46 Техника безопасности при монтаже средств автоматизации 46 Охрана окружающей среды 48 Экономическая часть
 Скачать 1.49 Mb.
|
|
3 Содержание Введение 4 1. Общая часть 7 1.1. Обоснование и выбор объекта автоматизации 7 1.2. Технологическая характеристика объекта автоматизации 8 2. Расчетная часть 11 2.1. Общие требования к принципиальной схеме 11 2.2. Работа принципиальной схемы 12 2.3. Анализ принципиальной схемы 16 2.4. Расчет и выбор элементов автоматизации 18 2.5. Разработка щитов и пультов управления 33 2.6. Схема соединений 36 3. Технологическая часть 42 3.1. Наладка и монтаж средств автоматизации 42 3.2. Эксплуатация средств автоматизации 43 4. Охрана труда и окружающей среды 46 4.1. Техника безопасности при монтаже средств автоматизации 46 4.2. Охрана окружающей среды 48 5. Экономическая часть 50 5.1. Определение основных показателей надежности 50 5.2. Пути повышения надежности 52 5.3. Мероприятия по энергосбережению электроэнергии 53 Заключение 55 Список использованных источников 58 6. Перечень графических материалов Лист 1. Принципиальная электрическая схема Лист 2. Схема соединений 4 Введение Автоматизация сельскохозяйственных предприятий – это применение автоматических и автоматизированных устройств и систем для полного или частичного освобождения человека от выполняемой им работы по управлению и контролю при получении, обработке, передаче и использовании энергии, материалов, информации и др. Автоматизация является важнейшим направлением научно- технического прогресса. Следовательно, механизация и автоматизация сельского хозяйства повышают производительность труда, способствуют увеличению выпуска сельскохозяйственной продукции и повышения качества выпускаемой или производимой продукции. На данный момент времени, создаются крупные специализированные животноводческие комплексы, птицефабрики, зверофермы, тепличные комбинаты, где производство организовано на промышленной основе, что позволяет в полной мере использовать современные технические средства автоматики. Что касаемо автоматизации основных технологических процессов на сельскохозяйственных предприятиях, то важными задачами считают высвобождение от ручного труда, при этом одновременное повышение надежности работы агрегатов и установок, обеспечение бесперебойной работы электрооборудования, усовершенствование защиты, контроля и управления. При этом основными целями автоматизации технологического процесса считают повышение эффективности производственного процесса, безопасности, экологичности и экономичности. Высокие темпы развития промышленности неразрывно связанно с внедрением автоматизации в основные процессы. Задачи, которые решаются при автоматизации современного сельского хозяйства, весьма сложны и требуют от специалистов знания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления. Внедрение автоматизированных систем управления обеспечивает сокращение потерь от брака и отходов, снижение затрат на капитальные 5 ремонты, увеличение межремонтных сроков работы оборудования. Так же внедрение автоматизированных систем управления значительно улучшает показатели эффективности производства, увеличения количества производимой продукции при одновременном снижении ее себестоимости. В современных условиях информационное обеспечение управления осуществляется с помощью автоматизированных систем управления (АСУ). Автоматизированная система управления – информационная система, предназначенная для автоматизированного осуществления управленческих процессов. Ввод в действие АСУ должен быть оправдан, то есть должен приводить к полезным технико-экономическим, социальным или другим результатам. К АСУ предъявляется ряд общих требований: 1. АСУ должна быть обеспечена совместимость элементов друг с другом, а также с автоматизированными системами, взаимосвязанными с данной АСУ; 2. Автоматизированная система должна быть приспособлена к модернизации, развитию и расширению с учетом будущих перспектив; 3. АСУ должна иметь достаточную степень надежности для достижения установленных целей функционирования системы при заранее заданных условиях ее применения; 4. Автоматизированная система управления должна обладать достаточной адаптивностью к изменениям условий ее использования. При этом степень изменения условий применения системы, как правило, специально предусматривается заранее; 5. В АСУ должны быть предусмотрены контроль правильности выполнения автоматизируемых функций и диагностирование с указанием места, вида и причины возникновения нарушений правильности функционирования системы; 6 6. В автоматизированной системе управления должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий персонала, приводящих к аварийному состоянию объекта или системы управления, от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства и утечки информации. Вопрос автоматизации технологических процессов в настоящее время актуален, так как автоматизация, коснувшись всех отраслей промышленности, и частности сельского хозяйства, является движущей силой технического прогресса. Целью курсового проекта является, рассмотрение вопросов автоматизации технологического процесса при создании микроклимата во фруктохранилище, при обоснованных технико-экономических показателях, с учетом высокой степенью надежности функционирования выбранных элементов АСУ. Основными задачами при проектировании процесса автоматизации фруктохранилища выделяю: повышение эффективности производственного процесса, за счет подбора надежных элементов; анализ и разработка принципиальных и технологических схем; разработка схем соединений, щитов и пультов управления; выбор и расчет элементов АСУ; рассмотрение вопросов повышения безопасности разработка вопросов повышение экологичности. Автоматизация отдельных процессов, а затем комплексная автоматизация всего производства с применением автоматизированных систем управления – одно из основных направлений научно-технического прогресса в области сельского хозяйства. 7 1. Общая часть 1.1. Обоснование и выбор объекта автоматизации Исходными данными для выполнения данного курсового проекта являются принципиальная и технологическая схема управления температурным режимом во фруктохранилище. Сельскохозяйственные предприятия характеризуются многообразием технологических процессов и операций, например, водоснабжение, кормоприготовление, микроклимат, уборка навоза, кормораздача и т.д. Хранение растениеводческой продукции (картофеля, овощей, корнеплодов, фруктов) в буртах, траншеях, неприспособленных помещениях приводит к потерям до 30% и более урожая. Современные тенденции состоят в том, чтобы хранить сельскохозяйственную продукцию на местах ее производства в механизированных хранилищах, оснащенных набором оборудования для создания и поддержания оптимальных параметров микроклимата, обеспечивающих высокую сохранность и качество продукции. Автоматизация хранения фруктов вызвана необходимостью охлаждения продукта и точного поддержания температуры и относительной влажности воздуха. Поэтому в системе автоматизации оборудования фруктохранилища предусмотрено управление воздухоохладительными установками, подачей пара для увлажнения воздуха в камерах и концентрацией газа в газовых хранилищах. Оборудование включает центробежные вентиляторы, электрокалориферные установки, холодильные установки, рассольные насосы, испарительные устройства с электроподогревом и др. Крупные современные хранилища оборудуют кондиционерами, которые содержат все необходимые устройства для поддержания нужных параметров воздуха. Конструкции фрукто - и овощехранилищ имеют много общего. 8 1.2. Технологическая характеристика объекта автоматизации В помещениях для хранения фруктов концентрацию диоксида углерода поддерживают на уровне, существенно более высоком, чем в атмосферном воздухе: 1 % и более. При этом содержание кислорода уменьшается, а азота увеличивается, благодаря чему улучшаются условия хранения фруктов. Содержание СО 2 регулируют, пропуская циркуляционный воздух через известковое молоко или сжигая газ при контролируемой подаче воздуха. Полученная таким образом газовая смесь, обогащенная также и азотом, охлаждается и подается в хранилище. Рекомендуемая температура хранения – менее 5 °С, но не ниже температуры подмерзания плодов – должна поддерживаться с высокой точностью. Большое значение имеет также контроль влажности газовой смеси, от которой зависит потеря влаги хранимыми плодами, и контроль содержания газа этилена, выделяемого плодами. Для фруктохранилищ вместимостью от 1000 до 3000 т разработан комплект электрооборудования, который обеспечивает автоматическое управление микроклиматом в камерах хранения фруктов, управление работой конденсаторного и испарительного оборудования, управления работой и защиту компрессоров холодильных машин от аварийных режимов, сигнализацию о режимах работы оборудования. Один комплект может автоматически управлять двумя – четырьмя камерами. Автоматическая система управления микроклиматом предназначена для поддержания в камерах заданных значений температуры, влажности воздуха, циклического его перемешивания в камерах, включения и отключения установок приточной и вытяжной вентиляции, аммиачных и водяных насосов, оттаивания воздухоохладителей, а также для контроля за температурой и влажностью воздуха в камерах и температурой в отдельных точках холодильной установки. 9 Выбор электродвигателей Выбор электродвигателя для привода аварийного вентилятора М1: Определяется расчетная мощность: Ррасч = Рмаш/ηпер =1,42/0,95 = 1,49 кВт; Согласно условию Рн ≥ Ррасч выбирается электродвигатель типа АИР80А2У3, с паспортными данными: Рн = 1,5 кВт; nн = 2850 об/мин; Iн = 3,31 А; ηн = 81 %; сos φ = 0,85; Ki = 7,0. Выбор электродвигателя для привода вентилятора воздухоохлаждающей установки М2 и М3: Определяется расчетная мощность: Ррасч = Рмаш/ηпер = 2,05/0,95 = 2,16 кВт; Согласно условию Рн ≥ Ррасч выбирается электродвигатель типа АИР80В2У3, с паспортными данными: Рн = 2,2 кВт; nн = 2850 об/мин; Iн = 4,53 А; ηн = 83 %; сos φ = 0,87; Ki = 7,0. Выбор электродвигателя для привода аммиачного насоса М4 и М5 : Определяется расчетная мощность: Ррасч = Рмаш/ηпер=5/0,95 = 5,26 кВт; Согласно условию Рн ≥ Ррасч выбирается электродвигатель типа АИР100L24У3, с паспортными данными: Рн = 5,5 кВт; nн = 2850 об/мин; Iн = 10,7 А; ηн = 88 %; сos φ = 0,89; Ki = 7,5. Выбор электродвигателя для привода насоса воды для оттаивания М6: Определяется расчетная мощность: Ррасч = Рмаш/ηпер =3,75/0,95 = 3,95 кВт; Согласно условию Рн ≥ Ррасч выбирается электродвигатель типа АИР100S2У3, с паспортными данными: Рн = 4,0 кВт; nн = 2850 об/мин; Iн = 7,94 А; ηн = 87 %; сos φ = 0,88; Ki = 7,5. Выбор электронагревателей: Расчет рабочего тока электронагревателя воды ЕК1: Определяем рабочий ток, если Рн = 0,5 кВт: Iнэ = Р/√3×U = 500/1,73×380 = 0,76 А Расчет рабочего тока электропарообразователя ЕК2 и ЕК3: Определяем рабочий ток, если Рн = 0,5 кВт: Iнэ = Р/√3×U = 500/1,73×380 = 0,76 А Расчет рабочего тока электронагревателя воды для оттаивания ЕК4: Определяем рабочий ток, если Рн = 15 кВт: Iнэ = Р/√3×U = 15000/1,73×380 = 22,82 А 2. Расчетная часть 2.1. Общие требования к принципиальной схеме На принципиальной схеме изображают все электроэлементы необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических связей между ними. Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связи между ними и дает детальное представление о принципах работы устройства, служит основанием для разработки других конструкторских документов. Принципиальные схемы разрабатываются на основании принятых решений структурных схем и выполняются в соответствии с нормами ГОСТа 2.702-2011 (правила выполнения электрических схем). Схемы выполняются для систем автоматизации различных объектов находящихся в отключенном (не рабочем) состоянии. Элементы и устройства на принципиальных схемах могут выполняться совмещенным и разнесенным способами. При разнесенном способе отдельные элементы схем, а так же элементы различных устройств изображают на схеме в разных местах, таким образом, что бы отдельные цепи были изображены более наглядно. В этом случае схема состоит из ряда цепей расположенных слева на право, или сверху вниз в порядке последовательности действия отдельных элементов. Отдельные цепи располагаются в горизонтальную строчку, так чтобы они читались слева на права, а вся схема читалась сверху вниз аналогично чтению текстового материала. Каждый элемент, входящий в устройство и изображений на принципиальной схеме должен иметь буквенно-цифровое позиционное обозначение, составляемое из буквенного обозначения и порядкового номера, проставленного после буквенного обозначения, в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Буквенные обозначения – сокращенное наименование элементов, составленное из их начальных или характерных букв. Порядковые номера элементам присваиваются, начиная с единицы в пределах групп элементов, которые на схеме имеют одинаковые буквенные позиционные обозначения. Цифры порядковых номеров элементов и их буквенные обозначения выполняются одним размером шрифта. Цепи и элементы главного тока вычерчивают жирными линиями, а вспомогательные, состоящие из катушек и контактных цепей и сигнализацию изображают тонкими линиями. 2.2. Работа принципиальной схемы Напряжение на схему автоматического управления подают, нажимая на кнопку SB6. В случае экстренной необходимости все агрегаты можно одновременно отключить одной из кнопок SB1…SB5, расположенных в определенных местах фруктохранилища. С помощью кнопок SB7, SB8 управляют аварийным вентилятором M1. Схему системы управления температурой и относительной влажностью воздуха первой камеры фруктохранилища включает автомат SF1. Переключателем SA1 выбирают режим работы системы: 0 – отключено управление; 1 – ручной (при накладке): 2 – автоматическая работа. В автоматическом режиме при повышении температуры в камере срабатывает терморегулятор Р, который включает реле КV1. Реле KV1 своими контактами КV1:1, КV1:2 и КV1:3 включает соответственно электромагнитный аммиачный вентиль УА1, магнитный пускатель КМ3 электроприводов М2 и М3 вентиляторов воздухоохладительных установок и магнитный пускатель КМ6 или КМ7 электропривода одного из аммиачных насосов М4 или М5 подачи аммиака как хладоносителя в воздухоохладители камер. Когда температура в камере достигает заданного значения, контакты терморегулятора Р размыкаются и электродвигатели М2…М5 и электромагнитный вентиль УА1 отключаются. Режим работы аммиачных насосов выбирают, устанавливая переключатель SA3 в одно из положений: 1 – оба насоса отключены: 2 – рабочий насос М4 (М5 в резерве); 3 – ручное управление (при наладке); 4 – рабочий насос М5 (М4 в резерве). При успешном пуске рабочего насоса срабатывает датчик давления SP1, который включает реле KV5. Реле KV5 одним контактом подает напряжение на включение компрессоров холодильной установки (на схеме не показаны), а вторым – отключает реле выдержки времени КТ2, предназначенное для включения резервного насоса. Если пуска рабочего насоса не произошло или отсутствует давление аммиака в системе рабочего насоса, датчик SP1 размыкает цепь реле КV5, которое включает реле КТ2. Последнее своим контактом КТ2 через 10 с включает реле KV4, которое подключает резервный насос. Относительную влажность воздуха в камере фруктохранилища регулируют с помощью влагорегулятора В. При понижении влажности воздуха контакты В включают реле KV3, которое при помощи магнитного пускателя КМ5 дополнительно подключает к электроподогревателю воды ЕК1 секции ЕК2 и ЕКЗ электропарообразователя. Пар в камеру подается для повышения влажности воздуха включением соответствующей задвижки, установленной на паропроводе. Когда влажность воздуха в камере достигает нормы, подача пара прекращается. Подогреватель ЕК1 включен постоянно для предотвращения замерзания воды при низких внешних температурах. В схеме предусмотрена защита парообразователя от «сухого хода» при помощи регулятора уровня воды PL. Если уровень воды в увлажнителе понизится, то регулятор уровня разомкнет контакты РL и отключит нагреватели EK1…EK3. Для создания более равномерного распределения температурно- влажностного поля воздуха внутри камер предусмотрено циклическое перемешивание воздуха при помощи вентиляторов воздухоохладителей. Цепь управления вентилятором первой камеры включают тумблером S. Режим управления работой вентилятора (длительность и время включения и отключения) настраивают при помощи программного реле КТ1, которое через реле KV2 и магнитный пускатель КМ3 управляет работой электродвигателей М2 и М3 вентиляторов. Системой автоматики предусмотрено управление процессом удаления льда («снеговой шубы»), который постепенно накапливается на поверхности воздухоохладителей. Режим системы удаления льда выбирают переключателями SA4 и SA5, устанавливая их в положения: 1 – наладка; 0 – отключено; 2 – автоматическая работа. Наличие «снеговой шубы» на внешней поверхности воздухоохладителя обнаруживает реле давления SP2, которое воспринимает разность давлений до воздухоохладителя и после него. При увеличении этой разности из-за закрытия воздухопроводов «снеговой шубой» замыкаются контакты SP2, включается и самостоятельно блокируется реле KV7. Контактами КV7:2 реле KV7 отключает магнитный пускатель КМ3 вентиляторов воздухоохладителей, контактами KV7:1 – аммиачный электромагнитный вентиль УА1 и одновременно контактами KV7:3 включает электромагнитный вентиль УА2 воды для оттаивания льда, а контактами КV7:4 – реле выдержки времени КТ3 и реле KV6. Реле КV6 отключает реле KV7. Через период времени (выдержка), равный 3 мин и достаточный для стока аммиака из воздухоохладителя, контактом КТЗ включается магнитный пускатель КМ8, который своими контактами открывает электромагнитный Рис. 1. Принципиальная электрическая схема управления микроклиматом фруктохранилищ вентиль воды УАЗ, включает посредством магнитного пускателя КМ8 электропривод М6 насоса воды для оттаивания и посредством магнитного пускателя КМ9 – электронагреватель ЕК4 воды для оттаивания. Через 27 мин контактом КТЗ выключаются электропривод М6 насоса воды для оттаивания и электронагреватель ЕК4 и под действием пружины закрывается электромагнитный вентиль УА3 стока воды. Процесс оттаивания прекращается, и через 3 мин контактами КТ3 выключается реле KV7. Выдержка в течение этих 3 мин обеспечивает сток воды с воздухоохладителя и предотвращает включение электромагнитного аммиачного вентиля и воздухоохладителя сразу же после окончания оттаивания. Реле KV7 отключает магнитным пускателем КМ8 электродвигатель М6 насоса, электромагнитные вентили УА2, УА3 и нагреватель ЕК4 воды для оттаивания. Это же реле KV7 размыкающими контактами KV7:1 и KV7:2 вновь вводит в автоматическую работу аммиачный вентиль УА1 и магнитный пускатель КМ3 электроприводов М2 и МЗ вентиляторов воздухоохладителя. Кроме устройств управления микроклиматом в камерах в рас- смотренный комплект входят автоматические системы регулирования и контроля уровня и температуры аммиака, системы управления компрессорно-конденсаторной группой, вентиляцией, воздушной завесой, включаемой при открытии камер, и рассольными насосами, а также приборы контроля, сигнализации и защиты электрооборудования. |