Управление процессом получения стекломассы в производстве стекла

Для увеличения срока службы и повышение безопасности все электрические проводки убраны либо в короба, либо в трубы, что уменьшает воздействие вредных факторов на изоляцию.

4.6 Расчет напорной вентиляции для помещения операторной линии по подготовке и варке шихты

Помещение операторной предназначено для размещения автоматизированного рабочего места оператора-технолога (ЭВМ с программным обеспечением) и щитов с электронной аппаратурой систем автоматики таких как программируемые логические контроллеры, модули ввода-вывода, блоками питания и вторичными приборами.

Все это оборудование является основой надежной работы всего технологического процесса, таким образом необходимо обеспечить как оборудование так и человека надежной защитой от вредного влияния едких, коррозионных и взрывоопасных газов, пыли, поступающих в операторную через двери и другие неплотности.

Для защиты применяется напорная вентиляция, которая подает воздух в помещение операторной после предварительной очистки в специальном фильтре типа ФЯР.

Рассчитаем мощность вентилятора для помещения операторной.

Строительный объем помещения равен:

,

Где - длина помещения операторной (м), (м),

- его ширина (м), (м)

- высота (м), (м)

(м³)

Зная объем помещения, рассчитаем мощность вентилятора:

где - объем воздухообмена (м³/ч), .

Принимаем - кратность вентиляции, которая показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа.

Тогда (м³/ч).. Напор вентилятора определяется как сумма напоров для всасывающего канала и нагнетающего канала. На нагнетательной стороне Н = 60 Па для воздуховодов длиной до 50 м.

То есть Н=80+60=140 Па, где 80 - потери напора в фильтре

Н - необходимый напор вентилятора. Напор вентилятора определяется как сумма напоров для всасывающего канала и нагнетающего канала. На нагнетательной стороне Н = 60 Па для воздуховодов длиной до 50 м.

То есть Н=80+60=140 Па, где 80 - потери напора в фильтре

- потери воздуха на всасывающих трубопроводах, для воздуховодов менее 50м.

- для центробежных вентиляторов.

Отсюда

(Вт).

Рассчитаем мощность электродвигателя для данного вентилятора :

,

Принимаем ,

- компенсация потерь мощности на нагрев электродвигателя, падение КПД и увеличение сопротивления из-за старения двигателя. Для вентиляторов, мощность которых не превышает 5кВт, принимают

Следовательно,

(Вт).

В результате получили, (Вт), (Вт).

Выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 350 Вт герметичного пылезащищенного исполнения, так как он не имеет щеточного аппарата. Кроме того, в условиях высокой запыленности составных цехов, требуется очищать нагнетаемый воздух от пыли. Для этого на всасывающей стороне устанавливают фильтры для очистки воздуха. Например, фильтр, имеющий следующие параметры:

габаритные размеры 514/514/58 мм;

производительность 1540 м³/ч;

удельная воздушная нагрузка 7000 м³/см²;

начальное сопротивление 5кгс/см²;

пылеемкость 2300г/м².

Вентилятор включается автоматически от конечного выключателя, который установлен на двери операторной.

4.7 Заключение

Линия подготовки и варки шихты является производством, с наличием большого числа вредных, опасных, аварийных, экологических факторов (ВОЭАФ). Поэтому вопросам обеспечения безопасности уделяется пристальное внимание на всех этапах проектирования технологического оборудования, системы автоматизации, при монтаже и эксплуатации системы.

С этой целью в разрабатываемой системе автоматизации применен целый ряд конструктивных решений. Кроме того, разработаны технические и организационные мероприятия и предложения. Применение этих решений, мероприятий и предложений позволит повысить уровень технической, пожарной и экологической безопасности, повысить устойчивость функционирования оборудования, в том числе в период чрезвычайных ситуаций.

5. Экономическое обоснование проекта

5.1 Введение

В России, как и в других промышленных государствах, стекольную промышленность причисляют к малым отраслям производства. Но все же стекольная промышленность занимает ключевую позицию, так как стекло в качестве заводского материала часто является необходимой основой для готового изделия или целой системы. Стекольная промышленность по условиям поставок тесно связана с другими отраслями промышленности.

По сравнению с другими промышленными отраслями, стекольная индустрия относится к тем областям, в которых создание материала включает его формование и обработку. Во многих других отраслях промышленности на первом плане находится или создание нового материала (например, в химической промышленности), или преобразование основы материала (например, в машиностроении). Выполняя такую двойную функцию, стекольная промышленность имеет огромное количество задач в области разработок и научных исследований.

Процессы оптимизации производства стекла происходят в той сфере, которая связана с множеством других областей, таких как энергетика (применение вторичного сырья - стеклобоя, использование тепла отходящих газов - рекуперация тепла, экология - очистка воздуха и отработанных газов и экономика производства снижение производственных затрат), что позволяет более комплексно использовать все меры для улучшения технологических процессов.

Растущую комплексность в производстве стекла можно преодолеть путем эффективного расширения применения измерительной техники, автоматического регулирования. В настоящее время большое количество стекловаренных печей приводится в действие посредством систем управления, и автоматизация технологических процессов охватывает все сферы производства стекла.

В связи с этим модернизация производства стекла и его автоматизация являются на сегодняшний день необходимым этапом развития стекольной промышленности в России.

Кроме того, надо заметить, что производство стекла и стеклянных изделий (например, тара, посуда и т.д.), как правило, рентабельно, быстро окупаемо и, следовательно, экономически выгодно, т.к. стекло как товар не имеет срока годности.

Можно сделать вывод, что стекольная промышленность является одной из наиболее перспективных отраслей промышленности. Однако в России данная ветвь производства нуждается в дальнейшем развитии.

5.2 Исходные данные для расчёта эффективности инвестиционного проекта

Смета затрат является закрытой финансовой информацией ООО «БМ АстраханьСтекло», поэтому в дипломном проекте смета затрат приводится приближенно.

5.2.1 Смета затрат

Эффективность инвестиционного проекта определяется по изменяющимся в результате автоматизации статьям затрат.

Для стекловаренной печи такими статьями являются:

1) затраты на газ:

- годовой расход газа - 965790,00 м³;

- цена за 10³ м³- 1000 руб;

- общие затраты на газ - 965790,00 руб.

2) затраты на электроэнергию, потребляемую приборами КИП:

- номинальная потребляемая мощность - 1,30 кВт;

- общее время работы установки в год - 157680 часов;

- общий расход электроэнергии в год - 8560,00 кВт;

- цена за 1 кВтч - 2,1 руб;

- общие затраты на электроэнергию - 9416,00 руб.

Все остальные статьи сметы затрат, в том числе затраты на заработную плату, отчисления в различные бюджетные и внебюджетные фонды, транспортные расходы не изменятся. Происходит снижение количества брака на 3% и экономия топливного газа. Сокращаются затраты на текущий ремонт и содержание приборов и средств автоматизации.

5.2.2 Стоимость приборов и средств автоматизации по оптовым ценам приобретения

Проектом предусматривается, что внедряемая система автоматизации использует большое количество технических средств автоматизации от существующей системы, в том числе все исполнительные механизмы. Перечень вновь приобретаемых приборов и средств автоматизации приводится в таблице 5.1.

Таблица 5.1

№ п/п	Наименование	Цена(руб.)
1	ПСВ С-3000.4	32 496,00
2	Датчик АДП-01	20 150,00
3	Расходомер Метран-350	20 320,00
4	Реле давления Д 21 ВМ	20 250,00
5	Блок питания Метран-602 Ех	2 050,00
6	Датчик уровня Rosemount 5300	30 230,00
7	Датчик давления Метран-150	12 150,00
8	Термометр ТХАУ 9310	13 300,00
9	Датчик кислорода FGA 311	16 540,00
10	Контроллер УК-743	60 650,00
11	Электрические кабели (м)	30,00

5.3 Расчёт эффективности инвестиционного проекта

5.3.1 Расчёт объёма инвестиций

Общий объём инвестиций включает в себя затраты на приобретение приборов, затраты, связанные с монтажом приборов и стоимость заёмных средств, рассчитанную по ставке годового процента за использование кредита.

Затраты на приобретение приборов и средств автоматизации складываются из стоимости приборов по ценам приобретения у организаций-поставщиков. В зависимости от количества приборов рассчитывается общая стоимость приборов.

Таблица 5.2

№ п/п	Наименование	Кол-во	Цена (руб.)	Стоимость (руб.)
1	ПСВ с-3000.4	8	32 496,00	259 968,00
2	Датчик АДП-01	2	20 150,00	40 300,00
3	Расходомер Метран-350	9	20 320,00	182 880,00
4	Реле давления Д 21 ВМ	7	20 250,00	141 750,00
5	Блок питания Метран-350	10	2 050,00	20 500,00
6	Датчик уровня Rosemount 5300	1	30 230,00	30 230,00
7	Датчик давления Метран-150	7	12 150,00	85 050,00
8	Термометр ТХАУ9310	4	13 300,00	53 200,00
9	Датчик кислорода FGA 311	3	16 540,00	49 620,00
10	Контроллер УК-743	1	60 650,00	60 650,00
11	Электрические кабели (м)	1000	30,00	30 000,00

Всего затрат на приобретение приборов З_пр = 954 148 руб.

Расходы на приемку и хранение оборудования принимаем в размере 2% от его стоимости: 954 148·0,02=19 082,96 (руб.)

Транспортно-заготовительные расходы принимаем в размере 9% от стоимости нового оборудования: 954 148·0,09=85 837,32(руб.)

Расходы на технические мероприятия и установки, предотвращающие отрицательное влияние эксплуатируемого оборудования на природную среду и на условия труда отсутствуют, т.к. вся продукция имеет сертификат качества ISO-9001 и соответствует всем стандартам безопасности на оборудование, устанавливаемое во взрывопожароопасных зонах.

Расходы на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, включающие в себя затраты на разработку проекта реконструкции АСУ ТП отсутствуют, т.к. предполагается использование существующей АСУ ТП.

Общие расходы на приобретение оборудование и на сопутствующие операции сведены в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Статьи расхода	Стоимость, руб.
Расходы на приобретение	954 148,00
Приемка и хранение	19 082,96
Транспортно-заготовительные	85 837,32
НИР и ОКР	0
Итого	1 059 104,28

Стоимость кредитных средств равна нулю, т.к. предполагается проект осуществить за счёт собственных средств. Общая сумма инвестиций равна 1 059 104,28 рублей.

5.3.2 Расчёт изменения текущих затрат

При внедрении автоматической системы управления процессом варки стекломассы повышается качество регулирования всех параметров, режим работы установки оптимизируется, что приводит к снижению количества брака на 3% и экономии топливного газа, расходуемого на поддержание заданной температуры в горелках. Сокращаются затраты на текущий ремонт и содержание приборов и средств автоматизации. Затраты предприятия по заработной плате и отчислениям на социальное страхование не изменяются, так как не происходит изменения штатного состава персонала цеха. Затраты на электроэнергию увеличиваются.

Расчет изменения текущих затрат на газ.

Так как при внедрении проектируемой системы управления наблюдается экономия газа, экономия денежных средств за год работы рассчитывается следующим образом.

Таблица 5.4

Показатели	До внедрения	После внедрения
Годовой расход газа м3	965 790,00	886 950,00
Цена 1 000 м3 газа	1 000,00	1 000,00
Затраты на газ	965 790,00	886 950,00

Экономия по газу за год Э_газ= 78 840,00 руб.

Расчёт изменения текущих затрат на электроэнергию, потребляемую приборами и средствами автоматизации.

Затраты на электроэнергию зависят от мощности, потребляемой приборами и средствами автоматизации, установленными на щите и по месту и цены приобретаемой электроэнергии за 1 кВтч.

Таблица 5.5

Показатели	До внедрения (руб.)	После внедрения (руб.)
Мощность приборов кВт	1,30	1,90
Цена за 1 кВт*ч	2,10	2,10
Общий расход на электроэнергию в год, кВт	8 560,00	12 510,00
Затраты на электроэнергию, руб.	9 416,00	13 761,00

Затраты на электроэнергию, потребляемую приборами и средствами автоматизации возросли на 4 345,00 руб. в год.

Расчёт изменения текущих затрат на содержание и эксплуатацию оборудования.

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования включают в себя амортизационные отчисления и затраты на текущий ремонт.

Норма амортизационных отчислений устанавливается в размере 10% от стоимости всех приборов и средств автоматизации. Затраты на текущий ремонт составляют 5% от стоимости всех приборов и средств автоматизации.

Таблица 5.6

Статьи расходов	Увеличение расходов (руб.)
Амортизация приборов за год, руб.	95 414,80
Затраты на текущий ремонт в год, руб.	47 707,40

Расчёт дополнительной прибыли за счёт снижения брака.

С учетом того, что повысилось качество производимой продукции количество брака снизилось на 3 %.

Таблица 5.7

Показатели	До внедрения	После внедрения
Количество бракованной стекломассы в год, кг	673 600	653 392
% снижения брака	---	3
Количество стекломассы, полученной за счёт снижения брака, кг	---	20 208
Цена 1 кг стекломассы	10 руб	10 руб
Дополнительная прибыль, полученная за счёт увеличения выхода стекломассы, руб	---	202 080,00

5.3.3 Расчёт показателей эффективности инвестиционного проекта

Эффективность инвестиционного проекта оценивается рядом аналитических коэффициентов:

- чистый дисконтированный доход NPV;

- индекс рентабельности инвестиций PI;

- коэффициент эффективности инвестиций ARR;

- срок окупаемости инвестиций PP.

Чистый дисконтированный доход рассчитывается по формуле:

,

где Р_К - чистые денежные поступления за год;

r - ставка банковского процента;

n - количество лет;

IC - объём инвестиций.

Индекс рентабельности инвестиций рассчитывается по формуле:

.

Коэффициент эффективности инвестиций рассчитывается по формуле:

,

где R_n - среднегодовая чистая прибыль.

Срок окупаемости инвестиций

.

Ставка банковского процента за кредит r = 0, так как проект предполагается осуществить на собственные средства предприятия.

Количество лет определяется нормативным сроком службы приборов и средств автоматизации. Согласно заводским документам, срок службы приборов и средств автоматизации составляет в среднем 10 лет.

Таблица 5.8

Показатель	За 1 год
Экономия за год, руб.	202 080,00
Амортизация, руб.	95 414,80
Налогооблагаемая прибыль, руб.	106 665,20
Налог, руб.	25 599,648
Чистая прибыль, руб.	81 065,552
Чистые денежные поступления, руб.	176 480,352

Тогда налогооблагаемая прибыль составит:

П_НО.= 202 080,00-95 414,80= 106 665,2 руб.

Чистая прибыль с вычетом 24 % налога:

П_ЧН = 0,24106 665,20 = 25 599,648 руб.

П_Ч = 106 665,20-25 599,648= 81 065,552 руб.

Чистые денежные поступления:

Р_k = П_Ч + А_Ч = 81 065,552+95 414,80=176 480,352 руб.

Чистый дисконтированный доход/убыток после каждого года службы приведён в таблице 5.9

Таблица 5.9

Год службы	Чистый дисконтированный доход/убыток (руб.)
1ый	-882 624,00
2ой	-706 143,60
3ий	-529 663,30
4ый	-353 182,90
5ый	-176 702,50
6ой	-222,148

Чистый дисконтированный доход NPV = 88 018,008 руб. за 6,5 лет из 10 лет нормативного срока службы приборов. NPV > 0, следовательно, проект прибыльный.

Индекс рентабельности инвестиций PI = 1,0831, что является хорошим показателем. PI > 1, следовательно, проект рентабельный.

Коэффициент эффективности инвестиций ARR = 0,333

Срок окупаемости инвестиций РР = 6,001 года ?6 лет.

5.4 Заключение

В данном разделе был приведён расчёт требуемого объёма инвестиций для внедрения автоматизированной системы управления процессом варки стекломассы в производстве стекла на ООО «БМ АстраханьСтекло».

При этом установлено, что инвестиционный проект может приносить значительную прибыль и является экономически выгодным и эффективным. Срок окупаемости проекта составляет примерно 6 лет.

Кроме сокращения затрат на газ, роста прибыли за счет снижения количества брака, внедрение проектируемой системы управления на производстве, приведёт к следующим положительным результатам:

· Качество производимой тары значительно повысится. Теперь возмущающее воздействие, которое существующей на производстве системой не учитывается вовсе, в предлагаемой системе автоматизации будет компенсироваться по своему каналу. Это, в свою очередь, приведёт к повышению качества процесса подготовки шихты и предотвращению значительных финансовых потерь.

В результате внедрения автоматизированной системы управления технологическим процессом, объект будет подготовлен к работе в составе автоматизированной системы управления предприятием. При реализации этого варианта проект может дать значительный экономический эффект за счёт выбора оптимального режима работы всего цеха и предприятия.

Заключение

В выпускной работе разработана система автоматизации участка производства изделий из стекла. Основным процессом является варка стекломассы в стекловаренной печи и стабилизация температуры стекломассы на отдельных участках питателей.

Система автоматизации разработана на базе современных средств автоматизации, что значительно улучшает качество управления процессом.

Разработана автоматизированная система управления процессом на базе программируемого контроллера УНИКОНТ УК-743.

Для повышения надёжности системы автоматизации предусмотрено резервирование контроллеров, рекомендованное для управляющих контроллеров, выполняющих функции регулирования, защиты, блокировки.

Разработана функциональная схема автоматизации, принципиальные электрические схемы.

Выполнен расчёт каскадной системы регулирования температуры в зоне осветления печи. Построен переходный процесс системы. Динамические характеристики улучшились: уменьшилось динамическое отклонение параметра и время переходного процесса.

Разработанная система соответствует требованиям экологической и пожарной безопасности.

Список литературы

1. Автоматизация технологических процессов пищевых производств/под ред. Е.Б. Карпина - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985.

2. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Базлов В.Н., Лысак Г.Н., Полуторонова Т.И. Охрана труда и инженерная защита окружающей среды. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.

4. Гуров А.М., Починкин С.М. Автоматизация технологических процессов. - М.: Высшая школа, 1989.

5. Долин Л.А. Справочник по технике безопасности. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие по содержанию и оформлению проектов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

7. Зубанов В.А., Чугунов Е.А., Юдин И.А. Механическое оборудование стекольных и ситалловых заводов. - М.: Машиностроение, 1984.

8. Ковалев В.В. Финансовый анализ. - М.: Высшая школа, 1996.

9. Колан С. Ф. Основы организации и управления производством. М., Астпресс, 1997.

10. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие для вузов. / Под ред. И.К. Петрова. - М.: Высшая школа, 1986.

11. Методические указания для дипломного проектирования по выполнению раздела «Безопасность и экологичность проекта» для специальности 210200 / АГТУ, кафедра безопасности жизнедеятельности. - Астрахань, - 1999.

12. Низовой В.Г. Охрана труда на предприятиях стекольной промышленности. - М.: Машиностроение, 1974.

13. Номенклатурный каталог ПГ Метран, 1998.

14. Охрана окружающей среды/под ред. С.В. Белова - М.: Высшая школа, 1991.

15. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др.; Под общ. ред. Черенкова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1987.