Проектирование технологических процессов перерабатывающих предприятий

Если обозначить закупочную цену через сq, а через Id - издержки хранения в долях от закупочной цены, то издержки на хранение партии будут равны:

где q(t) -- текущий запас в хранилище.

Издержки хранения за определенный промежуток времени определяются средним уровнем запасов. При постоянной интенсивности потребления запасов годовые издержки на их хранение составят:

На рисунке 4.3 приведены зависимости Ix(q) издержек хранения от размера закупаемой партии: чем больше размер партии, тем больше затраты на хранение, особенно это относится к животному и растительному сырью, которые требуют больших капитальных вложений на строительство хранилищ, площадей и энергетических затрат на свое хранение.



Рисунок 4.3 -Зависимость I = f(q) издержек от размера партии

I = I3 + Ix -суммарные издержки на содержание запасов; I3 -годовые затраты на выполнение заказа; Ix -годовые издержки на хранение; q0 -оптимальный размер партии

Общие издержки зависят от размера закупаемой партии:

Эта зависимость является пологой вблизи от точки минимума издержек. Это говорит о том, что вблизи от точки д0, называемой оптимальным размером партии, размер запаса может колебаться в некоторых пределах без существенного изменения общих издержек.

Оптимальный размер партии определяют по формуле Уилсона:

где Мо = М/х -- потребление материалов в единицу времени, объем спроса в единицу времени.

Если выражение продифференцировать и полученное приравнять к нулю. Эта формула выражает противоречивый характер влияния затрат на хранение и затрат, связанных с возобновлением запасов, на размер закупаемой партии, а значит, и емкости хранилищ предприятия.

Оптимальное значение времени между поставками:

Оптимальный размер партии, минимизируя общие издержки, определяет необходимый размер партии при заказе сырья и материалов.

Емкость хранилища (склада, холодильника и т.п.) на предприятии зависит от времени работы предприятия То:

4.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ХРАНЕНИЯ

Для создания и поддержания требуемых режимов в хранилищах устанавливают системы вентиляции, искусственного охлаждения, технологического обогрева, осушения и регулирования газовых сред.

Обобщенная схема технологического процесса хранения растительной продукции выглядит следующим образом. Плоды в таре разгружают из транспортных средств электро- и автопогрузчиками на сырьевую площадку (I). Если сырье привезено навалом, то оно разгружается в бункеры (1) с помощью механизмов самого транспортного средства.

В зависимости от вида сырья и его качества, последнее может направляться в цех послеуборочной обработки (II), где от него отбраковываются примеси (2), и сортируется по качеству (3). При этом иногда меняют тару или вновь затаривают продукцию, если она была доставлена навалом. Часть сырья после сортировки может быть направлена сразу на переработку и, а часть - на хранение. В некоторых случаях сырье подвергают дополнительной обработке антиоксидантами (4) с целью повышения его лежкоспособности. При необходимости, в зависимости от способа хранения, осуществляют затаривание продукции (5).

Параллельно с подготовкой сырья подготавливаются камеры хранения (9, 10) холодильника (IV). Подготовка заключается в охлаждении воздуха камер до необходимой температуры 1-4°С. Для повышения лежкоспособности охлаждение следует осуществлять как можно быстрее, в течение первых суток после съема с дерева (уборки). Для этой цели камера предварительного охлаждения холодильника (9) должна быть рассчитана на быстрое охлаждение всей поступившей за текущие сутки продукции.

Производство холода для создания определенного температурного режима осуществляется холодильной установкой (III) путем охлаждения воздуха камеры, который пропускают через охладитель (6), одновременно вентилируя камеру.

Подготовленное сырье с помощью погрузчиков подают сначала в камеру предварительного охлаждения (9), а затем - в камеры хранения (10).

Заполняют камеры однотипными сортами примерно равного качества и лежкоспособности. После заполнения очередной камеры ее закрывают и выводят на температурный и газовый режимы.

Вывод на газовый режим осуществляют специальной установкой газовых сред (V), назначение которой - удалить из камеры лишний кислород (7) и углекислый газ (8).

В процессе хранения осуществляется контроль качества продукции и принимается решение (17) о сроках и виде продукции, снимаемой с хранения.

После снятия с хранения партия продукции подвергается товарной (предреализационной) обработке, которая включает сортирование по качеству (11), размеру (12) и упаковку в тару (13). В зависимости от цели реализации: розничная торговля, оптовая торговля или переработка - выбирается соответствующий вид тары (16). Перед реализацией продукция ожидает на площадке складирования готовой продукции (14), где оформляются документы и продукция находится до погрузки для отправки потребителю.

4.4 ПЛАНИРОВКА ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Холодильник представляет собой блок из нескольких камер с вспомогательными помещениями и машинным отделением. В охлаждаемом контуре холодильника размещают камеры хранения и грузовые коридоры. Холодильники входят в состав комплекса зданий и сооружений, обеспечивающих приемку, хранение и обработку сельскохозяйственного сырья и продукции.

Для предприятий переработки мяса в местах производства целесообразно применять холодильники небольшой вместимости, более отвечающие требования распределительного холодильника, состоящего из главного корпуса с охлаждаемым складом, блоком служебных помещений и машинного отделения, транспортных платформ, примыкающих к охлаждаемому складу, конденсаторного отделения с насосной станцией и административно-бытового корпуса. При проектировании холодильников небольшой вместимости применяют бескоридорную планировку, при которой двери холодильных камер выходят непосредственно на автомобильную платформу, рисунке 4.4. В целях снижения теплопритока и во избежание проникновения в камеры наружного воздуха при открывании дверей дверные проемы защищают воздушными завесами. В небольших холодильниках предусматривают только автомобильную платформу во всю длину склада, шириной 7,5 м и высотой 1,2 м.

Рисунок 4.4 -Холодильник распределительный вместимостью 50 т

1 -холодильная машина; 2 -насос центробежный; 3 -градирня; 4 -бак для рассола; 5 -бак для воды; 6 -батарея рассольная с поверхностью охлаждения 20 м2; 7 -батарея рассольная с поверхностью охлаждения 9 м2; 8 -щит управления

Составление планировки холодильника начинают с определения его структуры - числа и вместимости камер определенного назначения - для хранения охлажденных или мороженых продуктов, универсальных или морозильных. Исходя из заданной вместимости определяют вместимость и количество камер, а затем - строительную площадь камер и всего хранилища. После этого на листе бумаги или компьютере наносят в масштабе охлаждаемые камеры в виде прямоугольника с соотношением сторон по фронту и глубине 1-1,3. Длина сторон должна быть кратной 6.

Хранилища плодоовощной продукции и картофеля предназначаются для длительного хранения продукции поздних сроков созревания и кратковременного хранения - ранних сроков созревания.

Состав зданий и сооружений комплексов, помещений хранилищ и холодильников приведен в таблице 4.4.

Типовые планировки холодильников для плодоовощной продукции одноэтажные. Габариты помещений производственного, вспомогательного и подсобного назначения определяют исходя из объемов хранимой продукции, транспортных средств, продолжительности периода хранения и отгрузки.

Высота цеха товарной обработки принимается не менее 3,6 м до низа выступающих конструкций. Полы производственных помещений, сблокированных с камерами хранения, должны быть на одном уровне.

Таблица 4.4 -Состав помещений хранилищ и холодильников

Помещения	Назначение
Производственные
Секции, камеры	Длительное и кратковременное хранение продукции, размещение инженерного оборудования по созданию микроклимата.
Приемное отделение	Выгрузка продукции из транспорта и подача на обработку.
Цех, отделение товарной обработки, экспедиция	Послеуборочная и предреализациооная обработка продукции.
Отделение послеуборочной обработки	Обработка продукции химическими препаратами, оптическим излучением с целью повышения лежкоспособности, протравливание и обработка семенной продукции стимуляторами роста.
Подсобные
Машинное отделение	Размещение холодильных агрегатов машин и оборудования
Станция газовых сред	Размещение оборудование по созданию и регулированию газовых сред
Щитовая	Размещение элекросиловыхшкафов (щитов) и приборов автоматического управления
Зарядная	Зарядка аккумуляторных батарей электропогрузкивов
Грузовой коридор	Транспортировка продукции внутри хранилища, размещения инженерных коммуникаций
Склад тары, вспомогательных материалов, и продукции	Хранение тары, вспомогательных материалов и готовой продукции.
Вспомогательные
Бытовые помещения	Размещение комнат обогрева работников, приема пищи, гардеробных, душевых, умывальников, туалетов
Служебные помещения	Размещение рабочих мест постоянного обслуживающего персоналов

Высота помещений машинных отделений аммиачных холодильных отделений должна быть не менее 4,8 м, фреоновых холодильных установок и станций газовых сред - не менее 3,6 м до выступающих частей.

Размещать вспомогательное оборудование холодильных установок следует согласно действующим "Правилам устройства и безопасности аммиачных установок" и "Правилам устройства и безопасности фреоновых установок".

В составе холодильников с РГС должна быть предусмотрена станция газовых сред. Помещение станции должно удовлетворять требованиям СНиП "Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования", "Противопожарные требования. Основные положения проектирования", "Санитарные нормы проектирования", а также требованиям "Правил безопасности в газовом хозяйстве".

В состав станции газовых сред входят следующие помещения: агрегатная, насосная. Электрощитовая комната для обслуживающего персонала, комната приготовления химических реактивов, гардероб, туалет.

Ограждения и конструкции при складировании россыпью должны воспринимать усилия от хранимой продукции. Подпольные каналы систем активного вентилирования и полы рассчитываются на максимальную нагрузку от продукции, транспортных и погрузочных средств.

Общие требования к проектируемым плодоовощным хранилищам изложены в общесоюзных нормах технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции ОНТП-6-88.

Во фруктохранилищах предусматривается цех товарной или предреализационной обработки. Состав оборудования цеха зависит от вида продукции и ее назначения.

4.5 РАСЧЕТ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И ДРУГИХ ПАРАМЕТРОВХОЛОДИЛЬНИКА

Внутренняя длина и ширина хранилища (камеры) определяются сеткой колонн. Сетка колонн 6 х 12 или 6 х 18 м; максимальная высота камер - 6 м.

Грузовая высота определяется с учетом того, что от штабеля продукции до потолка должно быть не менее 0,2 м, а от оборудования, размещенного на потолке - не менее 0,3 м.

Высоту складирования продукции можно увеличить при соблюдении правил техники безопасности исходя из высоты камеры, вида тары, технических характеристик средств механизации погрузки и разгрузки.

Допустимые объемы хранения кормовых корнеплодов, фуражного картофеля не нормируются. При использовании камер РГС следует принимать меньшие значения объемов хранения в одной камере - от 50 т, т.к. разовое вскрытие камеры нарушает режим хранения.

Складирование контейнеров или ящиков на поддонах осуществляется штабелями длиной 10-12 м и шириной 4-6 рядов. Между штабелями оставляют проход шириной 0,6-0,7 м.

При использовании в хранилищах напольного подъемно-транспортного оборудования периодического действия: погрузчиков, штабелеров, - ширину проезда определяют шириной транспортных средств плюс 0,8 м.

Минимальные расстояния между ограждающими конструкциями и штабелем (насыпью) должны быть не менее указанных в табл. 3 приложения к главе 12. При применении подвесных воздухоохладителей предусматривают свободную зону не менее 150 см.

Ширина грузовых коридоров должна быть не более 6 м, а высота - 3 м.

При вместимости хранилища 2000 т и более необходимо предусматривать цех товарной обработки. Его ширина должна быть не менее 12 м.

Требуемая площадь машинного отделения - не менее 10%, а вспомогательных помещений - не менее 30% площади камер.

Строительная площадь холодильника равна:

где: S - площадь холодильника, м2; Sкх - площадь камер хранения, м2; Sko - площадь камер холодильной обработки, м2; Sв - площадь вспомогательных помещений, м2.

Если камеры по вместимости одинаковы, их число:

где: Мк - масса продукции, заложенной на хранение, т;

М - масса продукции в каждой камере,т.

Площадь камеры холодильника:

Qk-удельная вместимость хранилища, т/м3

Н = 5,5 м - грузовая высота штабеля, м;

b - коэффициент использования строительной площади камеры.

Высота хранилища (внутри) равна:

где: Нх= 6 - внутренняя высота камеры, м;

Dh =0,2-0,3 - расстояние от штабеля продукции до стен и балки перекрытия потолка или оборудования, м.

Длина камеры хранения:

где Lkx - длина камеры хранения, м;

Bkx - ширина камеры хранения, м.

После расчета длина округляется до величины, кратной 6.

Площадь камер хранилища определяется площадью всех входящих в него камер:

Если камеры имеют разную вместимость, то общая площадь будет складываться из площадей отдельных камер.

Длина коридора зависит от планировки хранилища. Если камеры расположены по обе стороны коридора и их число четно, то длину коридора:

Соответственно площадь коридора будет равна:

Площадь вспомогательных помещений принимается равной 10% площади камер хранения:

Площадь машинного отделения зависит от применяемого оборудования и в расчетах может быть принята равной:

Площадь цеха товарной обработки зависит от ее технологии и применяемого оборудования и может быть принята равной:

Площадь хранилища является суммой площадей всех помещений

Фактическая полная вместимость хранилища складывается из вместимости камер хранения и камеры предварительного охлаждения:

После расчета длина округляется до кратной 6 - строительной сетки колонн. После расчета стандартная вместимость хранилища берется из ряда: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000 т.

Вместимость отдельных камер принимается в зависимости от вместимости хранилища, число камер берется из ряда 1,2,4,8,16.

Тепловая энергия, отбираемая в камере холодильной машиной, равна сумме теплопритоков по балансу. Рабочую тепловую мощность Qh оборудования для поддержания оптимальной температуры в хранилище:

где: ktr - коэффициент, учитывающий теплоприток в трубопроводах;

Qх- коэффициент рабочего времени холодильной машины;

brb - теплоприток в камеру хранения.

Теплоприток в камеру может быть положительным - тепло приходит в камеру, и отрицательным - тепло уходит. В холодильниках с большим числом камер полный расчет теплопритока Qx выполняется для нескольких типовых камер. Затем получают удельные нагрузки на 1 м2 пола:

,

а для всего хранилища рассчитывают исходя из этих нагрузок

где: qo - удельная тепловая нагрузка, кВт/ м2;

Qxo - баланс теплопритоков для типовых камер, кВт;

Fo - площадь пола типовых камер, м2;

F - площадь всего хранилища, м2.

Тепловой баланс камер хранения и камеры предварительного охлаждения рассчитывают отдельно, иначе величина тепловой мощности холодильной машины может оказаться завышенной.

При выборе типа холодильной машины - с непосредственным испарением хладагента в камере или рассольной системе охлаждения - следует иметь в виду, что рассольная система выбирается для больших тепловых мощностей - десятки и сотни киловатт.

Коэффициент к1г, учитывающий теплопритоки в трубопроводах (потери), принимают в зависимости от типа холодильной машины: 1,05-1,07 для машин с непосредственным испарением хладагента и 1,1-1,12 - для машин с рассольной системой охлаждения.

Коэффициент рабочего времени холодильной машины brb выбирается в зависимости от ее мощности: для малой мощности (< 5 кВт) - 0,75; для средней мощности (>5 кВт) - 0,8.

Для искусственного охлаждения в местах производства следует предусматривать децентрализованные системы холодоснабжения, в том числе для камер предварительного охлаждения - автономную холодильную машину.

Подбор компрессора и основного холодильного оборудования производится в соответствии с их паспортной производительностью с учетом максимального теплопоступления.

Для повышения надежности холодоснабжения и регулирования холодопроизводительности систем в различных режимах необходимо устанавливать не менее двух компрессорных агрегатов (один из них - с регулируемой холодопроизводительностью) и не менее двух однотипных насосов.

Количество и тип воздухоохладителей при бесканальной воздухораздаче определяют исходя из того, что один аппарат рассчитан на зону шириной не более 6 м.

В камере предварительного охлаждения применяется бесканальное воздухораспределение. Количество воздушных струй, расход воздуха рассчитываются так, чтобы обеспечить скорость воздуха между грузовыми пакетами (контейнерами), равную 1,5-3,0 м/с.

5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

Основные требования безопасности к технологическому процессу и оборудованию. Техника безопасности при эксплуатации технологического оборудования. Естественное, искусственное освещение, нормы освещенности и методика расчета освещенности. Местная и общеобменная вентиляция, выбор вентиляторов. Водоснабжение, отопление производственных помещений. Ограничение шума и вибраций в помещениях, Противопожарная безопасность. Экологическая безопасность ( ПДВ, ПДС, ПДЭВ, ПДК ). Технические и технологические мероприятия для уменьшения ПДК. Расчет расхода воды, пара, холода и электроэнергии на технологические и хозяйственно- бытовые нужды. Проектирование элементов производственной эстетики.

5.1 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Для защиты человека при эксплуатации технологического оборудования на стадии проектирования необходимо предусмотреть ряд мер.

При проектировании зданий и сооружений основного и вспомогательного производств необходимо учитывать требования нормативных документов и инструкций по охране труда, технике безопасности и производственной санитарии. Это относится к технике безопасности при компоновке, монтаже, ремонте и эксплуатации оборудования, электробезопасности и эксплуатации электрооборудования, пожарной безопасности.

В проекте необходимо предусмотреть применение защитных, сигнальных и предохранительных приспособлений, ограждений, предотвращающих возможность несчастных случаев.

Для уменьшения шума и вибрации следует предусмотреть установку глушителей или использование звукопоглощающих материалов.

Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений принимаются в соответствии с категорией размещаемых в них производств.

Производства различных категорий пожароопасности, находящиеся в одном здании, разделяются противопожарными перегородками.

Не разрешается транзитная прокладка конвейеров, продуктоводов и других коммуникаций через складские и взрывоопасные помещения.

Теплоизоляция трубопроводов и оборудования выбирается с учетом ее огнестойкости.

При проектировании обязательно предусматриваются средства пожаротушения и места для их размещения.

В качестве примера ниже приведены основные требования техники безопасности при проектировании вентиляционных установок:

работа вентиляционного оборудования допускается только при условии ограждения решетками или кожухами приводных ремней, соединительных муфт и других вращающихся частей;

площадки, на которых смонтировано вентиляционное оборудование, стационарные лестницы к ним, а также отверстия в перекрытиях должны быть ограждены перилами;

крышки люков, подъемные зонты и т. п. должны снабжаться устройством для их закрепления в открытом (поднятом) положении;

воздуховоды, кронштейны под вентиляционное оборудование, зонты и другие элементы вентиляционных систем следует размещать на высоте не менее 1,8 м от уровня пола;

аспирационные воздуховоды должны быть тщательно заземлены с присоединением к заводской системе заземления;

запрещается загромождать вентиляционные камеры, каналы и площадки посторонними предметами;

при ремонте или осмотре оборудования, воздуховодов, зонтов и укрытий на высоте с лестниц или площадок не допускается нахождение людей под местами, где проводятся эти работы;

применяемые для осмотра, очистки или ремонта воздуховодов и расположенного на высоте вентиляционного оборудования переносные лестницы должны иметь откидные, прочно закрепляемые при работе стойки; допускается применение переносных лестниц, концы которых снабжены резиновыми наконечниками;

ремонт (в том числе подтягивание болтов) и чистку электродвигателей, вентиляторов, насосов и другого оборудования можно производить лишь после полной остановки вращающихся частей;

запрещается снимать и надевать приводные ремни при вращении ротора электродвигателя;

салазки электродвигателей должны быть заземлены;

места установки вентиляционного оборудования должны иметь постоянное освещение; места, где обслуживание оборудования производится редко и кратковременно, должны быть обеспечены переносными электрическими лампами (напряжение ламп в обычных условиях - не выше 36 В, а при работе в сырых местах - 12В);

в процессе чистки или ремонта на месте вентилятора и электродвигателя необходимо вынуть плавкие предохранители для предотвращения возможного случайного пуска электродвигателя. В производственных помещениях и других местах расположения вентиляционного оборудования должны быть вывешены правила и плакаты по технике безопасности.

В производственных помещениях и других местах расположения вентиляционного оборудования должны быть вывешены правила и плакаты по технике безопасности.

5.2 МЕСТНАЯ И ОБЩЕОБМЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Для того чтобы создать такую воздушную среду в помещениях, которая обеспечивала бы нормальное пребывание в них людей и положительно влияла на технологический процесс производства, используют различные вентиляционные устройства.

Они должны удовлетворять следующим требованиям:

площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной и не ухудшать интерьеров;

хорошая вибро- и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций.

Вентиляция производственного здания в зависимости от источника движения воздуха может быть естественной или механической; в зависимости от доли воздухообмена - общеобменной или местной; в зависимости от назначения - приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.

Для поддержания параметров микроклимата помещения в оптимальном режиме или близком к нему необходимо удалять из помещения вредные газы, тепло или влагу и обновлять воздух, т.е. осуществлять воздухообмен.

Необходимый по содержанию вредных газов (например, СО2) воздухообмен (м3/ч):

где mi - число источников выделения вредных газов (в частности СО2);

Pj - количество вредных газов, выделяемых одним источником, дм3/ч;

Р1 - допустимая норма вредных газов в помещении (для СО, Р2 = 2,5 дм3/м3)

P2 - содержание вредных газов в наружном воздухе (для СО Р2 = 0,3-0,4 дм3/ м3).

Этот расчет ведется по газу, у которого выделяется больше всего по сравнению с другими.

Необходимый по содержанию влаги воздухообмен:

где Gb - суммарное влаговыделение в помещении, г/ч;

б2 и б1 - соответственно влагосодержание воздуха помещения и наружного воздуха, г/кг;

с - плотность воздуха при его температуре в помещении, кг/м3.

Значения с:

где tв - температура воздуха в помещении, °С;

Ра - атмосферное давление, кПа.

Воздухообмен (м3/ч), способствующий удалению избытка тепла:

где Qn - поток теплоты, выделяющейся в помещении, кВт;

Qm - поток теплоты, необходимый для нагревания приточного воздуха и теряемый через ограждения, кВт;

tH - температура воздуха за пределами помещения, °С.

Необходимый воздухообмен (м3/ч) принимают по наибольшей из трех величин VСО2 , VH20 и VQ.

Правильность расчета проверяют по кратности воздухообмена:

где Vn - внутренний объем помещения, м3.

Если кратность воздухообмена n?3, то применяют естественную вентиляцию, при n >3 - искусственную.

Общая площадь (м2) вентиляционных вытяжных или приточных каналов:

где х - скорость воздуха в канале, м/с.

Скорость воздуха в канале:

где hk - высота вытяжного канала, м.

Зная площадь fв (м2) поперечного сечения одного вытяжного канала находят их число:

Сечение вытяжного канала принимают равным 0,4x0,4; 0,5x0,5; 0,6x0,6 или 0,7x0,7 м.

Аналогично находят число приточных каналов.

При искусственной вентиляции производительность вентилятора принимают по величине расчетного воздухообмена с учетом коэффициента запаса (К= 1,10-1,15):

Диаметр воздуховода:

где хB - скорость воздуха в воздуховоде, м/с (хB - 10-15 м/с).

Давление (Па) вентилятора:

где Рд - динамическое давление, необходимое для сообщения воздуху соответствующей скорости, Па;

Ртр - потери давления на преодоление сопротивления движению воздуха в воздуховоде, Па;

Рм - потери давления от местных сопротивлений, Па.

Давление динамическое:

где св - плотность воздуха (принимают в зависимости от его температуры), кг/м3.

Потери давления по длине воздуховода:

где l-- длина воздуховода, м;

d -- диаметр воздуховода, м;

л = (0,0124+0,01 \)/d -- гидравлический коэффициент сопротивления движению воздуха.

Потери давления от местных сопротивления:

где о - коэффициент местного сопротивления.

Для длинных воздуховодов можно принять Рм= 0,1 · Ртр .

Зная подачу и давление подбирают вентилятор.

Потребную мощность (кВт) электродвигателя определяют по формуле

где зв - к.п.д. вентилятора (для осевых однолопастных зв =0,2-0,3, многолопастных - зв =0,4-0,8, для центробежных - зв= 0,6-0,9)

k - коэффициент запаса, k = 1,1-1,5 (большие значения для меньших Nдв).

По мощности и частоте вращения подбирают электродвигатель.

5.3 ОТОПЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Системы отопления разделяют по следующим конструктивным признакам и параметрам:

по месту размещения генератора тепла относительно отапливаемых помещений - местные и центральные;

по виду теплоносителя, подводящего тепло к отапливаемым помещениям - водяные, паровые и воздушные;

по параметрам теплоносителя - водяные системы с водой, нагретой ниже или выше (перегретой) 100°С, и паровые - низкого и высокого давления;

по передаче тепла отапливаемым помещениям - конвективные, лучистые;

по способу циркуляции - естественные (гравитационные), искусственные (насосные);

по схеме прокладки магистральных трубопроводов и стояков - с нижней и верхней, однотрубной или двухтрубной схемой.

При выборе той или иной системы отопления зданий, теплоносителя, топлива, а также типов нагревательных приборов следует учитывать технологический процесс и назначение отдельных зданий, сооружений, помещений, руководствуясь строительными нормами и правилами (СНиП 11-33-75).

Количество теплоты (кДж/ч), необходимое для отопления помещения:

где Qв - количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч;

Qпр - количество теплоты, теряемое через стены, окна, потолки, кДж/ч;

Qсп =(l,10...0,15)·(Qв +Qогр) - количество теплоты, уносимое через открываемые двери, щели и др., кДж/ч;

Q - количество теплоты, выделяемое технологическими источниками тепла, кДж/ч.

Значение Qв:

где V - расчетный воздухообмен, м3/ч;

р - плотность воздуха при tH, кг/м3;

tв, tн - соответственно температура воздуха внутри и снаружи помещения, °С;

С - теплоемкость воздуха, С= 1 кДж/кг °С (1,3 кДж/м3 °С).

Тепловые потери через ограждения:

где К - коэффициент теплопередачи, кВт/м-°С;

F - поверхность ограждения, м2.

Коэффициент теплопередачи:

где бв - коэффициент теплопередачи от окружающей среды к внутренней поверхности ограждения (для стен и потолков) бв =2,1-10-6 кВт/(м2оС);

бн - коэффициент теплопередачи от наружной поверхности к окружающей среде (для стен и крыш бн = 8,5 * 10-6 кВт/(м2·°С)

д - толщина каждого из слоев, составляющих ограждение, м;

л - коэффициент теплопроводности материала ограждения, кДж/(м2·°С).

Годовой расход топлива (кг/год или м3/год) на теплоснабжение предприятия переработки находят по следующему уравнению:

где Qom - годовой расход тепла на отопление, кДж/кг и кДж/м3;

Qтех - годовой расход тепла на технологические нужды, кДж/кг или кДж/м3;

Qн - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг или кДж/м3;

зк - к.п.д. котельной (при работе на твердом топливе зк = 0,6, на жидком и газообразном зк = 0,8).

5.4 ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ

В зависимости от назначения производственные здания оборудуются следующими системами водоснабжения: хозяйственно-питьевыми, противопожарными, производственными. Они могут быть раздельными и объединенными (СНиП 11-30-76).

Хозяйственно-питьевая и производственная вода на предприятиях переработки продукции животноводства должна соответствовать требованиям ГОСТ 2874-73. Водородный показатель (рН) - в пределах 6,5-8,5, жесткость общая - не более 7 мг-экв/л, концентрация железа - не более 0,3 мг/л, общее число бактерий в 1 мл - не более 100, кишечных палочек в 1 л - не более 3.

Для сокращения расхода воды на производительные нужды рекомендуется применять системы оборотного и повторного водоснабжения. Целесообразно делать оборотное водоснабжение для охлаждения технологического оборудования.

Повторно-оборотные системы водоснабжения позволяют вовлечь в оборот до 70-80% общего количества воды.

При проектировании схемы водоснабжения следует руководствоваться строительными нормами и правилами "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (СНиП 11-34-74), а также пользоваться специальной литературой.

Исходными данными для проектирования водопровода служат: схема водопроводной сети с указанием геометрических высот поверхности земли у источника и объектов водоснабжения, сведения о числе и составе водопотребителей, нормы водопотребления.

Потребность воды в сутки (м3):

где бс - коэффициент суточной неравномерности водопотребления (бс = 1,1-1,3);

qi - суточная норма потребления воды одним водопотребителем, м3;

Пi - число потребителей, имеющих одинаковую суточную норму водопотребления.

Находят часовой и секундный расход воды (м3/ч, м3/с):

;

где бч - коэффициент часовой неравномерности (бч =2,5).

Схему водопроводной сети составляют на основании фактически существующих или запроектированных мест расположения потребителей, источников воды, насосной станции, напорно-регулирующих устройств и трубопроводов. На нее наносят исходные и расчетные данные.

Для устройства водопроводной сети используют стальные, чугунные, асбестоцементные и полиэтиленовые трубы.

Гидравлический расчет наружной сети водопровода сводится к определению расчетных секундных расходов воды, диаметров труб и потерь напора на каждом участке.

Расчетный расход воды (м3/с) на участках водопровода определяют начиная от самого отдаленного потребителя:

где Qпож - пожарный расход воды на участке, м3/с (Qпож =10, л/с);

Qn - путевой расход воды на участке, м3/с;

Диаметр труб (м) на каждом участке:

где х - скорость воды в трубопроводе, м/с; (рекомендуется принимать х = 0,75-1,5 м/с).

Потери напора по длине трубопровода находят по формуле Дарси-Вейсбаха:

где л - коэффициент трения по длине трубопровода (Х,= 0,02-0,03);

l - длина трубопровода, м;

d - диаметр трубопровода, м.

Местные потери напора для длинных труб можно принять равными 10% от потерь по длине. Затем вычисляют суммарные потери напора по отдельным участкам ().

Напор насоса или высоту водонапорной башни (Н) определяют из условия обеспечения необходимого напора в наиболее удаленной точке:

где Zmax - максимальная геометрическая высота точки на магистральной линии, м;

Zб - геометрическая высота расположения насосной станции или водонапорной башни, м;

hc - свободный напор, м (hc - 10 м).

Объем (м3) водонапорной башни:

где Vр - регулируемая вместимость башни, Vр = (0,05-0,1) м3;

Vб - при автоматической работе насоса;

Vn - объем воды для пожаротушения, м3.

Подачу (м3/с) насоса:

где Т - принятое время работы насосов в сутки, ч;

б - коэффициент, учитывающий собственные нужды (а =1,05-1,1)

По часовой подаче и напору подбирают насос.

Мощность электродвигателя (кВт) для привода насоса:

где К- коэффициент запаса (К = 1,1-1,3);

с - плотность воды, кг /м3;

Н - напор насоса, м;

зн - к.п.д. насоса, (зн = 0,6-0,9);

зп - к.п.д. передачи(зп = 0,9-0,98).

5.5 СИСТЕМА КАНАЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЯ

Комплекс инженерных сооружений, машин и аппаратов, служащих для приема, отвода, очистки, обеззараживания и сброса сточных вод, представляет собой систему канализации.

Системы канализации подразделяют на общесплавные, раздельные и полураздельные.

Общесплавную систему канализации устраивают из одной сети труб и каналов, по которым все виды сточных вод отводятся на очистные сооружения и после очистки выпускаются в водоем.

Раздельная система состоит из двух и более самостоятельных сетей. По одной из таких сетей отводят бытовые сточные воды на очистные сооружения, по второй -- ливневые воды поступают без очистки в водоемы.

Полураздельная система канализации состоит также из нескольких сетей с той лишь разницей, что сеть, отводящая сточные воды на очистные сооружения, соединяется с водосточной сетью при помощи ливнеспусков.

Сточные воды предприятий по переработке продукции животноводства делят на загрязненные, условно чистые и бытовые.

Загрязненные сточные воды образуются в результате мойки технологического оборудования, тары, полов, а также работы прачечных. Эти сточные воды загрязнены белком, молочным сахаром,моющими средствами (кальцинированной и каустической содой, соляной и серной кислотами) и посторонними предметами (стеклом, фольгой, тряпками, полиэтиленовой пленкой и пр.). В случае сброса их в водоемы без предварительной очистки они оказывают вредное воздействие на воду. При биохимическом окислении органических соединений, содержащихся в сточных водах, из водоема поглощается большое количество кислорода, в результате фауна и флора водоемов погибает. Содержание кислорода в водоеме не должно быть менее 4 мг/л.

Условно чистые сточные воды образуются в результате эксплуатации технологического оборудования (пастеризационно-охладительные установки, компрессоры, конденсаторы и т.д.). Бытовые сточные воды отводят от производственных предприятий самостоятельными сетями или присоединяют к одной из перечисленных сетей.

Наружные канализационные сети подразделяются на дворовые, внутрицеховые и магистральные.

Дворовые и внутрицеховые сети (от здания до магистрали) состоят из керамических труб диаметром не менее 125 мм, с уклоном 0,005-0,008. Смотровые колодцы для очистки труб в случае забивания устраивают на всех поворотах и через 40-50 м на прямых участках.

Магистральные сети делают из керамических или асбестоцементных труб диаметром до 600 мм, а при больших сечениях - из железобетонных диаметром до 2400 мм. Глубина заложения труб 0,7-8м. Для уменьшения глубины закладки на трассах устраивают станции перекачки.

Внутренние канализационные сети прокладывают открыто, в подпольях, коридорах, технических этажах с креплением к конструкциям зданий (стенам, колоннам, потолкам, балкам, фермам), скрыто с заделкой в строительные конструкции перекрытий под полом (в каналах). Внутренние канализационные сети делают из чугунных, керамических, пластмассовых, асбестоцементных труб.

Нормы водоотведения принимают равным нормам водопотребления. Расчетные глубины наполнения и скорость для диаметров:

D=150-250 мм V=0,7 м/с

D=300-400 мм V=0,8 м/с

D=500-900 мм V=0,9 м/с

5.6 РАСЧЕТ РАСХОДА ВОДЫ, ПАРА, ХОЛОДА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ

Для обеспечения нормальной и бесперебойной работы перерабатывающего предприятия необходимо иметь определенное количество холодной и горячей воды, пара, холода, электроэнергии, а в отдельных случаях сжатого воздуха и газа, рассчитываемое как по нормам, так и по выбранному технологическому оборудованию.

Количество воды (м3 или л):

где qi - норма расхода воды на единицу продукции.

mj - количество выпускаемой продукции.

По установленному оборудованию можно подсчитать расход воды:

где qуд - удельная норма расхода воды, м3·ч/т;

А - производительность оборудования, т/ч;

t - продолжительность работы оборудования в смену, ч;

Т - продолжительность смены, ч.

Внутренний диаметр трубопровода d тепловых сетей определяют по формуле

где А - коэффициент, зависящий от шероховатости стенок трубопровода (А = 0,27-0,29);

G - массовый расход теплоносителя, кг/с;

Р, - удельное линейное падение давления, Па/м;

сср - средняя плотность пара, кг/м3.

Удельное линейное падение давления:

где Рн и Рк - начальное и конечное давление пара на участке, Па;

l - длина паропровода, м;

Р - средний коэффициент местных потерь.

Для приближенных расчетов можно принять потери давления на участке трубопровода длиной 1 км примерно 0,1 мПа.

Средний коэффициент местных потерь:

где Z - постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя (Z= 0,06-0,1 - для пара);

G - массовый расход теплоносителя, т/ч.

Средняя плотность пара:

где сн и ск - плотность пара в начале и в конце паропровода (принимается по таблице Рн и Рк водяного пара), кг/м3.

Рабочую поверхность теплообмена (м2) охладителя:

где Gn - количество продукта, подлежащего охлаждению, кг/ч;

С - теплоемкость продукта (например, для молока С = 3,95 кДж/кг°С;

tн и tк - начальная и конечная температура продукта, °С;

К - коэффициент теплопередачи, который для оросительных охладителей при работе на воде принимают равным 1160 Вт/ (м2-°С), на рассоле - 812, а для пластинчатых соответственно 1730 и 1160Вт/м2·°С;

Дtср - средняя логарифмическая разность температур.

Значение Дtср:

где Дtср и Дtmin - разность температур жидкостей соответственно в начале и конце охлаждения.

Часовой расход холода (кДж/ч):

где Gx - количество продукта, которое нужно охладить, кг/ч;

С - теплоемкость охлаждаемого продукта, кДж/(кг·°С);

q -- потери холода в окружающую среду, кДж/ч.

Потребность в электроэнергии (кВт·ч) можно подсчитать по нормам, а также по мощности электропотребителей и продолжительности времени их работы.

где N - мощность электропотребителя, кВт,

t - продолжительность работы, ч.

6. УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЕМ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО СЫРЬЯ

Управление производством. Автоматизация управления оборудованием и производством.

6.1 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ

Система управления производством состоит из ряда иерархических взаимосвязанных уровней. На каждом из этих уровней имеется соответствующий управляющий персонал, решающий относящиеся к его компетенции задачи. Взаимосвязь этих задач определяется их соподчиненностью друг другу и соответствует принятой иерархии управления на предприятии.

На уровне перспективного прогнозирования работы предприятия руководством ставятся разовые задачи, имеющие частично субъективный взгляд на развитие производства, решение которых оценивается совокупностью основных показателей данного производства (строительство нового цеха, освоение нового вида продукции и т.п.). Руководство предприятия, принимающее решения на этом уровне, может использовать опыт и знания специалистов в отдельных областях.

На уровне объемного планирования рассматриваются интервалы работы производства порядка одного года и менее. При решении задач объемного планирования используются нормативные модели и условия работы производства, которые оптимизируют применительно к условиям реального производства и складывающейся внешней ситуации.

На уровне календарного планирования определяется временная траектория работы производства. При этом рассматривают усредненные показатели работы цехов, оборудования, а также нормативные структуры их взаимосвязей. Не учитываются конкретные виды возмущений, действующих на производстве, переходящими запасами сырья и материалов пренебрегают. Критерием работы на этом уровне управления являются выполнение заданий по выпуску продукции и технико-экономические показатели. Для управления весь горизонт планирования разбивают на ряд дискретных интервалов (месяцев, декад). При управлении используется чрезвычайно большое количество исходной технической, экономической, нормативной и другой информации, пропорциональное числу интервалов, на которые разбивается горизонт планирования.

На уровне оперативного управления производиться компенсация текущих возмущений, существенно влияющих на ход производства. Периоды этих возмущений несколько часов и более, что превышает устойчивость работы большинства технологических установок. При решении задач этого уровня должны учитываться все конкретные особенности работы производства: текущие параметры оборудования, имеющиеся запасы сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, возмущения, ограничения на ресурсы.

На уровне управления отдельными технологическими установками сохраняются все особенности оперативного управления. Здесь имеется небольшое количество информации, работа каждой установки поддается формализации и автоматизации управления.

6.2 АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ И ПРОИЗВОДСТВОМ

Развитие микроэлектроники в начале 80-х годов ХХ века привело к появлению микропроцессоров на базе компьютеров. Микропроцессоры стали входить в состав отдельных средств автоматики и контроля. Цифровая передача данных между отдельными устройствами сделала вычислительную сеть основой построения управления и контроля. Современные системы управления технологическими процессами предусматривают цифровую связь и распределенную или децентрализованную.

Ведущие мировые фирмы выпускают наборы программно-аппаратных средств для построения АСУ ТП. Основными признаками таких наборов является их совместность, способность функционирования в единой системе, стандартизации интерфейсов, функциональная полнота, позволяющая строить целиком АСУ ТП только из средств данного набора.

Архитектура современной АСУ ТП включает четыре уровня. На нулевом уровне находятся датчики, исполнительные механизмы, контроллеры, объединенные в единую коммуникационную цифровую сеть - полевую шину. Это позволяет большое количество линий связи, идущих от датчиков и исполнительных механизмов к каналам ввода-вывода контроллера, заменить одним кабелем. К приборам нижнего уровня по этому кабелю передается электропитание. Это снижает затраты на монтаж оборудования.

На 1-м уровне находятся устройства связи с объектом - УСО, которые принимают с объекта и выдают на объект группу аналоговых и дискетных сигналов.

На 2-м уровне находятся контроллеры, связанные с датчиками и УСО и исполнительными механизмами.

На 3-м уровне располагаются станции в виде IBM-совместных промышленных компьютеров, которые обеспечивают диспетчеризацию технологического процесса и реализуют принцип бесщитовой автоматики.

ЛИТЕРАТУРА

1 Основы проектирования и строительства перерабатывающих предприятий / А.С. Гордеев, А.А.Курочкин, А.И.Завражнов, Г.В.Шабурова - М.: ИК «Родник» , 2001

Размещено на Allbest.ru