Материал: Автоматизация процесса приготовления витаминной муки

Автоматизация процесса приготовления витаминной муки

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов (АТП) -это высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации сельскохозяйственного производства, при котором человек - оператор полностью или частично заменен специальными техническими средствами контроля и управления.

Механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов способствуют повышению производительности труда в сельском хозяйстве при неуклонном сокращении его ручной доли.

Внедрение средств автоматизации стало возможным только после комплексной механизации и электрификации сельскохозяйственного производства.

С помощью средств автоматизации сельскохозяйственного производства можно повысить и продлить срок службы технологического оборудования, облегчить и оздоровить условия труда, повысить его безопасность.

Краткий очерк развития автоматизации. Автоматизацию производства осуществляют с помощью специальных технических средств, которые состоят из большого числа отдельных элементов.

Первыми автоматическими устройствами в электротехнике были регулятор напряжения Э.Х. Ленца и Б.С. Якоби, а также дифференциальный регулятор для дуговых ламп В.Н. Чиколева, предложенные в середине ХIХ в.

Широкое внедрение автоматических устройств в производство началось после Первой мировой войны и продолжается до настоящего времени. Элементная база автоматики прошла несколько этапов своего развития.

На первом этапе (и до сих пор) в сельском хозяйстве широко использовали релейно-контактную аппаратуру: реле, магнитные пускатели, распределители, переключатели и т.д. В 30-е годы прошлого столетия широкое распространение в промышленной автоматике получили электронные лампы и различные электровакуумные приборы.

На втором этапе, который относится к 50-60-м годам ХХ века. появились многочисленные полупроводники, элементы: диоды, тиристоры, симмисторы и т. д. Эти элементы стали широко использовать при автоматизации сельскохозяйственного производства, так как они имеют практически неограниченный срок службы, высокую виброустойчивость, мгновенную готовность к действию, широкий диапазон мощностей, легко компонуются с релейно - контактной аппаратурой и электрическими исполнительными механизмами.

На третьем этапе, относящемся к 70-м годам, появилось новое направление в создании узлов автоматики и вычислительной техники на принципиально новых элементах. Которые были названы интегральными микросхемами. Эти элементы обусловили существенную микроминиатюризацию автоматических устройств.

На четвертом (сегодняшнем) этапе происходит широкое внедрение вычислительной и микропроцессорной техники. Как интегральные, так и функциональные элементы и выполняют на так называемых твердых схемах, представляющих собой монолитные полупроводниковые блоки с неоднородной структурой. Принцип действия, которых основан на физических свойствах твердого тела.

Интегральные и функциональные микросхемы - основная фундаментальная база развития новой электронной аппаратуры, характеризующейся высокой надежностью работы( интенсивность отказов 10-9 1/ч) из за отсутствия внутрисхемных соединений и хорошей защиты отдельных ее компонентов от внешних воздействий.

При автоматизации сельского хозяйства учтен богатый опыт автоматизации промышленности.

Вместе с тем к методам и средствам автоматизации, применяемых в животноводстве и растениеводстве, предъявляют специфические требования, обусловленные характерными особенностями этих отраслей сельскохозяйственного производства.

Производственные процессы в сельском хозяйстве сложны и многообразны , имеют большой объём технологической информации и тесную взаимосвязь. Это обуславливает большое разнообразие технологических процессов сельскохозяйственных машин установок, многие из которых далеко не всегда приспособлены для применения на них устройств автоматики.

В сельскохозяйственном производстве используют свыше 3000 наименований машин по типам, почти 60% из которых предназначены для полеводства и около 30% - для животноводства и птицеводства. Следует отметить также рассредоточенность сельскохозяйственной техники по большим площадям и удаленность от ее ремонтной базы, относительно малую мощность установок, низкие скорости движения, сезонность работы в году и непродолжительность использования в течение суток, а также невысокий уровень квалификации операторов.

Следовательно, средства автоматики должны быть очень разнотипными, относительно дешевыми, простыми по устройству и надежными в эксплуатации.

Основная особенность сельскохозяйственного производства заключается в неразрывной связи техники с биологическими объектами (животными, растениями), для которых характерны непрерывность процессов образования продукции и цикличность ее получения, невозможность увеличения выпуска продукции за счет ускорения производства. В этих условиях автоматика должна работать достаточно надежно, так как такой процесс нельзя прервать и практически невозможно наверстать упущенное за счет интенсификации последующего периода.

Большинство сельскохозяйственных установок работает на открытом воздухе, для которого характерны: изменение влажности и температуры в широком диапазоне, наличие примесей, пыли, мякины, песка в полеводстве или агрессивных газов (аммиака, сероводорода и диоксида углерода-углекислого газа) в животноводстве, а также значительные вибрации.

Условия работы средств автоматики в сельском хозяйстве остаются очень тяжелыми, а вероятность возникновения их неисправностей значительно выше, чем в других отраслях. Вследствие перечисленных особенностей методы и средства автоматизации сельскохозяйственного производства существенно отличаются от методов и средств автоматизации промышленности.

Для грамотного выбора, монтажа и эксплуатации технических средств автоматики нужны высококвалифицированные специалисты.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБЪЕКТА

.1 Обоснование автоматизации объекта

Корма имеют растительное происхождение. Различают корма грубые (солома, сено, мякина), сочные (силос, бахчевые, корнеклубнеплоды), зеленые (трава, ботва), концентрированные (зерно, жмых, сухой жом и др.). Отходы молочной, мясной и. рыбной промышленности, снятое молоко, мясокостная и рыбная мука составляют группу кормов животного происхождения. Минеральные подкормки (мел, соль, ракушечник и др.), синтетические (карбамид, аммиачная вода), витаминные и подкормки, включающие микроэлементы (медь, кобальт, железо и др.), а также антибиотики, дополняют кормовую базу животноводства.

Зоотехническими условиями определены следующие размеры частиц корма: резка соломы и сена для коров - 3...4см. Толщина резки корнеклубнеплодов для коров 1,5см, для молодняка - 0,5...1см. Измельченные концентрированные корма для коров должны иметь размер частиц 1,8...4 мм. Размер частиц сенной (травяной) муки не должен превышать 2мм для животных. При закладке силоса с добавлением сырых корнеклубнеплодов их резка не должна превышать 5...7 мм. Силосуемые стебли кукурузы измельчают до 1,5...8,0 см.

1.2 Технологическая схема объекта автоматизации

- топливный насос; 2 - форсунка; 3 - топка; 4 и 5 - два конвейерных транспортера; 6 - сушильный барабан; 7 - циклон сухой массы; 8 - вентилятор циклона сухой массы; 9 - датчик температуры теплоносителя; 10 вентилятор циклона-охлодителя; 11 - датчик уровня; 12 - циклоны охладители; 13 -выгрузные люки мешконаполнителей; 14 - дозаторы разгрузки циклонов-охладителей с распределительным шнеком; 15 - дробилки; 16 - камнеуловитель; 17 - дозатор циклона сухой массы; 18 - опорные ролики сушильного барабана; 19 - фотореле с фотодатчиком; 20 - высоковольтный трансформатор розжига; 21 - вентилятор топки.

.3 Анализ работы технологической схемы

Наиболее высокой степенью автоматизации характеризуется агрегат АВМ-1.5.Жидкое топливо подается насосом 1 и впрыскивается форсункой 2 в камеру газификации топки 3 под давлением 1,2 МПа. Сюда же поступает воздух от вентилятора 21. Смесь возжуха и топлива воспламеняется от искры, создаваемой трансформатором зажигания 20. Топочные газы, перемешиваясь с воздухом и травяной сечкой, засасываемыми вентилятором 8 циклона 7 сухой массы, образуют теплоноситель с температурой 250…300°С при получении зернофуражной муки и до 600…900°С при сушке травно муки. Сушильный барабан 6 загружают через горловину при помощи конвейерных транспортеров 4 и 5. Сушильный барабан, состоящий из соединенных в одно целое трех концентрических целиндров, вращаюется на роликах 18 при помощи электропривода М3. На внутренней части каждого цилиндра приварены лопасти для ворошения и перемещения высушиваемой массы в потолке теплоносителя. В циклоне 7 происходит отделение высушенной массы от потока топочных газов. Температура выбрасываемых газов контролируется датчиком 9. Высушенная масса дозатором 17 подается в дробилку 15. По пути под действием центробежных сил от нее отделяются твердые включения (камни, металлические предметы) в камнеуловителе 16.

Дробилка превращает высушенную массу в муку, которая вентилятором 10 засасывается в циклон охладитель 12. Из циклона через дозатор и шнек 14 мука направляется к выгрузным люкам 13, у которых прикреплены мешки. Наличие пламени контролирует фотодатчик 19, температуру - термодатчик 9, предельный уровень муки в циклоне-охладителе - датчик уровня 11.

птицеводческий электропривод коммутационный защитный

. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

.1 Обоснование выбора рабочих машин

Линия сенной муки состоит из универсальной дробилки КДУ-2.0, питателя сенной муки ПСМ-1.0 и скребкового транспортера АПС-6.0. Сено, измельченное на дробилке КДУ-2.0 накапливают в катле ПСМ-1.0. Травяную муку загружают непосредственно в питатель ПСМ-1.0. Транспортером питателя по мере надобности сенную или травяную муку выгружают на транспортер АПС-6.0

.2 Техническая характеристика рабочих машин

КДУ-2.0

Производительность, т/ч:

при дроблении зерна                                                 до 2

при измельчении                                                                  до 0,8

Частота вращения дробильного барабана об/мин   2700

Мощность электродвигателя, кВт                             30

Размеры, мм                                                               2800х1590х3000

Масса конструкции, кг                                                        1300

Обслуживающий персонал                                        2

3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

.1 Выбор принципа и параметров управления

Все многообразие задач, возникающих в ходе управления ТП можно классифицировать по трем группам:

автоматическое управление;

автоматическая сигнализация;

автоматический контроль.

Если оператор - необходимая часть системы, то ее квалифицируют как автоматизированную, если нет - то как автоматическую. Оператор действует в соответствии с целью управлению, и его функции, в общем случае, очень обширные. К примеру, в обязанности оператора-животновода входят: соблюдение распорядка дня содержания и режимов кормления животных; получение информации от зооветслужбы о коррекции условий содержания, кормления и т.д. восприятие информации о поведении объекта управления (животных); оценка и анализ технологической ситуации и выработка соответствующих решений; установка задания системе управления, коррекция программ в соответствии с текущими условиями; анализ информационных потоков о ходе ТП; защита животных и оборудования в случае возникновения аварийной ситуации; оперативная связь с вышестоящими органами управления, учет полученной продукции и т.д.

Все многообразие перечисленных задач, возникающих в ходе управления технологическим процессом, может быть классифицировано следующим образом.

Логическое управление применяют для управления линиями приготовления и раздачи корма, уборки навоза и т.д. в том случае, когда имеется необходимость обеспечения последовательности пуска, переключения и остановки механизмов, наличия блокировок, обеспечивающих нормальное функционирование ТП и защиту оборудования в аварийных ситуациях. Для логического управления важно знать состояние ТП в предшествующий момент времени.

Программное управление реализуется в разомкнутых системах автоматического управления. Управляемая величина изменяется по заранее заданной программе.

Управление по отклонению используют в замкнутых автоматических СУ.

Например, при регулировании уровня воды в баке водокачки неконтролируемые возмущения по нагрузке объекта (изменение расхода воды) или по каналу регулирующего воздействия (изменение подачи насоса) автоматически компенсируются в процессе стабилизации регулируемого параметра (уровня). Недостаток принципа управления по отклонению - низкие эксплуатационные характеристики в случае значительной инерционности объекта.

Структурная схема управления ТП

Управление по возмущению используют в разомкнутых автоматических СУ. Управляющее воздействие принимают исходя из анализа действующих на систему возмущений. Например, решение о загрузке бункера принимают по анализу расходования кормов в связи с тем, что непрерывный контроль уровня сыпучих материалов затруднен. Недостаток управления по возмущению - накопление ошибки регулирования.

Комбинированное управление представляет собой комбинацию принципов управления по отклонению и возмущению.

Все пять рассмотренных принципов управления могут быть осуществлены в системах

местного управления (оператор следит за ходом ТП и управляет им, находясь рядом с технологической линией);

дистанционного управления (оператор следит за ходом ТП по мнемосхеме, при этом улучшаются условия его работы, но контроль за ходом процесса ухудшается);

централизованного управления (оператор следит за ходом ТП с центрального пульта, имеющего развитую систему контрольно-измерительных приборов, а возможно и ЭВМ в режиме оператора-советчика).

3.2 Разработка функциональной схемы

Схемы функциональные разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в целом. Этими схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при их наладке, контроле, ремонте.

Функциональная схема по сравнению со структурной более подробно раскрывает функции отдельных элементов и устройств. Функциональные части и связи между ними на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных соответствующими стандартами. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Элементы и устройства на схеме могут быть изображены совмещённым или разнесённым способом.

Для каждой функциональной группы, устройства, элемента должны быть указаны обозначение, наименование и тип. Наименование не указывают, если функциональная группа или элемент изображены в виде условного графического обозначения.

Функциональные схемы применяются, как правило, совместно с принципиальными, поэтому буквенно-цифровые обозначения элементов и устройств на этих документах должны быть одинаковыми. Перечень элементов в таком случае для функциональной схемы не разрабатывают, так как пользуются данными принципиальной электрической схемы. Если функциональная схема разрабатывается самостоятельно (без принципиальной схемы), буквенно-цифровые обозначения присваивают элементам и устройствам по общим правилам, выполняют перечень элементов, в котором для каждого элемента и устройства указывают тип и документ (ГОСТ, ТУ и др.), на основании которого они применены. Примеры условно-графического и буквенного обозначения элементов электрических схем и их размеров приведены в приложениях И, К и Л.