивостей сировини, що забезпечують оптимальне завантаження устаткування.


1 АНАЛІЗ ВИРОБНИЧО–ГОСПОДАРСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ГОСПОДАРСТВА

1.1 Характеристика функціонування господарства 

Відкрите акціонерне товариство «Нива» знаходиться за такою юридичною адресою: 71221, Запорізька обл., Чернігівський р-н, с. Владівка, вул. Радянська, 26. Керівник Вінник Леонід Ярославович. Кількість працівників (за даними січня 2008 року) – 115.

Галузі, в яких здійснюється діяльність підприємства: рослинництво; вирощування зернових технічних та інших культур, не віднесених до інших класів рослинництва; тваринництво; виробництва м’яса та субпродуктів; переробка домашньої птиці та кроликів; роздрібна торгівля у неспеціалізованих магазинах; представлення консультаційних послуг у галузях рослинництва та тваринництва. Продукція та послуги: зерно, зернобобові, пшениця, кукурудза, соняшник, силос, велика рогата худоба, свині, вівці, м’ясо птиці, молоко, бавовна, яйця. Показники сільськогосподарської діяльності господарства показані в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Загальні показники сільськогосподарського землекористування

Показники

2007 рік

2008 рік

Загальна земельна плаща, га

4327

4730

Всього с/г угідь, га

4871

4977

З них: ріллі, га

4531,1

4422

сінокосу, га

5,4

5,2

пасовища, га

33,8

32

корисної площі лісу, га

123

114

ставки, водоймища, га

0,6

0,55

Клімат характеризується вираженою сухістю. Літо майже сухе, зима – помірно холодна. Весь рік панують частіше східні та північно-східні вітри. Середньо річна температура складає від 8,5 °С до 10°С.

Молочнотоварна ферма ВАТ “Нива” розрахована на 150 голів молочного стада та 800 голів молодняку великої рогатої худоби. Територія ферми огороджена і займає приблизно 1,8 га загальної земельної площі, на території якої розташовано п’ять на 200 голів. На території ферми розташовані пункти первинної обробки молока, ветамбулаторія, майстерня та інші службові приміщення.

Господарство має зв’язок з районом та областю. Усі дороги, як у самому господарстві, так і ті що ведуть до м. Запоріжжя, асфальтовані і мають добрий стан у будь - яку погоду. Усе поголів’я ВРХ прив’язаного утримання. Корми в тваринницькі корпуси подаються транспортними засобами. Для певної зручності на території ферми розташовано кормоцех для приготування  грубих та соковитих кормів, щоб підвищити якість та ефективність годування тварин. Показники роботи м’ясомолочної ферми підприємства за останні роки приведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Загальні показники м’ясомолочної ферми

Показники

Роки

2007

2008

Молочного напрямку, голів

620

755

Тварини на відгодівлі, голів

1230

1360

Свиней на вирощувані і відгодівлі, голів

200

280

Вироблено молока, ц

12350

14200

Середньорічний приріст, ц

155

161

Також у господарстві функціонує комбікормовий цех. Це досить сучасне підприємство з повним технологічним циклом.  Тут випускається продукція – це  комбікорми без гранулювання.

1.2 Аналіз стану електрифікації та автоматизації об’єкта

Комбікормовий цех ВАТ “Нива” відноситься до другої категорії споживачів електроенергії. Річні потреби складають приблизно 160 тис. кВтгод., що складає близько 10 % від усієї електроенергії, що необхідна на виробничі потреби.

Електропостачання комбікормового цеху здійснюється від трансформаторної підстанції типу КТП – 400 – 10/0,4  потужністю 400 кВА. Шафи розподілення, освітлювальні щитки, пристрої керування, електродвигуни і інше потужне обладнання знаходиться у задовільному стані. На комбікормових виробництвах електродвигуни повинні відповідати умовам пилонепроникненю для роботи в приміщеннях класу В–ІІ та П–ІІ за класифікацією правил пристрою електроустановок. Тому усі електродвигуни, які встановлені в цих приміщеннях, повинні бути у замкненому виконанні з ущільнювачем від попадання пилу.

Пускова та захисна апаратура розташована в щитах, які знаходяться в спеціальних приміщеннях (щитові та диспетчерські). Пуско-захисна апаратура на комбікормовому заводі постарілих серій.

У цеху передбачено аварійні зупинки технологічного обладнання трьома кнопками "Стоп", які розташовані на пульті керування та у цеху. Технологічні процеси автоматизовані дуже слабо. Відсутній контроль обриву стрічок на норіях та транспортерах. Відсутня автоматизація завантаження дробарки. Не працює автоматика технологічного процесу керування електрозасувками.

1.3 Формулювання загальної задачі проекту

Комбікормовий цех, як об’єкт електрифікації та автоматизації, являє собою складний об’єкт з великою кількістю технологічного і енергетичного обладнання, а також різновидів допоміжного обладнання та складними зв’язками між ними. Складність технологічних процесів обробки сировини та виробництва комбікормів обумовлюють високі умови до оперативності чіткості керування технологічним процесом і контролю за роботою обладнання. Отже, виникає необхідність автоматизації основних технологічних процесів з метою зниження собівартості готової продукції шляхом зниження питомих витрат електроенергії на окремі технологічні операції, скорочення холостої роботи технологічного обладнання та підвищення якості готової продукції в результаті стабілізації технологічних режимів виробництва.

Для цього необхідно передбачити автоматизацію наступних технологічних процесів:

у зернових бункерах для прийому вхідних продуктів передбачити датчики для контролю верхнього та нижнього рівній;

для повного завантаження електродвигуна дробарки передбачити регулювання частоти обертання дозуючого шнека;

в пристрої для регулювання подачі зерна на подрібнення в дробарку передбачити поворотну засувку , привод якої буде здійснюватись від електродвигуна через електромагнітну муфту (при відключені електроенергії або аварійному режимі така конструкція дозволяє засувці під дією власної ваги закрити доступ зерна в дробарку);

В результаті аналізу виробничої діяльності стану технологічного, електричного обладнання і автоматизації цеху приймається рішення модернізувати електричну частину цеху із використанням новітнього електричного обладнання та автоматизувати технологічний процес завантаження дробарки з метою підвищення надійності роботи електросилового обладнання, продуктивності праці на 10–15%, якості комбікорму та зниження собівартості продукції цеху на 10 %.


2 ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПРИГОТУВАННЯ КОМБІКОРМІВ

2.1 Загальні положення

Дослідженнями з проблем годівлі встановлено, що інтенсивний розвиток галузі тваринництва можливий лише за сприятливих умов протікання обмінних процесів в організмах тварин та забезпечення їх повноцінною годівлею. Основними факторами цього є повний набір незамінних поживних речовин, а також своєчасне і оптимально узгоджене в кількісному відношенні надходження їх в організм тварини [1, 6, 12, 14]. Крім того, корми доцільно згодовувати в такому стані, в якому їх поживні речовини будуть легко доступними і використовуватися організмом тварин з максимальною ефективністю [6, 19]. Вказані умови виконуються лише в разі відповідної підготовки кормової сировини до згодовування і балансування кормових раціонів. Процес кормоприготування може включати ряд технологічних заходів, різних за механізмом дії та спрямованістю. В результаті їх реалізації можуть бути вирішені такі основні завдання: покращення поїдання кормів, підвищення та прискорення перетравлювання кормів, скорочення витрат енергії тварин на пережовування кормів, розширення асортименту кормів та можливості їх використання. Також, з метою забезпечення ефективного використання поживної цінності, корми необхідно заготовляти і готувати до згодовування відповідно до зоотехнічних вимог, які враховують фізіологічні особливості тварин та птиці.

Незбалансована годівля, наприклад, за білком, вітамінами та мінеральними речовинами, веде до значного (іноді 3-5 разового) перевищення витрат кормів на виробництво одиниці продукції тваринництва [4, 6, 7]. Це положення підтверджується багаточисельними результатами досліджень та даними виробничого досвіду.

Зокрема, відзначається [14] важлива роль балансування кормових раціонів з метою одержання високих надоїв молока, м’ясної продуктивності при відгодівлі тварин, підвищення несучості птиці. В результаті збалансованої годівлі  ремонтного та відгодівельного молодняка досягається висока інтенсивність росту тварин та покращується відтворювальна здатність маточного поголів’я; створюються можливості підвищеного використання відходів сільськогосподарського виробництва, харчової та переробної промисловості, а також зниження витрат дорогих концентратів тощо [6, 19, 20].

Збільшення через зростання вартості палива транспортних витрат на перевезення зерна і виготовлення комбікормів, а також в ряді випадків недостатня якість виробленої комбікормової продукції, спонукає господарства шукати нові можливості забезпечення комбікормами. Саме тому, заводи сільськогосподарського машинобудування, починаючи з 90-х років, розробляють і випускають комбікормові агрегати продуктивністю від 0,2 т/год до 4 т/год, в які закладаються принципово однакові напрямки технологічних і технічних рішень [6, 15]: зменшення маси конструкції за рахунок поєднання основних і допоміжних операцій, спрощення систем приводу робочих органів, зменшення питомих енергетичних втрат, спрощення способу регулювання якості продукції і заходів технічного обслуговування обладнання, пристосованість до використання у будь-яких існуючих приміщеннях зерноскладів, зменшення затрат і спрощеня монтажних та налагоджуваних робіт.

Для приготування комбікормів в умовах господарства за спрощеними технологічно-конструктивними рішеннями розроблені агрегати на базі молоткової дробарки [15]. Їх використання дозволяє істотно зменшити метало- та енергомісткість процесу, а також транспортні витрати, в результаті чого можна досягти істотного зниження собівартості як самих комбікормів, так і тваринницької продукції виготовленої з їх використанням. До таких агрегатів, зокрема, відносяться УМК-Ф-2 (рис. 2.1) і АКМ-1, SKIOLD (Данія), MIX MILL (США) і DLOUNT (Німеччина), а також малогабаритний  AWF-4 (рис.2.2) спільного українсько-німецького підприємства “Авіла-Факел” та деякі інші [6, 15, 16]. У більшості випадків таке обладнання розраховане на переробку зерна власного виробництва і використання закуплених мінеральних, білкових та вітамінних добавок.

Рисунок 2.1 - Схема комбікормового агрегату УМК-Ф-2:1 – бункер для зерна; 2, 6 – горловини; 3 – уловлювач феромагнітних домішок; 4 – норія; 5 – розподільний шнек; 7 – бункери вихідних компонентів; 8 – конвеєр; 9 – бункер готової продукції; 10 – дозатори; 11 – дробарка

Рисунок 2.2 - Конструктивно-функціональна схема агрегату AWF-4: 1, 2 – бункери відповідно для зернових компонентів і подрібнених добавок; 3 – пульт керування; 4 – молоткова дробарка; 5 – змішувач; 6 – електричний привід; 7 – вертикальний шнек; 8 – фільтрувальний пристрій

Ці достатньо прості (порівняно з комплектами обладнання промислових комбікормових підприємств) комбікормові агрегати різняться між собою конструктивно-функціональними ознаками, організацією технологічного процесу (безперервної та порційно-періодичної дії), рівнем механізації допоміжних операцій (завантаження вихідної сировини, затарювання готової продукції тощо) та техніко-економічними показниками.

Так, найпростіший із існуючих агрегат AWF-4, завдяки наявності змішувача порційної дії, забезпечує хорошу якість перемішування, а також можливість включення преміксів до складу  комбікормів, що готуються. Проте мала продуктивність і низький рівень механізації зумовлюють високу трудомісткість процесу. За відчутного дефіциту трудових ресурсів в умовах малих господарств (а саме на такі господарства розраховані за продуктивністю ці агрегати) вказаний недолік різко звужує перспективи їх використання.

Подрібнювально-змішувальні установки УМК-Ф-2, MIX MILL, передбачають завантаження різних видів зерна, а також збагачувальних добавок  в багатосекційний бункер, обладнаний шнековими дозаторами. Останні одночасно подають вихідні компоненти у робочу камеру молоткової дробарки, де відбувається одночасне їх подрібнення і замішування. Проте відсутність порційного змішувача ускладнює можливість приготування повнораціонних комбікормів із включеним до їх складу преміксів, які вводяться в малих дозах.

Із закордонних представників необхідно відзначити компанію SKIOLD (рис.2.3.), яка для транспортування компонентів комбікорму використовує пневматичні потоки, котрі створюються дробаркою, та гнучкі гвинтові шнеки, що дозволяє суттєво спростити прокладку маршруту.

Рисунок 2.3 - ЕТКПК компанії SKIOLD для господарств продуктивністю 2 т/год: 1 – бункери вхідних компонентів; 2 – об’ємні дозатори; 3 – гнучкий шнек 4 – дробарка; 5 – змішувач; 6 – вивантажувач; 7 – бункери готової продукції.

2.2 Вибір технологічної схеми

Сучасною концепцією розвитку сільського господарства на Україні є тенденція виробництва сільськогосподарської продукції на малих кооперативних фермах, орендних, підсобних, сімейних та інших господарствах, що дає можливість значно знизити собівартість продукції, одержувати комбікорм необхідного складу, у необхідній кількості й у будь-який час.

Поряд із МКУ вітчизняного виробництва, на Україні досить широко експлуатуються установки, які випускаються за рубежем. Так у НПО «Белсільгоспмеханізація» розроблений, випробуваний і поставлений на виробництво малогабаритний комбікормовий агрегат К-Н-5 (рис. 2.4), який призначений для готування розсипних комбікормів і кормових сумішей в умовах господарств із власного зернофуражу з введенням у їхній склад промислових БВД, мінеральних збагачувальних домішок і преміксів. Комплект включає блоки дозування зернових компонентів та БВД, змішувач-дозатор, дробарку  (ДБ-5-1), живильники (ПК-6А), пульт керування , бункер-дозатор  преміксів і змішувач , встановлений на випускному патрубку вивантажувального шнека дробарки [6].

Рисунок 2.4 - Основні блоки МКУ К-Н-5: 1 - бункер-дозатор преміксів і змішувач, 2 - живильник, 3 - змішувач-дозатор, 4 - дробарка, 5 - блок дозування зернових компонентів та БВД, 6 - пульт керування,

Технологічний процес даної МКУ полягає в наступному. Зернові компоненти заданого рецепта завантажуються одним із живильників у блок дозування . Після заповнення бункера живильник відключається по сигналу датчика верхнього рівня. Одночасно іншим живильником у блоки дозування подаються БВД. У змішувач-дозатор  вручну в потрібному співвідношенні засипають компоненти збагачувальної добавки, а в бункер-дозатор – премікс. Всі дозатори встановлюють на потрібну норму видачі. Зерно подрібнюється в дробарці ДБ-5-1. Змішування здрібнених зернових компонентів, БВД, трав'яної муки, преміксів і збагачувальних добавок відбувається у вивантажувальному шнеку дробарки і змішувача. Готовий комбікорм вивантажується у транспортний засіб або у накопичувальний бункер готової продукції.

Враховуючи перелічені ознаки вказаного комбікормового агрегату, приймаємо його як базовий для лінії, що проектується. Технічна характеристика агрегату К-Н-5 приведена в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Технічна характеристика агрегату К-Н-5

Параметри

Показники

Продуктивність, т/год

Число вихідних компонентів:

зернових

збагачувальних

Ємність бункерів, м3 :

зернових

БВД

преміксів

збагачуючих добавок

Встановлена потужність ,кВт

Маса, кг

Обслуговуючий персонал, чол.

2-5

2

4

6

6

0,4

0,4

46,2

4500

1

2.3 Аналіз стану електрифікації та автоматизації об’єкта

Комбікормова установка К-Н-5 повністю електрифікована. Причому в ручному режимі управління виконується лише в перекидних заслінках дробарки і зміні положення засувок шнекових дозаторів компонентів.

Разом з тим, даний об'єкт має недостатьній рівень автоматизації. Участь у керуванні технологічним процесом  обов’язково повинна приймати людина-оператор. Процес регулювання подачі сировини у дробарку залежить від струму двигуна, а це впливає на точність дозування компонентів до камери дробарки.. Точність дозування можна збільшити через встановлення приладів контролю частоти обертання дозаторів, тобто тахогенераторів на електродвигунах дозуючих пристроїв.

Подальше розширення й ускладнення комбікормового виробництва привело до створення систем на рівні ДАУ. У цьому випадку здійснюється централізоване дистанційне автоматизоване управління виробництвом із загального пульта. У системах ДАУ рішення по управлінню в основному приймає оператор (диспетчер). Однак, у зв'язку із напруженим режимом роботи оператора, значною інформаційною складністю пульта управління, у даних системах можливі помилкові рішення суб'єктивного характеру (в основному через перевтому чи неуважність диспетчера), що найчастіше приводить до неоптимальних режимів роботи устаткування, спізнілому реагуванню на сигнали вимірювальних перетворювачів, неправильному вибору маршрутів руху вихідних компонентів і готової продукції, а також не запобігає тривалій роботі устаткування на холостому ході.

2.4  Вибір і розміщення технологічного обладнання

З урахуванням того, що в дипломному проекті розробляється система автоматизації установки К-Н-5 з використанням стандартного технологічного обладнання, тому приймаємо його без змін. Цех призначений для виробництва комбікормів у господарствах із місцевої сировини і привізних БВД промислового виробництва.

До складу комбікормового цеху входять такі споруди [6, 15]:

  •  завальна яма з пандусом для прийому сировини із самоскидного автотранспорту;
  •  виробничий корпус, у якому змонтовані бункера компонентів, малогабаритний комбікормовий агрегат, пульт керування й аспіраційна мережа;
  •  бункер ємністю 10 м3 для накопичування і тимчасового збереження БВД;
  •  бункер для накопичування, тимчасового збереження і вивантаження в автотранспорт готового комбікорму;
  •  навіс над завальною ямою і бункерами.

Робочий корпус цеху являє собою одноповерхову будівлю у плані 66 м і висотою 6 м. Корпус не опалюється, але в ньому є приміщення для обігріву оператора.

До комплекту агрегату К-Н-5 входять наступне обладнання (таблиця 2.2).

Таблиця  2.2 - Комплект обладнання К-Н-5

Найменування

Кількість

Бункер БСК – 6

Бункер БСК – 0,4

Комбінований дозатор ДК-10

Дробарка ДБ-5-1

Живильник кормів ПК-6А

Пульт керування

3

2

5

1

2

1

План розташування технологічного устаткування приведений на листі 03АВД 459.02.01.С7 графічної частини дипломного проекту.

2.5 Вибір та розміщення світлотехнічного обладнання

Вибір світлотехнічного обладнання визначається характером оточуючого середовища, вимогами до світорозподілення та економічною доцільністю. При виборі необхідно, щоб ступінь захисту обладнання відповідав характеру оточуючого середовища у приміщенні [9, 10].

Вибір джерела світла визначається показниками економічної доцільності та ефективності, а також необхідно враховувати рекомендації нормативних документів СНиП ІІ-4-79 “Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования” та “Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений”.

На даному проекті застосовується система загального освітлення з рівномірним розташуванням світильників.

Розрахунок проводився за методом коефіцієнта використання (лампи розжарювання) та з застосуванням метода лінійних ізолюкс.

Результати вибору зведені у світлотехнічну відомість (таблиця 2.3).


Таблиця 2.3 – Світлотехнічна відомість

Номер приміщення

Найменування приміщення

Характеристика приміщення

Вид освітлення

Система освітлення

Загальне освітлення

Довжина А, м

Ширина В, м

Площа S, м2

Висота Н, м

Хар-ка середовища

Коеф. відобр.

Освітленість, лк

Коефіцієнт запасу

Світильники

Загальна потужність, Вт

ст, %

пот, %

Тип

Потужність, Вт

Кількість

1

Комбікормовий цех*

15

14

208

3

Сирі, запилені

70

50

раб

загальна

100

1,5

НСП11

100

12

1200

2

Венткамера

5

4,8

24

3

Запилені

50

30

раб

75

1,3

НСП02

100

2

200

3

Вбиральня

1

1,2

1,2

3

Сирі

50

30

раб

30

1,3

НСП02

100

1

100

4

Гардероб

2,4

2,4

5,4

3

Сухі

30

10

раб

75

1,3

ЛСП16

80

4

320

5

Тепловий вузол

2,4

2,4

5,8

3

Сухі

50

30

раб

75

1,5

НСП02

100

2

200

6

Тамбур

3,3

1,3

4,5

3

Сухі

50

30

раб

30

1,5

ЛСП16

60

4

240

7

Тамбур

1,5

1,3

1,9

3

Сухі

70

50

раб

30

1,3

ЛСП16

60

2

120

8

Операторська

3,4

4,8

16

3

Сухі

50

30

раб

200

1,5

ЛСП16

80

4

320

Освітлення входів

2

1,3

СПО-200

200

4

800

* - розраховані у розділі 3.


3  РОЗРАХУНОК ТА ВИБІР СИЛОВОГО ЕЛЕКТОРОБЛАДАННЯ

3.1  Вибір електродвигунів

В комбікормовій установці, що випускається заводом, привід шнекових дозаторів здійснюється спільно від одного двигуна постійного струму. Для здешевлення установки та підвищення її надійності роботи цього вузла, в рамках автоматизації установки, застосовуємо привід усіх чотирьох дозаторів від окремих АД. Передачу обертального моменту виконуємо храповим механізмом приводу. Електропривод інших вузлів установки залишаємо без зміни, тобто у базовому виконанні. Надійність ЕД в значній мірі залежить від того, наскільки в їх конструкції і виконанні і передбачена можливість протистояти дії кліматичних факторів зовнішнього середовища. Під час вибору ЕД за умовами захисту від дії кліматичних факторів навколишнього середовища необхідно врахувати категорію приміщення (у відповідності зі СНіП 11-89-80 цех приготування комбікормів комбікормового заводу належить до класу П11) і місце установки технологічного обладнання з електроприводом [11, 13, 17].

Приймаємо ЕД кліматичного виконання і категорії розташування УПУЗ і виконанням за ступеню захисту ІР54. [11]

Вибір за серією, номінальною напругою, частотою мережі живлення, частотою обертання не проводиться, оскільки ці дані наведені у технічній характеристиці устаткування комбікормового обладнання. Перевірка електродвигунів за режимами роботи, на перевантаження, пуск та мінімальний момент також не виконується оскільки у дипломному проекті використовується серійне обладнання, котре експлуатується у номінальних режимах.

Паспортні дані електродвигунів, які використовуються в установці К-Н-5 наведені у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 –  Вибір електродвигунів

Місце установки

Тип  електродвигуна

Кільк.

PН, кВт

nН, об/хв

IН, А

ki

ηН

cos φН

Завантажувальний шнек

АИР90L6УПУ3

1

1,5

925

4,2

6,0

0,76

0,72

Похилий шнек

АИР80В6УПУ3

1

1,1

920

3,05

6,0

0,74

0,74

Дробарка

АИР180М2УПУ3

1

30,0

2925

55,5

7,5

0,91

0,9

Змішувач

АИР80В6УПУ3

1

1,1

920

3,05

4,5

0,74

0,74

Дозатор

АИР71А4УПУ3

4

0,55

1360

1,69

5,0

0,7

0,7

3.2 Розрахунок системи освітлення:

Відповідно до вимог охорони праці комбікормовий цех повинен освітлюватись. Якщо є можливість, то використовують природне освітлення. Якщо така можливість відсутня або освітленість через вікна недостатня, то використовують лампи розжарювання. Люмінесцентні лампи розташовувати не можна оскільки у цеху є робочі машини які обертаються. Приймаємо точковий метод розрахунку освітленості для точкового джерела світла, а саме – методом просторових ізолюкс [10].

У зв’язку з тим, що приймаємо симетричне розташування світильників -  розраховуємо тільки один ряд.

Вхідні дані:

система освітлення – загальна рівномірна;

вид освітлення – загальне;

тип джерела світла – лампа розжарювання;

тип світильнику – ЛСП-18:

ступінь захисту – ІР54;

тип кривої світу – Д.

нормована освітленість – Е0=100 лк;

розрахункова висота – hр=2,5 м.

Визначення сумарного світлового потоку е проводимо за просторовими ізолюксами, які залежать від типу кривої сили світла світильника та віддаленості контрольної точки (у даному випадку точки А) від додаткових освітлювальних установок. Результати визначення сумарного світлового потоку е приведені у таблиці 3.2.

Рисунок 3.2 – До визначення сумарного світлового потоку у контрольній точці: А – контрольна точка.

Таблиця 3.2 – Визначення сумарного світлового потоку е

Номер лампи

d, м

h, м

Умовна освітленість е, лк

1-4

1,8

2,5

25

Всього

100

Інші лампи не створюють світлового потоку у контрольній точці.

Розрахунковий світловий потік Фр визначається за формулою:

,   (3.7)

де  КЗ – коефіцієнт запасу, який дорівнює КЗ =1,5 – для приміщень з незначним виділенням диму та кіптяви для газорозрядних ламп;

  – ККД світильнику у нижній півкулі, у.о., = 1;

  - коефіцієнт додаткової освітленості, =1,1.

.

За розрахунковим потоком підбираємо найближчу стандартну лампу. результати вибору заносимо до таблиці 3.3.

Перевірка вибраної лампи виконується за умовою:

,    (3.8)

.

Таблиця 3.3 – Параметри обраної лампи

Тип

Потужність Рл, Вт

Напруга UН, В

Струм, А

Світловий потік після Фст 100 годин горіння, лм

БК-215-235

100

220

0,67

1500

Умова виконується, лампа вибрана вірно.

Визначимо встановлену потужність:

,   (3.9)

де  1,25 – коефіцієнт який враховує втрати потужності у баласті;

 Nкількість світильників у ряду, N =4;

 mф – кількість рядів на фазу, mф= 1.

.

Визначимо струм освітлювальної мережі:

,    (3.10)

де  cos  - коефіцієнт потужності, для ламп розжарювання приймаємо 1.

.

3.2. Розробка плану розташування силового електрообладнання

Технологічне та силове електрообладнання,  розташовано на об’єкті згідно до типового проекту 814-5-24.90. План розташування силового електрообладнання приводимо на листі 03АВД 459.02.01.С7 графічної частини дипломного проекту.

Для вводу електропостачання в будівлю, вибираємо розподільний пункт ПР11-3000-54У3 ТУ 16.536.610-82. Ввідний щит і пульт керування розташовуємо в операторській.

3.3  Вибір устаткування керування та захисту

3.3.1 Вибір автоматичних вимикачів

Вибір автоматичних вимикачів проводиться по наступним умовах [11, 17]:

1. За типом чи серією.

2. За номінальною напругою з умови

, (3.11)

3. За номінальним струмом АВ та розрахунковим за умовою

, (3.12)

4. За виконанням:

кількість головних полюсів;

вид основних розчіплювачів: ТР, ЕМР;

за наявністю та типом додаткових розчіплювачів;

наявність вільних контактів;

регулювання струму неспрацьовування теплового розчіплювача;

вид привода: ручний електромагнітний, дистанційний.

5. За номінальним струмом теплового розчіплювача.

- Для мережі з АД, при наявності регулювання струму неспрацьовування теплового розчіплювача за умовою

, (3.13)

з наступним регулюванням струму неспрацьовування теплового розчіплювача рівність, що забезпечує

,  (3.14)

- тривалим режимом роботи і легкими умовами пуску (тривалість пуску 5 – 10 с) з умови

,  (3.15)

- з тривалими режимами роботи і тяжкими умовами пуску

, (3.16)

- при відсутності даних про тривалість пуску з умови

, (3.17)

6. За струмом відсічки електромагнітного розчіплювача за умовою:

,  (3.18)

де Іпуск.розр – розрахункове значення пускового струму в мережі.

При цьому для захисту електричної мережі з одним АД

, (3.19)

Для захисту електричної мережі з декількома АД

,  (3.20)

де   - сума номінальних струмів одночасно працюючих АД, ;

 - різниця між значеннями пускового і номінального струмів АД, у якого ці струми найбільші.

7. За кліматичним виконанням, категорією розміщення, ступенем захисту.

Як приклад приведемо вибір автоматичного вимикача для захисту розподільної мережі шнекового транспортера (коло живлення двигуна М1).

Робочий струм електродвигуна

, (3.21)

де  Ін - номінальний струм ЕД, А;

кз - коефіцієнт завантаження по активній потужності.

,  (3.22)

Параметри автоматичного вимикача:

Попередньо вибираємо АВ серії ВА51Г25-34

В

В

- умова виконується  

, (3.23)

А, (3.24)

- умова виконується

А, (3.25)

,  (3.26)

,  (3.27)

де к0 - кратність відсічення АВ;

А

,  (3.28)

де кі - кратність пускового струму АД

А.

- умова виконується, АВ не спрацьовує при пуску

Остаточно приймаємо АВ ВА 51Г25-34 з комбінованим розчіплювачем. [11]. Аналогічним чином розраховуються інші автоматичні вимикачі, які зводимо в таблицю 3.4

Таблиця 3.4 – Технічні дані обраних автоматичних вимикачів.

Позн.

Тип А В

Ін.ав, А

Uн.ав, В

Ір, А

Ін.тр, А

К0

Іпуск.розр, А

QF1

ВА51Г25-34

25

380

4,2

5

10

37,8

QF2

ВА51Г-31-34

100

380

55,5

63

14

670

QF3

ВА51Г25-34

25

380

3

3,15

14

33

QF4, QF5

ВА 51Г25-34

25

380

21,7

4

14

14

QF6

ВА51Г-25-34

25

380

3,05

3,15

14

33

QF7

ВА51-31-34

100

380

72,5

80

10

380

Обираємо провід за припустимим тривалим струмом нагріву.

Проводи для силової електричної мережі обираємо за допустимим струмом нагріву із умови:

Iтрив.прип.Iр., (3.29)

де  Iтрив.прип, Iр. – відповідно, тривалий допустимий та розрахунковий струми, А.

При визначені Iтрив.прирп враховують матеріал проводу, кількість проводів, спосіб прокладки [11, 17]. Для живлення струмоприймачів вибираємо алюмінієві одножильні проводи марки АПВ. До кожного струмоприймача прокладено по 4 проводи. Спосіб прокладки – у трубах.

Знаючи розрахунковий струм мережі, живлячій електродвигун М1, визначаємо найближчий переріз провідника:  S=2,5 мм2, для якого Iтрив.доп=19А. Тобто вибираємо провід АПВ 4(1х2,5), тому що Iтрив.прип=19АIр=2,14 А.

Аналогічно виконується розрахунок для силових мереж результати розрахунку показані у графічній частині

Узгодження автоматичного вимикача QF1 з обраним проводом за умовою:

,  (3.30)

Для кабелю прокладеного в трубі АПВ 4(1х2,5) Ітрив.прип=19 А

.

Умова (3.30) виконується, АВ захищає мережу. Результати вибору дротів та перевірки вибору АВ зведено у таблицю 3.5:

Таблиця 3.5 – Узгодження проводів та АВ

Позначення АВ

Ін.тр, А

Ір, А

Провід

Ітрив.прип, А

QF1

5

4,2

АПВ 3(1х2,5)

19

3,8

QF2

63

55,5

АПВ 3(1х25)

80

1,27

QF3

3,15

3

АПВ 3(1х2,5)

19

6,03

QF4, QF5

4

21,7

АПВ 3(1х2,5)

19

4,75

QF6

3,15

3,05

АПВ 3(1х2,5)

19

6,03

QF7

80

72,5

АПВ 3(1х35)

95

1,19

3.3.2 Вибір електромагнітних пускачів

Вибір магнітних пускачів виконується за наступним алгоритмом:

1. За типом чи серією.

2. За номінальною напругою з умови

, (3.31)

3. За номінальним струмом МП та розрахунковим струмом за умовою

, (3.32)

4. За  виконанням: реверсивний, нереверсивний; с тепловим реле, без теплового реле; с електромеханічним блокуванням, без блокування.

5. За номінальним струмом неспрацьовування теплового реле серії РТТ:

, (3.33)

6. За ступенем захисту і наявністю кнопок «Пуск», «Стоп».

7. За числом контактів допоміжного кола.

8. За родом струму і напруги котушки МП.

9. За кліматичним виконанням і категорією розміщення.

10. За виконанням на комутаційною зносостійкістю.

Вибір теплових реле виконується по номінальній напрузі і струму: [15]

, (3.34)

, (3.35)

Для приклада зробимо вибір магнітного пускача КМ1 і теплового реле для керування електродвигуном шнекового транспортеру (привод двигуна М1).

, (3.36)

В  В.

Попередньо вибираємо магнітний пускач ПМЛ 1210

, (3.37)

А  А.

Остаточно вибираємо магнітний пускач ПМЛ 1210.

Вибираємо теплове реле з умови

,  (3.38)

Приймаємо теплове реле РТТ – 1 [12]

А  А.

Аналогічно розраховуються інші пускачі і теплові реле (таблиця 3.6).

Таблиця 3.6 – Технічні дані обраних електромагнітних пускачів.

Позн.

Ір,

А

Тип магнітного пускача

Uн.мп

В

Iн.мп

А

Uн.к

В

Тип теплового реле

Ін.т.р.,

А

Інеспр,

А

КМ1

4,2

ПМЛ 1210О2Б

380

10

220

РТТ-1

25

4,25-5,7

КМ2, КМ3

55,5

ПМЛ-4720О2Б

380

63

220

РТТ-2

80

53,5-72,3

КМ4

3,05

ПМЛ-1210О2Б

380

10

220

РТТ-1

25

2,7-3,7

КМ5, КМ6

1,7

ПМЛ-1210О2Б

380

10

220

-

-

-

КМ7

3,05

ПМЛ-1210О2Б

380

10

220

-

-

-

Результати вибору ПЗА та їх узгодження із перерізом проводів представлені у графічній частині дипломного проекту 03АВД 459.03.02.С7 .


4 РОЗРОБКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ МАЛОГАБАРИТНОЇ КОМБІКОРМОВОЇ УСТАНОВКИ

4.1 Розробка схеми автоматизації функціональної

Функціональна схема автоматизації показує всі рішення по управлінню об’єктом. Синтез такої  схеми автоматизації робимо вже існуючої в установці апаратури [8, 9]. З цією метою визначаємо місця  установки первинних перетворювачів, приводних та виконавчих механізмів, тощо. Данні про регульовані і контрольовані параметри системи автоматизації зводимо у таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 – Параметри контролю і регулювання САУ

Поз.

Контроль

Регулювання

NS

N – керування за допомогою магнітного пускача;

S – вмикання, вимикання, перемикання;

NS – вмикання і вимикання за допомогою магнітного пускача;

GE

G – положення;

Е – чутливий елемент;

GE – ПП положення засувки;

LE

L – рівень;

Е – чутливий елемент;

LЕ – ПП рівня;

SE

S – швидкість;

E – чутливий елемент;

SE – ПП швидкості

EE

Е – електрична величина;

Е – чутливий елемент;

EE – ПП струму

FE

F – витрата;

Е – чутливий елемент;

FE – ПП витрати сировини

Функціональна схема автоматизації установки приведена на листі 03АВД459.04.03.А2 графічної частини  проекту.

4.2 Вибір технічних засобів автоматики

При виборі технічних засобів автоматизації необхідно дотримуватись Державної системи приладів (ДСП), яка дозволяє утворювати необхідну структуру та забезпечити незалежну заміну окремих вузлів [1, 2, 3, 7].

Для системи автоматичного керування, яка проектується, при виборі технічних засобів, перевагу необхідно віддавати тим засобам автоматизації які входять у зазначену вище систему або приладам параметри вхідних та вихідних сигналів узгоджені з нею.

Реле часу – електромеханічне РВ-1:

номінальна напруга 220В;

номінальний струм 5 А;

витримка часу від 2 до 250 с;

кількість програм 2.

ПП положення – шляховий вимикач серії BZ-2RQ18A2:

  •  номінальна напруга 220 В;
  •  номінальний струм 10 А;
  •  кількість полюсів 2;
  •  вид привода – штовхач p роликом;
  •  спосіб кріплення – базове;
  •  ступинь захисту – IP67;
  •  контакти – 1 розмикаючий, 1 замикаючий;
  •  сила спрацювання 2,6 Н.

ПП рівня – сигналізатор рівня зерна та комбікорму СУ-1Ф :

  •  чутливий елемент – прапорець;
  •  номінальна напруга 220 В;
  •  номінальний струм 5 А
  •  вихідний сигнал – контакт 1 розмикаючий, 1 замикаючий.

Виконавчий механізм приводу перекидних засувок – МЭО-40/10-0,25 :

  •  момент на валу 40 Н∙м;
  •  час повного ходу 10 с;
  •  повній хід вала 0,25 обертів;
  •  споживана потужність 40 В∙А;
  •  маса 26 кг.

ПП швидкості – тахогенератор ТС1 :

  •  виконання закрите умонтоване;
  •  крутизна статичної характеристики 0,033 В∙мин/хв;
  •  навантажувальний опір не менше 2кОм.

ПП струмутрансформатор струму ТМ-0,66-3-30/1УХЛ4 :

  •  номінальна напруга 0,66 кВ;
  •  номінальний клас точності 3;
  •  номінальний струм первинної обмотки 30 А;
  •  номінальний струм вторинної обмотки 1 А;
  •  номінальне вторинне навантаження при cos φ2 = 0,8  10 А;

4.3  Розробка схеми електричної принципової

Принципова електрична схема установки приведена на листі 03АВД459.04.04.Е3 графічної частини проекту.

При проектуванні принципової електричної схеми прийнято рішення забезпечити реалізацію наступних функцій [6, 7, 10]:

  •  забезпечити автоматичний і ручний режими роботи установки;
  •  звукова сигналізація початку роботи,
  •  оптична індикація режиму роботи, поточного стану робочих машин (вимкнено/увімкнено), спрацювання теплового реле;
  •  забезпечити блокування увімкнення всієї лінії при відкритому корпусі дробарки у будь-яких режимах роботи;
  •  забезпечити плавний пуск дробарки.
  •  забезпечити таку послідовність включення машин: дробарка-змішувач-транспортер-дозатор;
  •  забезпечити певну послідовність вимкнення технологічного обладнання;
  •  реалізувати необхідні витримки часу для пуску машин або їх зупинки.

Перелічені функції реалізуються наступним обладнанням.

На початку роботи технологічної лінії звукова сигналізація подається за допомогою НА. Блокування увімкнення всієї лінії при відкритому корпусі дробарки у будь-яких режимах роботи виконується за допомогою шляхового вимикача SQ1. індикація режиму роботи технологічного комплексу здійснюється за допомогою сигнальних ламп HL1 і HL2. За допомогою сигнальних ламп HL10…HL12 здійснюється сигналізація аварійної зупинки (від спрацювання замикаючих контактів теплових реле КК1…КК3).

Вибір режиму роботи лінії здійснюється пакетними перемикачами SA1 та SA2 при обранні відповідного положення ручки. Причому перемикачем SA1 обирається режим роботи для всієї лінії: у режимі роботи “Ручний” здійснюється пуск та зупинка технологічних агрегатів без дотримання певної послідовності, але при зупинці будь-якої машини виконується аварійна зупинка всіх інших машин з необхідними витримками часу, які необхідні для звільнення машин від компонентів комбікорму; “Автоматичний” режим характеризується певною послідовністю включення машин із необхідними для їх нормального пуску витримками часу. В обох випадках витримки часу реалізуються електромеханічними реле КТ1…КТ4. Пакетний перемикач SA2 керує режимом завантаження дробарки: “Р” – контроль виконується тільки за верхнім рівнем проміжного бункеру (SL1), здійснюється оптична індикація роботи завантажувального шнеку, після відключення повторне включення не відбувається; “А” – виконується повторний пуск завантажувального шнеку при спустошенні проміжного бункеру до рівня SL2.

Пусковий струм дробарки згладжується за рахунок переключення обмотки приводного двигуна дробарки з трикутника на зірку за допомогою магнітних пускачів КМ2 та КМ3. Витримка часу, яка необхідна для розгону дробарки, виконується реле часу КТ5.

Послідовність увімкнення машин, як вже було зазначено вище, виконується за допомогою реле часу КТ3, КТ4 та проміжного реле KL2 і відбувається у такій послідовності: після натискання кнопки “Пуск” SB1.2 отримує живлення котушка реле часу КТ6, яка шунтує кнопку пуску і подає живлення на звукову сигналізацію; з витримкою часу замикається контакт КТ6.2, котрий підключає проміжне реле KL2, замикаючий контакт якого знаходиться у колі живлення магнітного пускача КМ4 (шнек-змішувач). Магнітний пускач КМ4 має допоміжні розмикаючі контакти у колі живлення реле часу КТ6 (відключається звукова сигналізація) та замикаючі контакти, котрі шунтують кнопку пуску SB4.2 завантажувального транспортера  колі живлення реле часу КТ3. В результаті чого підготовлює до пуску дозатори основних компонентів, які потребують подрібнення. Пуск магнітного пускача КМ5 має замикаючи контакт у колі живлення реле часу КТ4, котре підготовлює до пуску дозатор КМ6 або змішувач КМ7 (визначається положенням пакетного перемикача SA3) компонентів які не потребують подрібнення, також знеживлюється проміжне реле KL2.

При необхідності зупинити роботу технологічної лінії натискається кнопка “Стоп” SB5.1. В результаті знеживлюється  КМ5 дозатор компонентів на подрібнення, і замикаються розмикаючі контакти у колі живлення стопового реле часу КТ1. В свою чергу реле КТ1 має розмикаючий контакт у колі живлення шнекового транспортеру КМ4. Аналогічним чином за допомогою пускача КМ4 отримує живлення котушка реле часу КТ2, котра з витримкою часу, достатньою для проходження компонентів через дробарку, розмикає контакти у колі живлення дозаторів компонентів які не потребують подрібнення (КМ6 або КМ7). Дробарка відключається вручну кнопкою “Стоп” SB3.1

При аварійній зупинці будь-якої технологічної машини зупинка агрегатів виконується відразу.

Отже, схема електрична принципова автоматичним управлінням комплексом з виробництву комбікормів, котра приведена на листі графічної частини дипломного проекту (03АВД 459.04.04.Е3), відповідає усім висунутим вимогам.

Відповідно до теми проекту пропонується автоматичний регулятор завантаження дробарки на основі регулювання частотою обертання транспортеру живильника, електрична принципова схема якого представлена на рисунку 4.1 [3].

Рисунок 4.1 - Принципова силова схема перетворювача частоти на транзисторах з проміжною ланкою постійного струму.

В останній час у зв’язку з розробкою більш потужних транзисторів, розрахованих на напругу до 1000В і струм у кілька десятків ампер, стало можливе виробництво транзисторних перетворювачів частоти. На рисунку 4.1. представлена принципова силова схема перетворювача частоти на транзисторах з проміжною ланкою постійного струму і з широтно імпульсним регулюванням. Напруга від некерованого мостового випрямляча регулюється транзистором VT1, а потім через фільтр LС подається на інвертор. Транзисторний перетворювач частоти більш економічний та надійний, ніж тиристорний.

4.4 Проектування шафи керування

Пульт керування системи автоматизації виконує роль постів контролю, керування та сигналізації автоматизованого об’єкта. Крім того, на фасадних сторонах пульту розміщується накладні надписи, які пояснюють призначення окремих панелей пульту.

При проектуванні пульту керуємось такою нормативною документацією: ГОСТ 26032-83 “Система унифицированных типовых конструкций агрегатных комплексов ГСП. Общие технические условия”; ОСТ 36.13-76 “Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Общие технические условия”. Схема електрична з’єднань приведена на листі графічної частини 03АВД459.04.05.Е3 дипломного проекту [9, 10].

На дверцятах шафи розташовані перемикачі, кнопкові станції, прилади світлової сигналізації, автоматичний вимикач кола керування, програмний за датчик-регулятор. Магнітні пускачі, теплові реле, реле часу  розташовані на задній стінці шафи.

4.5 Синтез та аналіз структурних схем автоматизації

4.5.1 Апроксимація технічних засобів автоматики передатними функціями

Для контуру регулювання частоти обертання дозуючого шнеку розробляємо структурно-функціональну та структурно-алгоритмічну схеми. Схеми наведені на листі 3АВД.459.04.06.А1 графічної частини роботи. На схемах приведені основні блоки контуру, показана взаємодія між ними, а також передатні функції блоків. Відповідно до заданої функціонально-структурної схеми і за номінальним значенням вхідних і вихідних сигналів її ланок необхідно вибрати відповідні ТЗА. Робимо вибір технічних засобів автоматизації і представляємо їх у виді специфікації (таблиця 4.2-4.3) [2, 9].

Таблиця 4.2 – Специфікація технічних засобів автоматизації.

Позиційне позначення

Найменування

Кількість

Примітка

1

Підсилювач

1

суматор+фільтр

2

Регулятор

1

3

Виконавчий механізм

1

шнек

4

Об'єкт керування

1

дробарка

5

Трансформатор струму

1

Таблиця 4.3 – Передатні функції функціональних блоків

Найменування функціональне блоку

Вид типового елементарно ланки

Передатна функція

Підсилювач

Безінерційна ланка

Регулятор

Інтегруюче

Виконавчий механізм

Аперіодична ланка 1 порядку

Об'єкт керування

Коливальна ланка

Трансформатор струму

Інтегруюче

Згідно прийнятої структурно-функціональної схеми системи автоматичного регулятору завантаження дробарки, передатна функція замкненої системи матиме вигляд [9]:

, (4.1)

З урахуванням коефіцієнтів

, (4.2)

Характеристичне рівняння матиме вигляд:

.  (4.3)

4.5.2 Розрахунок стійкості за критерієм Рауса

В залежності від використовуваної для перевірки інформації, критерії поділяються на дві групи: алгебраїчні (Рауса, Гурвица, Льенара-Шипара, Вишнеградьського, і частотні (Михайлова, Найквиста) [9]. Критерій Рауса являє собою визначену послідовність операцій, здійснюваних при рішенні задачі, і є одним з методів аналізу характеристичного рівняння САУ.

Беремо знаменник замкнутої системи і представляємо його у виді:

,  (4.4)

. (4.5)

Складаємо матрицю Рауса по типу:

, (4.6)

де an, bn – коефіцієнти матриці Рауса (n[0,1,2…,n]).

  

 

Число досліджуваних рядків  

  (4.7)

Досліджувана система стійка, тому що всі члени першого стовпця матриці Рауса (4.7) мають однакові знаки, що співпадає із знаком вільного члену характеристичного рівняння (4.3, 4.5) а0. 

4.5.3 Розрахунок показників надійності автоматизованого об'єкта

Одним з основних параметрів для характеристики роботи системи автоматизації являється її надійність. Надійність системи автоматизації оцінюють за часом напрацювання елементів на відмову та ймовірність безвідмовної роботи.

Поєднання елементів САУ, з урахуванням відмови системи при виході з ладу одного з них, слід вважати послідовним. Вихідною кількісною оцінкою для розрахунку надійності є інтенсивність відмов окремих елементів, яка визначається за спеціальними таблицями, котра складається на основі статистичних даних експлуатації обладнання.

Інтенсивність відмов () визначається як ймовірність виникнення відмови в одиницю часу при умові, що відмова до цього не виникала. Визначається на основі дослідних даних [6, 10]:

, (4.8)

де  N(t) – кількість відмов елементів електричної схеми за час t;

 N(t) – початкова кількість елементів;

 t – тривалість спостереження.

При використанні табличних даних користуються формулою:

, (4.9)

де  і – значення інтенсивності відмов і-го елементу

 k – поправочний коефіцієнт, котрий враховує умови експлуатації (для стаціонарних установок приймається k=1015)

Для розрахунку надійності роботи системи автоматичного керування визначаємо інтенсивності відмов елементів[9, 10], що входять у схему автоматичного керування дробаркою, і заносимо їх у таблицю 4.4 (вважаємо що всі елементи з’єднанні послідовно). Відповідно до таблиці 4.4 інтенсивність відмов дорівнює = 19,4810-6 1/год.

Середній час напрацювання на відмову Тнапр визначається за формулою:

, (4.10)

. (4.11)

Ймовірність безвідмовної роботи для системи керування дробаркою визначається за формулою:

, (4.12)

де  tх – час роботи, для якого визначаються параметри надійності (звичайно приймають tх=1000 год).

Таблиця 4.4 – Інтенсивність відмов елементів

Елемент системи керування

λi, 10-6 1/год

n

Всього, 10-6 1/год

Автоматичний вимикач

0,22

2

0,44

Магнітний пускач

4

2

8

Контакти, що замикають/розмикають

0,25

5

1,25

Теплове реле

0,4

1

0,4

Проміжне реле

7

1

7

Пакетний перемикач

0,66

1

0,66

Кнопковий піст

0,11

1

0,11

Реле часу

0,39

1

0,39

Сигнальна лампа

0,63

2

1,26

Резистор

0,03

2

0,06

Всього

19,48

Тоді ймовірність безвідмовної роботи складатиме

. (4.13)

По розрахунковим даної видно, що надійність об'єкта велика, тому що Тнапр більше припустимої величини (20000 годин), а імовірність безвідмовної роботи входить у діапазон встановленого значення  P(t)=0.75…0,99.


5  ОХОРОНА ПРАЦІ ТА ДОВКІЛЛЯ

5.1 Аналіз стану охорони праці при виробництві комбікормів

Виробництво комбікормів пов'язано зі здрібнюванням, стиранням і змішуванням органічних речовин рослинного і тваринного походження. Все це призводить до утворення у великих кількостях виробничих пилів з органічних пальних речовин. На всіх етапах виробничих процесів, включаючи збереження і транспортування, можливо виникнення пожежевибухонебезпечних пилоповітряних сумішей. При пиловому вибуху процес згорання речовини протікає стрімко, виникає надлишковий тиск, що призводить до вибуху [5, 18].

Персонал, що обслуговує машини для очищення сировини повинний знати: основні характеристики сировини і домішок; принцип дії машин для очищення сировини; технологічні схеми очищення, методи ефективного використання устаткування; правила техніки безпеки і протипожежних заходів.

Під час роботи машин необхідно стежити за: рівномірним розподілом сировини по всій ширині сит; чистотою прийомних і сортувальних сит, періодично очищаючи їхньою щіткою. Персонал, що обслуговує сушарки, веде процес сушіння солі і мела, контролює і регулює по контрольно-вимірювальним приладах температурний режим і якість сушіння (вологість, рівномірність сушіння і т.д.), усуває несправності в роботі устаткування і виконує технічний відхід за ним відповідно до рекомендацій, зазначеними в технічному паспорті. Повинний знати: пристрій і принцип роботи сушарок, допоміжного устаткування і контрольно-вимірювальних приладів; технологію процесу сушіння; методи усунення дефектів у роботі устаткування. 

Протягом зміни необхідно строго виконувати правила охорони праці і виробничої санітарії, правила протипожежної і вибухової безпеки, забезпечити чистоту робочих місць і належний санітарний стан приміщення.

Заземлення і занулення в пристроях систем автоматизації варто виконувати: у всіх випадках при напрузі перемінного струму 380 В и постійного 440 В. Також заземленню і зануленню підлягають: металеві частини електроустановок, що не знаходяться під напругою, але на який може з'явитися небезпечне для життя напруга при ушкодженні ізоляції струмоведучих частин; металеві корпуси контрольно-вимірювальних приладів; апаратура керування, захисту, сигналізації та освітлення; електродвигуни виконавчих механізмів і електроприводів засувок; металеві щити і пульти всіх призначень; сталеві труби електропроводок і металеві елементи їхнього кріплення.

5.2 Вибухова безпека при виробництві комбікорму

Характеристики споруди, де знаходиться лінія по виробництву комбікормів [14]: за умовою навколишнього середовища – запилене (приміщення, в яких за умовами виробництва виділяється технологічний пил у такій кількості, що вона може осідати на проводах, проникати всередину машин, апаратів тощо); за вибухопожежною небезпекою – категорія Б (виділяється горючий пил або волокна з температурою спалаху понад 28С); за вибухонебезпечністю – категорія В-І а (за нормальних умов вибухонебезпечні суміші горючих газів не утворюється а можливе лише в наслідок аварій чи несправностей).

Вибухобезпека може бути підвищена різноманітними методами: запобіганням наслідків вибуху, придушенням вибуху або запобіганням виникнення вибуху. Запобігти виникненню вибуху можна шляхом виключення джерел запалення, запобігання виникнення вибухонебезпечної концентрації пилу в повітрі вмиканням аварійної вентиляції або сигналізації.

Найбільше ефективним у даному випадку є попередження виникнення пилового вибуху шляхом установки вибухозапобіжної сигналізації наявності вибухонебезпечної концентрації пилу в кормприготувальному відділенні.

Виходячи з [12] і відповідно до ГОСТ 12.1.041-83 і ГОСТ 12.2.042-91 молоткова дробарка, особливо на холостому ходу, є найбільше вибухонебезпечною машиною, у ній можливо одночасне утворення вибухонебезпечної суміші і джерела її запалення – ударної іскри. Дробильний агрегат комбікормової установки захищений від руйнації під час внутрішнього вибуху за допомогою вибухорозрядного пристрою, що являє собою розташовану у верхній частині бічної поверхні дробарки кришку у виді мембрани (рис. 5.1 а-б). При вибуху в дробарці надлишковий тиск виходить через розрядне вікно назовні. У цьому випадку при наявності поблизу вибухорозрядного вікна достатньої концентрації пилу можливий пиловий вибух в усьому кормоприготувальному відділенні. Другим найбільше вибухонебезпечним агрегатом після дробарки є норія (рис. 5.1 в).

Рисунок 5.1 – Вибухорозрядні пристрої: вибухорозрядна мембрана EX-GO-VENT прямокутної форми (а) та її монтажу (б); вибухорозрядний пристрій шиберного типу: 1 – захисний ковпак; 2 - вертикальна труба з дифузором; 3 – вибухорозрядний пристрій шиберного типа; 4 - вхідний патрубок; 5 - корпус головки норії; 6 - перехідник; 7 - хомут; 8 – укриття.

5.3 Забезпечення екологічної безпеки праці при виробництві комбікормів

Відносно екологічної безпеки при експлуатації малогабаритної комбікормової установки, то можна зазначити, технологічний процес виробництва комбікормів супроводжується виділенням пилу у навколишнє середовище, що має негативний вплив на стан робочого місця та біосфери за рахунок збільшення кількості та концентрації шкідливих речовин. Ця проблема вирішуються за рахунок використання усмоктуючої аспіраційної системи та дотримання загальних вимог безпеки праці, котрі представлені на початку розділу.


6 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ 

Економічне обґрунтування запропонованої розробки має вирішальне значення у впровадженні її у виробництво, для чого порівняємо існуючу ситуацію та варіант, який буде мати місце після впровадження автоматизованої лінії приготування комбікормів [10, 14].

Показники існуючого варіанта позначені індексом 1, проектованого 2.

1. Вихід продукції комбікормового цеху за рік (за материалами переддипломної практики):

т;

т.

2. Вихід продукції з НТФ за рік:

, (6.1)

де  nк - кількість голів дійної череди, ;

 t - час доїння корови, ч;

m - середня продуктивність  однієї корови, кг;

т,

т.

При впровадженні даної розробки, за рахунок оптимізації роботи дробарки (призводить до зменшення кількості мучної фракції та вирівнювання модулю помелу компонентів комбікорму), поліпшується якість комбікорму, отже підвищується продуктивність в середньому на 12 %.

3. Річні витрати праці на виробничий процес (людгод/рік):

, (6.6)

де  t – тривалість зміни, год; t=8 год;

 n – кількість робочих у зміну, n=2;

 z – кількість змін за добу, z=1;

Тр – кількість робочих днів у році, Тр=260 днів;

.

4. Питомі витрати праці, (людгод/(трік)):

, (6.7)

Підвищення продуктивності праці (%):

, (6.9)

.

Капітальні вкладення визначаються таким чином.

Квк123,

де К1 - вартість обладнання;

   К2 – річна вартість обслуговування;

   К3 – монтажні роботи.

Після підстановки числових даних одержимо

Квк = 1250+1100+1400=3750 грн.

Планується, що річний економічний ефект САР завантаженням дробарки складе Ер=1600 грн. Тоді строк окупності капіталовкладень складе:

, (6.10)

Розраховані показники приведені на листі 03АВД 459.06.07.ТБ графічної частини проекту.


ВИСНОВОК

Задачею дипломного проекту була модернізація електричної частини комбікормового цеху із використанням новітнього електричного обладнання та автоматизація завантаження дробарки.

Поставлена задача була досягнута за рахунок упровадження сучасних засобів автоматизації, які  дозволили підвищити надійності роботи електросилового обладнання, зменшити витрати праці на виробничий процес, підвищити річний об’єм продукції та якість комбікорму, що у кінцевому результаті призвело до зниження собівартості продукції.

Проектний варіант дозволяє оптимізувати завантаження дробарки зернових компонентів, зменшити ймовірність виникнення завалу ротора дробарки (відповідно, аварійних режимів приводного двигуна, аварійних зупинок обладнання) тим самим збільшивши на 11% продуктивність комбікормового комплексу, зменшити на 10% питомі витрати праці. При впровадженні даної розробки, за рахунок оптимізації роботи дробарки (призводить до зменшення кількості мучної фракції та вирівнювання модулю помелу компонентів комбікорму), поліпшується якість комбікорму, отже підвищується продуктивність тварин в середньому на 12 %. Таким чином установка САР завантаженням дробарки на комбікормовий агрегат К-Н-5 являється економічно доцільною. Термін окупності додаткових капіталовкладень складає 2,3 роки.

З огляду на економічний ефект, враховуючи, що проект виконано з дотриманням нормативних документів, то його можна рекомендувати до практичної реалізації.


ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

  1.   Белянчиков Н. Н. Механизация животноводства и кормоприготовления/ Н.Н, Белянчиков, А.И. Смирнов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1990. – 432 с.
  2.  Бородин И.Ф. Технические средства автоматизации/ И.Ф. Бородин.- М.: Колос, 1982.-303 с.
  3.  Брускин Д. Э. Электрические машины и микромашины: Учеб. для электротехн. и спец. вузов / Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990. – 528 с.
  4.  Вальков В.М. Автоматизированные системы управления технологическими процессами/ В.М. Вальков , В.Е. Вершин. – Л.: Политехника, 1991.-269с
  5.   Васильев Я. Я. Взрывобезопасность на предприятиях по хранению и переработке зерна/ Я.Я. Васильев, Л.И. Семенов. – М.: Колос, 1983. – 224 с.
  6.  Діордієв В.Т.Автоматизація процесів виробництва комбікормів в умовах реформованих господарств АПК. – Сімферополь.: Доля,  2004. – 138 с.
  7.   Кудрявцев И. Ф. Автоматизация производственных процессов на животноводческих фермах и комплексах / И. Ф. Кудрявцев, О. Б. Карасев, Л. Н. Матюнина. – М.: Агропромиздат, 1985. – 223 с.
  8.  Мартыненко И.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов / И. И. Мартыненко, Б. Л. Головинский, Р. Д. Проценко, Т. Ф. Резниченко. – М.: Агропромиздат, 1985. – 335 с.
  9.  Мартыненко И. И.  Проектирование систем автоматики/ И.И. Мартыненко, В.Ф. Лысенко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1990. – 243 с.
  10.  Мартыненко И. И., Тищенко Л. П.  Курсовое и дипломное проектирование по комплексной электрификации и автоматизации. – М.: Колос, 1978. – 223 с.
  11.  Марченко О.С. Механізація та автоматизація у тваринництві і птахівництві / О. С. Марченко, О. В. Дацішин, Ю. М. Лавріненко та ін.; За ред. О. С. Марченка. – К.: Урожай, 1995. – 416 с.
  12.  Миончинский П.Н. Производство комбикормов/ П.Н. Миончинский, Л.С.Кожарова. - 2-е изд. перераб и доп. - М.: Агропромиздат, 1991. – 214с.
  13.  Олійник В.С. Довідник сільського електрика / В. С. Олійник, В. Н. Гайдук, В. Ф. Гончар; За ред. В. С. Олійника. – 2-є вид., перероб. і доп. – К.: Урожай, 1989. – 264 с.
  14.  Павлюченко А.К. Экономика комбикормовой промышленности/ А.К. Павлюченко. – М.: М.: Агропромиздат, 1986. – 143 с.
  15.  Палкин Г.Г. Яцкевич А.В. Малогабаритные цехи и установки для приготовления комбикормов в условиях хозяйств/ Г.Г. Палкин, А.В. Яцкевич//Тракторы и с.-х. машины. – 1992. - №2. - C. 29 - 31.
  16.  Погорілий Л.А. Малогабаритні комбікормові агрегати за рубежем/ Л.А.Погорілий , В.Х. Ясенецький. //Техніка АПК. - 1997. - №4. - C. 6 - 7.
  17.  Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. ДНАОП 0.00 – 1.32 – 01. – [ Чинний від 2006.06.21]. – К.: Киевпромэлектрокомплект, 2001. – 80 с.
  18.  Птушкин А.Т. Автоматизация производственных процессов в отрасли хранения и переработки зерна/ А.Т. Птушкин, О.А. Новицкий.– М.: Колос, 1979. - 335с.
  19.  Сыроватка В.И. Производство комбикормов в хозяйствах/ В.И. Сыроватка, С.Г. Карташов. – М.: Росагропромиздат, 1991. - 39с.
  20.  Фоменков А. П.  Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий/ А.П. Фоменков. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1984. – 288 с.

PAGE  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44234. Комплексное исследование таможенной процедуры реимпорта 328 KB
  Емкость российского рынка огромна что особенно привлекает иностранные торговые организации которые заинтересованы в поставках своих товаров на этот рынок. Теоретическая категория применение таможенных процедур определяет принципиальную возможность лиц быть участниками таможенных правоотношений а правовой статус товаров помещенных в определенную таможенную процедуру очерчивает границы возможных прав и обязанностей хозяйствующего субъекта. Таможенные процедуры заявляемые при декларировании товаров Товары перемещаемые...
44235. Процесс культурной самоидентификации и определение места традиции крещения 380.5 KB
  На этом фоне взоры политиков деятелей культуры широкой общественности все чаще обращаются в сторону социальных институтов в частности институтов религии и церкви имеющих исторический опыт духовно-нравственного влияния в России. К настоящему моменту сложилась ситуация требующая социологического изучения воздействия религии в том числе Русской Православной Церкви РПЦ на духовно-нравственные процессы в российском обществе. И вся жизнь Церкви таинственна и не может не быть таинственной. Так Литургия есть не повторение Тайной Вечери...
44236. Методы лечения болезни сердца у овчарок 2.25 MB
  Основы строения и работы сердца. Большую часть болезней сердца составляют приобретенные патологии. Врожденные пороки сердца встречаются у собак крайне редко и составляют 046085 от общей популяции. Наиболее часто выявляемой приобретенной сердечной патологией является хроническая недостаточность атриовентрикулярных клапанов которая составляет 75 процентов из всех болезней сердца.
44237. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРОЧНЫХ РАБОТ СЕКТОРНОГО ОТВОДА 2.07 MB
  Для защиты обратной стороны шва от действия воздуха используют медные и стальные подкладки. При этом во время сварки струю аргона подводят также под нижнюю поверхность кромок свариваемых листов, для чего в подкладке делают канавку, расположенную вдоль линии шва
44238. Система управления научными проектами 3.89 MB
  Управление ОС. Причины и формы приобретения оборудования. Преимущества и недостатки форм Управление ОС. Схемы аренды оборудования Управление ОС. Продажа основных средств, причины и учитываемые факторы Интерактивные электронные технические руководства. Назначение, применение
44239. Специфика коллективного любительского творчества 135.5 KB
  Творчество превращается в важный фактор общественного развития способствует реализации потенциала личности и социумов различного уровня. Любительское творчество органично вписывается в духовную жизнь общества как область социальнокультурной деятельности отвечая потребностям творческой релаксации в сложных условиях переходного периода а также самореализации личности в ответственных но неформальных отношениях досугового коллектива. Концепции личности в психологии В психологической науке категория личности относится к числу...
44240. ПОРЯДОК ЛИЦЕНЗИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО СБОРУ, ИСПОЛЬЗОВАНИЮ, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЮ, ТРАНСПОРТИРОВКЕ, РАЗМЕЩЕНИЮ ОТХОДОВ I – IV КЛАССА ОПАСНОСТИ 471 KB
  При такой форме контроля лимиты на экологическое воздействие установок устанавливаются так, чтобы защитить соответствующий компонент окружающей среды (воздух, воду или почву) лишь до определенного уровня, выраженного стандартом качества окружающей среды
44241. Электрокардиограф. Диагностическая система для сбора данных и анализа сердечной деятельности человека 1.14 MB
  Современные методы анализа ЭКГ В клиническую практику вошли новые способы снятия ЭКГ: длительная регистрация электрокардиограммы на магнитную ленту или в память ЭВМ передача электрокардиограммы по телефону телеэлектрокардиография и др. Однако часто ЭКГ снимают по-прежнему при помощи самописца что хотя и является достаточно простым проверенным временем способом но обладает рядом недостатков: трудность сравнительного анализа электрокардиограмм в разные периоды времени необходимость использования специальной диаграммной бумаги...
44242. Изучение теоретических и практических основ учета и анализа оплаты труда, а так же разработка предложений по его совершенствованию в ООО «Росгосстрах» 556 KB
  Оплата труда заработная плата представляет собой один из основных факторов социально – экономической жизни страны коллектива человека. Учет труда и заработной платы по праву занимает одно из центральных мест во всей системе учета на предприятии. Он должен обеспечить оперативный контроль над количеством и качеством труда за использованием средств включаемых в фонд заработной платы и выплаты социального характера. При переходе к рыночной экономике произошли кардинальные изменения во многих сферах экономической деятельности в том числе и в...