№4 Курсовой проект ТАНК охладитель молока ТОМ 2А. Реферат Пояснительная записка 22с., 3ч., 3 рис., 4 табл., 6 источников
 Скачать 127.8 Kb.
|
 Основные понятия, обозначения и сокращения. Принятые сокращения: QF - автоматический выключатель. КК – тепловое реле. SK – датчик давления. FU – предохранитель. KM–магнитный пускатель. ЭД – электродвигатель. HL – световой индикатор. SA – переключатель. KV – промежуточное реле. KL2 – промежуточное реле с мостовым выпрямителем. KL1 – промежуточное реле. XT – Клеммник. Реферат Пояснительная записка 22с., 3ч., 3 рис., 4 табл., 6 источников. Объектом исследования является схема автоматизации танка охладителя молока. Цель проекта – автоматизация танка охладителя молока. В процессе работы над проектом проведены расчеты выбора аппаратуры согласно схеме, расчет по надежности выбранного оборудования, составление расчетных схем автоматизации танка охладителя молока. Введение Свежее молоко обладает высокими вкусовыми и питательными свойствами. Однако при благоприятных условиях в молоке размножаются бактерии, способствующие его скисанию. Скорость размножения бактерий зависит главным образом от температуры молока. Так, у свежевыдоенного молока, обладающего бактерицидными свойствами, период задержки развития бактерий длится до трёх часов, у быстро охлаждённого молока до температуры 10 - 24 часа, а у охлаждённого до 5 - 36 часов. В связи с этим в целях более длительного сохранения бактерицидной фазы необходимо свежевыдоенное молоко как можно скорее охладить. Автоматизация технологического процесса — это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений. 1 Описание технологической схемы работы танка охладителя молока ТОМ – 2А. Резервуар (танк) – охладитель молока ТОМ – 2А предназначен для охлаждения, очистки и длительного хранения молока на животноводческих фермах. Резервуар – охладитель состоит из фреоновой одноступенчатой холодильной установки и изолированного корпуса, как показано на рисунке. В состав холодильной установки входит компрессорно – конденсаторный агрегат, который состоит из сальникового компрессора ФУ – 12, работающего на фреоне R – 12, фильтра – осушителя и конденсатора с воздушным охлаждением. Агрегат расположен на одной раме с изолированным корпусом.  1-водяной насос; 2-фильтр; 3-изоляция; 4-молочная ванна;5-испаритель; 6-мешалка; 7 и 8-система орошения; 9-фильтр для молока; 10-сливной кран; 11-компрессор; 12-шкаф управления. Рисунок 1.1 - Схема резервуара-охладителя молока ТОМ-2А Корпус резервуара – охладителя является основанием бака аккумулятора холода, в котором смонтирован панельный испаритель. Снаружи корпус изолирован специальным материалом и покрыт декоративным пластиком. В корпусе установлены молочная ванна и система орошения. Сверху ванна имеет две большие прямоугольные крышки с горловинами для установки цедилки и слива молока. В средней части на траверсе крепятся редуктор с мешалкой, электроконтактный термометр и мерная линейка. Механическая мешалка состоит из привода, вала с лопастями и устройства для подвода моющей жидкости. Вал мешалки полый, в нем имеются отверстия для разбрызгивания моющего раствора по внутренней поверхности молочной ванны. Снизу вал имеет отверстие для стока остатков молока или моющей жидкости. Это отверстие при работе закрывают пробкой. Оросительное устройство, выполненное из перфорированных труб, образует два замкнутых контура по верхнему периметру и днищу ванны. Через отверстие в трубах охлаждающая вода из бака – аккумулятора разбрызгивается по наружной поверхности ванны. Для аккумуляции необходимого количества холода холодильную машину включают перед циклом охлаждения за 3…4 часа. После намораживания на панелях испарителя около 400 кг льда срабатывает температурное реле, и компрессор автоматически выключается. Молоко сквозь фильтр 9 поступает в молочную ванну, в которой охлаждается во время работы системы орошения. Охлаждающая вода из корпуса резервуара поступает в коллектор и подается насосом сквозь фильтр 2 в систему орошения. Через отверстия в трубах вода омывает наружную поверхность ванны, охлаждая ее стенки и днище. Отработанная вода стекает во внутреннюю ванну. Днище молочной ванны имеет уклон к крану 10 для слива молока. Конечная температура молока в ванне поддерживается автоматически. Внутренняя ванна – аккумулятор холода. Вода, соприкасаясь со льдом, намороженным на панелях испарителя, вновь охлаждается. 2 Описание принципиальной схемы управления танком охладителем молока ТОМ - 2А. Принципиальная схема управления показана на чертеже КП.35.02.08.042.009.2017.Э3. Автоматическим выключателем QF подают напряжение на цепи управления. Избиратель режимов SA1 устанавливают в положение «Л» (Лёд). При замкнутых контактах термореле SK1, включается пускатель KM1, который включает двигатели компрессора МК с мощностью 5,5 кВт и двигатель вентилятора мощность 0,8 кВт, а также промежуточное реле напряжения KV, которое шунтирует блокировочные контакты KM1 и дешунтирует контакты реле KL1. Загорается сигнальная лампа HL1, которая указывает на то, что двигатели компрессора и вентилятора включены. При намораживании определённого количества льда на панелях испарителя, контакт датчика SK1 – будет замкнут при температуре льда 0, двигатели компрессора и вентилятора во включенном состоянии. Как только температура льда достигает минус 5 контакт термореле SK1 размыкается, обесточив пускатель KM1, пускатель в свою очередь выключает двигатели компрессора и вентилятора. После заливки молока в ванну, переключатель режимов SA1 устанавливают в положение «А» (автомат). Двигатели компрессора и вентилятора включаются также, как и в режиме «Л» (лёд). При замкнутом термоконтакте SK2, получает питание универсальное реле, со встроенным мостовым выпрямителем KL2. Получает питание магнитный пускатель KM2 через замкнутый контакт реле KL2. Включаются двигатели насоса, мощностью 1,5 кВт, и мешалки мощностью 0,37 кВт. Когда температура молока снижается до плюс 6 , термоконтакт SK2 выключает двигатели Насоса и Мешалки. Если температура молока повышается до плюс 7 , термоконтакт SK2 вновь замыкается, включая двигатели Насоса и Мешалки, тем самым поддерживая оптимальную температуру молока. Холодильная машина продолжает работать, намораживая лёд, пока её не отключит термореле SK1. Молоко сливают из ванны, установив SA1 в положение «О» (отключено). В случае необходимости агрегатом управляют вручную, установив SA1 в режим «Р» (ручное). 3 Расчёт и выбор средств автоматизации. Таблица 3 - Типы электродвигателей, применяемых в установке
Выбор коммутирующей и пускозащитной аппаратуры: Магнитный пускатель выбирают исходя из трёх условий, представленных ниже: По напряжению катушки Uкат = Uф сети = 220 В По номинальному току и напряжению Uн пуск ≥ U л сети = 380 В Iн пуск ≥ Iн = 12,3 + 3 = 15,3 (А) По току пуск дв Iн пуск ≥ (Iн *Ki)/6= 16,35 где Uкат - номинальное напряжение катушки; Iн пуск - номинальный ток пускателя: Iн - номинальный ток двигателя. Uн пуск - номинальное напряжение пускателя. Uл сети - линейное напряжение сети. Iпуск.дв. - пусковой ток двигателя. Ki -кратность пускового тока. Так как магнитный пускатель КМ1 запитывает два двигателя, компрессора и вентилятора, то рассчитывать будем с суммарной нагрузкой обоих двигателей: Исходя из данных, для выбора принимаем, тип пускателя серии: ПМЛ – 221002. Без кнопок «Пуск» и «Стоп». Величина пускателя 2. 25(А). Потребляемый ток в цепи управления = 0,036(А) Число и исполнение контактов вспомогательной цепи: Приставка к пускателю ПКИ -11 с замыкающим контактом. Выбор защитной аппаратуры для двигателей компрессора и вентилятора: Двигатель водяного насоса: 4А90L6СУ1 QF – автоматический выключатель 1)Uн авт ≥ Uл сети = 380В 2)Iн авт ≥ ∑I = Iн дв1 + Iн дв2 + Iн дв3 + Iн дв4 = 12,3+3+4,1+1,25=20,65А 3)Iн расц ≥ ∑I = 20,65А Выбор: АЕ2036 Iн авт =25А Uн авт = 500 В Iн расц = 20А Предел регулирования (0,9 – 1,15)*Iн расц Определяем кратность силы тока установки и автомата К = ∑I / Iн расц = 20,65/20 = 1,03 Отрегулируем уставку автомата на 1,03*Iн расц Проверка на ложное срабатывание Iср р ≤ Iср к Iср к = 12 *Iн расц = 12*20 =240 А Iср р = 1,25*((86,1 +12) + 4,3 + 1,25)= 129,56 А 129,56 А < 240 А Условие выполняется, ложного срабатывания не будет Тепловое реле КК2 выбирают по условию, указанному ниже: Iн реле = 1,1 * 4,1 = 4,51(А) Для выбора принимаем тип теплового реле серии: РТЛ – 101004. 25(А) Пределы регулирования силы тока несрабатывания (3,8…6,0) А. Отрегулируем уставку реле на ток равный 4,51(А). Двигатель мешалки:4А71А6СУ1 Также для выбора предохранителя FU следует учитывать, максимальный потребляемый ток всех элементов в цепи управления, для их защиты от токов короткого замыкания. Терморегуляторы SK1 и SK2 выбирают по номинальному напряжению, а также учитывают их параметр регулирования температуры. Выбираем тип терморегулятора SK1 и SK2: SK1: TAM103 Предел регулирования температуры от минус 50 до плюс 170; Зона возврата от 3 до 6; Коммутирующий ток (при переменном напряжении 220В) = 6(А); Контролируемая среда: воздух, хладоны, масла, аммиак, пресная вода; SK2: Т21ВМ Предел регулирования температуры от минус 20 до плюс 130; Зона возврата от 2,5 до 10 Коммутирующий ток (при переменном напряжении 220В) = 6(А); Контролируемая среда: жидкие и газообразные среды; Выбираем тип промежуточного реле KV с двумя замыкающимися и двумя размыкающимися контактами; KL1 с двумя замыкающимися контактами и одним замыкающимся контактом; KL2 с одним замыкающимся контактом и встроенным мостовым выпрямителем: KV: РЭК 77/4, с розеточным модулем РММ 77/4; Потребляемый ток катушки = 0,011 (А); Количество переключающих контактов: 2 замыкающих, 2 размыкающих; Номинальный ток контактов = 10(А); Номинальное напряжение = 220(В); Степень защиты: IP40; KL1: РЭК 77/3, с розеточным модулем РММ 77/3; Потребляемый ток катушки = 0,011 (А); Количество переключающих контактов: 2 замыкающих, 1 размыкающий; Номинальный ток контактов = 10(А); Номинальное напряжение = 220(В); Степень защиты: IP40; KL2: ST – REL 3 – KG230/21/SO46 Потребляемый ток катушки = 0,018(А) Количество переключающих контактов: 1 замыкающий; Схема коммутации вводов: Встроенный мостовой выпрямитель; Номинальное напряжение = 230В; Выбираем тип светосигнальных индикаторов HL1 и HL2, а также звуковую сигнализацию НА: HL1: AD – 22 DS матрица d 22 мм/230В АС; Цвет: Зелёный; Потребляемый ток = 0,020 (А); HL2: AD – 22 DS матрица d 22 мм/230В АС Цвет: Красный; Потребляемый ток = 0,020 (А); Выбираем тип переключателя SA1 на 4 положения и количество вводный линий равных четырём, а также переключатель SA2 с одним замыкающим контактом: SA1: ПКЛ10 – 44/0 10А «» 4P/400В ИЭК; Номинальный ток = 10А; Количество вводных линий: 4P; Конструктивное исполнение: «0»; Номинальное напряжение = 230В; SA2: АС – 22; Количество переключающих контактов: 1 замыкающий; Номинальное рабочее напряжение = 230В; Номинальный ток контактов = 7,5 (А); Степень защиты: IP40; Предохранитель FU выбираем с учётом потребляемого тока, в цепи управления, по формуле: (3.1) 0,036 + 0,036 + 0,018 + 0,011 + 0,020 + 0,020 + 0,011+ 0,182 = 0,334(А). FU ВПБ6 – 13 – 0,5 Номинальный ток плавкой вставки = 0,5 (А); Время срабатывания = 1 секунда; Материал корпуса: Стекло; Рабочее напряжение = 220(В); 4 Выбор и компоновка шкафа управления. Для того, чтобы выбрать шкаф управления, необходимо знать габаритные и установочные размеры размещаемого электрооборудования в самом шкафу. Щиты и пульты выполняют функции постов управления и являются связующим звеном между объектом управления и оператором. По конструкции в соответствии с требованиями ГОСТ 3244 – 68 щиты и пульты автоматизации производственных процессов разделяются на щиты шкафные, панельные плоские, панельные с каркасом. Каждый аппарат должен иметь: - позиционное обозначение (буквенно-цифровое), например - KL1, KK1 и т.д.; - сквозной шкафный номер независимо от принадлежности к монтажным единицам, аппарат нумеруется арабскими цифрами от 1 до 999; - номер монтажной единицы, к которой аппарат относится (если в шкафу несколько монтажных единиц). Позиционные обозначения аппаратам присваиваются согласно ГОСТ 2.710-81. Все аппараты, принадлежащие к одной МЕ должны иметь индивидуальные позиционные обозначения. В таблице 4 показаны габаритные размеры размещаемого оборудования в шкафу управления. Таблица 4 - Габаритные размеры электрооборудования
Где Н – Высота; L – Ширина; B – Глубина; Исходя из данных, представленных в таблице 4, по каталогу ДКС выбираем шкаф управления, типа: CQE 1400×800×500. Технические характеристики: Ширина: 800 мм Высота: 1400 мм Глубина: 500 мм Материал: Сталь Степень защиты: IP65 Количество дверей: 1 На рисунке 4.1 показано размещение, средств автоматизации и управления в шкафу.  Рисунок 4.1 – Размещение оборудования в шкафу управления 5 Монтажно-адресная схема. Построение схем выполняется по нормам ЕСКД, которые регулирует соответствующий ГОСТ. Данные чертежи востребованы на этапе проектирования, производства, а также в процессе эксплуатации оборудования. Разработка схемы проводится в следующей последовательности: определяется состав электрооборудования, размещаемого в шкафе управления; определяется количество внешних соединений шкафа управления с другими элементами системы автоматизации; маркируются узлы электрических соединений согласно принципиальной электрической схеме; с учетом размещения электрооборудования шкафа управления вычерчивается схема электрических соединений. На схеме каждый элемент электрооборудования, входящего в состав шкафа управления, изображается с помощью условных графических обозначений согласно действующим стандартам, заключенных в прямоугольник произвольных размеров. Выводы маркируются в соответствии с маркировкой узлов электрических соединений принципиальной схемы. Справа вверху над прямоугольником указывается позиционное обозначение элемента. Задействованный в схеме элемент получает уникальный адрес. Для его отображения чертят окружность (диаметр которой от 10 до 12мм.), разделенную горизонтально напополам. В нижнюю часть разделенной окружности заносится номер компонента, а в верхнюю условное обозначение, в соответствии с элементной схемой. Схема электрическая соединений, щита управления танком охладителем молока ТОМ – 2А, показана на чертеже: КП.35.02.08.041.14. 2018.Э4. Количество внешних соединений шкафа управления, с другими элементами системы автоматизации: Двигатель мешалки Двигатель насоса Двигатель компрессора Двигатель вентилятора Датчик давления SP Датчик температуры SK1 Датчик температуры SK2 Вводный кабель 6 Расчёт надёжности Определить показатели надежности работы танка охладителя молока ТОМ – 2А. Исходные данные: Коэффициент готовности технологического оборудования Кг = 0,98; Время работы оборудования в течение года tр= 1000 ч; Средние затраты времени на вызов ремонтно-обслуживающего персонала tвр=1,2 ч. Таблица 6.1 - Сводная таблица расчета надежности
Интенсивность отказов системы автоматизации танка охладителя: λобщ.= 306,58 · 10-6 = 0,00030658 ч-1 (6.1.) Средняя наработка системы на отказ: Т0 = ; (6.2.) Т0 =1/0,00030658= 3262 ч Время восстановления схемы определяется по формуле: τв = kп , (6.3.) τв = 299,4645 /306,58= 0,97 ч 4. Ожидаемое количество отказов за год m0: m0 = λобщ·tр; (6.4.) где m0 - ожидаемое количество отказов за год; tр - время работы оборудования в течение года; λобщ - общая интенсивность отказов схемы. m0 = 306,58 · 10-6 ·1000 =0,3060 ≈ 1раз 5. Ожидаемое время простоя технологического оборудования tпа из-за отказов в работе системы автоматизации в течение года: tпа = m0(τв+ tвр), (6.5.) где τв - время восстановления схемы; tвр - средние затраты времени на вызов ремонтно-обслуживающего персонала. tпа = 1(0,97 + 1,2) = 2,17 ч 6.Ожидаемое время простоя технологического оборудования tпто из-за его отказов в работе в течение года: (6.6.) где - коэффициент готовности; tр - время работы оборудования в течение года. tпто = 1000 × (0,02\0, 98) = 20,4 ч 7. Суммарное ожидаемое время простоя tпс технологического оборудования в течение года: tпс = tпа + tпто = 2,17 + 20,4 = 22,57 ч (6.7.) 8. Годовая загрузка технологического оборудования tгз: tгз = tр + tпс = 1000 +22,57 = 1022,57 ч (6.8) 9. Вероятность безотказной работы P(t) системы управления ТОМ – 2А составляет: (6.9.) P(t)=e -0,5×306,58××1000 где k=0,5 — коэффициент использования технологических каналов. P(t)= 0,86 Таблица 6.2 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени
На рисунке 6.1 изображена график зависимости вероятности безотказной работы от времени. Рисунок 6.1 10.Определим вероятность отказа схемы Q(t): Q(t) = 1- P(t) = 1 - 0,86 = 0,14 (6.11.) Вывод: т.к. вероятность безотказной работы данной установки составляет Р(t) = 0,86, а вероятность отказа Q(t) — 0,14, то можно с уверенностью сказать, что данная установка будет работать надежно в процессе эксплуатации. 7 Техника безопасности Все электромонтажные работы должны выполняться в соответствии с правилами устройства электроустановок, правил техники безопасности и, правил технической эксплуатации электрооборудования. Заземление (зануление) корпусов электрооборудования. В нормальных рабочих условиях никакой ток не течет через заземленные соединения. При аварийном состоянии цепи величина электрического тока (через заземленные соединения с низким сопротивлением) достаточно высока для того, чтобы расплавить предохранители или вызвать действие защиты, которая снимет электрическое питание с электрооборудования. При проведении монтажа и во время эксплуатации танка охладителя молока, а также его электрооборудования, необходимо соблюдать следующие требования: - корпус танка охладителя, который в случае пробоя может оказаться под напряжением, должен быть надежно заземлен; - все работы по осмотру и ремонту должны проводиться при снятом напряжении; Дежурный персонал обслуживающий танк охладитель молока обязан: - знать устройство танка охладителя и его электрооборудования; - знать электрическую схему танка охладителя и соблюдать правила техники безопасности; - уметь определять неполадки танка охладителя молока, в его работе; Главным условием является то, что обслуживанием устройств должны заниматься лишь специалисты, прошедшие специальную подготовку. Что же касается всех других специалистов, то они могут работать с агрегатами лишь под наблюдением ответственных лиц. При этом для персонала любого уровня квалификации важно обладать знаниями по идентификации знаков электробезопасности. Заключение При автоматизации танка охладителя молока ТОМ – 2А в курсовом проекте были рассмотрены технологические процессы в соответствии, с которым выбраны технологические средства автоматизации. В качестве средств автоматизации выбрано следующее оборудование: Терморегуляторы типа: ТАМ103, Т21ВМ для контролирования температуры льда и охлаждающего молока. Составлена монтажно-адресная схема, которая определяет конструктивное выполнение электрических соединений, всех элементов в шкафу управления. Произведены расчеты для выбора средств автоматизации, и рационального их использования в схеме. Также был произведён расчет надежности. Исходя из вывода узнали, что вероятность безотказной работы данной установки составляет 0,86, а вероятность отказа 0,14. Это значит, что данная установка будет работать надёжно в процессе эксплуатации. Список используемой литературы. 1. Бородин И. Ф. Недилько А.Н. Автоматизация технологических процессов - М.: Агропромиздат, 1986 г. 2. В.А.Воробьёв «Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации» 3. Кудрявцев А.Ф «Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок» 4. А.В. Луковников «Охрана труда» 5. И.Л.Каганов «Курсовое и дипломное проектирование» 6. Бородин И.Ф. Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов -М: Колос, 2004г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||