Автоматизация технологических процессов при изготовлении жидких удобрений

Содержание
1. Краткая характеристика хозяйства
2. Обоснование необходимости автоматизации процесса
3. Разработка системы автоматизации технологического процесса
3.1 Технология приготовления и фасовки ж.у
3.2 Счетчик-дозатор ж.у
3.3 Расчет электроприводов транспортера
3.4 Разработка схемы автоматизации с использованием микропроцессорных средств. Схемы подключения
3.5 Разработка программного обеспечения
3.6 Подключение оборудования к управляемой системе
3.7 Расчет выдержек времени
3.8 Программа управления технологическим процессом приготовления и фасовки ж.у
3.9 Подпрограмма отсчета выдержек времени
4. Подпрограмма защиты насоса от «сухого» хода в режиме промывки
5. Выбор пуско-защитной аппаратуры
6. Расчет надежности
7. Охрана труда
8. Экономика
Введение.
Автоматизация технологических процессов — это этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. При автоматизации технологических процессов получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, и информации выполняются автоматически при помощи специальных технологических средств и систем управления.
Существенными тенденциями современного сельскохозяйственного производства являются, с одной стороны, постоянный рост его масштабов, повышение количества и качества сельскохозяйственных продуктов, с другой — прогрессирующий дефицит рабочей силы, растущая непопулярность монотонного и тяжелого ручного физического труда. Важнейшим, а зачастую и единственным средством разрешения противоречий между ними является комплексная механизация и автоматизация производства.
Дальнейшее повышение производительности труда в сельском хозяйстве, а следовательно, и эффективности производства возможно лишь при условии максимальной механизации и автоматизации при неуклонном сокращении доли ручного труда. Сокращение доли тяжелого и малоквалифицированного физического труда — непременное условие дальнейшего экономического роста.
Автоматизация сельскохозяйственного производства повышает надежность и продлевает срок работы оборудования, облегчает и оздоровляет условия труда, повышает безопасность труда и делает его более престижным, сокращает текучесть рабочей силы и экономит затраты труда, увеличивает количество и повышает качество продукции, ускоряет процесс стирания раз¬личий между трудом умственным и физическим, промышленным и сельско¬хозяйственным.
1.Краткая характеристика хозяйства.
Компания ООО «Михалевская птицефабрика» была создана в 1998 г. Основное направление работы компании – производство и продажа экологически чистых грунтов и новых видов органических удобрений.
Специалисты этой компании при содействии ученых ведущих сельскохозяйственных научно-исследовательских учреждений РФ разработали наиболее эффективную и наименее затратную технологию производства экологически чистых, агрохимически и агрономически ценных биоорганических удобрений семейства «БИУД». Все виды производимой продукции (биокомпосты, жидкие биоорганические удобрения и растительные грунты) прошли испытания в лабораторных и полевых условиях. По этим испытаниям получены отчеты из Главного Ботанического сада им. Н. В. Цицина, и заключения Академии коммунального хозяйства им. Г.Н.Памфилова.
Компанией получено свидетельство Международного конкурса «Экологически безопасная продукция», и продукция компании занесена в Реестр производителей и поставщиков натуральной и безопасной продукции, отвечающей экологическим требованиям под номером 441 от 21 июня 2003 г.
2.Описание технологических процессов и обоснование необходимости автоматизации процесса фасовки жидких удобрений.
Приготовление и фасовка жидких удобрений производится в производственном цеху. Жидкие удобрения в настоящее время приготовляются в установке типа АЗМ-0.8.
Агрегат предназначен для приготовления жидких удобрений. Он представляет собой вертикально расположенный смеситель, сблокированный системой трубопровод с насосом – имульсатором.
В агрегате АЗМ-0.8 концентрат удобрений смешивают с водой с последующим эмульсированием грубодисперсной смеси и фасовкой готового продукта.
Готовые жидкие удобрения перекачиваются насосом в водопровод, из которого с помощью шланга с кран – пистолетом разливаются в емкости (канистры).
Фасовка жидких удобрений производится следующим образом: один человек подает пустые канистры человеку, который наливает из шланга готовую смесь в канистру, причем разлив осуществляется визуально, и закручивает крышкой. Затем полные канистры уносят на склад, непрерывно работают пять человек.
В проектном варианте предлагается разливать жидкие удобрения автоматически и доставлять готовую продукцию на склад по транспортерной ленте. В этом случае сокращается численность рабочих, так как автоматизация заменяет ручной труд человека, получается более точная дозировка, фасовка происходит быстрее.
3.Разработка системы приготовления и фасовки жидких удобрений.
3.1. Технология приготовления и фасовки жидких удобрений.
Данная проектируемая автоматизированная установка применяется для приготовления и фасовки жидких удобрений. Принцип действия предлагаемой установки позволяет приготовлять, и расфасовывать жидкие удобрения. Установка состоит из следующих основных частей :7-дозатор ; 4-смеситель; 1-центробежный насос; 12-емкость для жидких удобрений; 11-счетчик дозатор жидких удобрений. Управление автоматической установкой осуществляется с помощью микропроцессорного устройства по заранее разработанной программе. Установка работает следующим образом. При включении установки открывается клапан УА2 с электромагнитным приводом и в смеситель 4 начинает поступать горячая вода. С помощью термоконтактного датчика ВТ автоматически поддерживается температура воды в пределах 40…42°С ( путем открывания и закрытия клапана холодной воды УА1). После заполнения смесителя водой до датчика верхнего уровня SLЗ подача воды прекращается и происходит включение приводов мешалки и дозатора 7. В смеситель начинает поступать порошок жидких удобрений, который растворяется в воде. Продолжительность подачи порошка и работы мешалки задается программно микропроцессором. После отключения мешалки включается привод центробежного насоса 1.Готовая смесь жидких удобрений откачивается в резервуар 12. Из этого резервуара смесь через электромагнитный клапан УА3 поступает в счетчик-дозатор жидких удобрений типа МБГ.4.2. Количество жидких удобрений, которое проходит через счетчик-дозатор 11,осчтитывается счетным устройством. Количество жидких удобрений, которое нам нужно задается программными средствами с пульта управления. Из дозированной емкости 13 жидкие удобрения при открытом клапане УА4 сливаются поочередно в емкости, закрепленные на транспортерной ленте, которая приводится в движение при помощи электродвигателя через редуктор. Фиксация каждой емкости и остановка
транспортерной ленты для заполнения емкостей жидкими удобрениями производится при помощи бесконтактного концевого выключателя SQ1. После заполнения всех емкостей транспортерная лента останавливается концевым выключателем SQ4. В этом режиме включается клапан горячей воды УА2 и вода поступает в смеситель. После заполнения смесителя до датчика нижнего уровня включается мешалка, а при достижении уровня SL2 включается центробежный насос 1, который через клапаны УАЗ, УА4 производит промывку емкости раздачи и счетчика-дозатора. Продолжительность промывки определяется по числу циклов дозирования.
3.2. Счетчик-дозатор жидких удобрений.
Счетчик-дозатор жидких удобрений типа МБГ. Он состоит из барабанного измерителя. Измеритель состоит из двух цилиндров: внутреннего распределительного и наружного измерительного с тремя камерами. Дозирование жидких удобрений происходит за счет последовательного автоматического наполнения и опорожнения камер. Ι, ΙΙ, ΙΙΙ – камеры
1-входной патрубок;
2-щель распределительного цилиндра;
3-канал распределительного барабана;
4-отверстие распределительного цилиндра.
Жидкие удобрения через входной патрубок подаются во внутренний распределительный цилиндр барабана и заполняет камеру I. После заполнения камеры I и поворота барабана на 120° заполняется камера II, а затем камера III.Барабан поворачивается за счет вращающего момента, создаваемое изменяющейся массой жидких удобрений, поступающей в мерные камеры. Пока заполняется цилиндрическая часть камеры I барабан не
вращается, так как центр тяжести формирующейся порции жидких удобрений проходит через его ось Равновесие системы нарушается тогда, когда жидкие удобрения начинают заполнять камеру II.
При этом центр тяжести, перемещаясь влево, создает вращающий момент, под Место для формулы.действием которого барабан поворачивается против часовой стрелки. В то время как происходит процесс заполнения камеры II, жидкие удобрения из камеры I сливаются. При вращении барабана магниты, закрепленные на его стенке, замыкают магнитоуправляемый контакт герконного реле, которое подает сигнал на вход микропроцессора который по заранее составленной программе отсчитывает заданное количество порций жидких удобрений.
3.3. Разработка схемы автоматизации с использованием микроп¬роцессорных средств. Схемы подключения.
Разработаны схемы управления процессом приготовления и фасовки ж.у. с использованием микропроцессорного устройства серии КР 580: на рис. 3 приведена типовая схема построения модуля центрального процес-сора; на рис.4 схема подключения датчиков и цепи управления; на рис.5 схе¬ма подключения исполнительных устройств; на рис.6 схема устройства срав¬нения заданных доз ж.у.
В таблице №7 приведены данные на использование микропроцессорные средства.
7.Охрана труда.
1.Общие сведения о проектных решениях по техники безопасности.
Для обеспечения техники безопасности в проекте в сетях до 1000 В, с глухозаземленной нейтралью, кроме защитного заземления, предусмотрено все корпуса электроприемников и все металлические нетоковедущие части, которые могут оказаться под напряжением, соединять с проводниками с заземленной нетралью.
В качестве нулевых защитных проводников проектом предусмотрено использовать:
— нулевые рабочие проводники, за исключением нулевых рабочих проводников однофазных электроприемников;
-специально предусмотренные для этой цели проводники ( четвертая жила кабеля, четвертый провод); -металлические конструкции зданий;
-стальные трубы электропроводок и металлические наземные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных смесей, канализаций, центрального отопления. Точка присоединения выполняется сваркой или болтовыми соединениями. Для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям в момент включения и отключения электрической цепи применяются закрытые конструкции выключателей, предусмотрена звуковая сигнализация, имеются ограждения.
Для персонала обслуживающего электрооборудование хозяйства предусмотрены следующие защитные средства:
Диэлектрические перчатки и галоши.
Указатель напряжения сети УНН-1.
Инструмент с изолированными рукоятками.
Пластмассовые каски.
Переносные защитные заземляющие проводники типа ШЗП-1.
Переносные плакаты безопасности.
Защитные очки типа ЗНР1 -Т.
8.2.3ащитное отключение.
Так же проектом предусматривается помимо заземления и зануления установки устройство защитного отключения. Выбор места установки УЗО в групповых цепях электроустановки зданий должен выполняться с учетом включения в зону действия УЗО прежде всего участков электрической групповой цепи с наибольшей вероятностью электропоражения людей при прикосновении к токоведущим или открытым проводящим частям электрооборудования, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под напряжением (розеточные группы, ванные, душевые комнаты, стиральные машины, помещения с повышенной опасностью поражения током и т.п.). При выборе места установки УЗО в здании следует учитывать: способ монтажа электропроводки, материал строений, назначение УЗО, условия эксплуатации по электробезопасности, параметры УЗО, класс помещений, схемы подключения электроприборов и т.п.
Необходимым условием нормального функционирования УЗО в электроустановке здания является отсутствие в зоне действия УЗО любых соединений нулевого рабочего проводника N с заземленными элементами электроустановки и нулевым защитным проводником РЕ.
Поскольку повреждение и старение изоляции возможны и в фазных, и в нулевом рабочем проводниках, а УЗО реагирует на утечку на землю с любого из них, на отходящих линиях следует устанавливать двух- и четырехполюсные автоматические выключатели. Только в этом случае возможно методом поочередного включения линий найти неисправную цепь, в том числе и цепь с утечкой с нулевого проводника без демонтажа вводно- распределительного устройства, а также возможно отключить неисправную цепь для обеспечения работы остальной части электроустановки. На рисунке 8.1 приведен пример схемы электроустановки здания с применением УЗО(для примера взят номенклатурный ряд АСТРО*УЗО).
Режим TN-S по мнению специалистов обеспечивает лучшие условия электробезопасности при эксплуатации электроустановок и наиболее благоприятен для успешного функционирования УЗО(рис.8.2).
В ближайшие годы УЗО будет являться основным и наиболее радикальным электрозащитным средством, а это означает, что нормативная база должна развиваться и совершенствоваться, чтобы отвечать требованием времени.
7.3.Производственная санитария.
Участок для строительства предприятия выбран в сухом месте с небольшим уклоном, расположен он с подветренной стороны от населенного пункта и на расстоянии 1,5 от него, что полностью удовлетворяет ширине санитарно — защитной зоны.
Проектом предусмотрены бытовые помещения для отдыха и санитарной обработки одежды и инструмента.
Для подачи свежего воздуха на комплексе предусмотрена приточно — вытяжная вентиляция. Для хозяйственных и питьевых нужд на предприятии
проведен водопровод. Освещение производственного цеха, служебных и бытовых помещений выполнено в соответствии с нормативными документами.
7.4.Пожарная безопасность.
Производственный процесс в здании относится к категории «Д».Здание относится к III степени огнестойкости ( все элементы несгораемые кроме перекрытий здания, дверных и оконных проемов, которые могут быть сгораемы).
В помещении проектом предусматривается 4 пожарных крана со шлангами длиной 20 м. На каждом торце здания предусмотрены пожарные щиты с комплектом первичных средств тушения пожара: топор, лом, два ведра и два огнетушителя, а также ящики с песком. Количество воды необходимое для пожаротушения рассчитывается по формуле:
Заключение
От почвы и ее плодородия зависит жизнь людей. Почву считают великой лабораторией, арсеналом, доставляющим средства производства, предмет труда, место для поселения людей. Поэтому о почве необходимо заботиться всегда, чтобы выполнить свой долг – оставить ее улучшенной последующим поколениям.
Обрабатываемые земли – результат сложных естественных процессов и труда многих поколений людей. Поэтому качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы значительное количество минеральных и органических веществ, тем самым объединяя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га почва теряет 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия . Поэтому необходимо систематически пополнять запасы этих элементов в почве внесением удобрений. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека.
Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит повышению их плодородия, в других – к ухудшению, деградации и гибели. К особо опасным последствиям влияния человека на почвы следует отнести ускоренную эрозию, загрязнение чужеродными химическими веществами, засоление, заболачивание, изъятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища и др.). Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял угрожающий характер. Уменьшение площадей плодородных почв происходит во много раз быстрее, чем их образование. Особенно опасна для них ускорения эрозия.
Список использованной литературы
И.Ф. Бородин, Н.И. Кирилин «Практикум по основам автоматики и автоматизации производственных процессов»: М.Колос 2010.
И.Ф. Бородин «Автоматизация технологических процессов»: М. Агропромиздат 2011.А.Э. Кравчик и др. «Выбор и применение асинхронных двигателей»:М.Энергоатомиздат 2009.