Автоматизация маршрута приема зерна с ж/д транспорта

Введение

 

Настоящий проект выполнен в соответствии с заданием на проектирование, технические решения, принятые в рабочих чертежах, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивающих безопасность для жизни и здоровья людей.

Автоматизация как высшая стадия механизации является главным и решающим направлением дальнейшего развития техники и важнейшим средством дальнейшего повышения производительности труда.

Автоматизация способствует улучшению качества продукции, экономии сырья, энергии, материалов, а в дальнейших случаях только автоматизация может облегчить протекание процесса из-за вредности, недоступности объектов регулирования.

Автоматизация позволяет освободить человека частично или полностью от непосредственного выполнения функций управления производительными процессами.

Автоматизация технических процессов ведут не только к совершенствованию техники производства и общему улучшению условий труда, но и к повышению рентабельности производства, уменьшению издержек.

При этом как правило, улучшается технико—экономические показатели производства и снижаются на выработку единицы продукции затраты.

Процесс развития автоматизации - диалектический и пределов ему нет, так же как нет предела процесса развития самого производства.

Технические умения, принятые в чертежах, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации и обеспечивают безопасность для жизни и здоровья людей, обслуживающих объект автоматизации при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

В состав маршрутов входит два зерновых склада емкостью 3000 тонн зерна, одни автоматические весы, три нории и восемь конвейеров. Обеспыливание оборудования обеспечивается четырьмя аспирационными сетями.

Автоматизация является важнейшим средством повышения производительности труда, экономии электроэнергии, снижению себестоимости продукции.

Автоматизация способствует культурному и техническому росту кадров, обслуживающих автоматизированные установки, улучшению условий труда, высвобождает людей от монотонного, однообразного труда.

Целью выполнения дипломного проекта является разработка функциональной схемы автоматизации маршрута приема зерна с ж/д транспорта, выбор параметров, подлежащие контролю, регулированию и сигнализации; выбор приборов и средств контроля, регулирования, позволяющих управлять ходом технологического процесса.

Схема автоматизации позволяет осуществлять остановку маршрутов при возникновении аварийных ситуаций, осуществлять дистанционный контроль опорожнения бункеров, загрузку транспортных механизмов, включение звуковой (предупредительной) сигнализации, контроль скорости всех норий, контроль загрузки норий выбор и включение транспортных технологических машин и механизмов при включении с пульта диспетчера аварийная остановка любого двигателя по месту световая сигнализация о работе машин аварийная световая и звуковая сигнализация заполнения до верхнего уровня, остановка вентиляторов и транспортных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая часть

 

1.1 Характеристика объекта автоматизации

 

Объектом автоматизации является маршрут приема зерна с железнодорожного транспорта на элеватор.

Элеватор двукрылый, железобетонный, емкостью двадцать две тысячи тонн. Технологическая схема оборудования элеватора и комплект транспортных машин позволяет принять зерно из автомобилей и железнодорожных вагонов, взвешивать и очищать его, высушивать, сформировать потоки и подать его на обработку.

Для приемки зерна из вагонов - служит приемное устройство для одновременной разгрузки двух вагонов-зерновозов, и подачи зерна в элеватор двумя потоками.

С пункта приема зерно поступает в рабочую башню по подземным контейнерам, где его очищают с помощью сепараторов, производят взвешивание на весах и подают в силоса, на хранение.

Перед переработкой зерна его сортируют по сортам, по качеству, и по количеству.

Элеватор оборудован нориями производительностью 175 тонн в час, и ленточными конвейерами: надсилоcными, подсилоcными, и соединительными (подземные и надземные галереи). Высота рабочей башни составляет 50,9м., высота силосных корпусов 31,65м. Высота силоса 25м. Емкость одного силосного корпуса 5,5 тыс. тонн.

В силосном корпусе три продольных и двенадцать поперечных рядов силосов. Каждый силос в плане имеет размер 3,2х3,2м. В одном из силосных корпусов в силосах, расположенных рядом с рабочей башней для сушки зерна установлены зерносушилки для взвешивания зерна, в элеваторе установлено двое ковшевых весов, грузоподъемностью 10т., а для очистки зерна установлено два сепаратора А1 А1-БИС-100 и одного сепаратора ЗСМ-50.

 

1.1.1 Техническая характеристика  оборудования

 

Нория 1,2,3,4 тип: НИ-175/30, двигатели 8,15,19,23 производительность - 175 т/ч высота – 30м Расход воздуха на аспирацию:

• головки нории, м3/ч - 1900
• автоматических весов нории, м /ч — 2000
• башмака нории, mj ч — 1400

 

Конвейеры ленточные № 1,2, двигатели 4,5

производительность - 175 т/ч высота подъема -2м длина конвейера - 45м толщина резинового слоя:

- верхнего – 2мм

• нижнего – 1мм
• ширина ленты – 0,65м
• количество прокладок ленты – 3
• расход воздуха на аспирацию:
• сбрасывающей коробки – 800м3/ч
• насыпных потоков – 1500м3/ч

 

Надсилоcные конвейеры № 3,4; двигатели 10,18

производительность – 350т/ч

высота подъема – 1,2м

длина конвейера - 50м

ширина ленты — 400мм

толщина резинового слоя:

количество прокладок ленты: - 4

толщина защитного слоя - верхнего 3, нижнего –

расход воздуха на аспирацию - 2000м3/ч

 

Конвейер подсушильный №5, двигатель 17

производительность - 175 т/ч длина конвейера - 20м ширина ленты - 650мм количество прокладок ленты - 3 толщина резинового слоя:

• верхнего — 2мм
• нижнего — 1мм

расход воздуха на аспирацию — 1600м/ч

 

Сепаратор А1-БИС-100, двигатель 31

Производительность – 100т/ч

Мощность электродвигателя – 1,37кВт

Расход воздуха – 1400м3/ч

Сепаратор А1-БИС-100 предназначен для выделения из зерна примесей, отличающихся шириной и толщиной, а также аэродинамическими свойствами. Сепаратор имеет четыре одинаковых блока. Каждый блок состоит из: корпуса, кольцевого пневмосепарирующего канала, вращающегося ротора с силовым барабаном из четырех отдельных цилиндрических сит. Электропривод для вращения ротора, как и электропривод для вертикальных колебаний ротора.

 

Вентиляторы на элеваторе установлены

Типа ВУП среднего давления В1, В2, ВЗ

Двигатели 7,9,21

Производительность - 720м3/ч

Давление- 1020 ПА

Тип Ц4-70

 

 

 

 

1.2 Выбор параметров контроля  и регулирования

 

Дистанционное автоматизированное управление (ДАУ) электроприводами оборудования, контроль за работой машин и оборудования, автоблокировка, производственная и аварийная сигнализация должны соответствовать требованиям норм технологического проектирования и настоящих правил.

В данном дипломном проекте предусматривается:

- дистанционный централизованный пуск и остановку электродвигателей оборудования;

- аварийную остановку всех электродвигателей;

- местное управление электроприводом каждой машины;

- автоблокировку электродвигателей группы машин с таким расчетом, чтобы последовательность пуска и остановка одной из машин этой группы исключали возможность завалов и подпоров;

- блокировка электродвигателей аспирационных установок и аспирационных машин, обеспечивающую запуск оборудования после запуска аспирационных установок, остановку аспирационных установок после остановки аспирационных машин, остановку оборудования при аварийной остановке аспирационных установок, прекращение поступления продукта и подачу сигналов о работе приводов на пульт управления при остановке работы аспирационных установок;

- блокировку электродвигателей электромагнитных сепараторов, обеспечивающую их остановку при отсутствии постоянного тока в цепи электромагнитов;

- дистанционный контроль за верхним и нижним уровнем зерна в бункерах;

- блокировку привода задвижек в бункерах;

- дистанционное управление электроприводами задвижек;

- контроль за работой норий путем установки устройства смещения ленты, реле контроля скорости и датчиков подпора;

- контроль за работой ленточных конвейеров путем установки реле контроля скорости;

- световую и звуковую сигнализацию пуска электродвигателей машин и оборудования и контроля за их работой;

- контроль за загрузкой основных норий путем установки амперметров на пульте управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Выбор системы автоматизации

 

Любую систему можно расчленить на конечное число частей, называемых обычно подсистемами, которые, в свою очередь, можно делить на белее мелкие части, дойдя до низшего уровня - элементов системы.

Под структурой системы понимают устойчивый порядок внутренних связей между ее элементами, определяющих функциональное назначение системы и ее взаимодействие с внешней средой. Систему, в которой  осуществляется процесс управления взаимодействием управляемого объекта и управляющей части, называют с и с т е м о й управления. Под управляемым объектом понимают: либо совокупность оборудования и технологического процесса и в этом случае говорят о технологическом объекте управления (ТОУ), либо совокупность элементов, участвующих в процессе материального производства и его обслуживания, и в этом случае говорят об объекте управления в АСУ.

Под управляющей частью (устройством) понимают совокупность элементов (или один элемент), которым осуществляется автоматическое или автоматизированное (АСУ ТП, АСУП, и т. д.) управление объектом.

В автоматических системах управления (управляемый объект и управляющее устройство) человек непосредственно в процессе управления не участвует. В автоматизированных системах (АСУ) предполагается в том или ином виде участие человека в процессе управления. Принципиальное отличие АСУ от обычных систем управления - в использовании хотя бы в части управленческих работ средств вычислительной техники.

В соответствии с проектом для данного технологического процесса принимает систему диспетчерского автоматизированного управления.

Для обеспечения СДАУ устанавливается пульт дистанционного управления, который обычно поставляется совместно с технологическим оборудованием  и является специализированным для каждого отдельного предприятия.

В данном проекте предусматривается автоматизированный запуск электрических двигателей маршрута через кнопки группового пуска, установленные на пульте диспетчерского управления ПДУ-2М.

ПДУ-2М комплектуется несколькими секциями - пультовые панели. Каждая панель состоит из вертикальных клеммных секций, пультовой вставки. Также на пульте ПДУ-2М имеется мозаичная схема с сигнальными лампами о работе электродвигателя.

Пульт ПДУ-2М установлен на первом этаже в специальном диспетчерском помещении.

В случае отключения одного двигателя маршрута все другие, в направлении обратном направлению движения гороха, двигатели маршрута отключатся. Управление задвижками накопительных и отволаживающих бункеров осуществляется с помощью щеточного переключателя и кнопок на посту. При отключении конвейеров или норий задвижки автоматически закрываются.

Управление задвижками циклонов осуществляется  с пульта диспетчерского управления и по месту.

1.4 Объем автоматизации

 

Проектом предусмотрен следующий объем автоматизации:

• звуковая сигнализация о предстоящем пуске механизмов по месту;
• выбор и включение транспортных технологических машин и механизмов при включении с пульта диспетчера;
• автоматическое управление перекидными клапанами и задвижками;
• контроль положения перекидных клапанов, задвижек и распределительных поворотных труб;
• контроль времени разгона маршрута;
• контроль скорости всех конвейеров и норий;
• контроль загрузки норий;
• технологический останов работающего маршрута в автоматическом режиме с пульта управления;
• аварийная остановка работающего маршрута с пульта управления без выдержки времени;
• аварийная остановка любого двигателя по месту;
• автоматическая остановка работающего маршрута с пульта управления без выдержки времени;
• аварийная остановка любого двигателя по месту;
• автоматическое прекращение подачи зерна при аварийной остановке любого электродвигателя, участвовавшего в работе маршрута, а также при достижении верхнего уровня заполняемых емкостей;
• световая сигнализация о работе машин;
• аварийная световая и звуковая сигнализация заполнения до верхнего уровня бункера, останова вентиляторов или транспортных машин;
• мигающая сигнализация при аварийной остановке машин;
• вентиляторы включаются раньше, а выключаются позже транспортных машин;
• возможен перевод на местное управление.

Возможны противозавальные блокировки.

 

1.5 Функциональная схема автоматизации

 

На первом листе дипломного проекта выполнена функциональная схема приема зерна с железнодорожного транспорта на элеватор. Функциональная схема автоматизации является основным документом на основании, которого разработана принципиальная схема - электрическая, схема соединений и выполнен выбор автоматизации.

Проектом «Автоматизации маршрута приема зерна с железнодорожного транспорта» является выполнения: завальных блокировок, контроль обрыва транспортных лент норий и конвейеров, контроль скорости вращения натяжных барабанов конвейеров и норий.

Маршрут приема зерна с железнодорожного транспорта заключается в следующем: вагоны зерновозы разгружаются в приемные подземные люки через конические днища; подземные бункера имеют вместительность 30-60 тонн, из них зерно через подбункерные задвижки самотеком поступает на два подземных ленточных конвейера 1,2. С конвейеров зерно подается на верх.

Конвейеры 1 и 2 соединяют приемную тачку с железнодорожного транспорта с рабочей башней элеватора, где и установлена нория 1. Поднятое на верх зерно ленточным конвейером 3 подается для очистки на сепаратора А1-БИС-100, причем проходит при этом через надсепараторный и подсепараторный бункера 4 и 5. В сепараторе происходит очистка зерна от примесей с помощью сит и воздуха; очищенное зерно через задвижку в башмак нории 2 подается на верх, затем поступает на перекидной клапан ПК1, откуда может быть подано на весы и дальнейший маршрут - это маршрут на надсилоcный конвейер.

С надсилоcного конвейера зерно самотеком поступает на башмак нории, расположенной возле сушилки ДСП-32от, которая в сою очередь поднимает зерно наверх и через головку нории 3 зерно поступает на сушилку. С сушилки зерно направляется на перекидной клапан ПК2, если оно досушено, то зерно поступает через перекидной клапан ПК2 на башмак нории 4, и из головки этой нории опять подается на вторичную сушку.

В проекте: «маршрута приема зерна с железнодорожного транспорта» автоматизируется: нория, конвейеры, сепараторы и т.д.

При автоматизации нории предусматривается дистанционное включение и отключение, возможность взаимоперехода на тесное управление, контроль скорости вращения барабана нории, сигнализация о работе, контроль обрыва и проскальзывания транспортной ленты, а также предусматривается противозавальные блокировки в головке нории и в башмаке нории.

Для предотвращения завала в головке и башмаке нории устанавливается сигнализация уровня. При срабатывании датчика в головке нории, моментально отключается электродвигатель. Если срабатывает датчик уровня в башмаке, то он отключает подающий на норию механизм, электродвигатель он не отключает, завал тем самым опустошает механизм от продукта идущего по ленте.

Для контроля работы нории применяется реле контроля скорости с датчиком РДКС-01 PC (который устанавливается обычно в электрощитовом помещении, рядом с пускателем). Реле контроля скорости нужно для контроля скорости вращения конечных барабанов и контроля обрыва или проскальзывания транспортной ленты.

Нория оснащается медными кнопками «Пуск» и «Стоп», которые ставятся не далее десяти метров от нее. Кроме того, кнопка «Стоп» становится в башмаке и головке нории (т.е. по месту).

При автоматизации конвейеров предусмотрено следующее: сигнализация о работе, контроль скорости вращения, возможность перехода на местное управление.

Для контроля работы конвейеров применяется устройство контроля скорости РДКС-01, устанавливаются они для контроля проскальзывания ленты, либо для контроля обрыва ленты, так как проскальзывание ленты может привести к возникновению пожара; кроме того, конвейер оснащается кнопками «Пуск» и «Стоп», которые становятся не далее десяти метров от электродвигателя. Дополнительно по всей длине конвейера устанавливаются кнопки «Стоп» через каждые 10м и две кнопки «Стоп» по обе стороны склада готовой продукции.

При автоматизации задвижек предусматривается защита электродвигателя на редуктор и сигнализации о положении задвижки. Для этого устанавливаются конечные выключатели задвижек или наоборот. На регулируемых задвижках устанавливается два конечных выключателя с самовозвратом.

Шибер задвижки может останавливаться в любом положении, из этого положения (в прямом) возможно продолжить в прямом или обратном направлении. С пульта задвижки управляются прибором или счетным переключателем.

Перекидные клапаны управляются тумблером, который устанавливается мнемосхеме пульта. Для каждого перекидного клапана устанавливается один реверсивный пускатель. На самом клапане устанавливается два конечных выключателя без пружины самовозврата, один из них работает на пускатель, а другой на сигнализацию положения.

 

1.6 Принципиальные электрические схемы

 

Принципиальная электрическая схема выполнена по ГОСТ 2.710-81. Проектом предусмотрены обозначения о назначение средств автоматизации. На принципиальной электрической схеме показывается связь между отдельными элементами аппаратов, которые в условных обозначениях изображаются между двумя проводами. Принципиальная электрическая схема проектируется на основании решений принятых в функциональной схеме автоматизации.

Нулевой провод расположен справа, а фазный слева. Все цепи автоматизации и управления пускателями работает от фазы L3 (которая до нового ГОСТа обозначалась «G»). Это исключает возможность замыкания между фазами в цепях автоматики. В цепях автоматики нет ни одного предохранителя, так как все цепи защищаются автоматическими выключателями щитка питания автоматики ЩА-4.

Автоматические выключатели настроены на срабатывание при четырех амперах, а все провода проектом принятые в контрольном кабеле АКВВГ, алюминиевые, сечением 2,5мм2. Такие провода выдерживают длительную нагрузку 19 ампер, что почти в 5 раз превышает ток защиты. Таким образом, цепи имеют пятикратный запас надежности; такая высокая надежность образовалась потому, что кабели алюминиевые сечением ниже 1,5 мм2 не выпускаются, но и их нельзя применять в проекте из-за низкой надежности. Проводники сечением 1,5мм, часто ломаются, особенно на клеммах приборов.

Каждому участку справа от нулевого провода проставлен номер участка и таблицы адресов контактов реле, в знаменателе указаны адреса размыкающих контактов, а в числителе замыкающих. Справа от схемы размещена таблица, поясняющая назначение каждого участка схемы, номер электродвигателя и номер машины, а также номер схемы подключения пускателя. Нулевой провод заземлен и согласно требованиям ГОСТа не имеет ни одного контакта или предохранителя. Все контакты изображены в отключенном состоянии, то есть при отсутствии тока во всех цепях управления и отсутствии всяких внешних предупредительных сил, воздействующие на подвижные контакты. Изображение контактов выполнено так, что если воображаемая сила действует на них сверху вниз или слева на право их замыкает, то эти контакты замыкаются, а если размыкает, то они размыкаются.

По ГОСТ контактов №»нормально открытых» и «нормально закрытых» не бывает. Все контакты нормальные, а по их назначению делятся на «3» - замыкающие и «Р» - размыкающие. Такие буквенные обозначения написаны в начале каждой таблицы адресов контактов. В числителе проставлены буквы «3», а в знаменателе

Маркировка проводов проставлена сверху при горизонтальном расположении. Маркировка элементов схемы проставлена сверху над элементами при горизонтальном расположении. Обрывы линий связи в пределах одного места (когда эти линии не переходят на другие ленты) заканчиваются стрелками, около которых указана маркировка цепи. Провода, идущие от фазы, промаркированы нечетными числами. Номера контактов проставлены над точкой на проводнике и соответствуют монтажному символу аппарата. Номера контактов на принципиальной электрической схеме проставлены только для тех элементов, которые вошли в схему подключений четвертого листа. Цепи, управления пускателями первой величины защищаются теми же автоматическими выключателями, что и силовые цепи так как они имеют одинаковое сечение проводников 2,5мм2.

Над штампом на каждом листе принципиальной электрической схемы вычерчена таблица - Перечень составных частей, в которой указаны все буквенные обозначения только данного листа с указанием наименования и краткой технической характеристикой приборов и их количества. Буквенно-цифровая маркировка элементов принципиальной электрической схемы выполнена по ГОСТ-2710.81.

На схеме применены следующие коды элементов:

НА - звонок

HL - лампа сигнальная

КТ - реле времени

KV - реле напряжения

KL - реле промежуточное

КСС - реле команды включения

KQ - реле положения

SA - выключатель, переключатель

SBC - кнопка «Пуск»

СВТ - Кнопка «Стоп»

KS - реле контроля скорости

KF - реле аварийное

КЕ - реле импульсной сигнализации.

Общий пусковой и аварийный норийный комплект.

Общий пусковой и аварийный норийный комплект обслуживает все маршруты элеватора. Перед включением маршрута ведется набор или настройка маршрута.

При нажатии на кнопку SBC включается реле KL1 - промежуточное реле, которое переходит на самопитание и включает звонки по этажам. Через 30 секунд звуковая сигнализация отключается контактом реле времени КТ1, работающим параллельно с KL1. Это же реле КТ1 через 20 секунд подает напряжение на КСС - реле команды включения, с которого включаются маршруты и горит сигнальная лампа HL2 «пуск разрешен».

Аварийная сигнализация подключается автоматически при включении маршрута. Для этого предусматривается один контакт команды включения от каждого маршрута КСС – которое включает одно маршрутное реле для каждого маршрута KR Маршрутное реле переходит на самопитание через замыкающий контакт конечного выключателя, таким образом, формируется дежурная фаза. Включение звуковой аварийной сигнализации проводится через размыкающий контакт размыкающего механизма (KV4, KV5). Для снятия аварийного сигнала предусматривается кнопка SBC, которая включает промежуточное реле KL1 - которое отключает звонок и переходит на самопитание.

Вентиляторы включаются раньше остальных механизмов контактами КСС1. При включении любого маршрута кнопкой стоп - включается промежуточное реле KL10, включается реле времени КТ10, которое переходит на самопитание и через 30 секунд промежуточное реле KV25 выключает вентиляторы. В качестве реле времени КТ10 используют пневматическое реле времени РПВ имеющее замыкающие и размыкающие контакты с выдержкой времени.

Подбункерные задвижки выбираются норийным переключателем, третья секция подготавливает цепь на открытие, а четвертая на закрытие задвижек. Когда маршрут работает, контакт реле КСС 1 замкнут и после предупредительного сигнала кнопкой 1SBC — можно подать напряжение на девятый провод, задвижка откроется. При выключении любого вентилятора, конвейера или нории, включается реле 1KVS - которая, подает напряжение на 19 - провод и выбранная задвижка закроется без предупреждения.

Сигнализация о положении задвижки включается путевым переключателем 1SQ, устанавливается без электрического привода и оборудуется путевыми переключателями, которые включают сигнальную лампу, сигнализирующую о закрытии задвижки независимо от степени ее открытия.

Сигнализация работы конвейера включается через контакты реле пускателя. При включении конвейера по собственной вине его сигнальная лампочка переключается на провод ИМС (источник мигающего света).

Двигатель 22 «59» конвейера 5 является конечным, поэтому запуск маршрута начинается с него.

Тумблеры для управления перекидными клапанами размещены на мнемосхеме пульта. Напряжение получает со 109 провода и через контакты 9-19 провод меняет положение клапана. Четные клеммы тумблера работают на блокировку. Эта схема чертится один раз для всех перекидных клапанов.

Схема управления норией расположена на втором листе дипломного проекта; хема получает питание со 101-провода. Одновременно с пускателем включается прибор контроля скорости BR, который своим замыкающим контактом переходит на самопитание. В случае отключения предыдущего механизма или срабатывания Датчика подпора в головке и башмаке нории, нория переключается тумблером SA, служащего для перевода схемы на местное управление. Кнопка SBC служит для включения нории по месту.

 

1.7 Выбор средств автоматизации  и комплектного оборудования

 

Средства автоматизации выбраны с учетом выбранного напряжения, рода тока, условиями их эксплуатации, характеристики помещений по взрыво и пожароопасности, надежности в эксплуатации, и их взаимозаменяемости.

При выборе средств автоматизации учитывались традиции в применении средств автоматизации на предприятиях системы хлебопродуктов, положены государственным институтом «Промзернопроект».

Перечень и количество средств автоматизации представлено в заказной спецификации, в которой перечислены выбранные средства автоматизации и их характеристика, марка прибора, стоимость единицы и общая стоимость приборов.

Устройство контроля скорости РДКС-01 (РДКС-01А).

 

Краткое описание РДКС-01: Микроволновый датчик контроля скорости для норий, ленточных конвейеров и др.. Отключают механизм при выходе скорости за заданные пределы, питание 220 В АС или 21 - 27 В DС.

Приборы РДКС-01 представляют собой микроволновые радары, предназначенные для контроля скорости движения норий (в том числе сдвоенных), ленточных конвейеров, других промышленных установок.

 

Принцип действия основан на эффекте Допплера.