Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > автоматизация
Название:
Система керування барабанної сушарки у технологічному процесу виробництва тирси

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: автоматизация

Цена:
10 грн



Подробное описание:

ЗМІСТ
Перелік скорочень та умовних позначень ……………………………………..9
ВСТУП .………………………………………………………………………..10
1. ТЕХНОЛОГІЯ ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА ТИРСИ У БАРАБАНІЙ СУШАРЦІ ………………………………………………..………………...12
1.1 Опис технологічного процесу ……………………………………….12
1.2 Аналіз технологічного процесу, як об’єкта керування ………...……17
1.3 Постановка задачі системи керування ……………….….....…...……18
2. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ ……..……………...…...……………………..21
2.1 Контур контролю вологості тирси на виході з барабанної сушарки .21
2.2 Контур регулювання витрати палива в топці ………………..…...….21
2.3 Контур регулювання витрати первинного повітря в топці ………....21
2.4 Контур контролю температури в змішувальній камері ……………..22
2.5 Контур регулювання витрати вторинного повітря в змішувальній камері …...……………………………………………..……………………22
2.6 Контур регулювання тиску в змішувальній камері …………..…......23
2.7 Контур контролю температури в змішувальній камері …………......23
2.8 Контур пуску двигуна і його сигналізація ………...…………..…......23
2.9 Дистанційне керування та аварійний захист електродвигуна ……...24
3. МАТЕМАЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ ВИРОБНИЦТВА ТИРСИ У БАРАБАННІЙ СУШАРЦІ …………..……………………………....…….26
3.1 Математична модель топки та сушильного барабану..…...……....…26
3.2 Математична модель барабанної сушарки ..………..…….…...……..35
4. РОЗРОБКА ОПТИМАЛЬНОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ …………...…...37
4.1 Вибір критерію оптимальності ………………………………….....…37
4.2 Оптимальне керування зі зворотнім зв’язком з інтегральним критерієм якості ………………………………………………….….…37

4.3 Побудова оптимального програмного керування…………….….…..42
5. РОЗРОБКА НЕЧІТКОГО РЕГУЛЯТОРА ………………………………....46
5.1. Обґрунтування вибору НчАСК ………………………………………46
Опис лінгвістичних змінних …………………………………………..46
5.3 Формування нечітких правил керування …………………………….61
5.4 Реалізація нечіткої системи в MatLab ………………………………..61
6. СИНТЕЗ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ …………………………………….…66
6.1. Синтез системи керування методом Циглера-Нікольса ……………66
6.2 Методом перехідного режиму ………………………………………...68
7. МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА ……………………………………………...…..74
7.1 Матеріальний баланс ………………………………………………..…75
7.2 Технологічний розрахунок ……………………………………………75
7.3 Тепловий баланс ……………………………………………………….76
8. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ………………………………..79
8.1 Обґрунтування доцільності модернізації сушарки ………………….79
8.2 Розрахунок капіталовкладень ………………………...……………….81
8.3 Розрахунок вартості проектних робіт ………….………...…………...82
8.4 Обрахування ефективності автоматизації виробництва ……………..83
9. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ.84
9.1 Керування барабанної сушарки у технологічному процесі виробництва тирси ….…………...…………………………………….84
9.2 Робота на барабанній сушарці …………………………………..…….85
9.3 Обслуговування систем автоматизації …………………………….....86
9.4 Освітлення ……………………………………………...………………87
9.5 Захист від шуму ………..…………………………………………...….87
9.6 Вентиляція ……………………………………………………………...87
9.6.1 Аварійна вентиляція ……….………………………………...…..87
9.6.2 Боротьба з пилом ………….………………………………...…...88
9.7 Електронебезпека ……………………….………………………..……88
9.7.1 Статична електрика ……………………….………...……...……88
9.7.2 Електробезпека …………………………...………………...……89
9.8 Пожежна небезпека …………………………….……………………...90
9.9 Проведення ремонтних робіт ……………………….……………...…91
9.10. Безпека в надзвичайних ситуаціях ………………………...………..93
9.10.1 Організаційна структура цивільного захисту ……...……...….93
9.10.2 Оцінка стійкості об’єкта до впливу вибуху …………………..93
9.10.3 Колективні і індивідуальні засоби захисту ……………...……96
9.10.4 Фінансування заходів ЦО ………………………………...…...97
Висновок .........................................................................................................98
Специфікації на прилади ...………………………………………………....99
Специфікації барабанної сушарки (мех. частина) ……………………..105
Список використаної літератури ...……………………………………..107

Перелік скорочень та умовних позначень

вх. – вхід
ну – нормальні умови
вих. – вихід
нс. – навколишнє середовище
пал. – паливо
пов. - повітря
т.г. - топічні гази
тир - тирса
надл. - надлишок
Q – витрата тепла речовиною
V – лінійна швидкість потоку речовини
S – площа поперечного перерізу барабану
ρ - густина речовини
С – теплоємність повітря
θ – температура речовини
М – маса акумульованої речовини/ маса акумульованих топочних газів при спалюванні 1 м3 палива/ вологість (у розділі 4)
G – об’ємна витрата речовини
q – кількість тепла, віддане в шарі теплоносієм при спалюванні 1 м3 палива

 

 

 


Вступ
Сушка – тепловий процес зневоднення матеріалів шляхом випарювання вологи та відводу утворених парів.
Барабанні сушарки широко використовуються для неперервної сушки при атмосферному тиску кускових, зернистих та сипучих твердих матеріалів.
В якості теплоносія використовують топкові гази, що отримують в топці в результаті спалювання палива.
Автоматизація виробничих процесів призводить до збільшення випуску продукції, зниженню собівартості та покращенню якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, дає економію матеріалів, покращує умови праці та техніки безпеки.
В представленому дипломному проекті проведено ознайомлення з процесом сушіння в барабанній сушарці. Головним об’єктом керування та автоматизації являється сушильний барабан неперервної дії.
Видалення вологи з твердих і пастоподібних матеріалів дозволяє здешевити затрати на транспортуванні, додати їм необхідної властивості (наприклад, зменшити злежуваність тирси), а також зменшити корозію апаратури і трубопроводів при зберіганні. Вологу можна видаляти з матеріалів механічним способами (віджимом, відстоюванням, фільтруванням, центрифугуванням). Однак більш повне зневоднення досягається шляхом випарювання вологи і відводу утворених парів, тобто з допомогою теплової сушки. Цей процес широко використовується у хімічній технології. Він часто є останньою операцією на виробництві, попереднього випуску готового продукту. При цьому попереднє видалення вологи зазвичай здійснюється більш дешевими механічними способами (наприклад, фільтруванням), а остаточне – сушінням. Такий комбінований спосіб видалення вологи дозволяє підвищити економічність процесу.
У хімічних виробництвах, як правило, застосовується штучна сушка матеріалів в спеціальних сушильних установках, так як природна сушка на відкритому повітрі – процес занадто тривалий.
Процес сушіння характеризується низкою параметрів: якістю та кількістю сировини і готового продукту, температурою і відносною вологістю середовища, часом перебування продукту в сушарці та інші.
Основним визначальним параметром процесу сушіння, є кільцева вологість продукту.

1. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС СУШКИ ТИРСИ В БАРАБАНІЙ СУШАРЦІ
1.1. Опис технологічного процесу
Сушка – це процес видалення вологи з твердих матеріалів або пастоподібного матеріалу шляхом випарювання рідини, що в ньому знаходиться, за рахунок підведеного до матеріалу тепла.
Це складний тепломасообмінний процес, швидкість якого в основному визначається швидкістю дифузії вологи в матеріалі. При сушінні волога переміщається з глибини матеріалу до поверхні; тепло, необхідне для випарювання, підводиться до поверхні і розподіляється вглиб матеріалу. Рушійною силою процесу сушіння є різниця парціальних тисків вологи над поверхнею матеріалу і в навколишньому середовищі.
За способом підведення тепла до матеріалу, що висушується, розрізняють таки види сушіння: конвективну, контактну, радіаційну, діелектричну, сублімаційну.
Найбільш широко розповсюджені в хімічній технології конвективний та контактний методи сушіння.
При конвективній сушці тепло передається від теплоносія до поверхні висушуваного матеріалу. В якості теплоносіїв використовують повітря, інертні та димові гази.
При контактній сушці тепло матеріалу, що висушується, передається крізь теплопровідну перегородку, що стикається з матеріалом.
Дещо рідше використовують радіаційну сушку (інфрачервоними променями) та сушку електричним струмом (високої або промислової частоти).
Методи сушіння сублімацією в рідких середовищах, з скиданням тиску, знаходять використання в інших галузях промисловості.
Застосовувані в хімічній промисловості види сушарень можемо кваліфікувати по технологічним відзнакам: тиску (атмосферні та вакуумні), періодичності процесу, способу підводу тепла (конвективні, контактні, радіаційні, з підігрівом струмом високої частоти), роду сушильного агента (повітряні, газові, сушарки на перегрітому пару), направленням руху матеріалу та сушильного агента (прямоточні та протиточні ), способу обслуговування, схемі циркуляції сушильного агента, тепловій схемі та т.д.
Вибір типу сушарки залежить від хімічних властивостей матеріалу. Так, при сушці матеріалів з органічними розчинниками використовують герметичні апарати і сушку зазвичай проводять під вакуумом, при сушці матеріалів, що окислюються, використовують продування інертними газами, при сушці рідких суспензій використовують розпил матеріалу. Конструкції сушарок дуже різноманітні і вибір їх визначається технологічними особливостями виробництва.
Найбільш широке розповсюдження отримали барабанні сушарки. Ці сушарки відрізняються високим рівнем виробництва і відносяться до конвективних сушарок. В якості сушильного агента в них використовують повітря і димові гази. В цих апаратах сушці піддають солі, паливо, пасти, їх використовують в виробництві соди, добрив, отрутохімікатів та інших речовин.
Технологічний процес виробництва тирси в барабанній сушарці зображено на рисунку 1.

Рис. 1 «Сушка тирси в барабанній сушарці»
1- топка, 2 - змішувальна камера, 3 - барабан, 4 - бункер, 5 - циклон,
6 - вентилятор, 7 - автоматичний дозатор, 8 - електродвигун барабану.
В барабан, що обертається дозатором з бункера подається вологий матеріал, де він поступово переміщується вздовж по нахилу барабана. В тому ж напрямку в барабан поступає сушильний агент – гаряче повітря, що нагрівається в топці за рахунок спалювання палива. Матеріал нагрівається і волога, що вміщається в ньому, випарюється. Водяна пара, що виділяється, видаляється з сушарки разом з відпрацьованим газом. Разом з газом видаляється частина тонкозернистого матеріалу, тому відпрацьований сушильний агент перед викиданням в атмосферу очищують від пилу в циклоні. Висушений матеріал розвантажується в кінці барабана в бункер. На кінцях барабану часто встановлюють ущільнюючі пристрої, що перешкоджають вильоту сушильного агента.
Сушильні барабани в відповідності до рисунка 2 використовуються для сушіння різних сировинних матеріалів та палива, з порівняно високою перш початковою вологістю та в’язкістю.

Рисунок 2 – Барабана сушарка
Сушарка представляє собою циліндричний барабан 1, до якого кріпляться бандажі 9, що спираються на опорні 3 і опоно-упорні 6 ролики. Обертання барабану передається від через редуктор 4 і зубчастий вінець 5, що закритий кожухом 10. Потужність двигуна від 1 до 40 кВт. Частота обертів барабана 1—8 об/хв. Розміри корпусів сушарки нормалізовані. Так, за нормами машинобудування МН 2106-61 встановлений діаметр барабана 1600мм.
Довжина барабан залежить від діаметра і складає 8м. Звичайно, відношення довжини L барабана до діаметра D повинно бути L/D = 3,5 — 7,0.
Матеріал, що висихає, подається в приймальну камеру 8 та поступає на приймально-гвинтову насадку, а з неї – на основну насадку. Лопаті насадки підіймають та скидають матеріал при обертанні барабана. Барабан встановлено під кутом а до горизонталі до 6°; продукт, що висихає переміщається до вивантаженої камери 2 і при цьому продувається сушильним агентом. Проміж барабаном, що обертається, і нерухомою камерою встановлено ущільнювальний пристрій 7. Вибір типу насадки залежить від матеріалу. Для великих шматків і матеріалів, що налипають, використовують лопатеву систему насадки, для сипучих матеріалів — розподілену, для пило утворюючих матеріалів — перевалочну з закритими осередками. Барабан заповнюють матеріалом, зазвичай, до 20%.
Сушильні барабани мають відносно велику продуктивність. Вони являються, на сьогоднішній день, поки що єдиними установками, в яких можна без особливих труднощів висушити в’язкі кускові матеріали.
При обертанні барабана відбувається неперервне перемішування матеріалу, що висихає. Це дозволяє використати для сушіння високу температуру газів (до 460°С для легкозаймистого вугілля, до 1000° С для сировини та добавок).
Використання газів з високою температурою робить ці сушарки відносно економічним апаратами як за витратою електроенергії, витраченою на обертання барабана та аспірацію, так і за витратою тепла.
Матеріал, що висушується та сушильний агент можуть переміщатися в барабані в одному напрямку — прямоточно, або назустріч один одному — протиточно. В процесі сушки тирси здебільш використовують сушильні барабани, що діють за принципом прямотока.
В місцях сполучення сушильного барабана з змішувальною камерою топки і з розвантажувальною камерою встановлюють ущільнювачі різної конструкції, що запобігають підсосу холодного повітря з оточуючого середовища.
Витрати тепла на випарювання 1 кг вологи складає від 900 до 1400 ккал/кг в залежності від розміру сушильного барабана, характеристики матеріалу, що висихає, та типу топки. Загальний супротив системи, зазвичай, не перевищує 100— 150 мм вод. ст.
Спочатку барабана перед пересипними устроями, для найкращого функціонування його, а при липких матеріалах — для підсушки матеріалу до потрапляння в пересипні устрої, зазвичай, встановлюють направляючі гвинтові лопаті, а також навішують ланцюги.
Для збільшення заповнення барабана матеріалом встановлюють підпірні пристрої на виході матеріалу з барабана.

1.2. Аналіз технологічного процесу, як об’єкта керування
Основним параметром, що регулюють, в барабані є температура сушіння. Перед системами керування та автоматизації процесу сушіння стоять завдання підтримування на заданих значеннях параметри, що регулюють:
- якість згорання палива;
- розрідження в топці сушильного барабана;
- підтримання температури в сушильному барабані;
- вологість тирси, що висушують.
Підтримання вище перелічених параметрів на заданих значеннях здійснюється зміною наступних параметрів, що регулюють:
- якість згорання палива регулюється зміною кількості повітря, що подається на горіння;
- розрідження в топці регулюється зміною кількості відхідних димових газів;
- регулювання температури в сушильному барабані здійснюється шляхом зміни подачі газу на пальники.
- вологість матеріалу, що висушується, регулюється зміною кількості повітря, що подається на сушарку.
Якісному регулюванню процесу перешкоджають наявність збуджуючих впливів:
Збуджуючі вимірювальні величини:
- параметри газу (тиск, температура, вологість);
- параметри повітря (тиск, температура, вологість);
- вологість і температура сировини.
Збуджуючі незмінні параметри:
- склад газу;
- склад сировини.
Найбільш впливовими збудженнями є вологість і температура сировини, що поступає на сушку. Ці параметри не являються регульованими. Але їх можна виміряти і враховувати при регулюванні.
1.3 Постановка задачі системи керування
Мета керування полягає в забезпеченні висушування поступаючого вологого твердого матеріалу до заданого значення вологості. Критерієм керування (показником ефективності) процесу виступає параметр, що визначає якість продукту або його кількість.
В якості об’єкта керування, при автоматизації процесу сушіння, представлена барабанна прямоточна сушарка, в якої сушильного агенту служать топкові гази, що одержують в топці. Показником ефективності даного процесу є вологість матеріалу, що виходить з сушарки, а метою керування – підтримання цього параметру на визначеному значенні.
Основними збуреннями процесу є зміна витрати матеріалу і його вологість, а також зміна витрати і початкової температури сушильного агента – теплоносія.
Вологість сухого матеріалу визначається, з одного боку, кількістю вологи, що поступає з вологим матеріалом, а з іншого боку кількості вологи, що видаляється з нього в процесі сушіння. Кількість вологи, що поступає з вологим матеріалом, залежить від витрати цього матеріалу і його вологості, а також від витрати сушильного агента.
Витрата матеріалу визначає продуктивність сушарки, яка, як правило, повинна бути постійною. Тому треба іти по шляху: стабілізації витрати вологого матеріалу, що забезпечує задану продуктивність і усуває збудження за заданим каналом. Для цієї мети встановлюють автоматичні дозатори.
Вологість матеріалу, що поступає в сушарку, залежить від технологічного режиму попередніх процесів. З зміною цього параметру в об’єкті будуть мати місце сильні впливи.
Поверхня контакту сушильного агента і матеріалу залежить від товщини шару цього матеріалу і його гранулометричного складу. Товщина шару визначається наявністю матеріалу в барабані і при постійній витраті матеріалу і швидкості обертання барабану буде постійною. Гранулометричний склад визначається ходом попередніх технологічних процесів, з його зміною в об’єкт вносяться збудження.
Величина вологості сушильного агента залежить від витрати цього агента, що проходить крізь сушарку, чим більше витрата, тим менше вологість сушильного агента. З зміною витрати сушильного агенту в об’єкті може вноситися збурюючі впливи.
Розрідження в барабані сушарки легко стабілізувати шляхом зміни витрати сушильного агента, що виводиться з сушарки. Температура ж визначається усіма параметрами, що маються в наявності, а також інтенсивністю процесу випарювання вологи з матеріалу. Стабілізувати її можна шляхом зміни витрати сушильного агенту або температури топочних газів. Необхідно відзначити, що діапазон зміни останнього параметру суттєво обмежено, що пояснюється вимогами техніки безпеки і можливістю розкладання матеріалу, що висушується.
Навантаження об’єкту за сушильним агентом підтримується на постійному значенні регулятором розрідження повітря в змішувальній камері, що впливає на клапан, встановлений на лінії відведення повітря після циклону. При постійному гідравлічному опорі барабана і відсутності підсосу повітря з атмосфери система регулювання розрідження забезпечує постійність швидкості проходження сушильного агента вздовж барабану. Оптимальне значення швидкості повітря встановлюють, з розрахунком того, що з її зростанням збільшується швидкість сушіння твердого матеріалу і одночасно зростають втрати тепла з відпрацьованим повітрям.
Таким чином, усі параметри, що впливають на показник ефективності, стабілізувати неможливо. Зокрема, збурення буде з’являтись в результаті зміни початкової вологості матеріалу та сушильного агента, гранулометричного складу матеріалу і т.д. В барабані може змінюватись розподілення матеріалу, а також гідравлічні умови його обтікання сушильним агентом. В зв’язку з цим в якості основного параметру, що регулюється доцільно взяти вологість твердого матеріалу, а регулюючий вплив здійснювати зміною витрати сушильного агента. Проте, при відсутності надійного приладу для неперервного вимірювання вологості матеріалу, а також при великих запізненнях в отриманні даних про вологість матеріалу на виході. Тому в якості регулюючого параметру використовують температуру сушильного агента в барабані. Це доцільно з точки зору динаміки, так як на збурення ця величина реагує швидше. Датчик регулятора температури встановлюють в межах першої третини довжини сушарки, так як на початку апарату температура теплоносія змінюється більш інтенсивно, ніж в його кінці. При цьому зменшується також запізнення об’єкту. Датчик монтують безпосередньо на поверхні барабана, а його вільні кінці приєднують до передатного перетворювача через спеціальний струмознімальний пристрій, з рухомими контактами.
Повнота спалювання паливного газу забезпечується АСР, відношення витрати паливного газу та первинного повітря, що керує подачею первинного повітря в топку. При зміні теплотворної властивості палива доцільно корегувати це відношення за вмістом кисню в топочних газах.
Таким чином, при керуванні процесами сушіння в прямоточній барабанній сушарці слід регулювати відношення витрати палива та первинного повітря, вологого матеріалу, температуру в сушильного агенту на вході та виході з сушарки, температуру в сушарці, розрідження в змішувальній камері.

 

 

 

 

 

2. ФУНКЦІОНАЛЬНА СХЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ .
2.1 Контур контролю вологості тирси на виході з барабанної сушарки
В схемі автоматизації (Схема № ДП ЛАз51с.14.01.000.СхА) на виході з бункеру 4, після дозатору 7, встановлено контур контролю вологості тирси на виході. Контур отримує сигнал від первинного вимірювача (поз. 1а). Вологість показується на табло вторинного показуючого приладу (поз. 1б). Далі інформація подається в мікроконтроллер де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень вологості, а також формується сигнал корегування завдання для системи регулювання витрати палива в топці.
2.2 Контур регулювання витрати палива в топці
На вході у топку 1 встановлено контур регулювання витрати палива в топці. Контур отримує сигнал від первинного витратоміра (поз. 2а), що перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою вторинного перетворювача сигналу (поз. 2б). Витрата показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 2в). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень витрати, а також формується сигнал регулювання для системи регулювання витрати повітря в топці. А також у відповідності до запрограмованого закону регулювання з корективами від контуру вологості генерується сигнал керування, що надходить до електропневматичного перетворювача (поз. 2г). Далі пневматичний сигнал надходить до пневматичного виконуючого механізму (поз. 2д) на трубопроводі палива.
2.3 Контур регулювання витрати первинного повітря в топці
На вході у топку 1 встановлено контур регулювання витрати первинного повітря топці. Контур отримує сигнал від первинного витратоміра (поз. 3а), що перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою вторинного перетворювача сигналу (поз. 3б). Витрата показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 3в). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень витрати. А також у відповідності до запрограмованого закону регулювання з корективами від контуру регулювання витрати палива в топці генерується сигнал керування, що надходить до електропневматичного перетворювача (поз. 3г). Далі пневматичний сигнал надходить до пневматичного виконуючого механізму (поз. 3д) на повітроводі топки.
2.4 Контур контролю температури в змішувальній камері
В змішувальній камері 2 встановлено контур контролю температури топочних газів в камері змішування. Контур отримує сигнал від датчика температури (поз. 4а), що перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою вторинного перетворювача сигналу (поз. 4б). Величина температури показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 4в). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень температури, а також формується сигнал корегування завдання для системи регулювання витрати вторинного повітря в змішувальній камері.
2.5 Контур регулювання витрати вторинного повітря в змішувальній камері
В змішувальній камері 2 встановлено контур регулювання витрати вторинного повітря в змішувальній камері. Контур отримує сигнал від первинного витратоміра (поз. 5а), що перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою вторинного перетворювача сигналу (поз. 5б). Витрата показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 5в). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень витрати. А також у відповідності до запрограмованого закону регулювання з корективами від контуру контролю температури топочних газів в камері змішування генерується сигнал керування, що надходить до електропневматичного перетворювача (поз. 5г). Далі пневматичний сигнал надходить до пневматичного виконуючого механізму (поз. 5д) на повітроводі змішувальної камери.


2.6 Контур регулювання тиску в змішувальній камері
В змішувальній камері 2 встановлено контур регулювання тиску в змішувальній камері. Контур отримує сигнал від первинного манометра (поз. 6а), з уніфікованим вихідним сигналом. Тиск показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 6б). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень тиску. А також у відповідності до запрограмованого закону регулювання генерується сигнал керування, що надходить до електропневматичного перетворювача (поз. 6в). Далі пневматичний сигнал надходить до пневматичного виконуючого механізму (поз. 6г) на газоході відпрацьованого сушильного агенту.
2.7 Контур контролю температури в змішувальній камері
В газоході відпрацьованого сушильного агенту встановлено контур контролю температури топочних газів на виході з сушильного борабану. Контур отримує сигнал від датчика температури (поз. 7а), що перетворюється в уніфікований сигнал за допомогою вторинного перетворювача сигналу (поз. 7б). Величина температури показується на табло вторинного показую чого приладу (поз. 7в). Далі інформація подається в мікроконтроллер, де дані регіструються та сигналізується високий та низький рівень температури.
2.8 Контур пуску двигуна і його сигналізація.
В схемі автоматизації не передбачено технологічне блокування, аварійний захист електродвигуна та технологічна сигналізація. Але це вказано на схемі ДП ЛАз51с.14.03.000 СхЕ.
Мотор дистанційно регулюються за допомогою приладів МП (магнітні пускачі)
SB1 - кнопка «стоп». За допомогою неї вимикається живлення мотора.
Вимикання живлення моторів сигналізується лампочками HL1.
Для включення живлення використовують кнопки SB2.
Сигналізація, що мотори ввімкнені показується лампочками HL2.


2.9 Дистанційне керування та аварійний захист електродвигуна
Постановка задачі по керуванню і аварійному захисту електродвигуна технологічного процесу сушки тирси в барабанній сушарці.
Включення живлення електродвигуна повинно виконуватись за допомогою кнопок зеленого кольору, а виключення за допомогою червоних кнопок.
Якщо виникає аварія барабану 3 (Схема № ДП ЛАз51с.14.01.000.СхА), то система аварійного захисту повинна спрацювати таким чином: живлення електродвигуна М8 вимикається.
Включення живлення для електродвигуна М8 виконується за допомогою кнопки SB2 (Схема № ДП ЛАз51с.14.03.000 СхЕ).
Надійна та безперебійна робота електродвигуна забезпечується в першу чергу належним вибором його по номінальній потужності, режиму роботи і формі виконання. Не менше значення має також дотримання необхідних вимог і правил при складанні електричної схеми, виборі пускорегулювальної апаратури, проводів та кабелів, монтажі та експлуатації електропривода.
Аварійні режими роботи електродвигуна:
До аварійних режимів відносяться:
1) багатофазні (трьох-і двофазні) і однофазні короткі замикання в обмотках електродвигуна; багатофазні короткі замикання в вивідний коробці електродвигуна і у зовнішніх силових колах (в проводах і кабелях, на контактах комутаційних апаратів, в ящиках опорів); короткі замикання фази на корпус або нульовий провід всередині двигуна чи у зовнішніх колах- в мережах із заземленою нейтраллю; короткі замикання в колі управління; короткі замикання між витками обмотки двигуна (виткове замикання).
Короткі замикання є найбільш небезпечними аварійними режимами в електроустановках. У більшості випадків вони виникають через пробій або перекриття ізоляції. Струми короткого замикання іноді досягають величин, в десятки і сотні разів переважаючих значення струмів нормального режиму, а їх тепловий вплив і динамічні зусилля, яким піддаються струмопровідні частини, можуть призвести до пошкодження всієї електроустановки;
2) теплові перевантаження електродвигуна через проходження по його обмотках підвищених струмів: при перевантаженнях робочого механізму з технологічних причин, особливо важких умовах пуску двигуна під навантаженням або його застряганні при тривалому зниженні напруги мережі, випаданні однієї з фаз зовнішнього силового кола або обриві проводу в обмотці двигуна, механічних пошкодженнях в двигуні або робочому механізмі, а також теплові перевантаження при погіршенні умов охолодження двигуна.
Теплові перевантаження викликають в першу чергу прискорене старіння і руйнування ізоляції двигуна, що призводить до коротких замикань, тобто до серйозної аварії і передчасного виходу двигуна з ладу.
Види захисту асинхронних електродвигунів
Головним і найбільш дієвим засобом є електричний захист двигунів.
Захист асинхронних електродвигунів від коротких замикань
Захист від коротких замикань відключає двигун при появі в його силовому колі або в колі управління струмів короткого замикання.
Апарати, які здійснюють захист від коротких замикань (плавкі запобіжники, електромагнітні реле, автоматичні вимикачі з електромагнітним розщеплювачем), діють практично миттєво, тобто без витримки часу.

 

 

 

 


3. МАТЕМАЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ СУШКИ В БАРАБАННІЙ СУШАРЦІ

3.1 Математична модель топки та сушильного барабану.

Математична модель топки

Параметричні значення вхідних та вихідних параметрів, що протікають в топці наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1
№ з/п Параметр Одиниця виміру Показник
1. Температура навколишнього середовища, θнс °C 25
2. Температура на вході в топку, θвх, θпу °C 25
3. Температура на виході з топки, θтг °C 400
4. Теплоємність палива (при 25°C), Спал кДж/(кг*К) 1,223
5. Теплоємність повітря (при 25°C), Спов кДж/(кг*К) 1,004
6. Теплоємність топочних газів (при 400°C), Стг кДж/(кг*К) 1,151
7. Кількість тепла, віддане в шарі теплоносієм при спалюванні 1 м3 палива, q кДж/м3 25194
8. Об’єм топки (1,5м*1,5м*1,5м) м3 3,375
9. Швидкість повітря в топці м3/с 23
10. Густина топочних газів, ρтг кг/м3 0,525

При математичному моделюванні топки печі було зроблено наступні припущення:
природний газ спалюється миттєво, а тепло миттєво розподіляється по всьому об’єму камери згорання;
паливо спалюється повністю, так як воно спалюється в надлишку кисню;
оскільки вміст метану в природному газу більше 90%, для спрощення розрахунків вважатиме, що він на 100% складається з метану;
робимо припущення, що в камері не відбувається акумуляція маси;
оскільки горіння відбувається в надлишку кисню, то тепловиділення ведемо за паливом;
повітря і газ попередньо підготовлюють, тому їх температури вважаємо сталими.
Структурно параметрична схема топки печі наведена на рисунку 3.1


Рис. 3.1 Структурно параметрична схема топки

Модель масообміну.
Згідно з законом збереження маси Ломоносова запишемо основне рівняння статики:
Gпал+Gпов=Gтг,
де М=V*S*ρ; G=V*S.
Тоді рівняння масообміну в динаміці набуває вигляду:
Gпал(t)+Gпов(t)-Gтг(t)=dMтг(t)/dt.
Лінеаризуємо останнє рівняння подавши його в приростах
∆Gпал(t)+∆Gпов(t)-∆Gтг(t)=d∆Mтг(t)/dt.
Виконаємо перетворення за Лапласом:
∆Gпал(p)+∆Gпов(p)-∆Gтг(p)=p*∆Mтг(p).
Виразимо ∆Mтг(p) з останнього рівняння:
∆Mтг(p)=(∆Gпал(p)+∆Gпов(p)-∆Gтг(p))/p (1)
Теплова модель
Запишімо рівняння теплового балансу камери згорання:
Gпал(t)*Cпал*θпал+Gпов(t)*Cпов*θпов+Gпал(t)*q-Gтг(t)*Cтг*θтг(t)=
=d(Mтг(t)*Стг*θтг)/dt=d(Стг*θтг*Vтг(t)*Sтопки*ρтг)/dt.
Лінеаризуємо останнє рівняння подавши його в приростах
∆Gпал(t)*Cпал*θпал+∆Gпов(t)*Cпов*θпов+∆Gпал(t)*q-∆Gтг(t)*Cтг*θтгну-
-Gтгну*Cтг*∆θтг(t)=d(∆θтг(t)*Стг*Mтгну+θтгну*Стг*∆Mтг(t))/dt.
Виконаємо перетворення за Лапласом:
∆Gпал(р)*Cпал*θпал+∆Gпов(р)*Cпов*θпов+∆Gпал(р)*q-∆Gтг(р)*Cтг*θтгну-
-Gтгну*Cтг*∆θтг(р)=р*∆θтг(р)*Стг*Mтгну+θтгну*Стг*р*∆Mтг(р) (2)
Підставивши рівняння (1) в рівняння (2) отримаємо:
∆Gпал(р)*Cпал*θпал+∆Gпов(р)*Cпов*θпов+∆Gпал(р)*q-∆Gтг(р)*Cтг*θтгну-
-Gтгну*Cтг*∆θтг(р)=р*∆θтг(р)*Стг*Mтгну+θтгну*Стг*р*(∆Gпал(p)+∆Gпов(p)-∆Gтг(p))/p.
Згрупуємо доданки з *∆Mтг(р) в одній стороні, а решту в іншій
(Cпал*θпал+q-Cтг*θтгну)*∆Gпал(р)+(Cпов*θпов-Cтг*θтгну)∆Gпов(р)=
=(р*Стг*Mтгну+Gтгну*Cтг)*∆θтг(р).
Виходячи з останнього рівняння маємо, що на температуру на виході впливають ∆Gпал(р) та ∆Gпов(р) тому можна отримати 2 передатні функції:
За каналом ∆Gпал(р)→ ∆Ɵтг(р):
WGпал→Ɵтг(p)=(Cпал*θпал+q-Cтг*θтгну)/(р*Стг*Mтгну+Gтгну*Cтг) (3)
Підставивши відповідні значення параметрів, отримаємо:
WGпал→Ɵтг(p)=4,178/(0,525р+1).
Перехідна характеристика топки за каналом завдання – вихід (∆Gпал(р)→ ∆Ɵтг(р)) приведена на рис. 3.2.

 



Рис 3.2 Перехідна характеристика топки за каналом завдання – вихід (∆Gпал(р)→∆Ɵтг(р)).

За каналом ∆Gпов(р)→∆Ɵтг(р):
WGпов→Ɵтг(p)=(Cпов*θпов-Cтг*θтгну)/(р*Стг*Mтгну+Gтгну*Cтг) (4)
Підставивши відповідні значення параметрів, отримаємо:
WGпов→Ɵтг(p)=-0,372/(0,525р+1).
Перехідна характеристика топки за каналом завдання – вихід (∆Gпов(р)→∆Ɵтг(р)) приведена на рис. 3.3.

Рис 3.3 Перехідна характеристика топки за каналом завдання – вихід (∆Gпов(р)→ ∆Ɵтг(р)).
Математична модель сушильного барабану

Параметричні значення вхідних та вихідних параметрів, що протікають в топці наведені в табл. 3.2.

Таблиця 3.2
№ з/п Параметр Одиниця виміру Показник
1. Температура навколишнього середовища, θнс °C 25
2. Температура топочних газів на вході в сушильний барабан, θтгвх °C 400
3. Температура топочних газів на виході з сушильного барабану, θтгвих °C 90
4. Теплоємність топочних газів (при 400°C), Стгвх кДж/(кг*К) 1,151
5. Теплоємність повітря (при 25°C), Споввх кДж/(кг*К) 1,004
6. Теплоємність топочних газів (при 90°C), Стгвих кДж/(кг*К) 1,068
7. Теплоємність повітря (при 90°C), Споввих кДж/(кг*К) 1,009
8. Площа поперечного розрізу сушильного барабану (π*1,62/4) м2 2
9. Об’єм топки (S*8м) м3 16
10. Швидкість повітря в топці м3/с 2,3
11. Густина топочних газів на вході в сушильний барабан, ρтгвх кг/м3 0,525
12. Густина топочних газів на вході в сушильний барабан, ρтгвих кг/м3 0,97

При математичному моделюванні сушильного барабану було зроблено наступні припущення:
паливо в топці згорає повністю, так як його спалюють в 2,5% надлишку повітря;
втрати в навколишнє середовище складають 5% від загальної кількості тепла, що утворюється;
приймаємо, що температура топкових газів Ɵтг і вихідного повітря Ɵвихпов рівні;
вважаємо, що топка працює в нормальному режимі, а тому:
а) температура палива і повітря на вході в топку постійні;
б) перепад тиску в димарі є сталим, а отже втрата і густина топкових газів також є величиною незмінною.
Структурно параметрична схема сушильного барабану наведена на рисунку 3.4

 

Рис. 3.4 Структурно параметрична схема сушильного барабану

Можемо записати загальне рівняння, виходячи з теплового балансу
Qвх-Qвих+Qутвор-Qвтрат=Qакумульоване,
де Q=V*S*ρ*C*θ; М=V*S*ρ; G=V*S – об’ємна витрата повітря;
Qвх(t)=Qтгвх(t)+Qпов(t);

Qвих(t)=Qтгвих(t)+Qнадл(t);

Qвтрат(t)=0,05*Qутвор(t).

Отже отримаємо

Qвх(t)=Mтгвх(t)*Cтгвх*θтгвх(t)+Gповвх(t)*ρповвх*Cповвх*θповвх(t);
Qвих(t)=Vтг(t)*Sдимоходу*ρтгвих*Cтгвих*θтгвих(t)+Gповнадл(t)*ρповнадл*Cповнадл*θповнадл(t)

В той же час

Gповнадл(t)*ρповнадл*Cповнадл*θповнадл(t)=[Gповнадл(t)-(Мтгвх(t)*16,9)/ρтгвх]*ρповвих*
*Cповвих*θтгвих(t), але Gповнадл(t)≥0;

θповвих(t)=θтгвих(t);

Qутворене(t)=q*Мтг(t);

Qвтрат(t)=0,05*Qутворене;

Qакумульоване(t)=(d(Gтг(t)*ρтг*Cтг*θтг(t)))/dt=Стг*d(Mтг*θтг(t))/dt.

Запишемо загальне рівняння теплообміну в барабанній сушарці:

Mтгвх(t)*Cтгвх*θтгвх(t)+Gповвх(t)*ρповвх*Cповвх*θповвх(t)-Vтг(t)*Sдимоходу*ρтгвих*
*Cтгвих*θтгвих(t)-[Gповнадл(t)-(Мтг(t)*16,9)/ρтгвх]*ρповвих*Cповвих*θтгвих(t)+
+0,95*q*Мтг(t)=Стгd(Mтг(t)*θтг(t))/dt.

В той же час

Мповвих(t)=[Gповнадл(t)-(Мтг(t)*16,9)/ρтгвх]*ρповвих.

Тоді отримаємо

[Мтгвх(t)-Мтгвих(t)]*[Cтгвх*θтгвх(t)-Cтгвих*θтгвих(t)]+Mпоавх(t)*Cповвх*θповвх(t)-
-Mповвих(t)*Cповвих*θтгвих(t)+0,95*q*Мтг(t)=Стгd(Mтг(t)*θтг(t))/dt.

[Мтгвх(t)-Мтгвих(t)]*[Cтгвх*θтгвх(t)-Cтгвих*θтгвих(t)]+[Mпоавх(t)-Mповвих(t)]*
*[Cповвх*θповвх(t)-Cплввих*θтгвих(t)]+0,95*q*Мтг(t)=Стгd(Mтг(t)*θтг(t))/dt.
Запишемо рівняння в приростах, прийнявши

∆f1(t)*∆f2(t)=∆f1(t)*f02+f01*∆f2(t); d(f1+f2)/dt=d(f1)dt+d(f2)/dt.

∆Мтг(t)*[Cтгвх*θтгвх(t)-Cтгвих*θтгвих(t)]+∆Mпов(t)*[Cповвх*θповвх(t)-Cповвих*θтгвих(t)]
+0,95*q*(∆Мтг(t)/dt)=Стг*θ0тг(t)*d(∆Mтг(t))/dt+Стг*М0тг(t)d(∆θтг(t))/dt.

Замінимо:

Z1=Cтгвх*θтгвх(t)-Cтгвих*θтгвих(t);

Z2=Cповвх*θповвх(t)-Cповвих*θтгвих(t);

Z3=0,95*q;

Z4=М0тг(t)*Cтг;

Z5=Стг*Мтг(t).

Тоді отримаємо:

∆Мтг(t)*[Z1+Z3]+∆Мпов(t)*Z2=Z4*∆θтг+Z5*[d∆θтг(t)/dt].

Перетворимо за Лапласом останнє рівняння:

∆Мтг(p)*[Z1+Z3]+∆Мпов(p)*Z2=Z4*∆θтг(p)+Z5*p*d∆θтг(p).
Передатна функція за каналом ∆Gтг(p)→∆θтг(p)

W(p)=∆Gтг(p)/∆θтг(p)=[Z1+Z3]/[Z4+Z5*p]=[Z1/Z4+Z3/Z4]/[1+(Z5/Z4)*p],
Що після апроксимації набуде вигляду аперіодичної ланки 1-го порядку.
W(p)=k/(Tр+1).
Підставивши відповідні значення параметрів отримаємо:

W(p)=9,303/(1,71р+1).

Перехідна характеристика сушильного барабану за каналом завдання – вихід (∆Gтг(р)→ ∆Ɵтг(р)) приведена на рис. 3.5.

Рис 3.5 Перехідна характеристика сушильного барабану за каналом завдання – вихід (∆Gтг(р)→∆Ɵтг(р)).

Передатна функція за каналом ∆Gпов(p)→∆θтг(p)

W(p)=∆Gпов(p)/∆θтг(p)=Z2/[Z4+Z5*p]=[Z2/Z4]/[1+(Z5/Z4)*p],
Що після апроксимації набуде вигляду аперіодичної ланки 1-го порядку.
W(p)=k/(Tр+1).

Підставивши відповідні значення параметрів отримаємо:

W(p)=-0,24/(1,71р+1).

Перехідна характеристика сушильного барабану за каналом завдання – вихід (∆Gпов(р)→ ∆Ɵтг(р)) приведена на рис. 3.6.

Рис 3.6 Перехідна характеристика сушильного барабану за каналом завдання – вихід (∆Gпов(р)→∆Ɵтг(р)).

3.2 Математична модель барабанної сушарки

Структурно параметрична схема барабанної сушарки наведена на рис. 3.7

Рис. 3.7 Структурно параметрична схема барабанної сушарки
При математичному моделюванні барабанної сушарки було зроблено наступні припущення:
масова витрата тирси є сталою величиною;
так як витрата тирси стала, то і маса тирси в середині барабану також є сталою величиною.
Модель масообміну ТГ за вологою:
Gтг(t)*Cтгвх(t)-Gтг(t)*Cтгвих+Gтг(t)*αвип=d(Vбар(t)*Sбар*Стгвих(t)*ρтг)/dt.
Модель масообміну тирси за вологою:
Gтир(t)*Cтгвх(t)-Gтир(t)*Cтгвих.-Gтг(t)*αвип=d(Мтир*Стирвих(t))/dt.
Теплова модель для ТГ:
Gтг(t)*Cтг*θтгвх(t)-Gтг(t)*Cтг*θтгвих(t)+Gтг(t)*αвип*qвип-α*F*(θтгвих(t)-θтирвих(t))=
=d(Vбар(t)*Sбар*Стгвих*ρтг*θтгвих(t))/dt.
Лінеаризиємо рівняння подавши його у приростах:
∆Gтг(t)*Cтг*(θтгвх(t))ну+Gтгну*Cтг*∆θтгвх(t)-∆Gтг(t)*Cтг*(θтгвих)ну-∆θтгвих(t)*Gтгну*Cтг+∆Gтг(t)*αвип*qвип-α*F*(∆θтгвих(t)-∆θтирвих(t))
=Vбар*Sбар*Стгвих*ρтг*d(θтгвих(t))/dt.
Перетворимо за Лапласом та згрупуємо доданки з ∆θтгвих(р)
∆Gтг(р)(Cтг*(θтгвх(t))ну-Cтг*θтгну+αвип*qвип)+Gтгну*Cтг*∆θтгвх(р)+α*F*∆θтирвих(р)=
=(Gтгну*Cтг+α*F)*∆θтгвих(р)+Vбар*Sбар*Стгвих*ρтг*р*∆θтгвих(р).

4. РОЗРОБКА ОПТИМАЛЬНОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ .
4.1 Вибір критерію оптимальності
Задача: мінімізувати витрати палива, що подається у барабанну сушарку та вивести значення температури повітря на заданий рівень.
Для розв’язання даної задачі обираємо інтегральний критерій якості. Критерій оптимальності матиме вигляд:
I=1/2*∫_0^f▒〖[q(Мвих-Мзад)〗2+r Ттг2]dt→min
Де М – вологість тирси, Ттг – температура топічних газів в сушильному барабані.

Рис. 4.1 Структурна схема контуру регулювання

4.2 Розрахунок оптимального керування із зворотнім зв’язком з інтегральним критерієм якості.
Синтезування оптимального лінійного регулятора Рівняння Рікатті.
Динаміка коефіцієнта підсилення і графіки поведінки системи.
Вставка з Mathcad

















 


Г р а ф і к з м і н и к о е ф і ц і є н т і в п і д с и л е н н я



Г р а ф і к з м і н и з м і н н и х с т а н у т а в е к т о р а к е р у в а н н я

О п т и м а л ь н и й л і н і й н и й р е г у л я т о р з і н т и г р а л ь н о ю с к л а д о в о ю .

О б є к т о п т і м а л ь н о г о к е р у в а н н я о п и с у є т ь с я
д и ф ф е р е н ц і й н и м р і в н я н н я м :

а б о в п р о с т о р і с т а н і в :
X(к +1)= Х (к )+ U
Y(k)=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



К о е ф і ц і є н т и Р і к к а т и

З м і н н і с т а н у т а в е к т о р к е р у в а н н я

 

 

 

4.3 Побудова оптимального програмного керування шляхом
вибору матриць .

S,Q,R розв’язку системи в прямому часі, спряженої системи в зворотному часі. Знаходження оптимального керування і оптимальної траєкторії вектора стану.
А л г о р и т м р о з в 'я з к у о п т и м а л ь н о г о п р о г р а м н о г о к е р у в а н н я .
1. П р и п о с т і й н о м у в е к т о р і к е р у в а н н я U0, р о з р а х у в а т и в п р я м о м у ч а с і м а т и м а т и ч н у м о д е л ь п р о ц е с у .
2. В з в о р о т н ь о м у ч а с і р о з в я з а т и о т р и м а н у с п р я ж е н у с и с т е м у .
3. З н а х о д и м о в е к т о р о п т и м а л ь н о г о к е р у в а н н я U.
4. П о в е р т а є м о с я д о п у н к т у 1. з в е к т о р о м о п т и м а л ь н о г о к е р у в а н н я U.

П а р а м е т р и с и с т е м и :

- м а т р и ц я с т а н у

- м а т р и ц я к е р у в а н н я

 


К р о к р о з р а х у н к у -

Ч а с с п о с т е р е ж е н н я -

В е к т о р к р у в а н н я (в х і д н и й с и г н а л ) -

П а р е м е т р и п е р е т в о р е н н я -

К о е ф і ц і є н т п і д с и л е н н я -



 

 

 


М а т и м а т и ч н а м о д е л ь п р о ц е с у р о з р а х о в а н а в п р я м о м у ч а с і
п р и п о с т і й н о м у в е к т о р і к е р у в а н н я .

Р о з 'я з о к с п р я ж е н о ї с и с т е м и в з в о р о т н ь о м у ч а с і .

 

 



Р о з р а х о в а н и й в е к т о р о п т и м а л ь н о г о к е р у в а н н я .

М а т и м а т и ч н а м о д е л ь п р о ц е с у р о з р а х о в а н а в п р я м о м у
ч а с і п р и о п т и м а л ь н о м у в е к т о р і к е р у в а н н я .

 

5. РОЗРОБКА НЕЧІТКОГО РЕГУЛЯТОРУ
5.1. Обґрунтування вибору НчАСК.
Розглянемо створення нечіткого регулятору корекції завдання регулятора витрати палива з урахуванням вологістю тирси на виході. Керувальним впливом буде зміна витрата палива ∆Gпал.
Так як дану корекцію безпосередньо на виробництві здійснює оператор, то для реалізації корегую чого регулятору було використано його знання по роботі з даним обладнанням. Необхідність оперування поняттями «трохи» і «значно» для зміни витрати палива зумовлює необхідність застосування нечіткого регулятору. А так як результатом повинна бути значення величини зміни, то це повинен бути регулятор Мамдані.

5.2 Опис лінгвістичних змінних
Лінгвістичними змінними визначимо:
вологість тирси на виході Мтирси, витрата палива Gпал., витрата повітря Gпов витрата тирси Gтир зміна витрати палива ∆Gпал .
Терми: «низька», «середня», «висока»; «значно знизити», «трохи знизити», «не змінювати» «трохи збільшити», «значно збільшити».
«Універсум» - 0%< Мтирси<20%;
«Універсум» - 20 кг/хв < Gпал.<100 кг/хв;
«Універсум» - 100 кг/хв < Gпов.<300 кг/хв;
«Універсум» - 20 кг/хв < Gтирси<80 кг/хв;
«Універсум» - -25 кг/хв< ∆Gпал.<25 кг/хв;

низька
Лінгвістична змінна: < Вологість; нормальна, 0%< Мтирси <20% >
висока


низька
Лінгвістична змінна: < Витрата; нормальна, 20 кг/хв < Gпал.<100 кг/хв >
висока

низька
Лінгвістична змінна: < Витрата; нормальна, 100 кг/хв < Gпов.<300 кг/хв >
висока

низька
Лінгвістична змінна: < Витрата; нормальна, 20 кг/хв < Gтирси<80 кг/хв >
висока

зменшити значно
трохи зменшити
Лінгвістична змінна: <Зміна витрати; не змінювати,-25 кг/хв< ∆Gпал.<25 кг/хв>
трохи додати
додати значно

Функція належності Вологість низька описано наступним чином:

µ Мтирси_низька (Мтирси)= {■(1,М<5@(10-M)/5@0,M>10),5≤M<10}

Функція належності Вологість нормальна описано наступним чином:

µ Мтирси_нормальна (Мтирси)= {█(0,M<5,або М>15 @(M-5)/5,5≤M<10@(15-M)/5,10≤M≤15)}

Функція належності Вологість висока описано наступним чином:

µ Мтирси_висока (Мтирси)= {█(1,M>15@(M-10)/5,10<M<15@0,M≤10)}

Функція належності Витрата низька описано наступним чином:

µ Gпал._низький (Gпал.)= {■(1,Gпал.<40@(60-Gпал.)/20@0,Gпал.>60),40≤Gпал.<60}

Функція належності Витрата нормальна описано наступним чином:

µ Gпал._нормальна (Gпал.)= {█(0,Gпал.<40,або Gпал.>80@(Gпал.-40)/20,40≤Gпал.<60@(80-Gпал.)/20,60≤Gпал.≤80)}

Функція належності Витрата висока описано наступним чином:

µ Gпал _висока (Gпал.)= {█(1,Gпал.>80@(Gпал.-60)/20,60<Gпал.<80@0,Gпал.≤60)┤

Функція належності Витрата низька описано наступним чином:

µ Gпов._низький (Gпов.)= {■(1,Gпов.<160@(200-Gпов.)/40@0,Gпов.>200),160≤Gпов.<200}

Функція належності Витрата нормальна описано наступним чином:

µ Gпов._нормальна (Gпов.)= {█(0,Gпов.<160,або Gпов.>250@(Gпов.-160)/40,160≤Gпов.<200@(250-Gпов.)/50,200≤Gпов.≤250)}

Функція належності Витрата висока описано наступним чином:

µ Gпов _висока (Gпов.)= {█(1,Gпов.>250@(Gпов.-200)/50,200<Gпов.<250@0,Gпов.≤200)┤

Функція належності Витрата низька описано наступним чином:

µ Gтир._низький (Gтир.)= {■(1,Gтир.<40@(60-Gтир.)/20@0,Gтир.>60),40≤Gтир.<60}

 

Функція належності Витрата нормальна описано наступним чином:

µ Gтир.._нормальна (Gтир.)= {█(0,Gтир.<40,або Gтир.>75@(Gтир.-40)/20,40≤Gтир.<60@(75-Gтир.)/15,60≤Gтир.≤75)}


Функція належності Витрата висока описано наступним чином:

µ Gтир._висока (Gтир..)= {█(1,Gтир.>75@(Gтир.-60)/15,60<Gтир.<75@0,Gтир.≤60)┤

Функція належності Зміна витрати значно зменшити описано наступним чином:

µ ∆Gпал._низький (∆Gпал.)= {■(1,∆Gпал.<-20@(-10-∆Gпал.)/10@0,∆Gпал.>-10),-20≤∆Gпал.<-10}

Функція належності Зміна витрати трохи зменшити описано наступним чином:

µ ∆Gпал._нормальна (∆Gпал.)= {█(■(0,∆Gпал.<-20,або ∆Gпал.>0@(∆Gпал.--20)/10,-20≤∆Gпал.<-10)@1,-10≤∆Gпал.<-5@(0-∆Gпал.)/5,-5≤∆Gпал.≤0)}

Функція належності Зміна витрати не змінювати описано наступним чином:

µ ∆Gпал _висока (∆Gпал.)= {█(0,∆Gпал.<-5,або ∆Gпал.>5@(∆Gпал.--5)/5,-5≤∆Gпал.<0@(5-∆Gпал.)/5,0≤∆Gпал.≤5)}
Функція належності Зміна витрати трохи збільшити описано наступним чином:

µ ∆Gпал._нормальна (∆Gпал.)= {█(0,∆Gпал.<300,або ∆Gпал.>500@■((∆Gпал.-0)/5,0≤∆Gпал.<5@1,5≤∆Gпал.<10)@(20-∆Gпал.)/10,10≤∆Gпал.≤20)}

Функція належності Зміна витрати значно збільшити описано наступним чином:

µ ∆Gпал _висока (∆Gпал.)= {█(1,∆Gпал.>20@(∆Gпал.-10)/10,10<∆Gпал.<20@0,∆Gпал.≤10)┤


1. В о л о г і с т ь :
1.1. н и з ь к а :

 


1.2. Н о р м а л ь н а :



1.3. в е л и к а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. В и т р а т а п а л и в а :
2.1. н и з ь к а :


2.2. Н о р м а л ь н а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. в е л и к а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. В и т р а т а п о в і т р я :
3.1. н и з ь к а :


3.2. Н о р м а л ь н а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.3. в е л и к а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. В и т р а т а т и р с и :
4.1. н и з ь к а :


4.2. Н о р м а л ь н а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


4.3. в е л и к а :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. З м і н а в и т р а т и п а л и в а :
5.1. з н а ч н о з м е н ш и т и :


5.2. т р о х и з м е н ш и т и :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Н е з м і н ю в а т и :


5.4. Т р о х и з б і л ь ш и т и :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.5. з н а ч н о з б і л ь ш и т и :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5.3 Формування нечітких правил керування

Правила нечіткого висновку базуються на принципі:
ЯКЩО Умова 1 І/АБО ЯКЩО Умова 2 … «низька», ТО Висновок.

5.4 Реалізація нечіткої системи в MatLab

 

 

 

 

 





6. СИНТЕЗ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ
Оскільки під час математичного моделювання не було враховано динаміку існуючих воздуховодів та інші особливості апаратів, що дають запізнення, що не було введено, то додамо його на даному етапі:
τоб =2.

6.1. Синтез системи керування методом Циглера-Нікольса
В основу метода Циглера-Нікольса покладено необхідність виведення замкнутої системи в режим автоколивань. Для цього необхідно визначити передатну функцію замкненої системи з ПІ-регулятором та знайти її перехідну характеристику. Будуємо знайдену перехідну характеристику. Далі, поступово змінюючи параметри настройки ПІ-регулятора, а саме Kr та Ti, виводимо систему у режим автоколивань (рис 6.1).

Рисунок 6.1 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи у режимі коливань
Після отримання значень параметрів регулятора при яких система виходить в режим автоколивань, визначимо оптимальні значення параметрів регулятора. Для цього використаємо наступні формули:
Для П регулятору:
Kreg = 0.55

Для ПІ регулятору:
Kreg = 0.35 Kkr T = 1.25 Tkr
В результаті настройки регулятора за допомогою метода Циглера-Нікольса отримали наступні параметри регулятора:
Для П регулятору:
Kreg=1,472.
Для ПІ регулятору:
Kreg=0,715, Ti=7,463.
Перехідна характеристика замкненої системи з П та ПІ регулятором зображено на рис 6.2 та 6.3 відповідно.

Рисунок 6.2 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з П регулятором

Рисунок 6.3 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з ПІ регулятором

Для порівняння результатів побудуємо перехідні характеристики замкненої системи для обох варіантів та для об’єкту в одних координатних осяхь параметрів які зображені на рис 6.4.

Рисунок 6.4 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи П та Пі регулятора та об’єкту

6.2 Методом перехідного режиму

У практичній діяльності для налагодження систем регулювання, як правило, використовують наближені методи розрахунку параметрів регулятора. Такий підхід дозволяє досить швидко, без проведення складних попередніх досліджень розв’язати задачу вибору властивостей регулятора згідно до прийнятого критерію керування та в залежності від властивостей ОК.
Отримано та використовується багато еврістичних правил щодо настройки параметрів регулятора: один із них - метод перехідного режиму. Згідно даного методу параметри настройки регулятора визначаються із величин, що характеризують ОК.
Формули розрахунку параметрів у відповідності до типу регулятору та якості перехідного процесу знаходяться у табл. 6.1.

Таблиця 6.1 Оптимальні значення параметрів настройки регуляторів для ОК першого порядку із запізнюванням

Графіки перехідних процесів з розрахованими параметрами регуляторів за формулами з таблиці 6.1 зображені на рис. 6.5-6.10.

Рисунок 6.5 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з аперіодичним П регулятором

Рисунок 6.6 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з П регулятором 20% перерегулювання

Рисунок 6.7 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з аперіодичним ПІ регулятором

Рисунок 6.8 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з ПІ регулятором 20% перерегулювання

Рисунок 6.9 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з аперіодичним ПІД регулятором

Рисунок 6.10 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з ПІД регулятором 20% перерегулювання

Оскільки τоб/Тоб ϵ [0.2-1.2] то розрахунок значень налаштування регулятора за даними МТІ ведеться за такими формулами:
Для ПІ регулятору:
КР = ; ТІ = .
Та ПІД регулятору:
КР = ; ТІ = Тоб ; Td=0.15TI.
Графіки перехідних процесів з розрахованими параметрами ПІ та ПІД регуляторів на рис. 6.11 та 6.12.

Рис.6.11 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з ПІ регулятором. Параметри розраховані за формулами МТІ

Рис.6.12 Перехідна характеристика замкненої одноконтурної системи з ПІД регулятором. Параметри розраховані за формулами МТІ

Для порівняння якості синтезу регуляторів необхідно порівняти перехідні характеристики відповідних систем керування. Враховуючи, що системи зображені на рис 6.1 та 6.2 мають занадто велику величину перехідного процесу у порівнянні з об’єктом їх до розгляду ми брати не будемо. Системи зображені на рис 6.7 та 6.8 також мають занадто велику величину перехідного процесу, а також мають завелике пере регулювання. Система зображена на рис 6.11 є нестійкою. Тому розглянемо решту систем керування. Перехідні характеристики систем керування з різними видами налаштувань регулятора зображена на рис 6.13.

Рис.6.13 Перехідні характеристики системи керування з різними видами налаштувань регуляторами

Найшвидше заданого значення досягає ПІД регулятор налаштований за методом перехідного процесу з регулятором з 20% перерегулюванням. Але він має значне перерегулювання. ПІД регулятор налаштований за методом перехідного процесу з аперіодичним регулятором менш швидкодійний, але в такій системі не має перерегулювання. Ще один ПІД регулятор набагато гірший у порівнянні з попередніми. Третій за швидкодією П регулятор налаштований за методом перехідного процесу з регулятором з 20% перерегулюванням. Він має перерегулювання менше 20%, але має статичну похибку. П регулятор налаштований за методом перехідного процесу з аперіодичним регулятором не має перерегулювання і він більш швидкодійний ніж об’єкт, але має статичну похибку.

 

 


7. МЕХАНІЧНА ЧАСТИНА
Вхідні дані:
Початкова вологість матеріалу (тирси), % 20
Кінцева вологість матеріалу (тирси), % 10
Початкова вага матеріалу (тирси), кг 1687,5
Температура повітря на вході в сушарку, °С 400
Температура повітря на виході з сушарки, °С 90
Барабанна сушарка прямоточна
Тиск в установці атмосферний

 

 

 

 

 

 

 

 

 


7.1 Матеріальний баланс

1.Кількість вологи, випаровуванню за годину.

W=G_П (U_П-U_K)/(100-U_K )=1687,5(20-10)/(100-10)=187,5 кг.

2. Кількість матеріалу, висушеного за годину

G_K=G_H-W=1687,5-187,5=1500,0 кг

7.2 Технологічний розрахунок.

Розміри сушарного барабана:

1. Об`єм барабана

V_δ=W/A=187,5/11,7=16,0〖 м〗^3

де А- напруга барабана по волозі, визначувана досвідченим шляхом. А=11,7 кг⁄м3. Відношення довжини барабана до діаметру повинне бути 3,5÷7; приймаємо L/D=5. Діаметр барабана знаходять із співвідношення
V_δ=(π∙d^2)/4∙L=0,785∙d^2∙5∙d=3,925d^(3 ) ;
d=∛(V_δ/3,925)=∛(16,0/3,925)=1,6 м
2. Довжина барабана
L=5d=5∙1,6=8,00 м
Обираємо барабан сушарки діаметром d=1600мм і довжиною L=8000мм.
7.3 Тепловий баланс

1. Втрати тепла в довкілля

Q_n=F_біч (t_ст-t_0 )α

Де Fбіч –бічна поверхня барабана, м2;
tст - температура стінки барабана із зовнішнього боку, ℃;
t0- температура довкілля,℃;
α-, коефіцієнт тепловіддачі від стінки барабана в довкілля Вт⁄((м^2*℃) ).
Він дорівнює:
α=α_к+α_л
Де αк- коефіцієнт тепловіддачі за рахунок вимушеної конвекції довкілля відносно зовнішньої поверхні барабана, що обертається, Вт⁄((м^2*℃); α_л )- коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, Вт⁄((м^2*℃) ).
Приймаємо tст =35℃ і визначимо режим руху навколишнього повітря відносно зовнішньої поверхні барабана:
Re= (w_п 1ρ_п)/μ=(0,178∙1,7∙1,185)/(0,0188∙〖10〗^(-3) )=19100
Де відносна швидкість руху повітря〖 w〗_п=(〖πd〗_зовн n)/60=(3,14∙1,7∙2)/60=0,178 м⁄с;
L=d=1.7м – в даному випадку визначальний розмір з урахуванням можливої товщини теплової ізоляції;
n = 2 об/хв – кількість обертів барабана.
ρ_п=ρ_0 т_0/т=1,293273/(273+25)=1,185кг⁄м^3 - щільність повітря при 25 ℃;
μ=0,0188∙〖10〗^(-3) Н*с⁄(м^2-) в'язкість повітря при 25 ℃.
T = 273К - абсолютна температура повітря.
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки барабани в довкілля за рахунок вимушеної конвекції
Nu=0,018Re^0,8 ε_i=0,018∙〖19100〗^0,8∙1,27=60;
ε_i=1,27(при Re=7626,9; L/D=5);
α_k=(Nuλ_п)/L=(60∙0,0261)/1.7=0,92Вт⁄((м^2*℃),)
Де λ_п=0,0261 Вт/(м^2*℃)- теплопровідність повітря при 25℃.
Визначають коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням
α_(л )=(εс_0∙[(Т_СТ/100)^4-(Т_0/100)^4 ])/(t_ст-t_0 )=(0,95∙5,7∙[((273+35)/100)^4-((273+25)/100)^4 ])/(35-25)=(5,95 Вт)⁄((м^2*℃),)
Де C0=5,7 Вт⁄((м^2*℃) )- коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;
ε = 0,95 - міра чорноти для поверхні покритою масляною фарбою.
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки барабана до повітря
α=0,92+5,95=6,87Вт⁄((м^2*℃) )
Визначають необхідну товщину шару ізоляції. В якості ізоляційного матеріалу вибирають шлакову вату с ????2=0,076 вт⁄((м^2*℃).) Поверх ізоляції завтовшки δ2 є кожух з листового заліза (δ3=1 мм ), покритий масляною фарбою. Товщина стінки барабана δ1=1,2 мм.
Можна прийняти t1=t2=60°C и t3=t4=35°C. Тут t1 та t2- температура внутрішньої і зовнішньої сторін стінок барабана. t3 та t4- температура стінок захисного кожуха.
Розрахунок ведуть по відомих формулах теплопровідності через циліндричну стінку.
Питомий тепловий потік
q_1=πd_зовн q_зовн=πd_зовн α(t_4-t_0 )=3.14∙1,7∙6,87∙(35-25)=367Вт⁄м
По спрощеній формулі
q_1=λ_2/δ_2 πd_ср (t_2-t_3 )=λ_2/δ_2 π(d+2δ_1+δ_2 )∙(t_1-t_3 )
визначаємо товщину ізоляції δ2
367= 0,076/δ_2 ∙3,14∙(1,6+2∙0,012+δ_2 )∙(60-35)
Звідки〖 δ〗_2=0,027м. Принимаємо δ_2=30мм.
Уточнюємо величину зовнішнього діаметру барабана
d_зовн=1,6+2∙0,012+2∙0,030+2∙0,001=1,686 м
Зовнішня поверхня барабана
F_бок πd_зовн L=3,14∙1,686∙8=42,4〖 м〗^2
Теплові втрати в довкілля
Q_n=αF_бок (t_4-t_0 )=6,87*42,4∙(35-25)=2910 Вт
Питома втрата тепла
q_n=(Q_п 3600)/W=(2910*3600)/187,5=55,8кДж⁄(кг вологи.)

2. Розрахунок часу сушки

τ=(V_δ p_ср β)/G_ср =(16,0∙1000∙0,2)/0,44=7272 с=121,2 хв=2,02 год

де Gср- середня маса матеріалу, що проходить через барабан; β= 0,2- коефіцієнт заповнення барабана; Pср≈ρм=1000кг⁄м^3 середня насипна щільність матеріалу.
G_ср=(G_н+G_к)/2=(1687,5+1500)/2 \=1593,75 кг⁄(год=0,44 кг⁄с)

Висновок:
В даній частині дипломного проекту виконано технологічний розрахунок барабанної сушарки для сушки тирси, а також розраховано тепловий та матеріальний баланси, вищевказаного, технологічного процесу.
Розрахункові обчислення співпадають з реально існуючою установкою.


8. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ
8.1 Обґрунтування доцільності модернізації сушарки
На даний час керування процесом сушіння тирси в прямоточній барабанній сушарці полягає в тому, що слід регулювати відношення вологого матеріалу на виході до витрати палива на вході даного технологічного процесу. Схема технологічного процесу зображена на рис. 8.1.
В якості палива використовують природний газ.
Витрата природного газу складала – 4,5 м3 за 1 годину роботи сушарки.
Вартість 1 м3 газу для підприємств складає – 7,38 грн.
Питома теплота згорання природного газу складає 35 МДж/кг
Недоліком в використанні природного газу – його вартість в Україні.
При роботі в нормальних умовах штатна кількість людей складає – 3 чоловіка (оператор, електрик-моторист, опалювальник).
Крім того, регулювання вхідними параметрами, такими як паливо, первинне та вторинне повітря виконано не в автоматичному режимі.


Рис. 8.1 «Сушка тирси в барабанній сушарці»
1- топка, 2 - змішувальна камера, 3 - барабан, 4 - бункер, 5 - циклон,
6 - вентилятор, 7 - автоматичний дозатор, 8 - електродвигун барабану.
В цьому дипломному проекті передбачається заміна палива, а саме перехід з природного газу на тверде паливо (паливні брикети).
Витрата паливних брикетів складає 17,5 кг за 1 годину роботи сушарки
Вартість 1 кг паливних брикетів – 0,5 грн.
Питома теплота згорання паливних брикетів складає 21 МДж/кг, що достатньо для даного технологічного процесу.
Собівартість сушки на паливних брикетах значно менша ніж при використанні природного газу.
Подача палива в топку виконана в автоматичному режимі з бункера для зберігання паливних брикетів.
Робота регуляторів подачі необхідних компонентів в технологічному процесі виконана в автоматичному режимі.
Автоматизація виробництва призводить до зменшення чисельності обслуговуючого персоналу на 1 особу.
Схема модернізованого технологічного процесу зображена на рис. 8.2.

Рис. 8.2 «Сушка тирси в барабанній сушарці»
1- топка, 2 - змішувальна камера, 3 - барабан, 4 - бункер, 5 - циклон,
6 - вентилятор, 7 - автоматичний дозатор, 8 - електродвигун барабану, 9 – стрічковий конвеєр, 10 – бункер для паливних брикетів.

8.2 Розрахунок капіталовкладень.
Капітальні витрати на автоматизацію виробництва мають дві складові – витрати на технічні засоби автоматизації, включно з вартістю доставки та монтажу, та витрати на мікроконтроллери та датчики, також включно з вартістю доставки та монтажу.
Перелік нищеописаних технічних засобів детально наведений в специфікації, що представлена в додатку 2, нижче наведена таблиця, в якій зведена кількісна та вартісна інформація відповідно до специфікації.

Таблиця 8.1 Вартість технічних засобів автоматизації
№ п/п Найменування Вартість, тис.грн. Кількість, шт. Сума, тис.грн.
1 2 3 4 5
1 Стрічковий конвеєр 10,0 1 10,0
2 Бункер для паливних брикетів 20,0 1 20,0
3 Поточний вологомір
MICRORADAR114 P 10,0 1 10,0
4 Діафрагма камерна стандартна
ДКС 0,6-100-А/Б-1 1,5 3 4,5
5 Датчик різниці тиску
Метран-49 4,0 3 12,0
6 Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА;шкала 0 – 100 %;
ПКЦ-1 15,0 4 60,0
7 Перетворювач електропневматичний;
ЭП 0020 4,5 2 9,0
8 Механізм виконавчий, мембранний, МИМ-250 2,5 2 5,0
9 Контроллер
Siemens SIMATIC S7-200 33,0 4 132,0
10 Монтажні роботи (20 % від загальної суми) 52,5
Всього: 315,0

Вартість технічних засобів автоматизації була отримана з відкритих джерел мережі Інтернет.
Загальна вартість капіталовкладень складає – 315000 грн.

8.3 Розрахунок вартості проектних робіт.
1. Норми часу розробки креслень загального виду (формат А1) – 25,0 годин;
2. Норми часу на розробку принципових схем виробів (формат А1) – 20,1 години;
3. Норми часу на розробку схем автоматизації (формат А1) – 40,1 години;
4. Норми часу на розробку збірних креслень щитів, шаф та пультів керування електричної та теплової автоматики (формат А1) – 22,0 години;
5. Норми часу на розробку схем з’єднань та підключень (формат А1) – 20,0 годин;
6. Норми часу на розробку пояснювальної записки (формат А1) – 1,8 години.
Загальна норма часу на розробку проекту складає – 128,9 години.
Норма часу на одного проектанта складає – 176 год./міс.
Заробітна плата проектанта складає – 10000 грн./міс.
Витрати на розробку проекту складають – 7300 грн.
Витратні матеріали на розробку проекту складають – 700 грн.
Загальна вартість витрат на проект складає 8000 грн.
8.4. Обрахування ефективності автоматизації виробництва
Спроектована в дипломному проекті автоматична система керування технологічного процесу переважно здобути нижчу собівартість продукції за незмінної її якості, що в подальшому надає нам приріст прибутку.
Від впровадження запропонованої системи автоматизації річна економія поточних витрат буде складати:
ΔС = (4,5*7,38-17,5*0,5-833,21-12*1,5)*2*8*250+2000*12=49840 грн.
Обрахування терміну окупності АСКТП використаємо формулу:
Ток=К/ΔС (8.1)
де К – капітальні витрати, ΔС – річна економія поточних витрат,
Ток=323000/49840 =6,5 років (8.2)
Річний економічний ефект від застосування автоматизації складає:
〖 E〗_p=ΔC-E_н ΔK , (8.3)
де С – річна економія поточних витрат, К – капітальні витрати на автоматизацію, ΔЕ – ефект, що передає можливий додатковий приріст прибутку, Ен – нормативний коефіцієнт ефективності (в даному випадку складає 0.15). Таким чином, маємо:
〖 E〗_p=49840-0.15∙ 323000=1390 грн. (8.4)

Висновок: З отриманих даних можна зробити очевидний висновок про доцільність та ефективність впровадження системи автоматизації на виробництві сірчаної кислоти.

9. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
9.1 Керування барабанної сушарки у технологічному процесі виробництва тирси.
У кожному підрозділі виробничої організації є нормативно-технічна документація, що встановлює порядок і умови безпечного ведення виробничого процесу. Перелік зазначених технічних документів для кожного робочого місця затверджується технічним керівництвом організації.
Працівники сушильних виробництв забезпечуються спеціальним одягом, спеціальним взуттям та індивідуальними засобами захисту, передбаченими діючими нормами.
В дипломному проекті розробляється система керування барабанної сушарки у технологічному процесі виробництва тирси. Основою виробництва є посилення вимог не тільки до якості тирси, а і підвищення рівня безпеки в сушінні її, як найважливішого етапу технологічного процесу в виробництві. Проектом розроблені заходи, що гарантують безпеку обслуговуючого персоналу в процесі експлуатації барабанної сушарки, її ремонту, приладів та засобів автоматизації, щитових пристроїв системи у відповідності з Державними актами, що забезпечують виконання Закону України “ Про охорону праці ”.
Площа операторської 48м2, висота 3м, у операторській працюють 2 оператори. На одного працюючого приходиться 24м2 площі та 72м3 повітря.
Шкідливі і небезпечні виробничі фактори при сушінні тирси:
- наявністю апаратів і трубопроводів, працюючих під тиском,
- наявністю частин механізмів, що рухаються і обертаються,
- наявністю високої температури (до 400˚С),
- застосуванням електричної енергії напругою 220, 380. В
- розміщенням устаткування на висоті,
- зберіганням на складах великої кількості тирси, що здатна до загоряння при сильному нагріванні, попаданні вогню,
- горінням тирси, яке може відбуватися без доступу повітря, за рахунок кисню, що міститься в самій тирсі,
- наявністю стрічкових конвеєрів для тирси і вузлів пересипки при транспортуванні, можливості запилення приміщень дрібнодисперсним пилом тирси,
- небезпекою потрапляння під автомобільний і залізничний транспорт,
- рівнем шуму вище за норму.
9.2 Робота на барабанній сушарці.
Загалом в обладнанні та системах транспорту компонентів що подаються до сушарки передбачаються заходи, що не виключають створення вибухонебезпечних концентрацій пилу деревини з повітрям.
Забезпечені витратні бункери для сипучих матеріалів наступними заходами:
а) сигналізаторами граничного верхнього рівня при механічній подачі сипучих матеріалів;
б) руйнувачами склепінь, що виключають зависання сипучого матеріалу;
в) укриттями в зоні завантаження;
г) заземленням;
д) пристроями які виключають можливість попадання рук в зону обертання черв'яків і рухомих частин.
Дозування матеріалів до змішувача проводиться напівавтоматично.
Ємкості для тирси оснащуються сигналізаторами гранично допустимого верхнього рівня. Прийом тирси в ємності та подання її до барабану здійснюється по трубопроводах.
До запуску барабана в роботу перевіряється справність і щільність закриття нижнього і верхнього затворів, працездатність вимикача для аварійної зупинки барабана, приладу контролю і запису за часом температури сушіння, сигналізації до оператора. Верхній затвор барабана має запобіжний пристрій, що забезпечує фіксацію затвора у відкритому положенні при ремонті і чищенні останного.
В разі підвищення температури в барабані вище допустимої, передбаченої технічним регламентом - сушіння припиняється.
Для гасіння займання тирси в барабані передбачається локальна система пожежогасіння.
Вивантаження тирси з барабана в бункер механізоване.
При очищенні нижнього затвору, барабан зупиняється.
Подача тирси у барабан з використанням переносних посудин (відер тощо) не допускається.
9.3 Обслуговування систем автоматизації.
Система управління автоматичним процесом сушіння тирси в барабанній сушарці централізоване і здійснюється з ізольованого приміщення.
При обслуговуванні системи управління автоматизації, оператор установки знаходиться в операторській.
Фактичні метеорологічні умови в операторській приведені нижче.
Роботи середньої важкості:
Температура повітря, 0С
Холодний період року – 18-20 0С.
Теплий період року – 21-23 0С.
Фактичні метеорологічні умови – 18-20 0С.
Відносна вологість повітря,%
Холодний період року – 40-60%
Теплий період року – 40-60%
Фактичні метеорологічні умови – 40-60%
Швидкість руху повітря, м/с
Холодний період року – 0,2 м/с.
Теплий період року – 0,3 м/с.
Фактичні метеорологічні умови – 0,1м/с.
Отже видно, що фактичні метеорологічні умови задовольняють допустимим нормам ДСН3.3.6.042-99.
Площа операторської 48м2, висота 3м, у операторській працюють 2 оператори. На одного працюючого приходиться 24м2 площі та 72м3 повітря.
На його робочому місці будуть наступні шкідливі та небезпечні виробничі фактори:
Електронебезпека
Пожежна небезпека
Шум
Пил
9.4 Освітлення
Для освітлення приміщення цеху виробництва тирси застосовується вибухозахисна освітлювальна арматура. Енорм = 300 лк, лампа ЛПП04В2х36, потужністю 200Вт, світловий потік 3250лм, світильник НСП23-200, довжиною 1213,6мм, Еф =350 лк.
Рівень освітлення в операторській відповідає ДБН В 2.5.28-2006 «Природне та штучне освітлення. Норми проектування».
9.5 Захист від шуму
Джерелом шуму є барабан. Piвень шуму - L=90-100 дБА.
Засоби захисту від підвищеного рівня шуму :
- дистанційне керування,
- протишумові вкладиші " Беруші",
- протишумові навушники ВЦНИИОТ-2М.
Рівень шуму на робочих місцях цеху виробництва шин не перевищує допустимих значень, відповідно до ДСН3.3.6.037-99
9.6 Вентиляція
9.6.1 Аварійна вентиляція
Аварійна вентиляція - механічна вентиляція вживана для швидкого видалення з приміщень значних об'ємів повітря з великим змістом шкідливих і вибухонебезпечних речовин, що поступають в приміщення при порушенні технологічного режиму і аваріях. Аварійна вентиляція відрізняється від звичайної більшою потужністю. Кратність обміну повітря складає понад 1500 м/год.
9.6.2 Боротьба з пилом
Для відвертання запилення приміщень упаковки пилом селитри передбачено відсмоктування забрудненого повітря від бункерів і дозаторів і очищення його в циклоні ЦН-15.
Очищене повітря вентилятором викидається в атмосферу.
Micцe роботи оператора обладнано замкнутою системою вентиляції та кондиціонування.
9.7 Електронебезпека
9.7.1 Статична електрика
Засоби захисту від підвищеного рівня статичної електрики:
- відвертання накопичення зарядів на металевому устаткуванні (досягається заземленням усіх металевих частин, на яких можуть з’явитися заряди);
Приміщення захищене щогловим блискавковідводом висотою 32 м.
Блискавковідвід приєднується сталевою полосою 40х4 мм до спеціального заземлювача, який складається з двох електродів довжиною 7,5 м, які з’єднуються між собою сталевою полосою 40х4 мм.
Заземлювач блискавкозахисту приєднаний до існуючого контуру заземлення. Опір заземлюючого пристрою більше 100 Ом.
- послаблення генерації зарядів на твердих тілах (за рахунок збільшення їх поверхневої провідності шляхом підвищення відносної вологості повітря, хімічної обробки поверхні, зменшення швидкості переміщення матеріалів, які заряджаються);
- відвертання можливості виникнення вибухонебезпечних сумішей горючих матеріалів з повітрям в місцях, де можуть створюватися і накопичуватися заряди(шляхом вентиляції або використання інертних газів);
- нейтралізація накопичених зарядів на твердих і в рідких діелектриках в процесах їх виникнення або накопичення (шляхом іонізації навколишнього повітря або шляхом використання поверхні стікання з матеріалів з різними діелектричними проникненнями);
-відвертання накопичення зарядів на твердих і в рідких діелектриках (шляхом збільшення їх електричної провідності за допомогою антистатичних присадок).
Для відведення статичної електрики, яка накопичується на людині, передбачають:
- устаткування електропровідних підлог або заземлених зон, підмостків і робочих ділянок, заземлення ручок дверей, поручнів сходів і руків'я приладів, машин і апаратів;
- забезпечення працюючих взуттям, що електропроводиться;
- заборона взуття з синтетичних матеріалів і шовку, а також обручок і металевих прикрас.
9.7.2 Електробезпека
До засобів електробезпеки відносяться:
- забезпечення недоступності токоведучих частин, які знаходяться під напругою;
- виключення небезпеки поразки і появи напруги на корпусах, кожухах і частинах електроустаткування, що досягається використанням малої напруги, подвійної ізоляції, вирівнюванням потенціалу, захисним заземленням, зануленням, захисним відключенням;
- використання спеціальних електрозахисних засобів - переносних приладів і пристроїв;
- організація безпечної експлуатації електроустановок.
Для виключення переходу напруги на корпус і на неструмопровідні частини електричного і технологічного устаткування і замикання на них однією з фаз використовується захисне заземлення або занулення.
Проектом прийнята система заземлення ТN-С-S з роздільним нульовим робочим «N» і нульовим захисним «РЕ» провідниками, працюючими роздільно по всій мережі живлення і об'єднаних між собою в щиті 0,4 кВ «ЩК».
Для захисного заземлення відкритих провідних частин електрообладнання використовується самостійний нульовий захисний провідник «РЕ» третій в однофазній мережі і п'ятий в трифазній мережі.
9.8 Пожежна небезпека
Категорія приміщенн сушіння відноситься за категорією вибухопожежної і пожежної безпеки до класу – В, ступінь вогнестійкості клас – II.
Допустима відстань від самого віддаленого робочого місця до найближчого евакуаційного виходу - 7,5 м. Найбільша допустима площа поверху між протипожежними стендами при кількості поверхів в будівлі - 2 буде нараховувати 2000м. кв.
Основними причинами виникнення пожежі можуть бути:
порушення елементарних правил пожежної безпеки ;
несправність електроустаткування, електромереж;
порушення електротехнічних правил;
самозагоряння матеріалу, або скопичення пилу та газів;
Для здійснення безпеки обслуговуючого персоналу при експлуатації технічних засобів автоматичної пожежної сигналізації і виконанні ремонтних робіт передбачено:
- використання пожежних сповіщувачів ДЛТ;
- гучномовне оповіщення персоналу про пожежу
- об'єктове світлозвукове оповіщення персоналу про пожежу.
В операторській при короткому замиканні може відбутися загорання кабелів, з виділенням диму і отруйних речовин.
Цех оснащується первинними засобами пожежогасіння (вогнегасники, лопата, ящик з піском, багор, відро), що розташовані на пожежному щиті. Засоби пожежогасіння повинні відповідати вимогам “Інструкції по утриманню та застосуванню засобів пожежогасіння на підприємствах ”
Для гасіння електропроводок і електроустаткування під напругою передбачені порошкові вогнегасники ОПС – 10 – 2 шт., також маються вуглекислотні вогнегасники ОУ – 5 2 шт. Приміщення операторської обладнане електричною системою. Датчики – сповіщувальні типу ДЛТ з’єднані з прийомною станцією по променевій системі. При підвищенні температури легкозаймистий шар , що з’єднує кінці двох пружніх дротів, розплавляється, розривається електричний ланцюг і спрацьовує сигналізація. Також у операторській передбачений прямий телефонний зв'язок з пожежною охороною підприємства.
9.9 Проведення ремонтних робіт.
Обладнання піддається планово-попереджувального ремонту в терміни, встановлені графіком, затвердженим технічним керівником організації. Виробництво ремонтних робіт організується відповідно до загальних вимог промислової безпеки. Не допускається проведення ремонтних робіт на діючому обладнанні і трубопроводах.
При виконанні робіт в цехах, у відділеннях, на дільницях з вибухонебезпечними зонами користуються іскробезпечним інструментом.
Усі ремонтні роботи, пов'язані з розгерметизацією обладнання, що працює з вибухопожежонебезпечними та токсичними середовищами, виконуються за нарядом-допуском.
Обладнання, пов'язане з використанням, отриманням вибухопожежонебезпечних, агресивних і токсичних продуктів, передається в ремонт звільненим від продуктів, промитим, а при необхідності пропареним, і продутим азотом чи повітрям.
Перед ремонтом устаткування виконуються намічені підготовчі заходи, пов'язані з його підготовкою до ремонту і що забезпечують безпеку проведення ремонтних робіт.
Ремонт і монтаж обладнання на декількох рівнях проводиться із застосуванням інвентарних лісів. Подачу інструменту на місця проведення ремонтних робіт, розташовані на висоті, здійснюється в сумках або ящиках.
Перед ремонтом обладнання, що має електричний привід, треба знеструмити електричну мережу, що живить електродвигуни, і на пускових пристроях і електричних щитах вивісити попереджувальні плакати.
Відключення ремонтованого обладнання від діючих трубопроводів проводиться заглушками, що мають ясно видимі кінці з відповідним маркуванням і розраховані на даний тиск у трубопроводах.
При технічному обслуговуванні та ремонті обладнання, що має гідравлічні і пневматичні приводи:
відключити ланцюги управління (електричні, пневматичні і гідравлічні);
відключити насоси гідроприводу або систему подачі стисненого повітря;
закрити запірні пристрої на гідро-пневмосистемах і скинути тиск з відключеною частини системи.
Розбирання гідроакумуляторів, мультиплікаторів і інших апаратів, що працюють під тиском, виробляє тільки при повній відсутності тиску масла і газу в них.
Всі розібрані при ремонті вузли і деталі розміщуються на заздалегідь підготовлених майданчиках та місцях.
Ремонтні роботи, пов'язані із застосуванням газозварювання, електрозварювання, з використанням механізованого інструменту та іншого здатного утворювати відкритий вогонь і іскри, проводяться за нарядом-допуском.
Дозвіл на обкатку або пуск відремонтованого обладнання видається відповідальним за безпечне проведення ремонту після перевірки його готовності до роботи.
Чистку обладнання, конвеєрів, елеваторів від гуми, закупорок, сипучих матеріалів проводити при повній їх зупинці та виконання заходів щодо забезпечення безпеки виконання робіт із знеструмленням живильної мережі електричних двигунів. На пускових пристроях і розподільних електричних щитах на час виконання робіт вивішується попереджувальний плакат.
Після чищення, ремонту обладнання, конвеєрів та елеваторів їх пуск здійснюється тільки за погодженням з особою, відповідальною за виконання робіт.
Світильники, встановлені у підготовчих і інших цехах, на ділянках з великим виділенням пилу, слід чистити 1 раз на місяць, на всіх інших ділянках і цехах-1 раз на рік.
9.10. Безпека в надзвичайних ситуаціях
9.10.1 Організаційна структура цивільного захисту
Організаційна структура ЦЗ виробництва натрієвої селітри наведені на рис 7.1

Рис. 7.1. Організаційна структура ЦО.
9.10.2 Оцінка стійкості об’єкта до впливу вибуху.
У цеху виробництва тирси зберігається ацетиленові балони . Як приклад розраховую вибух одного балону. (Q=0.1 тон). Відстань від балону до адміністративної будівлі 300м.
Завдання:
1.Визначити в яку зону потрапляють об’єкти при вибуху.
2. Визначити надлишковий тиск у зоні та в залежності від нього ступінь руйнування об’єкту.
3 Оцінити пожежну обстановку на об’єкті ( визначити категорію пожежо- небезпечності виробництва, час розвитку пожежі, щільність забудови, швидкість розповсюдження пожежі)
4.Визначити ступінь опіків, які може отримати людина у випадку пожежі.

Виконання
1.Визначаемо радіус зони детонації хвалі ( зони 1)
R_1=17.5-∛Q=17.5-∛0,1=17,04 м.
Де Q- кількість ацетилену т.
Обчислюємо радіус зони дії продуктів вибуху ( зони 2)
R_2=1.7×R_1=1.7×17.04=28.9 м.
Порівнюючи відстань від центру вибуху до центру (300м) з знайденними радіусами зони 1(17,04м) і зони 2 (28,9), робимо висновок, що цех перебуває за межами зон і, отже, може виявитися в зоні повітряної ударної хвилі
( зоні 3)
2.Знаходимо надлишковий тиск на відстані 300м, використовуючи розрахункові формули для зони 3 і приймаючи R_3=300м.
Для цього визначаємо відносну величину ψ:
ψ=0,24×(R_3/R_1 )=0,24×(300/17,04)=4,2
Тому що ψ>2,то
ΔP_3=22/(ψ√(lgψ+0,158))=22/(4,2√(lg4.2+0.158))=5.9 кПа
При вибуху балона з ацітелену 100кг, цех виявиться під впливом повітряної ударної хвилі з надлишковим тиском близько 6 кПа. Цех не потрапляє у зону руйнувань. Використання будівлі можливе.
3.Виробництво відноситься до категорії пожежонебезпечності Б.
Адміністративна будівля має ступінь вогнестійкості 2.
Оцінка пожежної обстановки проводиться в залежності від ступеня вогнестійкості будівлі. Якщо адміністративна будівля має ступінь вогнестійкості 2, тобто основні елементи будівлі виконані з негорючих матеріалів, то орієнтований час розвитку пожежі до повного обхвату будівлі вогнем не більше 2 годин; щільність забудови не повинна перевищувати 30%, при швидкості вітру 3-5 м/с швидкість розповсюдження вогню буде становити 60-120 м/год.
4. Опіки, отримані людиною під час пожежі, поділяються на чотири ступені, щодо наслідків ураження організму та викликаються тепловими імпульсами певної величини. Для визначення теплового імпульсу необхідно розрахувати:

-Радіус вогняної кулі:
R_0=29×∛M=29×∛0.05=10.44 м
де – М- половина маси зрідженого палива; М=0,1/2=0,05т
Час існування вогняної кулі:
t=4.5∛М=4,5∛0,05=1,62с
Потік випромінювання від вогняної кул q=E×F×T
Де E= 270 кВт/м^2- потужність поверхневої емісії.
F- коефіцієнт, що враховує фактор кута падіння.
F=(R_0^2×R)/√((R_0^2+R^2 )^3 )=(10,44×300)/√((〖10,44〗^2+〖300〗^2 )^3 )=0,01

Т- провідність повітря
Т=1-0,0058 дт 300=0,65
q=270×0.01×0.65=1.7кВт/м^2
Імпульс теплового потоку випромінювання:
Q=q×t= 1.7×1,62=2,7 кДж/м^2
Оскільки розрахована величина імпульсу теплового потоку випромінювання дорівнює 2,7 кДж/м^2, а гранично допустима величина імпульсу теплового потоку для шкіри людини складає 42 кДж/ м^2, то людина не одержить опіків.
Гранично безпечний радіус ( радіус евакуації) для людини складає.
R=3.5×R_0=3,5×10,44=36,5м
Висновок : Адміністративна будівля розташована в безпечній зоні.
9.10.3 Колективні і індивідуальні засоби захисту.
До колективних засобів захисту відноситься:
1. Нормалізація повітряного середовища на робочих місцях забезпечується опалюванням і припливно-витяжною вентиляцією.
2. Нормалізація освітлення на робочих місцях забезпечуються освітлювальними приладами, переносними джерелами світла і світловими отворами.
3. Засоби захисту від хімічних чинників: припливно-витяжна вентиляція і місцеві відсмоктування.
4. Засоби захисту від механічних чинників: захисні і знаки безпеки.
5. Засоби захисту від поразки електрострумом : захисні пристрої, облаштування автоматичного контролю і сигналізації, що ізолюють пристрої, покриття, облаштування захисного заземлення і занулення, знаки безпеки.
6. Засоби захисту від підвищених або знижених температур поверхонь устаткування, матеріалів і заготівель - термоизолирующие.
До індивідуальних засобів захисту відносяться:
костюм бавовняний ГОСТ 12.4.109-82 мод Е-125;
підшоломник утеплений ГОСТ 12.4.036-77;
підшоломник трикотажний ГОСТ 12.4.036-77;
-брюки бавовняні на утепляючому прокладенні ГОСТ 12.4.084-80;
куртка бавовняна на утепляючому прокладенні ГОСТ 12.4.084-80 мод. Е-16;
костюм бавовняний з кислотозахистним просоченням ГОСТ 27652-88;
костюм суконний ГОСТ 12.4.036-78; білизна натільна ОСТ 17-177-84;
рукавички діелектричні ТУ 38-106359-79;
рукавиці комбіновані ГОСТ 12.4.010-75;
рукавички бавовняні ГОСТ 8336-75, арт. 7405, 7406;
рукавиці брезентові ГОСТ 12.4.010-75 тип Б;
рукавички гумові ТУ 38.106356-79;
протигаз марки " М" ГОСТ 12.4.121-83, ГОСТ 12.4.122-83;
- каска захисна " ТРУД" ОСТУ 39-124-81, ТУ 17-8-149-81;
- галоші діелектричні ГОСТ 13385-78;
- фартух прогумований ГОСТ 12.4.029-76;
- черевики шкіряні ГОСТ 28507-99;
- респіратор " Пелюстка" ГОСТ 12.4.028-76;
- протишумові вкладиші, " Беруші" ТУ 6-16-2402-80;
-протишумові навушники ВЦНИИОТ-2М;
- рушник ГОСТ 11027-80; взуття для душу;
- валянки ОСТУ 17-672-77;
- окуляри захисні ГОСТ 12.4.013-85, тип Г;
-костюм для зварювальника ТУ 17-08-237-85.
1. При розладнанні технологічного режиму і підвищеної загазованості шкідливими речовинами застосовувати протигаз марки " М".
Відбір проб азотної кислоти для аналізу робити в протигазі марки " М" і гумових рукавицях.
9.10.4 Фінансування заходів ЦО.
Розмір щорічних відрахувань у фонд, що використовується на фінансування заходів для попередження та усунення наслідків виробничих аварій та інших надзвичайних ситуацій. Розмір відрахувань становить 1% від прибутку підприємства.


Висновок

В результаті роботи над проектом було проведено аналіз сушильного барабану, як об’єкту керування. Обрана найбільш підходяща концепція розробки системи керування. Розроблена схема системи керування, на основі структурно-інформаційної моделі поведінки об’єкту.
Здійснено відбір необхідних для реалізації системи апаратних засобів і розроблено принцип функціонування керуючого середовища.
На основі чого, можна сказати, що впровадження системи керування дозволить підвищити ефективність функціонування сушильного барабану за рахунок оптимального режиму праці, збільшення продуктивності і оперативності керування технологічним процесом, зниження використання енергоресурсів, а також знизить аварійність і збільшить строк служби обладнання, зменшить вплив людського фактору в виробничий процес.
Створення системи дозволить зробити її без обмежень з інтеграції з іншими існуючими або знову створюваних систем і при необхідності без значних затрат наростити кількість виконуваних функцій і каналів обробки сигналів.

Специфікація устаткування, виробів і матеріалів
Параметр, що
вимірюють №
поз. Коротка характеристика приладу Тип приладу Од.
вим. Кіль-
кість Примітка
Вологість матеріалу на виході з сушарки

 

 

 


Поточний вологомір; діапазон вимірювання вологості 0-2%; похибка вимірювання, не більше ± 0.1%; вихідний сигнал 4-20 мА; ступінь захисту IP-54;

Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 – 100 %; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20. MICRORADAR 114 P

 

 

ПКЦ-1

 

шт

 

 

шт

 


1

 

 

1

 



Витрата палива 2а

 

 

 

 

 

 

 


2г Діафрагма камерна стандартна; умовний тиск Ру 0,6 МПа; умовний прохід Dy 50 мм; матеріал корпуса 20; матеріал діафрагми 12Х18Н10Т;

Датчик різниці тиску, корозієстійкий; іскра безпечний ланцюг, модель 9420; діапазон вимірювання 0-16 кПа; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-65;

Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 - 150 м3/год.; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20;

Перетворювач електропневматичний, вхідний сигнал 0-5мА; вихідний сигнал 20- 100 кПа. ДКС 0,6-50-А/Б-1 ГОСТ 8.586-2005

 

Метран-49-Ех-ДД-9420-06-МП-t1-025-16 кПа-10-42-М20-С-ВИ-ТУ 4212-008-12580824-99
ПКЦ-1

 

 


МТМ810

шт

 

 

шт

 

 

 

шт

 

 


шт 1

 

 

1

 

 

 

1

 

 


1
Витрата первинного повітря 3а

 

 

 

 

 


 

 


3г Діафрагма камерна стандартна; умовний тиск Ру 0,6 МПа; умовний прохід Dy 100 мм; матеріал корпуса 20; матеріал діафрагми 12Х18Н10Т;

Датчик різниці тиску, корозієстійкий; модель 9420; діапазон вимірювання 0-16 кПа; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-65;


Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 - 600 м3/год.; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20;

Перетворювач електропневматичний, вхідний сигнал 0-5мА; вихідний сигнал 20- 100 кПа. ДКС 0,6-100-А/Б-1 ГОСТ 8.586-2005

 

Метран-49-ДД-9420-06-МП-t1-025-16 кПа-10-42-М20-С-ВИ-ТУ 4212-008-12580824-99

ПКЦ-1

 

 


МТМ810
шт

 

 

шт

 

 

 


шт

 

 


шт 1

 

 

1

 

 

 


1

 

 


1
Температура в
змішувальній камері 4а

 

 

 

 


 


Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом,НСХ К; діапазон вимірювання 0-800 °С; вихідний сигнал 4-20 мА; довжина монтажної частини 1000 мм; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; матеріал 12Х18Н10Т; клас допуску 2, ступінь захисту IP-65;

Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 - 800 °С.; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20. ТХАУ Метран-271-02-1000-0,5-Н10-У1.1-(0-800)°С-4-20 мА-ТУ 4211-001-12580824-2001-П


ПКЦ-1

 


шт

 

 

 

 


шт

 


1

 

 

 

 


1

 



Витрата вторинного повітря 5а

 

 

 

 

 


 

 


5г Діафрагма камерна стандартна; умовний тиск Ру 0,6 МПа; умовний прохід Dy 65 мм; матеріал корпуса 20; матеріал діафрагми 12Х18Н10Т;

Датчик різниці тиску, корозієстійкий; модель 9420; діапазон вимірювання 0-16 кПа; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-65;


Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 - 600 м3/год.; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20;

Перетворювач електропневматичний, вхідний сигнал 0-5мА; вихідний сигнал 20- 100 кПа. ДКС 0,6-65-А/Б-1 ГОСТ 8.586-2005

 

Метран-49-ДД-9420-06-МП-t1-025-16 кПа-10-42-М20-С-ВИ-ТУ 4212-008-12580824-99

ПКЦ-1

 

 


МТМ810
шт

 

 

шт

 

 

 


Шт.

 

 


шт 1

 

 

1

 

 

 


1

 

 


1
Тиск в змішувальній камері

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 


Датчик надлишкового тиску, корозієстійкий; модель 9420; діапазон вимірювання 0-16 кПа; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-65;


Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; діапазон вимірювання 0 – 16 кПа.; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20;

Перетворювач електропневматичний, вхідний сигнал 0-5мА; вихідний сигнал 20- 100 кПа. Метран-49-ДИ-9120-06-МП-t1-025-16 кПа-10-42-М20-С-ВИ-ТУ 4212-008-12580824-99

ПКЦ-1

 

 

 

МТМ810


шт

 

 

 


шт

 

 

 

шт


1

 

 

 


1

 

 

 

1



Температура відпрацьо
ваного сушильного агента 7а

 

 

 

 


7б Термоперетворювач з уніфікованим вихідним сигналом, НСХ К; діапазон вимірювання 0-360 °С; вихідний сигнал 4-20 мА; довжина монтажної частини 1000 мм; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; материал 12Х18Н10Т; класс допуска 2, степень защиты IP-65;

Прилад, що показує, вхідний сигнал 4-20 мА; шкала 0 - 360 °С; вихідний сигнал 4-20 мА; межа основної допустимої приведеної похибки 0,5%; ступінь захисту IP-20; ТХАУ Метран-271-02-1000-0,5-Н10-У1.1-(0-360)°С-4-20 мА-ТУ 4211-001-12580824-2001-П


ПКЦ-1
шт

 

 

 

 


шт 1

 

 

 

 


1
Регулюючий мікропроцесорний контролер; вхідні сигнали: 4-20мА, 0-5 мА; вихідний сигнал 4-20мА Р-130 шт 1

Список використаної літератури:

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств, 3-е изд. М.: Машиностроение, 1983
2. Голубятников В.А. Шувалов В.В., Автоматизация производственных процессов. 2-е изд. М.: Химия, 1985.
3. Буртоликова З.Л. Александров И.А., Автоматика, автоматизация и АСУТП, Альбом структурно-логических схем к рабочей программе. М: ВЗПИ, 1988, Часть 2.
4. Полоцкий Л.М. Лапшенков Г.И., Автоматизация химических производств. М.: Химия, 1982
5. Шувалов В.В. и др. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М: Химия, 1991
6. Під ред. Дудникова Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для вузов. М.; Химия, 1987.
7. Під ред. Клюева А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем, справочное пособие, 2-е изд., М.; Энергоатомиздат, 1989.




Комментарий:

Дипломная работа отличная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы