Автоматизация технологических процессов. Курсовая ПИУС. Филонов - Лучше-1. Автоматизация процесса гранулирования и брикетирования кормов

• Название: Автоматизация процесса гранулирования и брикетирования кормов
• Анкор: Автоматизация технологических процессов
• Дата: 28.04.2023
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Курсовая ПИУС. Филонов - Лучше-1.docx
• Тип: Курсовой проект; #1095251

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Департамент координации деятельности организаций

в сфере сельскохозяйственных наук

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

«Волгоградский государственный аграрный университет»

Факультет: «Электроэнергетический»
Направление подготовки (специальность) 35.03.06 – «Агроинженерия»

Направленность (профиль) «Автоматизация и роботизация технологических процессов в АПК»
Кафедра: «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий АПК»

Дисциплина: «Проектирование информационно-управляющих систем»

	Допустить к защите Зав. кафедрой «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий АПК»
	____________ Богданов С.И. (подпись)
	(протокол № от 2023г.)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Автоматизация процесса гранулирования и брикетирования кормов

		Выполнил: студент группы ЭЭФобАИ-192 Шифр 2019/053 Филонов М.А. (подпись) «__»____________2023 г. (дата)
Зарегистрирован: №____ _______________ (подпись) «__»______________2023 г. (дата)		Принял: ст. преподователь Сторожаков С.Ю.

Оглавление

Общие сведения 3

Автоматизация процесса гранулирования и брикетирования кормов 4

Автоматизация комбикормовых агрегатов 9

Автоматизация процессов приготовления кормовых смесей 10

Автоматизация дробилок и процессов переработки корнеклубнеплодов 13

Список литературы 14

Общие сведения

Прочная кормовая база — основа увеличения продукции животноводства (Ж). Используемые в Ж корма могут быть классифи­цированы на три группы: 1. связанные с происхождением корма (растительные, живот­ные и минеральные); 2. зависящие от свойств и состава корма (грубые, сочные, зеле­ные и концентрированные) 3. кормовые добавки.

Корма растительного происхождения - грубые (сено, солома и др.), сочные (силос, корнеклубнеплоды), зеленые (трава, ботва кормовых культур), искусственной сушки (травяная мука), кон­центрированные (зерно, комбикорм, отходы пищевых произ­водств и др.).

Корма животного происхождения — рыбная и мясокостная мука, сухое обезжиренное молоко и отходы промышленности.

Корма минерального происхождения: соль, известь, мел и кор­мовые фосфаты.

К кормовым добавкам относятся специальные обогатительные смеси — премиксы и белково-витаминные минеральные добавки.

Наиболее ценный вид корма — комбикорм, т. е. кормовая смесь, в состав которой входят разные сухие кормовые продукты. Сбаланси­рованные по питательным веществам и обогащенные витаминами, микроэлементами и другими стимулирующими добавками комби­корма увеличивают продуктивность животных до 30%. Достаточно сложное производство комбикормов может быть организовано не только на специализированных комбикормовых заводах, но и в усло­виях отдельных хозяйств с помощью специально выпускаемого для этих целей автоматизированного комплектного оборудования.

Эффективность использования корма определяется способом его обработки. Основной способ обработки — механический (ре­занием, ударом, давлением), но применяют также тепловую, хи­мическую и биохимическую обработки.

Промышленность выпускает большое количество отдельных агрегатов и поточных линий для обработки кормов.

Наиболее эффективные способы консервирования зеленых кормов — сушка, гранулирование и брикетирование.

Досушивание сена методом активного вентилирования снижа­ет его влажность с 40…50 до 17 % за счет вентиляции атмосфер­ным воздухом на открытых площадках и в хранилищах. Эта опера­ция позволяет сохранить в корме в 10…20 раз больше каротина и в 2…3 раза больше протеина, чем при обычной воздушной сушке. Подвяленную в поле сенную массу укладывают в скирду специ­ального воздухораспределительного канала, к которому подклю­чают осевой вентилятор. Схема управления установкой предусматривает непрерывную работу вентилятора в течение первых су­ток. В дальнейшем установку вводят в работу автоматически при повышении влажности воздуха до 85 %. Влажность воздуха конт­ролируют простейшим волосным влагорегулятором типа ВДК. Весь процесс сушки длится двое-трое суток.

Автоматизация процесса гранулирования и брикетирования кормов

Технологический процесс прессования и гранулирования кор­мов имеет высокую степень автоматизации. Прессование кормов необходимо для улучшения их транспортабельности, снижения стоимости перевозок и объема складских помещений, обеспече­ния лучшей сохранности и поедаемости кормов животными.

Наиболее совершенные способы прессования — брикетирова­ние и гранулирование, обеспечивающие наиболее высокую сте­пень уплотнения. Брикеты размером от 30x30 до 100х100 мм и длиной 20…200 мм получают из сечки стебельчатых кормов дли­ной 5…50 мм, гранулы в форме цилиндра диаметром 5…15 мм и длиной 10…30 мм готовят из комбикорма, дерти и травяной муки. Процесс прессования кормов состоит из трех основных операций: кондиционирования сырья, его прессования и охлаждения гото­вых брикетов или гранул. Кондиционирование включает в себя операции дозирования корма, воды, пара или связующих веществ (мелассы, жиров) и смешивание их между собой с целью повыше­ния прочности брикетов или гранул и равномерного распределе­ния в них исходного сырья. В процессе прессования в специаль­ных матрицах исходный материал разогревается. После выхода го­товых брикетов или гранул из пресса их охлаждают, чтобы привести в тепловое равновесие с окружающей средой и снять внутрен­ние остаточные механические напряжения.

Для гранулирования кормов используют смесители-грануляторы производительностью до 100 т в сутки, грануляторы типа ОГМ производительностью от 0,8 до 10 т/ч и оборудование для произ­водства амидно-концентратных добавок АКД (75% комбикорма, 20% карбамида, 5% бентонита натрия) производительностью до 20 т в смену.

Применяют также универсальное оборудование прессования кормов типа ОПК производительностью 2 т/ч, предназначенное для гранулирования и брикетирования комбикормов, травяной муки, сечки травы и кормовых смесей.

Рис. 1 - Технологическая схема процесса прессования кормов оборудованием типа ОПК

1 - бак; 2 - шнековый транспортер; 3 - дозатор; 4 - бункер; 5, 8 - транспортеры; 6, 9, 11 - вентиляторы; 7, 10 - циклоны; 12 - шлюзовой затвор; 13 - заборник; 14, 16 - камеры соот­ветственно предварительного и окончательного сортирования; 15 – охладительная колонка; 17 - вибратор-выгружатель; 18 - нория; 19 - ленточный транспортер; 20 - пресс; 21 - паро­провод; 22 - смеситель-питатель

Наиболее совершенные способы прессования — брикетирова­ние и гранулирование, обеспечивающие наиболее высокую сте­пень уплотнения. Брикеты размером от 30x30 до 100х100 мм и длиной 20…200 мм получают из сечки стебельчатых кормов дли­ной 5…50 мм, гранулы в форме цилиндра диаметром 5…15 мм и длиной 10…30 мм готовят из комбикорма, дерти и травяной муки. Процесс прессования кормов состоит из трех основных операций: кондиционирования сырья, его прессования и охлаждения гото­вых брикетов или гранул. Кондиционирование включает в себя операции дозирования корма, воды, пара или связующих веществ (мелассы, жиров) и смешивание их между собой с целью повыше­ния прочности брикетов или гранул и равномерного распределе­ния в них исходного сырья. В процессе прессования в специаль­ных матрицах исходный материал разогревается. После выхода го­товых брикетов или гранул из пресса их охлаждают, чтобы привести в тепловое равновесие с окружающей средой и снять внутрен­ние остаточные механические напряжения.

Для гранулирования кормов используют смесители-грануляторы производительностью до 100 т в сутки, грануляторы типа ОГМ производительностью от 0, 8 до 10 т/ч и оборудование для произ­водства амидно-концентратных добавок АКД (75% комбикорма, 20% карбамида, 5% бентонита натрия) производительностью до 20 т в смену.

Применяют также универсальное оборудование прессования кормов типа ОПК производительностью 2 т/ч, предназначенное для гранулирования и брикетирования комбикормов, травяной муки, сечки травы и кормовых смесей. Технологическая схема прессования кормов при помощи оборудования ОПК показана на рисунке 3.

Гранулируемый корм горизонтальным шнековым транспортером 2 и вертикальным шнеком загружается в накопи­тельный бункер 4, из которого дозатором 3 выводится в смеси­тель-питатель 22 пресса 20. Одновременно в корм вводятся или вода (через дозатор 3 из бака 1) или пар (через смеситель 22 из па­ропровода 2).

Увлажненный корм непрерывно вводится в пресс 20 и продав­ливается в радиальные отверстия кольцевой неподвижной матри­цы, формируя гранулы. Выдавливаемые гранулы обламываются вращающимся обламывателем и перемещаются ленточным транс­портером 19 и норией 18 через камеру предварительного сортиро­вания 14 в охладительную колонку 15. Гранулы охлаждаются воз­духом, засасываемым вентилятором 11. По мере накопления в ох­ладительной колонке 15 гранулы выгружаются вибратором 17 через камеру окончательного сортирования 16 на затаривание. Крошка и несгранулированный корм в камерах 14 и 16 отделяются от гранул воздушным потоком, создаваемым вентилятором 6, и через циклон 7 возвращаются транспортером 5 в бункер 4.

При брикетировании корма травяная сечка из сушильного аг­регата засасывается вентилятором 9 через заборник 13 и накапли­вается в циклоне 10, а затем через шлюзовой затвор подается транспортером 5 в смеситель-питатель 22. В этом случае вода вво­дится в выгрузную горловину транспортера 8. Дальнейший путь брикетов – через пресс и далее аналогичен пути гранул. Неспрессованный корм и крошка возвращаются через циклон 7 на транс­портер 8. Через шлюзовой затвор 12 в травяной корм можно до­бавлять соломенную сечку.

При брикетировании кормовых смесей комбикорм подается в пресс транспортером 2, травяная и соломенная сечка — транспор­тером 8.

Электрическая схема управления оборудованием типа ОПК (рисунок 2) предусматривает включение и отключение шестнадцати асинх­ронных электроприводов механизмов, их защиту и сигнализацию о нормальных и аварийных режимах.

Для облегчения пуска двигателя М15 пресса (мощностью 90 кВт) предусмотрено его переключение со схемы «звезда» на схему «треугольник». Сум­марная мощность остальных 15 двигателей не превышает 50 кВт. Электродвигатели к сети подключаются автоматами QF1…QF15, цепи управления защищены автоматами SF16 и SF17.Электроприводы пускает и останавливает оператор при помо­щи кнопочных постов SB1…SB20. Для экстренного отключения всего оборудования предназначена кнопка SB.

Режим работы выбирают, устанавливая переключатель SA2 в следующие положения: 1 — «Смеси»— работа всех электродвига­телей и брикетирование кормовых смесей; 3 — «Мука» — грану­лирование травяной муки или комбикорма. Этим же переключа­телем переводят схему в режим наладки 

Вид уапажнения при прессовании корма выбирают, устанавли­вая переключатель SA1 (рисунок 4, а) в положение 1 «Вода» или 2 «Пар». Тумблером S и реле KV2 включают и отключают вторичные цепи. Переключателем SА4 или SA6 устанавливают ручной или автоматический режим работы соответственно вибровыгружателя 17 спрессованного корма и вентиля УА3, подающего воду на ув­лажнение корма до 17 %.

После пуска двигателя при помощи заслонки дозатора 3 и вен­тилей воды вручную устанавливают по амперметру А номиналь­ную загрузку пресса 20. Если по каким-то причинам уровень сы­рья в бункере 4 превышает заданное значение, то срабатывает датчик уровня SL6 (рисунок 4, б) и выключает реле КV11, которое от­ключает шнек загрузки 2 При снижении уровня этот же датчик выдаст импульс на повторное включение шнека 2. При заполне­нии гранулами охладителя срабатывают датчики уровня гранул вначале SL4, а затем SL3. Последний через реле КV8 и KV5 вклю­чает привод вибратора-выгружателя 17. Разгрузка гранул вибрато­ром продолжается до снижения уровня гранул, при котором дат­чик SL4 через реле KV9 отключает вибратор.

Уровень воды в баке подерживается при помощи электродных датчиков SL1 и SL2, реле КУ7 и электромагнитного вентиля УА3. Отключают оборудование после закрытия вручную заслонки дозатора 3 и вентиля увлажнителя.



Рис. 2 - Принципиальные электрические схемы управления ОПК (а), контроля уров­ня корма (б)

Кнопками SB9, SB7, SB15, SB1, SB3, SB19, SB13 отключают соответственно вентилятор охладите­ля, транспортер крошки и вентилятор сортировки, дозатор, шнек загрузки, шнек бункера, пресс, норию, соблюдая такую последовательность.

При брикетировании травяной сечки и кормосмеси упомяну­тыми выше переключателями набирают соответствующий режим и кнопками управления включают агрегаты в следующем порядке:

- шнек бункера 4, шнек загрузки 2, нория 18, пресс 20, транспортер сечки 8, затвор и вентилятор 9 сечки, затвор соломы 12, транспор­тер крошки, вентилятор 6 сортировки и вентилятор 11 охладителя.

Электродвигатель М15 соединен с прессом через предохранитель­ную муфту со штифтами, которые при попадании твердых пред­метов в пресс срезаются.

При этом срабатывает конечный выклю­чатель SQ2 и отключает электропривод пресса. Если смеситель-питатель 22 забивается сечкой, то от давления сечки срабатывает конечный выключатель SQ1 и отключает транспортер сечки 8.

Автоматизация комбикормовых агрегатов

Оборудование комбикормовых цехов (ОКЦ) предназначено для производства полнорационных рассыпных комбикормов на межхозяйственных комбикормовых заводах производительностью 15, 30 и 50 т за смену. Оборудование скомпоновано в одном или двух блоках: зерновом и мучном. Задача комбикормовых цехов — максимально использовать местное сырье (фуражное зерно, тра­вяную муку, пищевые отходы и т. п.) и белково-витаминные до­бавки промышленного производства.

Устройство и технология приготовления комбикормов всех це­хов ОКЦ аналогичны (рисунок 3).

Рис. 1 - Технологическая схема комбикормового агрегата ОКЦ-15:

1 - решетный стан; 2 - загрузочная горловина; 3 - смеситель; 4 - нория; 5 - магнитная заслонка; 6, 8, 10, 12, 16 — шнеки; 7 - циклон; 9 - щеточный барабан; 11, 14, 15 - бункера; 13 – дозаторы

Фуражное зерно из транспорт­ных средств или транспортером из зерносклада подается на решетный стан 1, где оно очищается от крупных примесей, а затем, пройдя смеситель 3, норией 4 подается на магнитную заслонку 5, в которой оно очищается от металлических примесей. Далее зерно­фураж распределяется шнеком 6 по двум секциям зернового бун­кера 15, а затем дозирующим шнеком 16 направляется на измель­чение в дробилку 17.

Зерновая дерть воздушным потоком дробилки 17 направляется по трубопроводу через циклон 7 и шнек 8. Шнек имеет просеива­ющее устройство. На валу шнека закреплен щеточный барабан 9, а на нижней части кожуха шнека — решето.

Просеивающее устройство разделяет дерть на две мучные фракции: мелкую, проходящую через решето в правую секцию бункера 11, и крупную, направляющуюся сходом с решета в левую секцию бункера 11.

Белково-витаминные добавки БВД загружают в смеситель 3 через заг­рузочную горловину 2 и тем же путем подают в бункер 11 или 14.

Зерновые компоненты и БВД из бункеров 11 и 14 выгружают дозаторами 13, которые установлены в нижней части каждой сек­ции бункера. Дозаторы 13 выдают компоненты в шнек 12 в задан­ной рецептурной пропорции. Шнек 12 и разгрузочный шнек 10 непрерывно смешивают компоненты и передают готовый комби­корм на склад или в транспортные средства. Оператор в соответ­ствии с заданной рецептурой комбикорма настраивает дозаторы 13 на необходимую выдачу компонента при помощи поворота специального лимба храпового механизма привода, изменяющего частоту вращения дозатора от 0,24 до 17,7 мин^—1.

Автоматизация процессов приготовления кормовых смесей

На животноводческих фермах и комплексах скот кормят кормовыми смесями, приготовленными из разных кормов местного производства (сено, сенаж, силос, корнеплоды и т. п.) с добавкой специальных компонентов промышленного при­готовления (концентраты, белковые, витаминные и минеральные добавки). Конкретная технология приготовления кормовой смеси учитывает кормовую базу, вид поголовья и технологию его содер­жания. Основная составляющая часть кормоцеха — поточная тех­нологическая линия (ПТЛ).

Технология приготовления грубых кормов заключается в их из­мельчении и смешивании с другими компонентами, технология приготовления кормов из корнеплодов — в мойке, измельчении и смешивании. Набор ПТЛ для данного поголовья и зоны определя­ет технологическую схему кормоцеха, при этом линии комплекту­ют как серийными машинами, так и машинами специальной раз­работки. Типичное оборудование такого типа — комплект обору­дования типа КОРК для приготовления рассыпных кормосмесей. Комплект предназначен для молочнотоварных (900-2000 голов) и откормочных (до 5000 голов КPC) ферм и включает в себя пять ПТЛ

Рис 7. - Функциональная схема кормоцеха КОРК-15

1 - питатель-загрузчик силоса; 2 - скребковый транспортер силоса; 3 - бункера-дозаторы концентрированных кормов; 4 - винтовой конвейер; 5-транспортеры корнеклубнеплодов; 6 - оборудование для мелассы и карбамида; 7- измельчитель-камнеуловитель; 8 - дозатор корнеклубнеплодов; 9 - выгрузной транспортер; 10 - измельчитель-смеситель кормов; 11 - сборный транспортер; 12 - транспортер грубых кормов; 13 - питатель-загрузчик грубых кормов

Отдельные ПТЛ кормоцеха работают следующим образом. Гру­бый корм из транспортных средств выгружают в лоток питателя 13, свободный конец которого приподнимается двумя гидроцилинд­рами, в результате чего корм поступает на конвейер 12 питателя, подающий его к измельчающему барабану и отбойному битеру. Измельченный и отдозированный корм поступает на промежуточ­ный транспортер 12, а с него — на сборный транспортер 11. Коли­чество корма, подаваемого на промежуточный транспортер, регу­лируют вручную, изменяя скорость движения полотна конвейера. Аналогично силос из транспортного самосвального средства выг­ружается в лоток питателя-загрузчика 1, затем через дозирующие битеры поступает на скребковый транспортер 2 и далее — на сбор­ный транспортер 11.

Концентрированный корм загружают в бункера-дозаторы 3, оборудованные дозирующими устройствами, состоящими из кор­пуса, неподвижной тарелки и вращающихся скребков, которые захватывают и сбрасывают корм с тарелки на винтовой конвейер 4, подающий его на сборный транспортер 11.

Корнеклубнеплоды доставляют в цех самосвальными мобиль­ными средствами или стационарными транспортерами из храни­лища, соединенного с кормоцехом. Корм выгружают на транспор­тер 5, доставляющий его в измельчитель-камнеуловитель 7, где он очищается, измельчается и поступает в бункер-дозатор 8, а затем — на сборный транспортер 11. Все компоненты рациона загружают на сборный транспортер послойно, и с него они поступают в из­мельчитель-смеситель 10 для доизмельчения, смешивания и обо­гащения мелассой и карбамидом, поступающими из емкостей 6. Готовая смесь из измельчителя-смесителя 10 транспортером 9 выгружается в кормораздатчик.

СУ оборудованием кормоцеха обеспечивает полуавтоматичес­кий режим, при котором все машины ПТЛ включаются и выклю­чаются в очередности, обусловливаемой ТП приготовления корма.

Автоматизация дозирования кормов — важный фактор повыше­ния их качества и рационального использования. Дозаторы классифицируют прежде всего, но назначению: для сыпучих, грубых и сочных стебельчатых, жидких кормов, добавок и кормовых смесей, а также корнеклубнеплодов.

Способ дозирования может быть массовым порционным или непрерывным, а также объемным порционным или непрерывным. При массовом порционном дозировании можно точно соста­вить рецепт рациона, вследствие чего его применяют в линиях по приготовлению премиксов, белково-витаминных добавок и ком­бикормов. Массовое же непрерывное дозирование менее точное по сравнению с объемным, и потому его используют реже. Объемное порционное дозирование применяют в линиях по производству комбикормов, а объемное непрерывное — в линиях по переработке кормов при загрузке измельчителей в кормоцехах и составлении простых полнорационных кормовых смесей.

Автоматизация дозирования и смешивания компонентов комби­кормов обеспечивается работой группы массовых дозаторов раз­ной производительности с соответствующим набором питателей и смесителей периодического действия.

Автоматизация дробилок и процессов переработки корнеклубнеплодов

В условиях животноводческих ферм корма растительного про­исхождения (зерно, солома, сено, корнеклубнеплоды), а также от­ходы пищевой промышленности, кормовые жиры, минеральные, витаминные и другие добавки перед скармливанием скоту обычно подвергают механической и (или) тепловой обработкам в серийно выпускаемых машинах и механизмах. Характерные примеры такого рода технологических опера­ций — измельчение фуражного зерна, зеленой массы и грубых кормов, мойка и измельчение корнеклубнеплодов.

Для измельчения сена и соломы применяют измельчители штифтового, ножевого или молоткового типа. Подлежащий из­мельчению корм подается в загрузочный бункер, который, враща­ясь, сбрасывает его под молотки ротора дробильной камеры. Измельченная масса выносится из камеры воздушным потоком, со­здаваемым молотками ротора.

Список литературы

1. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.X. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. — 2-е изд., перераб. и доп.—М.: Альянс, 2019. —464 с.:ил.

2. Карасев, В. В. Автоматизированные информационно-управляющие системы : учебное пособие / В. В. Карасев. — Рязань : РГРТУ, 2013. — 64 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/168010 (дата обращения: 21.02.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей. 14

3. Пьявченко, Т. А. Автоматизированные информационно-управляющие системы с применением SCADA-системы TRACE MODE : учебное пособие / Т. А. Пьявченко. — Санкт-Петербург : Лань, 2021. — 336 с. — ISBN 978-5- 8114-1885-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/168858 (дата обращения: 21.02.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей

4. Рябов, И. В. Автоматизированные информационно-управляющие системы : учебное пособие / И. В. Рябов. — Йошкар-Ола : ПГТУ, 2015. — 200 с. — ISBN 978-5-8158-1594-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/76558 (дата обращения: 21.02.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей

5. Молдабаева, М.Н. Автоматизация технологических процессов и производств : учеб. пособие / М.Н. Молдабаева. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. - 224 с. - ISBN 978-5-9729-0330-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1048727 (дата обращения: 21.02.2022). –Режим доступа: по подписке.

6 .Береснев, А. Л. Разработка и макетирование микропроцессорных систем:Учебное пособие / Береснев А.Л., Береснев М.А. - Таганрог:Южный федеральный университет, 2016. - 106 с.: ISBN 978-5-9275-2168-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/994665 (дата обращения: 21.02.2022). – Режим доступа: по подписке.

7.Федоров, Ю. Н. Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка. Том 1: Учебно-практическое пособие / Федоров Ю.Н., - 2-е изд. - Вологда:Инфра-Инженерия, 2016. - 448 с.: ISBN 978-5-9729-0122-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/760267 (дата обращения: 21.02.2022). – Режим доступа: по подписке