Система автоматизації похилого дифузійного апарату



4. Розрахункова частина

4.1 Розрахунок регулюючого органу

Для розрахунку регулюючого органу для регулювання води маємо такі вихідні дані: середовище - вода; максимальні об'ємні витрати ; перепад тиску при максимальних розрахованих витратах ; температура ; густина ; абсолютний тиск до регулюючого органу ; абсолютний тис насичених парів при ; кінематична в'язкість при .

Розрахунок.

1. Визначаємо максимальну пропускну здатність:

(4.1)

2. Попередньо по каталогу вибираємо двох сідельний регулюючий орган що має: , .

3. Визначаємо число Рейнольдса:

(4.2)

Так як , то вплив в'язкості на витрати не враховуємо і вибраний регулюючий орган перевіряємо на виникнення кавітацій.

4. Визначаємо коефіцієнт опору регулюючого органу:

(4.3)

де F_y = - площа перерізу вхідного отвору РО, см²;

Рисунок 4.1 - Залежність коефіцієнта кавітації k_кав і k_{кав max} від

З графіка 3 на рисунку 4.1 знаходимо коефіцієнт кавітації .

5. Визначаємо перепад тиску при якому виникає кавітація:

(4.4)

6. Заданий перепад тиску , звідси, вибраний регулюючий орган буде працювати в кавітаційному режимі і не забезпечить заданих витрат рідини.

Якщо за умовами технологічного процесу неможливо знизити до або збільшити до , то необхідно вибрати ближній більший регулюючий орган, для якого знову визначаємо , , . В даному випадку вибираємо двох сідельний регулюючий орган з , , для якого:

(4.5)

де F_y = - площа перерізу вхідного отвору РО, см²;

По графіку 3 на рисунку 4.1 визначаємо коефіцієнт кавітації що буде відповідати максимальним витратам, .

Тоді:

(4.6)

Визначаємо максимальну пропускну здатність:

(4.7)

Оскільки, менше , то повторно вибраний регулюючий орган забезпечить задані максимальні витрати в умовах кавітації і вибір регулюючого органу вважається закінченим.

Висновок: після проведених розрахунків вибрано двох сідельний регулюючий орган з , .



4.2 Розрахунок надійності каналів регулювання

Автоматичні системи регулювання, які застосовуються для забезпечення правильного ходу технологічного процесу повинні мати високу надійність, оскільки повний або частковий вихід їх з ладу може призвести до порушень технологічного процесу, тобто до виходу за допустимі межі.

Надійність - це властивість виробу зберігати свої параметри в заданих межах при визначених умовах експлуатації.

У відповідності з ГОСТ 27.002-83 надійність - це комплексна властивість, яка в залежності від призначення об'єкта та умов його експлуатації може включати безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і здатність до зберігання окремо або сполучення цих властивостей як для системи, так і для її частин.

До кількісних показників надійності належить ймовірність безвідмовної роботи, інтенсивність напрацювання на відмову. Ймовірність безвідмовної роботи Р(t) - це ймовірність того, що в заданому інтервалі часу при заданих режимах і умовах роботи не виникне відмова.

Ймовірність безвідмовної роботи АСР залежить від надійності елементів та структурної схеми з'єднань. В автоматичних системах регулювання елементи з'єднані послідовно. Такі системи працездатні лише при справності всіх їх складових елементів. При послідовному з'єднанні елементів АСР ймовірність безвідмовної роботи системи розраховується за формулою:

, (4.8)

де n - кількість елементів в АСР,

t - час експлуатації.

лі - інтенсивність відмов і - того елемента, яка дається в технічній документації на прилад або приймається по таблицям показників надійності.

Для розрахунку ймовірності безвідмовної роботи АСР температури дифузійного апарату складаємо таблицю інтенсивності відмов елементів АСР.

Таблиця 4.1 Інтенсивність відмов елементів АСР температури пари

№ елемента	Назва елемента	Інтенсивність відмов, л*10 год
1	Датчик температури Метран-203	0,64*10
2	Регулятор МТР-8	20*10
3	Виконавчий механізм	21*10
	Загалом по контуру	41,64*10

Розраховуємо ймовірність безвідмовної роботи автоматичної системи регулювання температури за 100, 1000, 10000 годин нормальної експлуатації:

Р(100)= ехр (41,64*10*100)=0,995

Р(1000)= ехр (41,64*10*1000)=0,959

Р(10000)= ехр (41,64*10*10000)=0,659

Висновок: ймовірність безвідмовної роботи АСР температури дифузійного апарату за 1000 годин нормальної експлуатації досить висока 0,959, що більше нормативного показника 0,7.

4.3 Розрахунок забезпечення енергоресурсами системи автоматизації

Для розрахунку забезпечення енергоресурсами системи автоматизації складаємо таблицю споживачів даної системи.



Таблиця 4.2 - Споживачі системи автоматизації

Споживач	Напруга, В	Споживана потужність, Вт
Блок живлення БП24-4к 220/24В	220	40
Блок живлення БП24-4к 220/24В	220	40
Блок живлення БП24-4к 220/24В	220	40
Стрічкові ваги ЛТМ-1	220	50
Рефрактометр ВАП-2	220	30
Перетворювач ПНСЗ-01	220	20
Схема регулювання рівня дифузійного соку	220	250
Схема регулювання концентрації дифузійного соку	220	250
Схема регулювання температури в дифузійному апараті	220	1250
Перетворювач рН202.1	220	40
Виконавчий механізм МЕО 100/25-0,25	220	250
Лампа сигналізації напруги	220	2
Всього		2262

Розраховуємо ввідний автомати за формулою:

(4.9)

де - сумарне значення потужності,

- напруга живлення.

Згідно розрахованого струму споживання для захисту в мережі вибираємо автоматичний вимикач типу АК63-1М з струмом розчеплення .

Для захисту окремо кожного споживача вибираємо автоматичний вимикач типу АК63-1МГ із струмом розчеплення який наведений в таблиці 4.3.



Таблиця 4.3 - Струми автоматичних вимикачів

Споживач	, А	, А
Блок живлення БП24-4к 220/24В	0,18	2
Блок живлення БП24-4к 220/24В	0,18	2
Блок живлення БП24-4к 220/24В	0,18	2
Стрічкові ваги ЛТМ-1	0,23	2
Рефрактометр ВАП-2	0,14	2
Перетворювач ПНСЗ-01	0,09	2
Схема регулювання рівня дифузійного соку	1,14	2
Схема регулювання концентрації дифузійного соку	1,14	2
Схема регулювання температури в дифузійному апараті	5,68	10
Перетворювач рН202.1	0,18	2
Виконавчий механізм МЕО 100/25-0,25	1,14	2

Висновок: згідно проведеного розрахунку для захисту системи автоматизації вибрано автоматичний вимикач АК63-1М з струмом розчеплення =16А, а для захисту окремо кожного споживача системи автоматизації вибрано автоматичний вимикач АК63-1МГ.



5. Розрахунок економічної ефективності

5.1 Вихідні дані

Таблиця 5.1 - Техніко-економічні показники підприємства

Техніко-економічні показники	Одиниці вимірювання	До автоматизації	Після автоматизації
Виробнича потужність обладнання	т/добу	2500	2500
Коефіцієнт використання потужності	-	0,69	0,74
Кількість змін роботи обладнання за добу	зміни	2	2
Тривалість сезону	дні	120	120
Кількість святкових днів	дні	2	2
Чисельність обслуговуючого персоналу	чоловік	5	3
Нарахування на фонд оплати праці	%	1,5	1,5
Відсоток премії від тарифної ставки	%	55	55
Відсоток доплат за шкідливі умови праці	%	12	12
Встановлена потужність обладнання	кВт/год	10,0	-
Вартість 1 кВт/год електроенергії	грн.	0,72	0,72
Вартість встановленого обладнання	грн.	99000	-
Норма амортизації	%	15	15
Норма витрат на поточний ремонт	%	4	4
Транспортні витрати	%	-	6,5
Заготівельно-складські витрати	%	-	3,5
Витрати на монтаж та налагодження приладів	%	-	9

Таблиця 5.2 - Перелік приладів і засобів автоматизації

Найменування приладів, марка, тип	Кількість, шт.	Ринкова ціна за одиницю, грн.	Вартість всього, грн.
Стрічкові ваги ЛТМ-1	1	700	700
Шунт 75ШС	1	30	30
Перетворювач Lenze 8200 HVAC	1	5000	5000
Перетворювач ПНСЗ-01	1	100	100
Витратомір MAG 1100flo	3	800	2400
Термоперетворювач опору Метран-203	5	80	400
Перетворювач рівня Метран 100ДГ-1531	1	950	950
Рефрактометр ВАП-2	2	500	1000
Перетворювач рН-202.1	1	100	100
Виконавчий механізм МЕО 100/25-0,25	8	650	5200
Технологічний індикатор ІТМ-22-02	5	850	4250
Мікропроцесорний регулятор МІК-21-05	1	1680	1680
Регулятор температури МТР-8	1	1250	1250
Мікропроцесорний регулятор МІК-25-01	1	1750	1750
Автоматичні вимикачі АК63-1М	13	45	585
Кнопка управління ПКЕ 112/2	1	10	10
Блок живлення БП 24-4к 220/+24В	3	70	210
Вторинний прилад Н-342К	1	100	100
Клемно-блочне з'єднання КБЗ-28Р-01-0,75	2	200	400
Клемно-блочне з'єднання КБЗ-24Р-03-0,75	1	200	200
Клемно-блочне з'єднання КБЗ-30Р-11	1	200	200
Лампа сигналізації напруги 220В 2Вт	1	4	4
Щит ШЩ-ЗД-I-2200х800х600	1	700	700
Всього:			27219,00

Таблиця 5.3 - Перелік монтажних матеріалів

Найменування монтажного матеріалу	Кількість, м.	Ринкова ціна за одиницю, грн.	Вартість всього, грн.
Кабель КВВГ 41,0	150	3,00	450,00
Кабель КВВГ 71,0	100	4,00	400,00
Труба 201,6	40	15,00	600,00
Всього:			1450,00

5.2 Розрахунок капітальних вкладень на придбання, транспортування та монтаж приладів і засобів автоматизації

Капітальні вкладення - це кошти, що направляються на розширене відтворення основних фондів та об'єктів соціальної інфраструктури підприємства.

Таблиця 5.4 - Кошторис капітальних витрат на систему автоматизації

Витрати	Сума, грн.
Кошторисна вартість приладів	27219
Кошторисна вартість монтажних матеріалів	1450
Всього вартість приладів і монтажних матеріалів	28669
Транспортні витрати 6,5%	1863,49
Заготівельно-складські витрати 3,5%	50,75
Витрати на монтаж та налагодження приладів 9%	2580.21
Всього капітальні витрати (ВК)	33163,45

5.3 Розрахунок заробітної плати обслуговуючого персоналу до автоматизації

Для розрахунку заробітної плати необхідно скласти штатний розклад обслуговуючого персоналу за такою формою:

Таблиця 5.5 - Штатний розклад

Посада	Тарифний розряд	Кількість працівників, грн.	Тарифна ставка за годину, грн.
Слюсар	3	2	3,07
Слюсар	4	2	4,13
Слюсар	5	1	5,49
Разом		5

Розрахунок заробітної плати за тарифом:

грн. (5.1)

грн.

де - середня тарифна ставка за год., грн.;

- тривалість роботи обладнання, год.,

Розрахунок середньої тарифної ставки:

, грн. (5.2)



грн.

де - тарифна ставка і-того розряду, грн.;

- чисельність обслуговуючого персоналу, чол.

Розрахунок тривалості роботи обладнання в годинах:

, год. (5.3)

год.

де - кількість днів роботи обладнання;

- кількість змін на добу

- тривалість зміни, год.

Розрахунок доплат за шкідливі умови праці:

, грн. (5.4)

грн.

де - відсоток доплат, %

Розрахунок доплат за професійну майстерність:

, грн. (5.5)

грн.

де - середній відсоток доплат за професійну майстерність, %

Розрахунок середнього відсотку доплат за професійну майстерність:



, % (5.6)

де - відсотки доплат за професійну майстерність і-того розряду, які приймаються у розмірі: 3 розряд - 12%, 4 розряд - 16%, 5 розряд - 20%, 6 розряд - 24%.

Розрахунок доплат за роботу у нічний час:

, грн. (5.7)

грн.

де - відсоток доплат за роботу у нічний час. Доплата за роботу у нічний час становить 40% тарифної ставки. При безперервному режимі роботи нічний час складає 1/3 робочого часу. Таким чином, по відношенню до тарифного фонду доплата складе: .

Розрахунок доплат за роботу у святкові дні:

, грн. (5.8)

грн.

де - кількість святкових днів за рік

- кількість змін на добу

- тривалість зміни, год.

Розрахунок суми премії:



, грн. (5.9)

грн.

де % П - відсоток премії від тарифної ставки.

Розрахунок фонду основної заробітної плати:

, грн. (5.10)

грн.

Розрахунок додаткової заробітної плати:

, грн. (5.11)

грн.

де - відсоток додаткової заробітної плати, який складає 10% від основної заробітної плати.

Розрахунок фонду оплати праці:

, грн. (5.12)

грн.

5.4 Розрахунок заробітної плати обслуговуючого персоналу після автоматизації

Для розрахунку заробітної плати необхідно скласти штатний розклад обслуговуючого персоналу за такою формою:

Таблиця 5.6 - Штатний розклад

Посада	Тарифний розряд	Кількість працівників, грн.	Тарифна ставка за годину, грн.
Слюсар	3	2	3,07
Слюсар	5	1	5,49
Разом		3

Розрахунок заробітної плати за тарифом:

, грн. (5.13)

грн.

де - середня тарифна ставка за год., грн.;

Розрахунок середньої тарифної ставки:

, грн. (5.14)

грн.

де - тарифна ставка і-того розряду, грн.;

- чисельність обслуговуючого персоналу, чол.

Розрахунок доплат за шкідливі умови праці:

, грн. (5.15)

грн.

де - відсоток доплат, %

Розрахунок доплат за професійну майстерність:



, грн. (5.16)

грн.

де - середній відсоток доплат за професійну майстерність, %

Розрахунок середнього відсотку доплат за професійну майстерність:

, % (5.17)

де - відсотки доплат за професійну майстерність і-того розряду.

Розрахунок доплат за роботу у нічний час:

, грн. (5.18)

грн.

де - відсоток доплат за роботу у нічний час.

Розрахунок доплат за роботу у святкові дні:

, грн. (5.19)

грн.

де - кількість святкових днів за рік;

- кількість змін на добу;

- тривалість змін, год.

Розрахунок суми премії:

, грн. (5.20)

грн.

де % П - відсоток премії від тарифної ставки.

Розрахунок фонду основної заробітної плати:

, грн. (5.21)

грн.

Розрахунок додаткової заробітної плати:

, грн. (5.22)

грн.

де - відсоток додаткової заробітної плати, який складає 10% від основної заробітної плати.

Розрахунок фонду оплати праці:

, грн. (5.23)

грн.

5.5 Розрахунок відрахувань на соціальні заходи до автоматизації

Розмір відрахувань на соціальні заходи встановлюється державою і можуть змінюватись з часом.

Ці відрахування складаються з:

- відрахувань у пенсійний фонд - 33,2%

- відрахувань у фонд соціального страхування - 1,5%

- відрахувань у фонд зайнятості - 1,3%

- страхування від нещасних випадків - 1,5%

, грн. (5.24)

грн.

де - відсоток відрахувань на соціальні заходи, %.

5.6 Розрахунок відрахувань на соціальні заходи після автоматизації

, грн. (5.25)

грн.

де - відсоток відрахувань на соціальні заходи, %.

5.7 Розрахунок амортизаційних відрахувань до автоматизації

Амортизаційні відрахування розраховуються за нормами амортизації, які виражені у відсотках від вартості основних фондів.

Визначимо розмір амортизаційних відрахувань до автоматизації:

, грн. (5.26)



грн.

де - норма нарахування амортизації для обладнання, %

- вартість встановленого обладнання, грн.

5.8 Розрахунок амортизаційних відрахувань після автоматизації

Амортизаційні відрахування розраховуються за формами амортизації, які вираженні у відсотках від вартості основних фондів.

Визначаємо розмір амортизаційних відрахувань після автоматизації:

, грн. (5.27)

грн.

де - норма нарахування амортизації для обладнання, %

- вартість встановленого обладнання

, грн. (5.28)

грн.

де - вартість капітальних вкладень.

5.9 Розрахунок витрат на поточний ремонт до автоматизації

Витрати на поточний ремонт обладнання розраховується за формулою:

, грн. (5.29)

грн.

де - норма витрат на поточний ремонт обладнання, %

- вартість встановленого обладнання до автоматизації, грн.

5.10 Розрахунок витрат на поточний ремонт після автоматизації

Витрати на поточний ремонт обладнання розраховується за формулою:

, грн. (5.30)

грн.

де - норма витрат на поточний ремонт обладнання, %

- вартість встановленого обладнання, грн.

5.11 Розрахунок витрат на силову і технологічну енергію (електроенергію, стиснене повітря, паливо) до автоматизації

, грн. (5.31)

грн.

де - витрати на електроенергію;

- встановлена потужність обладнання, кВт/год;

- фактична кількість годин роботи обладнання, год.

- коефіцієнт використання потужності (< 1);

- ціна 1 кВт/год електроенергії, грн.



5.12 Розрахунок витрат на силову і технологічну енергію (електроенергію, стиснене повітря, паливо) після автоматизації

, грн. (5.32)

грн.

де - витрати на електроенергію;

- встановлена потужність обладнання, кВт/год;

- фактична кількість годин роботи обладнання, год.

- коефіцієнт використання потужності (< 1);

- ціна 1 кВт/год електроенергії, грн.

Результати проведених розрахунків заносимо в таблицю і за допомогою «Мастера диаграмм» будуємо діаграму експлуатаційних витрат:

Таблиця 5.7 - Склад експлуатаційних (поточних) витрат

Витрати за елементами	Позначення	До автоматизації	Після автоматизації
Заробітна плата обслуговуючого персоналу (основна і додаткова)	ФОП	27770,26	26957,33
Відрахування на соціальні заходи		10413,85	10109,00
Амортизаційні відрахування		14850	17597,02
Витрати на поточний ремонт		3960	4692,54
Витрати на силову і технологічну енергію		14307,84	3470,96
Всього експлуатаційні (поточні) витрати		71301,95	62826,85



Рисунок 5.1 - Склад витрат

5.13 Розрахунок показників економічної ефективності за допомогою ПЕОМ

Розрахунок показників економічної ефективності потрібно здійснювати за допомогою табличного редактора MS Excel.

Показником досягнутого економічного ефекту, який зумовлений економією на собівартості продукції , являється показник економії на приведених витратах.

Таблиця 5.8 - Показники економічної ефективності системи автоматизації

Показники	Позначення	Величина
Капітальні вкладення		33163,45
Поточні витрати за рік до автоматизації		71301,95
Поточні витрати за рік після автоматизації		62826,85
Зміна поточних витрат		8475,10
Нормативний коефіцієнт		0,16
Економія на приведених витратах		3168,95
Коефіцієнт абсолютної економічної ефективності		0,26
Термін окупності капітальних вкладень		3,85

Розрахунок величини економії на приведених витратах:

(5.33)

грн./рік.

(5.34)

грн./рік.

де - поточні витрати за рік до автоматизації, грн./рік.;

- поточні витрати за рік після автоматизації, грн./рік.;

- нормативний коефіцієнт, який в галузі харчової промисловості становить 0,16;

- капітальні вкладення, грн.

Розрахунок абсолютного коефіцієнта капітальних вкладень:

(5.35)

Розрахунок терміну окупності капітальних вкладень:

(5.36)

р.

Порівняємо термін окупності капітальних вкладень з нормативним терміном ( років):

(5.37)

Висновок: на підставі проведених розрахунків визначили, що впровадження системи автоматизації похилого дифузійного апарату є економічно ефективним. Економія досягається за рахунок зменшення чисельності обслуговуючого персоналу і відповідно нарахувань на фонд оплати праці та за рахунок зменшення енергоємності системи автоматизації. До того ж термін окупності капітальних вкладень становить 3,85 роки, що менше нормативного терміну.



Висновки

В даному дипломному проекті розроблено технічну документацію системи автоматизації похилого дифузійного апарату.

Впровадження розробленого варіанту принесе додатковий прибуток підприємству, що являється головною метою розробки даного проекту. Розроблена система автоматизації дасть змогу випустити більш якісну продукцію, можливість збільшення обсягу виробництва і зменшення затрат на споживання енергії, ремонту та обслуговування.

Основною відмінністю розробленої системи автоматизації є те, що даний варіант оснований на використанні сучасних мікропроцесорних пристроїв, що дає переваги перед локальними системами.

Система автоматизації похилого дифузійного апарату розроблена в обсязі автоматичних систем регулювання концентрації дифузійного соку, рівня в головній частині апарату, навантаження і температурного режиму апарату та автоматичних систем контролю основних технічних параметрів технологічного процесу. Система забезпечує оптимальне ведення процесу дифузії цукру. Прийняті технічні рішення описані в пояснювальній записці, проілюстровані в графічній частині. Виконані розрахунки підтверджують надійність та економічну ефективність системи автоматизації

При розробці даного дипломного проекту були по можливості враховані всі вимоги, які ставляться до сучасних систем автоматизації.

Розрахований час, за який повинна окупитися розроблена система автоматизації складає біля 3,85 років. Впровадження системи автоматизації розраховане на те, що в майбутньому підприємство отримає додатковий прибуток.



Література

1. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в пищевой промышленности. Л.А. Широков, В.И. Михайлов, Р.З. Фельдман и др; под ред. Л.А. Широков. - М: Агропромыздат, 1986. - 311 с.

2. Основы автоматизации технологических процессов пищевых производств В.Ф. Яценко, В.А. Соколов, Л.Б. Сивакова и др. Под ред. В.А. Соколова. - М.: Лёгкая и пещевая промышленность, 1983. - 400 с.

3. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. Под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.

4. Каминский М.Л., Каминский В.М Монтаж приборов и систем автоматизации. - М.: Высшая школа, 1988. - 296 с.

5. Наладка средтв автоматизации и автоматических систем регулирувания: Справочное пособие. Под ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1989.368 С.

6. Автоматизация сахарного производства. Агропромиздат 1990. Волошин З.С. Макаренко Л.П. Яцковский П.В.

7. Технология сахара Сапронов А.В. Легкая и пещевая промышленность. 1983.

8. Охрана труда на предприятиях пищевой промышленности М. 1994.В.С. Никитин Бурашников В.К.

9. Автоматизация технологических процесов пищевых производств. Учебник для ВУЗов. Под редакцией Е.Б. Каприна - 2-е изд. 1989.

10. Проектирование систем автоматизации технологических процесов. Емельянов А.И. Капник О.В. Справочное пособие. 3-е издание Энергоиздат 1983.

Размещено на Allbest.ru