ВКР. Реферат выпускная квалификационная работа по теме Модернизация автоматического дозатора
 Скачать 0.98 Mb.
|
РЕФЕРАТВыпускная квалификационная работа по теме «Модернизация автоматического дозатора» содержит 70 страниц пояснительной записки,25 рисунков, 25 таблиц,7 приложений, 18 использованных источников, 6листов графического материала. В настоящей выпускной квалификационной работе рассмотрены особенности оборудования для дозирования и транспортировки угольной шихты, применяемого в условиях углеподготовительного цеха коксохимического производства, проведен анализ оборудования, используемого для дозирования и транспортировки сыпучих материалов, используемых в различных отраслях промышленности. Рассмотрены достоинства и недостатки существующего оборудования. Проведен анализ работоспособности и ремонтопригодности узлов и деталей автодозаторов. Даны предложения по усовершенствованию существующего на сегодняшний день оборудования. Анализ подтверждается необходимыми расчетами. Кроме этого приведены экономические обоснования, подтверждающие необходимость внедрения предлагаемых решений. В выпускной курсовой работе содержатся необходимые рисунки, таблицы и формулы. Кроме этого к пояснительной записке прилагаются чертежи, дающие наглядное представление об устройстве рассматриваемого оборудования и о предлагаемых решениях. ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
СОДЕРЖАНИЕ 1.2 Характеристика действующего оборудования 23 1.3 Анализ причин выхода из строя оборудования 25 2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 27 2.1 Выбор способов преодоления разрушения 27 2.2 Определение нагрузок 32 2.3 Проверка расчетов 34 3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 35 3.1 Исходные данные для расчета экономической эффективности 35 3.2 Расчет экономической эффективности 39 3.3 Определение экономического эффекта от внедрения предложения 44 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46 ПРИЛОЖЕНИЯ 47 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51 ВВЕДЕНИЕОсновной задачей коксохимического производства является получение доменного кокса с заданными физико-химическими свойствами, удовлетворяющими требованиям к сырью, используемому в процессе восстановления металлического железа из железосодержащего концентрата в доменном процессе. Для обеспечения равномерного качества продукции доменного производства необходимо обеспечить своевременное поступление доменного кокса, отвечающего требованиям нормативной документации. Каменноугольная шихта, поступающая на коксование, должна иметь технологические характеристики (крупность фракций, зольность, влажность, выход летучих веществ), соответствующие расчетным коэффициентам равномерности, суммарные отклонения должны составлять не более 2%. Подготовка каменноугольной шихты из продукции углеобогатительных фабрик состоит из операций усреднения, сортировки, дробления и смешивания сырья в углеподготовительном цехе. Усреднение шихты одной марки (смешивание различных марок шихты не допускается) производится при ее выгрузке в бункерах-накопителях вагоноопрокидывателей, на перегрузочных узлах, и в значительной степени на открытом складе угля: при закладке штабель формируется в продольном направлении, а при срабатывании штабель подрезается в поперечном направлении. Предварительное дробление производится до крупности не менее 3 мм, окончательное дробление – не более 3 мм (готовая шихта). Смешивание различных марок каменноугольного сырья производится в процессе непрерывной подачи расчетного количества угольной шихты на движущуюся транспортерную ленту сборного конвейера из последовательно расположенных над ним автодозаторов. Автодозатор представляет собой автоматизированную систему с дистанционным управлением и контролем скорости потока и определения веса перемещаемого материала. В закрытом складе угля бункеры (силосы), расположенные над автодозаторами, закрепляются за определенными марками угля (существует не менее 13 поставщиков, от каждого из поставщиков поставляется от 1 до 5 марок угольных концентратов). На коксование поступают угли, обогащенные на фабриках и сортированные с разрезов. Важнейшими показателями качества являются: влажность, зольность, спекаемость, содержание серы и фосфора, а также дробимость угля. Для своевременного обеспечения коксовых батарей качественной угольной шихтой необходимо своевременное и равномерное заполнение всех силосов закрытого склада угля теми марками угля, которые необходимы для составления шихты [7]. Очень важным условием обеспечения равномерного качества угольной шихты, подаваемой на коксование, является обеспечение работоспособности всех автодозаторов. Настоящая выпускная квалификационная работа направлена на решение вопросов обеспечения наиболее оптимальной работоспособности автодозаторов. Основные цели, которые должны быть достигнуты, это снижение материальных затрат на ремонт оборудования автодозаторов, уменьшение времени простоев, связанных с неисправностями, обеспечение равномерного качества продукции углеподготовительного цеха коксохимического производства. Для этого необходимо решение нескольких задач: сравнить оборудование для дозирования и транспортировки угольной шихты с используемым в аналогичных производствах, определить слабые места в оборудовании дозировочного отделения, провести необходимые расчеты, экономически обосновать необходимость внедрения предлагаемых решений. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬВ технологической части рассмотрим оборудование, которое применяется для транспортировки сыпучих материалов, а также характеристику действующего оборудования. 1.1 Обзор оборудования, применяемого для дозирования материалов Для дозирования и транспортирования материалов в промышленности используется большое количество дозирующих систем. Технология постоянно совершенствуется и развивается. Рассмотрим достоинства и недостатки наиболее распространенных дозаторов и питателей, используемых в промышленности (рис. 1), а затем сравним их с оборудованием, работающим в дозировочном отделении углеподготовительного цеха коксохимического производства.  Рис. 1. Разновидности промышленных дозаторов Механизмы для дозирования сыпучих материалов подразделяются на дозаторы для крупнокусковых, крупнозернистых и мелкозернистых, а также порошкообразных материалов. По характеру действия дозаторы подразделяют на устройства непрерывного действия (поточные) и циклического (периодического) действия (порционные). Регулирование производительности дозаторов может осуществляться изменением объема дозатора, изменением скорости или сечения потока подаваемого материала, причем регулирование может быть, как дистанционным, централизованным, так и с индивидуального пульта управления вручную. Дозаторы непрерывного действия состоят из механизмов, обеспечивающих перемещение материала, первичных датчиков, контролирующих расход и преобразующих измеряемую величину в управляющий сигнал, аппаратуры, выдающей закон управления, исполнительных механизмов, контрольно-измерительных и регистрирующих приборов, а также вспомогательных и конструктивных элементов. По принципу дозирования различают объемные и весовые дозаторы. Выбор конструкции дозатора для конкретного технологического процесса определяется физическими свойствами дозируемого материала, производительностью процесса и требованиями к точности дозирования. Из физических свойств дозируемого материала наибольшее значение имеют: плотность, однородность гранулометрического состава, склонность к слеживанию и уплотнению. Питатели представляют собой механические, снабженные двигателями, устройства, монтируемые у выпускных отверстий бункеров или воронок и служащие для обеспечения равномерного и регулируемого потока груза при выходе его из бункера или воронки. В некоторых случаях, например, при погрузке на конвейер, питатели служат для сообщения потоку груза направленной скорости требуемого значения. Производительность питателя регулируется изменением величины выпускного отверстия бункера или рабочих параметров питателя. Питатели характеризуются большим разнообразием типов, выбираемых в каждом отдельном случае в зависимости от рода и свойств перемещаемого материала, требующейся производительности и местных условий. По способу подачи сыпучих или штучных материалов из бункеров или других загрузочных приспособлений к транспортирующим устройствам дозаторы можно распределить на группы, представленные в таблице 1. Таблица 1 – Классификация дозаторов (питателей) по принципу действия
Большая группа транспортерных питателей представляет собой небольшие конвейеры: ленточные, пластинчатые, скребковые и т.д. Транспортерные питатели (рис. 2), отличаются от конвейеров меньшей длиной, повышенной мощностью двигателя и прочностью, так как они могут испытывать давление груза под отверстием бункера или воронки, перемещают груз более толстым слоем и преодолевают большие сопротивления при рабочем движении.  Рис. 2. Транспортерный питатель: 1 – корпус, 2 – конвейер, 3 – электродвигатель, 4 – редуктор, 5 – датчик наличия материала, 6 – шиберы, 7 – направляющие для шиберов В ленточных транспортерных питателях несущим элементом служит транспортерная лента, в пластинчатых – соединенные между собой металлические пластины, в цепных – цепь с расположенными на ней скребками и т.д. Производительность транспортерных питателей (м3/ч) определяется по формуле [6]:  (1)где D – диаметр приводного барабана транспортера, м; n – частота вращения приводного барабана транспортера, с-1; b – ширина слоя материала на ленте транспортера, м; h – высота слоя материала на ленте транспортера, м. Производительность ленточных питателей составляет до 180 м3/ч, пластинчатых – до 650 м3/ч. Мощность приводного электродвигателя, как правило, до 20 кВт. Ленточные транспортерные питатели применяют в основном для подачи сухих дробленых и молотых материалов, пластинчатые – кусковых материалов. Другая группа питателей – лотковые, качающиеся питатели. В подвесных питателях лоток подвешивается на тягах (рис. 3а), и получает колебательное движение от эксцентрикового механизма. Такие устройства используют преимущественно для подачи легких сыпучих материалов (например, соды) с насыпной плотностью до 1000 кг/м3 и размером кусков до 500 мм [6].  Рис. 3. Лотковый питатель: а – подвесной, б – кареточный; 1 – лоток, 2 – эксцентриковый механизм, 3 – тяги, 4 – ролики Кареточные питатели (рис. 3б), имеют аналогичный привод, но лоток установлен на роликовые опоры, их применяют для подачи абразивных материалов с насыпной плотностью до 2500 кг/м3 и размером кусков до 200 мм. Производительность лотковых питателей (м3/ч) определяется по формуле [6]:  (2)где A – амплитуда колебаний лотка питателя, м; ω – частота колебаний лотка питателя, с-1; b – ширина слоя материала на лотке питателя, м; h – высота слоя материала на лотке питателя, м; K – коэффициент заполнения лотка (0,6 – 0,8). Производительность лотковых питателей регулируют, изменяя толщину слоя, амплитуду и частоту колебаний. Поскольку производительность в значительной степени зависит от насыпной плотности материала, лотковые дозаторы обычно используют в тех случаях, когда к точности дозы не предъявляют особенно высоких требований (транспортирование материалов из расходных емкостей, питание весовых дозаторов, просеивание, промывка и сушка изделий). К преимуществам лотковых питателей относятся малая инерционность, простота чистки, малое загрязнение дозируемого материала и большой диапазон производительности (от нескольких килограммов до нескольких сотен тонн в час). Недостатки состоят в невозможности транспортирования липких материалов, в значительных пульсациях и высоком уровне шума. Другая группа питателей – плунжерные и барабанные дозаторы не имеют прототипов среди конвейеров и могут служить только для выдачи груза непосредственно у отверстия бункера. Дозаторами называются устройства циклического действия, производящие при каждом цикле выдачу из бункера определенного количества (дозы) насыпного груза. Дозирование может производиться по объему или по массе. Дозирование по объему осуществляется с помощью плунжера или ячеечного барабана. Дозирование по массе производится с помощью емкости, установленной на весах, которая автоматически разгружается в момент, когда масса насыпанного груза достигает заданного значения. Плунжерные питатели (рис. 4), осуществляют перемещение и подачу материалов за счет поступательного движения так называемого толкателя (плунжера, поршня). Изменяя его ход можно регулировать производительность питателя. Производительность плунжерных питателей зависит только от амплитуды и частоты толканий плунжера. К преимуществам плунжерных питателей относятся малая инерционность, малое загрязнение дозируемым материалом и высокая точность.  Рис. 4. Плунжерный питатель: 1 – корпус, 2 – подаватель, 3 – эксцентриковый механизм Производительность плунжерных питателей (м3/ч) определяется по формуле [6]:  (3)где A – амплитуда колебаний толкателя, м; ω – частота колебаний толкателя, с-1; s – площадь поперечного сечения выходного отверстия, м2. Наиболее широкое распространение в подготовительных производствах нашли барабанные (объемные) питатели. К их преимуществам следует отнести низкую стоимость и простоту в эксплуатации. Основным их недостатком по сравнению с весовыми дозаторами является меньшая точность дозирования. Барабанные питатели применяют для дозирования гранулированных и сыпучих порошкообразных и кусковых материалов с размером частиц до 30 мм. Дозируемый материал под действием своего веса ссыпается из бункера и поочередно заполняет секции ротора. Барабанные питатели чаще всего выполняют в виде ячейковых (рис. 5а), или секторных (рис. 5б). При вращении барабана ячейкового питателя с частотой вращения до 5 с-1 его ячейки заполняются материалом, а при повороте на 180° разгружаются. Число ячеек может колебаться в пределах от 3 до 12 шт. Для улучшения разгрузки во внутреннюю полость барабана иногда закладывают шары или устанавливают вибровозбудители, предупреждающие также образование пустот внутри материала в бункере.  Рис. 5. Барабанный питатель: а – ячейковый, б – секторный; 1 – корпус, 2 – барабан, 3 – шары, 4 – скребок для удаления излишка материала Производительность барабанных питателей (м3/ч) определяется по формуле [6]:  , (4)где V – объем одной ячейки барабана питателя, м3; i – количество ячеек в барабане питателя, шт; n – частота вращения барабана питателя, с-1; φ – коэффициент заполнения (0,8 – 0,9). Кроме рассмотренных выше питателей существует большая группа шнековых питателей. Шнековые питатели применяют для транспортирования и дозирования как сыпучих мелкозернистых, гранулированных и порошкообразных материалов, так и жидких и пластичных масс. Перемещение материала может производиться в любом направлении: вертикальном, горизонтальном, наклонном. По числу рабочих элементов различают одношнековые и двухшнековые питатели, причем последние применяют для дозирования материалов, склонных к налипанию на винты шнеков, поскольку в двухшнековых питателях осуществляется взаимная самоочистка находящихся в зацеплении шнеков. Рабочий орган имеет постоянный шаг или увеличивающийся в направлении движения, это позволяет избежать спрессовывания материала. При необходимости нагревания или охлаждения поступающего материала корпус питателя снабжается специальной рубашкой. Одношнековый винтовой питатель (рис. 6), состоит из следующих узлов и деталей: корпуса (1), подающего винта (шнека) (2), подшипниковых опор (3), загрузочного и разгрузочного патрубков (4) монтажных фланцев (5), редуктора (6) и приводного электродвигателя (7).  Рис. 6. Одношнековый винтовой питатель: 1 – корпус, 2 – подающий винт (шнек), 3 – подшипниковые опоры, 4 – загрузочный и разгрузочный патрубки, 5 – монтажные фланцы, 6 – редуктор, 7 – приводной электродвигатель При вращении подающего винта транспортируемый материал перемещается от загрузочного окна к разгрузочному. В зависимости от расположения питателя привод подающего винта может быть выполнен как по толкающей, так и по тянущей схеме. Для подачи сухих мелкозернистых и порошкообразных материалов обычно используются шнековые (винтовые) питатели производительностью от 0,5 до 8,0 м3/ч и мощностью электродвигателя от 1,5 до 5,0 кВт. Производительность шнековых питателей (м3/ч) определяется по формуле [6]:  (5)где Dв – диаметр винта (шнека), м; s – шаг винта (шнека), м; n – частота вращения винта (шнека), с-1; ψ – коэффициент заполнения винта (шнека), (0,25 – 0,45); kн – коэффициент угла наклона винта (шнека), (0,7 – 0,95). Тарельчатые питатели (рис. 7), применяют |