Автоматизация процесса приготовления витаминной муки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов (АТП) -это высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации сельскохозяйственного производства, при котором человек - оператор полностью или частично заменен специальными техническими средствами контроля и управления.

Механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов способствуют повышению производительности труда в сельском хозяйстве при неуклонном сокращении его ручной доли.

Внедрение средств автоматизации стало возможным только после комплексной механизации и электрификации сельскохозяйственного производства.

С помощью средств автоматизации сельскохозяйственного производства можно повысить и продлить срок службы технологического оборудования, облегчить и оздоровить условия труда, повысить его безопасность.

Краткий очерк развития автоматизации. Автоматизацию производства осуществляют с помощью специальных технических средств, которые состоят из большого числа отдельных элементов.

Первыми автоматическими устройствами в электротехнике были регулятор напряжения Э.Х. Ленца и Б.С. Якоби, а также дифференциальный регулятор для дуговых ламп В.Н. Чиколева, предложенные в середине ХIХ в.

Широкое внедрение автоматических устройств в производство началось после Первой мировой войны и продолжается до настоящего времени. Элементная база автоматики прошла несколько этапов своего развития.

На первом этапе (и до сих пор) в сельском хозяйстве широко использовали релейно-контактную аппаратуру: реле, магнитные пускатели, распределители, переключатели и т.д. В 30-е годы прошлого столетия широкое распространение в промышленной автоматике получили электронные лампы и различные электровакуумные приборы.

На втором этапе, который относится к 50-60-м годам ХХ века. появились многочисленные полупроводники, элементы: диоды, тиристоры, симмисторы и т. д. Эти элементы стали широко использовать при автоматизации сельскохозяйственного производства, так как они имеют практически неограниченный срок службы, высокую виброустойчивость, мгновенную готовность к действию, широкий диапазон мощностей, легко компонуются с релейно - контактной аппаратурой и электрическими исполнительными механизмами.

На третьем этапе, относящемся к 70-м годам, появилось новое направление в создании узлов автоматики и вычислительной техники на принципиально новых элементах. Которые были названы интегральными микросхемами. Эти элементы обусловили существенную микроминиатюризацию автоматических устройств.

На четвертом (сегодняшнем) этапе происходит широкое внедрение вычислительной и микропроцессорной техники. Как интегральные, так и функциональные элементы и выполняют на так называемых твердых схемах, представляющих собой монолитные полупроводниковые блоки с неоднородной структурой. Принцип действия, которых основан на физических свойствах твердого тела.

Интегральные и функциональные микросхемы - основная фундаментальная база развития новой электронной аппаратуры, характеризующейся высокой надежностью работы( интенсивность отказов 10-9 1/ч) из за отсутствия внутрисхемных соединений и хорошей защиты отдельных ее компонентов от внешних воздействий.

При автоматизации сельского хозяйства учтен богатый опыт автоматизации промышленности.

Вместе с тем к методам и средствам автоматизации, применяемых в животноводстве и растениеводстве, предъявляют специфические требования, обусловленные характерными особенностями этих отраслей сельскохозяйственного производства.

Производственные процессы в сельском хозяйстве сложны и многообразны , имеют большой объём технологической информации и тесную взаимосвязь. Это обуславливает большое разнообразие технологических процессов сельскохозяйственных машин установок, многие из которых далеко не всегда приспособлены для применения на них устройств автоматики.

В сельскохозяйственном производстве используют свыше 3000 наименований машин по типам, почти 60% из которых предназначены для полеводства и около 30% - для животноводства и птицеводства. Следует отметить также рассредоточенность сельскохозяйственной техники по большим площадям и удаленность от ее ремонтной базы, относительно малую мощность установок, низкие скорости движения, сезонность работы в году и непродолжительность использования в течение суток, а также невысокий уровень квалификации операторов.

Следовательно, средства автоматики должны быть очень разнотипными, относительно дешевыми, простыми по устройству и надежными в эксплуатации.

Основная особенность сельскохозяйственного производства заключается в неразрывной связи техники с биологическими объектами (животными, растениями), для которых характерны непрерывность процессов образования продукции и цикличность ее получения, невозможность увеличения выпуска продукции за счет ускорения производства. В этих условиях автоматика должна работать достаточно надежно, так как такой процесс нельзя прервать и практически невозможно наверстать упущенное за счет интенсификации последующего периода.

Большинство сельскохозяйственных установок работает на открытом воздухе, для которого характерны: изменение влажности и температуры в широком диапазоне, наличие примесей, пыли, мякины, песка в полеводстве или агрессивных газов (аммиака, сероводорода и диоксида углерода-углекислого газа) в животноводстве, а также значительные вибрации.

Условия работы средств автоматики в сельском хозяйстве остаются очень тяжелыми, а вероятность возникновения их неисправностей значительно выше, чем в других отраслях. Вследствие перечисленных особенностей методы и средства автоматизации сельскохозяйственного производства существенно отличаются от методов и средств автоматизации промышленности.

Для грамотного выбора, монтажа и эксплуатации технических средств автоматики нужны высококвалифицированные специалисты.



1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА

1.1 Обоснование автоматизации объекта

Корма имеют растительное происхождение. Различают корма грубые (солома, сено, мякина), сочные (силос, бахчевые, корнеклубнеплоды), зеленые (трава, ботва), концентрированные (зерно, жмых, сухой жом и др.). Отходы молочной, мясной и. рыбной промышленности, снятое молоко, мясокостная и рыбная мука составляют группу кормов животного происхождения. Минеральные подкормки (мел, соль, ракушечник и др.), синтетические (карбамид, аммиачная вода), витаминные и подкормки, включающие микроэлементы (медь, кобальт, железо и др.), а также антибиотики, дополняют кормовую базу животноводства.

Зоотехническими условиями определены следующие размеры частиц корма: резка соломы и сена для коров -- 3...4см. Толщина резки корнеклубнеплодов для коров 1,5см, для молодняка -- 0,5...1см. Измельченные концентрированные корма для коров должны иметь размер частиц 1,8...4 мм. Размер частиц сенной (травяной) муки не должен превышать 2мм для животных. При закладке силоса с добавлением сырых корнеклубнеплодов их резка не должна превышать 5...7 мм. Силосуемые стебли кукурузы измельчают до 1,5...8,0 см.



1.2 Технологическая схема объекта автоматизации

1 - топливный насос; 2 - форсунка; 3 - топка; 4 и 5 - два конвейерных транспортера; 6 - сушильный барабан; 7 - циклон сухой массы; 8 - вентилятор циклона сухой массы; 9 - датчик температуры теплоносителя; 10 вентилятор циклона-охлодителя; 11 - датчик уровня; 12 - циклоны охладители; 13 -выгрузные люки мешконаполнителей; 14 - дозаторы разгрузки циклонов-охладителей с распределительным шнеком; 15 - дробилки; 16 - камнеуловитель; 17 - дозатор циклона сухой массы; 18 - опорные ролики сушильного барабана; 19 - фотореле с фотодатчиком; 20 - высоковольтный трансформатор розжига; 21 - вентилятор топки.

1.3 Анализ работы технологической схемы

Наиболее высокой степенью автоматизации характеризуется агрегат АВМ-1.5.Жидкое топливо подается насосом 1 и впрыскивается форсункой 2 в камеру газификации топки 3 под давлением 1,2 МПа. Сюда же поступает воздух от вентилятора 21. Смесь возжуха и топлива воспламеняется от искры, создаваемой трансформатором зажигания 20. Топочные газы, перемешиваясь с воздухом и травяной сечкой, засасываемыми вентилятором 8 циклона 7 сухой массы, образуют теплоноситель с температурой 250…300°С при получении зернофуражной муки и до 600…900°С при сушке травно муки. Сушильный барабан 6 загружают через горловину при помощи конвейерных транспортеров 4 и 5. Сушильный барабан, состоящий из соединенных в одно целое трех концентрических целиндров, вращаюется на роликах 18 при помощи электропривода М3. На внутренней части каждого цилиндра приварены лопасти для ворошения и перемещения высушиваемой массы в потолке теплоносителя. В циклоне 7 происходит отделение высушенной массы от потока топочных газов. Температура выбрасываемых газов контролируется датчиком 9. Высушенная масса дозатором 17 подается в дробилку 15. По пути под действием центробежных сил от нее отделяются твердые включения (камни, металлические предметы) в камнеуловителе 16.

Дробилка превращает высушенную массу в муку, которая вентилятором 10 засасывается в циклон охладитель 12. Из циклона через дозатор и шнек 14 мука направляется к выгрузным люкам 13, у которых прикреплены мешки. Наличие пламени контролирует фотодатчик 19, температуру - термодатчик 9, предельный уровень муки в циклоне-охладителе - датчик уровня 11.

птицеводческий электропривод коммутационный защитный



2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Обоснование выбора рабочих машин

Линия сенной муки состоит из универсальной дробилки КДУ-2.0, питателя сенной муки ПСМ-1.0 и скребкового транспортера АПС-6.0. Сено, измельченное на дробилке КДУ-2.0 накапливают в катле ПСМ-1.0. Травяную муку загружают непосредственно в питатель ПСМ-1.0. Транспортером питателя по мере надобности сенную или травяную муку выгружают на транспортер АПС-6.0

2.2 Техническая характеристика рабочих машин

КДУ-2.0

Производительность, т/ч:

при дроблении зерна до 2

при измельчении до 0,8

Частота вращения дробильного барабана об/мин 2700

Мощность электродвигателя, кВт 30

Размеры, мм 2800х1590х3000

Масса конструкции, кг 1300

Обслуживающий персонал 2



3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Выбор принципа и параметров управления

Все многообразие задач, возникающих в ходе управления ТП можно классифицировать по трем группам:

-автоматическое управление;

-автоматическая сигнализация;

-автоматический контроль.

Если оператор - необходимая часть системы, то ее квалифицируют как автоматизированную, если нет - то как автоматическую. Оператор действует в соответствии с целью управлению, и его функции, в общем случае, очень обширные. К примеру, в обязанности оператора-животновода входят: соблюдение распорядка дня содержания и режимов кормления животных; получение информации от зооветслужбы о коррекции условий содержания, кормления и т.д. восприятие информации о поведении объекта управления (животных); оценка и анализ технологической ситуации и выработка соответствующих решений; установка задания системе управления, коррекция программ в соответствии с текущими условиями; анализ информационных потоков о ходе ТП; защита животных и оборудования в случае возникновения аварийной ситуации; оперативная связь с вышестоящими органами управления, учет полученной продукции и т.д.

Все многообразие перечисленных задач, возникающих в ходе управления технологическим процессом, может быть классифицировано следующим образом.

Логическое управление применяют для управления линиями приготовления и раздачи корма, уборки навоза и т.д. в том случае, когда имеется необходимость обеспечения последовательности пуска, переключения и остановки механизмов, наличия блокировок, обеспечивающих нормальное функционирование ТП и защиту оборудования в аварийных ситуациях. Для логического управления важно знать состояние ТП в предшествующий момент времени.

Программное управление реализуется в разомкнутых системах автоматического управления. Управляемая величина изменяется по заранее заданной программе.

Управление по отклонению используют в замкнутых автоматических СУ.

Например, при регулировании уровня воды в баке водокачки неконтролируемые возмущения по нагрузке объекта (изменение расхода воды) или по каналу регулирующего воздействия (изменение подачи насоса) автоматически компенсируются в процессе стабилизации регулируемого параметра (уровня). Недостаток принципа управления по отклонению - низкие эксплуатационные характеристики в случае значительной инерционности объекта.

Структурная схема управления ТП

Управление по возмущению используют в разомкнутых автоматических СУ. Управляющее воздействие принимают исходя из анализа действующих на систему возмущений. Например, решение о загрузке бункера принимают по анализу расходования кормов в связи с тем, что непрерывный контроль уровня сыпучих материалов затруднен. Недостаток управления по возмущению -- накопление ошибки регулирования.

Комбинированное управление представляет собой комбинацию принципов управления по отклонению и возмущению.

Все пять рассмотренных принципов управления могут быть осуществлены в системах

-местного управления (оператор следит за ходом ТП и управляет им, находясь рядом с технологической линией);

-дистанционного управления (оператор следит за ходом ТП по мнемосхеме, при этом улучшаются условия его работы, но контроль за ходом процесса ухудшается);

-централизованного управления (оператор следит за ходом ТП с центрального пульта, имеющего развитую систему контрольно-измерительных приборов, а возможно и ЭВМ в режиме оператора-советчика).

3.2 Разработка функциональной схемы

Схемы функциональные разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в целом. Этими схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при их наладке, контроле, ремонте.

Функциональная схема по сравнению со структурной более подробно раскрывает функции отдельных элементов и устройств. Функциональные части и связи между ними на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных соответствующими стандартами. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Элементы и устройства на схеме могут быть изображены совмещённым или разнесённым способом.

Для каждой функциональной группы, устройства, элемента должны быть указаны обозначение, наименование и тип. Наименование не указывают, если функциональная группа или элемент изображены в виде условного графического обозначения.

Функциональные схемы применяются, как правило, совместно с принципиальными, поэтому буквенно-цифровые обозначения элементов и устройств на этих документах должны быть одинаковыми. Перечень элементов в таком случае для функциональной схемы не разрабатывают, так как пользуются данными принципиальной электрической схемы. Если функциональная схема разрабатывается самостоятельно (без принципиальной схемы), буквенно-цифровые обозначения присваивают элементам и устройствам по общим правилам, выполняют перечень элементов, в котором для каждого элемента и устройства указывают тип и документ (ГОСТ, ТУ и др.), на основании которого они применены. Примеры условно-графического и буквенного обозначения элементов электрических схем и их размеров приведены в приложениях И, К и Л.

На функциональных схемах рекомендуется указывать технические характеристики функциональных частей (рядом с графическими обозначениями или на свободном поле схемы), диаграммы и таблицы, параметры в характерных точках.



ОУ - конвейер;

ВО - конечный выключатель;

ОУ1 - реле управления;

ИО - электродвигатель.



4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ.

4.1 Выбор принципиальной схемы

Схема электрическая принципиальная определяет полный состав элементов и дает детальное представление о принципе работы изделия. Принципиальная схема служит основой для разработки других конструкторских документов -- схемы соединений и расположения, чертежей конструкции изделия - и является наиболее полным документом для изучения принципа работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы и т.п.). Элементы изображают в виде условных графических обозначений, установленных соответствующими стандартами (прил. И и К).

Построение схемы осуществляется разнесенным и совмещенным способами. Разнесенным способом выполняют схемы автоматики и электрооборудования (т. е. схемы, содержащие много контакторов, реле и различных контактов). При выполнении таких схем рекомендуется пользоваться строчным способом, располагая условные графические обозначения элементов, входящих в одну цепь, последовательно друг за другом, по прямой, а отдельные цепи - одну под другой таким образом, чтобы изображения этих цепей образовали параллельные строки (горизонтальные или вертикальные). При выполнении схемы строчным способом допускается нумеровать строки арабскими цифрами, указывать назначение цепей.

На принципиальных схемах (кроме схем радиоэлектроники и вычислительной техники) допускается обозначать электрические цепи. Маркировка участков цепи служит для их опознания и отражает. функциональное назначение электрической схемы.

4.2 Анализ работы принципиальной схемы

Кнопками "Пуск" SB3...SB19 поочередно включают электродвигатели установок в последовательности, обратной технологическому потоку: двигатель М10 дозатора 14, электродвигатели М9 и М8 вентиляторов циклонов-охладителей 12, двигатели М7 и М6 дробилок 15, двигатель М5 дозатора 17 циклона сухой массы , двигатель М4 вентилятора 8, двигатель М3 сушильного барабана 6, двигатель М12 вентилятора 21 топки. Чтобы зажечь в топке факел, необходимо вручную открыть вентиль на баллоне со сжиженным газом и кнопкой SB21 пустить двигатель М11 топливного насоса. При этом блок-контакты КМ11.2 магнитного пускателя включают трансформатор зажигания TV и реле выдержки времени КТ. При зажженном газовом факеле открывают кран топлива и зажигают основной факел. После этого замыкается контакт датчика BL контроля пламени. В случае безуспешного розжига топки (пламени нет) реле КТ при помощи реле KV2 отключает с выдержкой времени двигатель М11 топливного насоса и трансформатор зажигания.

При успешном розжиге через некоторое время, когда прогреется топка, включают двигатели М2 и М1 конвейеров подачи сырой массы в топку. Для экстренного отключения всех механизмов нажимают кнопку SB1.Автоматически они отключаются датчиком предельного уровня SL травяной муки в циклоне-охладителе 12. В нормальных условиях агрегат останавливают в обратной последовательности кнопками SB24, SB22, SB20, SB16...SB2. Двигатели М12 и М4 вентиляторов топки и циклона 7 оставляют включенными до полного остывания топки, а затем отключают кнопками SB18 и SB14.Процесс сушки пока автоматизирован частично и ограничивается только управлением температуры.

Температуру теплоносителя на выходе регулируют по температуре газов на выходе из циклона 7 изменением подачи топлива к форсунке. При увеличении температуры газов переключаются контакты датчика температуры ВК, которые включают реле KV2 и электромагнит YA вентиля 1, установленного на обратном трубопроводе. Вентиль 1 открывается, и часть топлива, засасываясь насосом 2 через вентиль обратно, не попадает в форсунку 3. Интенсивность горения уменьшается, и температура снижается до минимального значения, при котором контакты термодатчика ВК возвращаются в исходное положение и при помощи реле KV1 отключают электромагнит YA через реле KV2.

4.3 Построение временной диаграммы



5. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА, КОММУТАЦИОННОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

5.1 Выбор электропривода

Для КДУ-2.0 выбираем двигатель АИР250SУ3.

Технические данные двигателя АИР250SУ3:

Мощьность, кВт 30

Частота вращения, об/мин 730

Кратность тока 6

Сила тока старора, А 62,2

5.2 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Электромагнитные пускатели - это контакторы специальной конструкции, предназначенные для дистанционного управления асинхронным двигателем.

Для дистанционного управления выбираю пускатель серии ПМЛ с встроенным тепловым реле.Пускатель выбираю по условиям:

1. Сила номинального тока пускателя должна быть ровна или несколько больше силы тока электродвигателя Iн.п.? Iн.дв.

Iн.п=63А Iн.дв.=62,2А

Выбираю пускатель 4 величины.

2. Напряжение втягивающей катушки должно быть равно напряжению сети. Выбираю пускатель на напряжение 220В.

3. Пускатель должен обеспечивать нормальные условия коммутации. При работе в режиме АСЗ (быстрый пуск и отключение при вращающемся роторе) Iн.пуск? Iпуск.дв./6:

Iпуск.дв=Ki* Iн.дв.=6*62,2=373,2 А 373,2/6=62,2А

4. Исполнение и степень защиты пускателя должны соответствовать условиям окружающей среды т.к. пускатель установлен на улице , то выбираем степень защиты IP54.

5. Схема соединений пускателя должна соответствовать требованиям схемы управления. Выбираю пускатель ПМЛ-322002.

6. Выбираю тепловое реле по силе номинального тока двигателя Iн.дв.=62,2А. Выбираю реле серии РТЛ с пределами регулирования силы тока несрабатывания 54-66.

Окончательно выбираю ПМЛ-322022 с РТЛ206104.

Для защиты и коммутации выбираю автоматический выключатель по силе номинального тока расцепителя Iн.р.? Iн.дв. выбираю автомат с расцепителем АЕ 2046Р Iн.р=63А.

1. Определяю кратность силу тока уставки автомата:

К= Iн.дв/ Iн.р.=62,2/63=0,98

2. Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске:

Iср.кат? Iср.р.

Iср.кат.=10* Iн.р.=10*63=630А

Iср.р.=1,25* Iпуск.дв.=1,25*377,2=466,5А

Окончательно выбираю автомат АЕ 2046Р.

5.3 Расчет сечения, выбор марки и способа прокладки провода для птицеводческих помещений

Электропроводку выбираем в зависимости от вида электроприёмщика с учетом условий окружающей среды, требованний безопасности и противопожарной безопасности. Выбираем провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами. Способо прокладки - три провода в трубе. Допустимые токи - 80 А. Площадь сечения токопроводящей жилы 25 мм2.

Сечения проводов и кабелей напряжением до 1000 вольт определяются из 2 условий:

1. По условию нагрева расчетным током:

Iдоп?Iн.дв

80А ?62,2А

2. По условию соответствия провода аппарату защиты:

Iдоп?Кз*Iн.р

80?63*1

Кз=1

Определение сечения провода по первому условию сводится к нахождению расчетного тока линии и срабатыванию его с допускаемым. Второе условие - проверка на пропускную способность. Определить сечение провода по 2 условиям окончательно выбираю большие значения сечения.



6. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИБОРАХ И СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ

В схеме используется электронный датчик уровня зерна.

В электронном датчике уровня зерна при заполнении межэлектродного пространства Э зерном проводимость между электродами увеличивается, вследствие чего загорается газоразрядная лампа Л типа МТХ-90 и срабатывает реле Р. Схема получает питание от сети переменного тока напряжением 220 В через делитесь напряженя, выполненный на основе резисторов R3 и R2. Использовать датчик можно только для зерна влажностью не ниже 13%.



7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

7.1 Качественные и количественные показатели надежности

Надёжность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. В зависимости от назначения объекта и условий его применения надежность сочетает в себе безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Качественные показатели надежности.

Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течении некоторого времени или некоторой наработки, под которой понимают продолжительность или объем работы электротехнического устройства. Обычно наработку измеряют в часах либо характеризуют числом циклов или переключений. Так, в часах выражают наработку электродвигателей, распределительных устройств, а числом циклов или переключений характеризуют наработку элементов средств автоматизации.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержания работоспособного состояния, а также его восстановлению посредством технического обслуживания и ремонта.

Количественные показатели надежности.

Вероятность безотказной работы (ВБР) Р(t) - это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации электроустройства в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. ВБР, по статическим данным об отказах (статическая оценка ВБР).

Средняя наработка без отказов Тср - среднее значение продолжительности работы ремонтируемого электротехнического устройства до первого отказа. Интенсивность отказов ? (t) - это условная плотность времени возникновения отказов электротехнического устройства.

7.2 Расчет основных показателей надежности (методы повышения надежности в случае низкой надежности)

Автоматические системы управления сельскохозяйственного назначения относятся к изделиям с неисбыточной структурой. Норма надежности устанавливается в виде времени наработки на отказ. Она является непрерывной случайной величиной. Все задачи по расчету надежности решаются на основе теории вероятности и математической статистики. Непрерывные случайные величины подчиняются законам равномерного нормального, нормально-логарифмического и т.д. распределения.

Наибольшее практическое применение имеет экспоненциальный закон распределения. Показатели надежности зависят от режима работы и условий окружающей среды, лабораторных и производственных помещений с нормальной средой k?=1. Для помещений сырых, с агрессивными средами k?=10. Для мобильных устройств k?=30.

Последовательность расчета:

1) Выделяем элементы автоматической системы.

2) Определяем режимы работы и условия окружающей среды.

3) Определяем поправочный коэффициент.

4) Составляем расчетную таблицу.

5) Определяем интенсивность отказов с учетом поправочного коэффициента.

6) Определяем среднее время наработки на отказ.

7) Определяем вероятность безотказной работы.

8) Вывод. В случае необходимости предлагаем мероприятия по повышению надежности.

Наименование элемента	Обозначение	Кол-во	Интенсивность отказов, ?*10-61/ч
			?н	?в	?н?	?в?
1	2	3	4	5	6	7
Магнитный пускатель	KM	12	0,86	33,6	10,32	403,2
Реле времени	KT	1	50	100	50	100
Электродвигатель	M	12	3,3	31,3	39.6	375.6
Автоматический выключатель	QF,SF	14	0,56	12,6	7.84	76.4
Переключатель	SA	1	0,25	1	0.25	1
Звуковой сигнал	HA	1	5,6	17,8	5,6	17,8
Кнопки	SB	25	0,25	1	6,25	25
Трансформатор	TV	1	0,2	0,72	0,2	0,72
Реле	KV	2	25	70	50	140
Датчик уровня	SL	1	7	52,2	7	52,2
Фотодатчик	BL	1	6,3	15,5	6,3	15,5
					183,4	1307,4

?н=k?*183,4*10-6=10*183,4*10-6=0,001834

?в=k?*1307,4*10-6=10*1307,4*10-6=0,013074

Тн=1/ ?в=1/0,013074=76,48 (ч)

Тв=1/ ?н=1/0,001834=545,25 (ч)

Тср=(Тн+Тв)/2=(76,48 +545,25)/2=310,87 (ч)

Тср=от 300 ч до 20000 ч.

Тср сравниваем с нормативным значением наработки на отказ.



Р=?-?t

Время, за которое определяем время безотказной работы, принимаем 1000 ч.

Минимальное значение ВБР при доверительной вероятности 0,8 равно 0,6.

Рн=?-0,001834*1000=?-3=1,3*10-3

Рн=?-0,013074*1000?

Вывод: Время работы на отказ находится в пределах норма, а вероятность безотказной работы находится ниже нормы, по этому принимаю решение о проведении ТР с меньшим интервалом времени и установе оборудования в более благоприятных условиях.



8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА

8.1 Составляющие экономической эффективности автоматизации

Один из главных критериев целесообразности автоматизации технологических процессов - экономическая эффективность. Экономическая эффективность автоматизации определяется уменьшением совокупных текущих и капитальных затрат на производство единицы продукции. При автоматизации сельскохозяйственных процессов капитальные затраты обычно несколько возрастают, а эксплуатационные расходы на единицу продукции существенно сокращаются. Иными словами, капитальные затраты возрастают в меньшей степени, чем уменьшаются текущие затраты. Таким образом, эффективность автоматизации характеризуется сокращением затрат на производство единицы продукции.

Экономическая эффективность автоматизации формируется из четырех составляющих: энергетической, трудовой, структурной и технологической.

Энергетическая составляющая определяется по сокращению расхода топлива или энергии, увеличению надежности и долговечности работы энергетического оборудования, экономичности работы систем энергообеспечения, повышению КПД силовых установок и т.п.

Трудовая составляющая связана с сокращением прямых затрат труда обслуживающего персонала на выполнение ТП. При автоматизации процесса затраты труда существенно сокращаются. В то же время происходит незначительное увеличение капитальных затрат на ее техническое обеспечение.

Структурная составляющая обусловлена сокращением регулирующих и запасных емкостей, уменьшением служебных помещений и инженерных коммуникаций, снижением металлоемкости и стоимости оборудования, увеличением количества продукции, получаемой с единицы площади, или объема производственных зданий, повышением концентрации построек на территории.

Технологическая составляющая обусловлена увеличением производства сельскохозяйственной продукции за счет автоматизации ТП.

8.2 Расчет основных показателей экономической эффективности автоматизации технологического процесса

В результате технико-экономических, социально-экономических и качественных сравнений автоматизированного и неавтоматизированного способов производства определяют основные показатели экономической эффективности автоматизации: капитальные затраты, эксплуатационные годовые издержки, рентабельность, срок окупаемости и др.

Капитальные затраты можно рассчитать по формуле

К=Кс+Км+Кз+Ко-Кр

где Кс - стоимость средств автоматики с учетом их доставки, монтажа и наладки, р.; Км - затраты на модернизацию действующей техники и технологии, связанные с автоматизацией, р.; Кз - стоимость строительства и реконструкции зданий в связи с внедрением автоматизации, р.; Ко - стоимость основных средств, подлежащих ликвидации при внедрении устройств автоматики, р.; Кр - стоимость реализованной части ликвидируемых основных средств, р.

Годовые эксплуатационные издержки, как правило, вычисляют так:

И=Ио+Ит+Из+Иэ



где Ио - амортизационные отчисления, р.; Ит - отчисления на текущий ремонт, р.; Из - затраты на зарплату, р.; Иэ - стоимость электроэнергии, р.

Срок окупаемости капитальных затрат на автоматизацию при одинаковом годовом объеме производства

Т=(Ка-Кн)/(Ин-Иа)

где Кн, Ка - капитальные затраты соответственно при неавтоматизированном и автоматизированном производстве: Кн ? Ка, р.

Определить экономическую эффективность автоматизации процесса сбора яиц, если капитальные затраты при ручном управлении (не автоматизированном) составили 92000 руб. Капитальные затраты на средства автоматизации 15300 руб. Необходимо рассчитать срок окупаемости дополнительных капитальных вложений.

Исходные данные для расчета:

Норма амортизационных отчислений: 14,2%;

Затраты на текущий ремонт 18%;

Тарифная ставка: 58,4 руб/ч;

Норма обслуживания: 3 чел.

Время работы персонала: 8 ч.

Время работы оборудования в день: 8 ч.

Экономия электроэнергии при введении средств автоматизации составила 5 %.

И=Иам+Итр+Из.пл.+Иэл

Из.пл.=к-во работн.*тариф.ст.*часы работы*дни работы

Иэл=Р*часы раб/день*к-во дней*тариф

Ручное управление:

Иам=14,2*92000/100=13064 руб

Ит.р.=18*92000/100=16744 руб

Из.пл.=3*58,4*8*120=168192 руб

Иэл.=105*8*120*2,28=229824 руб

Ин=13064+16744+168192+229824=427824 руб

Автоматическое управление:

Иам=14,2*107300/100=15236,6 руб

Ит.р.=18*107300/100=19314руб

Из.пл.=2*60*8*120=115200 руб

Иэл.= 229824-11491,2*6/100=218332,8 руб

Иа=15236,6 +19314+218332,8+15906,8=268790,2 руб

Т=(Ка-Кн)/(Ин-Иа)=(107300-92000)/(427824-268790,2)=15300/159034=0,01 года

Вывод: В связи с небольшой стоимостью автоматических устройств установка окупается почти сразу.



9. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Агрегаты для сушки кормов типа АВМ. При ЕТО следует проверить состояние наружных поверхностей, крепление подшипников, узлов и всех ограждений. Очистить электродвигатель и приборы электрошкафа от загрязнений. Открыть топливную аппаратуру, поверить направляющий желоб, мелитные вставки, а так же наличие кокса в топке и топливной аппаратуре. Проверить уровень масла в баке гидросистемы (масло должно быть видно под сеткой фильтра) и при необходимости долить. Проверить затяжку соединений запорных устройств и герметичность гидросистемы, а так же не надежность закрытия дверки дроьилки и прижатия решета. Очистить отборщик тяжелых частиц, а при необходимости трубу системы отвода сухой массы и барабан. Снять крышку смотрового окна и проверить состояние крыльчатки вентиляторов циклонов отвода и охлаждения муки; при необходимости очистить крыльчатку лопаткой, которая входит в комплект инструментов.

Во время работы необходимо следить за показаниями приборов: проверять, нет ли течи масла из редуктора привода барабана; контролировать постоянство рабочих параметров; следить за подачей компонентов, нагревом подшипников и электродвигателей. Температура нагрева корпусов подшипников не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 60°С.

При ТО - 1 (Один раз в месяц). Выполнить операции ЕТО. Определить состояния электродов закипания и при необходимости очистить их. Отрегулировать зазоры между электродами, который должен быть равен 5 мм. Проверить состояние фотоголовки прибора контроля пламени, а при необходимости очистить или заменить сгоревшие фоторезисторы. Слить отстой из топливного фильтра, проверить состояние сигментов уплотнения топки и соеденительной трубы за барабаном, состояние направляющего жолоба, натяжение полотна транспортера и контейнера и при необходимости отрегулировать. Проверить уровень масла в мото - редукторах, в редукторе привода барабанов и при необходимости долить масло. Проверить состояние и молотков дробилки, крепление скребков транспортера конвейера, натяжение ременных и цепных передач, полотна транспортера и конвейера. Отрегулировать частоту вращения барабана (от максимальной до минимальной). Проверить состояние дозатора системы отвода сухой массы и системы отвода и охлаждения муки. Очистить все цепи и скребки от грязи.

Осмотреть электрошкаф и очистить от пыли установленные в нем аппараты, проверить затяжку винтов, заземление агрегата, состояние контактных соединений электроаппаратуры и проследить за тем, что бы контакты не имели перекосов и одновременно не касались один другого. Проверить герметичность закрытия электромагнитного вентиля, состояние крыльчаток вентилятора теплогенератора, циклонов систем отвода сухой массы и систем отвода муки. Проверить битеры транспортера и конвейера - питателя зеленой массы, выгрузного шнека и винтового транспортера. Смазать узлы агрегата согласно карте смазки.



10. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ

Обучение по вопросам охраны труда руководителей и специалистов предприятий проводится по программам, разработанным и утвержденным предприятиями и учебными центрами, имеющими разрешение органов управления от субъектов РФ на проведение обучения и проверку знаний по охране труда.

Ответственность за организацию обучения и проверку знаний по охране труда на предприятии возлагается на его руководителя.

Для проведения проверки знаний по охране труда на предприятиях приказом (распоряжением) их руководителей создаются комиссии.

Руководители и специалисты (главные инженеры, начальники служб ОТ и др.) проходят проверку знаний по охране труда в комиссиях вышестоящих организаций (если они имеются) или в комиссиях учебных заведений, имеющих разрешение на проведение обучения и проверку знаний по ОТ, или в областной комиссии по организации обучения и проверке знаний по ОТ.

Перед началом очередной (внеочередной) проверки знаний организуется специальная подготовка с привлечением должностных лиц соответствующих органов государственного управления, надзора и контроля.

Комиссии всех уровней состоят из председателя, заместителя (в случае необходимости) и членов комиссии.

В состав комиссии по проверке знаний по ОТ в случаях проверки знаний совместно с другими надзорными органами включаются представители этих органов. Комиссии должны включать не менее грех человек.

Проверка знаний руководителей и специалистов структурных подразделений проводится с учетом их должностных обязанностей и характера производственной деятельности. Результатом проверки являются протокол в двух экземплярах и удостоверение. Не прошедшие проверку проходят повторную проверку знаний (срок не более месяца).

Инструктаж по охране труда

Согласно Порядку обучения по охране труда и проверке знаний работников организации предусмотрено проведение пяти видов инструктажа: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый, целевой.

Вводный инструктаж обязаны пройти все вновь принимаемые работники, временные работники, а также командированные, учащиеся и студенты, прибывшие на производственное обучение или практику. Вводный инструктаж проводится в целях ознакомления с общими правилами и мерами безопасности, основными законами об охране труда и правилами внутреннего распорядка. Его проводит инженер по охране труда по программе, утвержденной руководителем (главным инженером).

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят со всеми работниками, вновь принятыми на предприятие, переводимыми из одного подразделения в другое, командированными, учащимися и студентами, прибывшими на практику, работниками, выполняющими новую для них работу. Цель первичного инструктажа -- ознакомление с действующими инструкциями по охране труда для данной профессии руководителем участка, демонстрация безопасных приемов работы и т.д. Инструктаж проводится по утвержденной главным инженером программе и инструкциям по ОТ для работающих, разработанным для отдельных профессий или видов работ индивидуально с практическим показом безопасных приемов труда. Рабочие допускаются к самостоятельной работе только после проверки теоретических знаний и приобретенных навыков безопасных приемов работы.

Повторный инструктаж проводится не реже чем один раз в шесть месяцев. Цель -- восстановить в памяти рабочих правила по охране труда, а также проанализировать конкретные случаи нарушения из практики цеха или предприятия. Инструктаж проводит мастер или руководитель.

Внеплановый инструктаж проводят в следующих случаях:

§ при введении в действие новых или переработанных стандартов, правил, инструкций по охране труда, а также изменений к ним;

§ при изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приспособлений и инструмента, исходного сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда;

§ при нарушении работающими требований безопасности труда, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару, отравлению;

§ по требованию органов надзора;

§ при перерывах в работе -- для работ, к которым предъявляют дополнительные (повышенные) требования безопасности труда,- более чем на 30 календарных дней, а для остальных работ -- на 60 дней.

Внеплановый инструктаж проводит мастер или руководитель индивидуально или с группой работников одной профессии в объеме. зависимом от причин его проведения.

Целевой инструктаж проводят при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми обязанностями по специальности (погрузка, выгрузка, уборка территории, разовые работы вне предприятия, цеха и т.п.); ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий; производстве работ, на которые оформляются наряд-допуск (письменное распоряжение на ведение работ, определяющее вид работ, место, условия производства работ, состав бригады и лиц, обеспечивающих безопасность), разрешение и другие документы; проведении экскурсий на предприятии.

Первичный, повторный, внеплановый и целевой инструктажи проводит непосредственный руководитель работ (мастер, инструктор производственного обучения, преподаватель). Инструктажи на рабочем месте завершаются проверкой знаний устным опросом или с помощью технических средств обучения, а также проверкой приобретенных навыков безопасных способов работы. Знания проверяет работник, проводивший инструктаж. Лица, показавшие неудовлетворительные знания, к самостоятельной работе не допускаются и обязаны вновь пройти инструктаж.

О проведении первичного, повторного, внепланового инструктажей, стажировке, допуске к работе лицо, проводившие инструктаж, делает запись в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте (форма журнала установлена ГОСТ 12.0.004-90) и/или в личной карточке с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего. При регистрации внепланового инструктажа указывают причину его проведения. Целевой инструктаж с работниками, проводящими работы по наряду-допуску, разрешению и т.п., фиксируется в наряде-допуске или другой документации, разрешающей

Занулемние -- это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора; в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.

Принцип работы зануления: если напряжение (фазовый провод) попадает на соединённый с нулём металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения повреждённой линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.

Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке -- это, например, третья жила провода или кабеля.

Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, в свою очередь, накладывает на все соединения и монтаж сети жёсткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным.

Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, благодаря тому, что нейтраль заземлена, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.



11. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТА

Для улучшения качества работы включаю в схему электродный датчик уровня сыпучих материалов повышенной чувствительности.

Электродный датчик уровня сыпучих материалов повышенной чувствительности, который может служить в качестве двухпозиционного регулятора уровня. Подключение емкости С1 параллельно области катод--сетка тиратрона позволило использовать датчик на зерне влажностью начиная с 8% и на другом материале с удельным сопротивлением до 109 Ом-м. Цепь стабилизации напряжения, состоящая из стабилитрона Д1, Диода Д2 и резисторов R3 и R4, обеспечивает надежную работу датчика при отклонениях напряжения на ±10% от номинального. Тиратрон управляет работай тиристора ДЗ который включает мощный исполнительный орган Р. При помощи цепочки CR5 в каждый положительный полупериод питающего напряжения проходит через тиратрон импульс тока, необходимый для своевременного и полного открытия тиристора.



Заключение

Я, Бредунов Дмитрий, выполнил курсовое проектирование на тему «Автоматизация процесса приготовления витаминной муки», где представил технологическую схему установки, охарактеризовал объект автоматизации, разработал функциональную схему. Затем я провел анализ принципиальной схемы. В расчетной части курсовой я выбрал электропривод и пускозащитную аппаратуру для него. Я выбрал автоматические устройства и заменил их новыми. Рассчитал вероятность безотказной работы и время наработки на отказ, эти показатели оказались слишком низкими, поэтому были предложены мероприятия по повышению надежности. Мною было рассчитано, что автоматизация объекта окупится за 0,01 года; это делает ее успешной. В курсовом проектировании я указал особенности эксплуатации электрических двигателей и описал защитное заземление для своей установки.

Размещено на Allbest.ur