Автоматизация молочного блока на 6 тонн

№	Обозначение	Наименование
1	КП2 – 09Э – 19 – ЗД1	Задание
2	КП2 – 09Э – 19 – ПЗ2	Пояснительная записка
3	КП2 – 09Э – 19 – ГМ3	Принципиальная схема
4	КП2 – 09Э – 19 – ГМ4	Щит управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1.Введение…………………………………………………………………………………………….  4                                                                                                                                        

2.Исходные данные………………………………………………………………………………  6                                                                                             

3.Выбор объекта автоматизации………………………………………………………….  9                                                                     

4.Техническая характеристика………………………………………………………………  10                                                                         

5.Описание технологической схемы…………………………………………………….  11                                                                 

6.Описание принципиальной схемы…………………………………………………….  14 

7.Выбор пусковой и защитной аппаратуры………………………………………….  15

8.Разработка щита управления…………………………………………………………….  18

9.Экономическая эффективность………………………………………………………….  19

10.Техника безопасности и охрана труда…………………………………………….  22

11.Заключение………………………………………………………………………………………  23

12.Список литературы…………………………………………………………………………..  24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

  Автоматизация производства – это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.

  Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы  с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, изделий или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.

В России созданы крупные  специализированные животноводческие комплексы, птицефабрики, зверофермы, тепличные комбинаты, где производство основано на промышленной основе, что  позволяет в полной мере использовать современные технические средства автоматики. Например, на современных  птицефабриках для вывода цыплят, утят и другой птицы применяются  полностью автоматизированные инкубаторы, где автоматически поддерживаются постоянная температура и влажность  воздуха и через определенные промежутки времени специальным  механизмом яйца переворачиваются с  боку на бок. Птичники оборудуют автоматическими  установками искусственного освещения, которые продлевают световой день. Дополнительное освещение включается осенью и зимой до рассвета, днем при пасмурной погоде и вечером, когда естественного освещения  слишком мало.

На животноводческих фермах оборудованы автоматизированные поточные линии доения коров и первичной  обработки молока, приготовления  и раздачи кормов. В животноводческих помещениях автоматически обеспечивается оптимальный микроклимат. На большинстве  животноводческих ферм полностью автоматизированы системы водоснабжения, вентиляции и отопления помещений.

Использование автоматизированных систем вентиляции в овоще- и плодохранилищах  позволяет резко уменьшить потери сельскохозяйственной продукции при  хранении. Комплексные автоматические агрегаты и линии, которыми оснащены современные предприятия по первичной  переработке скоропортящихся сельскохозяйственных продуктов, значительно сокращают  потери, лучше сохраняют качество вырабатываемых продуктов питания.

В теплицах с искусственным  климатом в наших северных районах  круглый год выращивают овощи, цветы  и даже фрукты. При этом температура  и влажность воздуха и почвы в теплицах поддерживаются на постоянном уровне с помощью автоматических компьютеризированных установок искусственного климата. Вентиляция и дополнительное освещение включаются так же автоматически, обеспечивая растениям оптимальный световой режим и чистоту воздуха. Многие теплицы в России оборудованы автоматическими дождевальными установками.

Большое значение для сельского  хозяйства, как и для другой отрасли, имеет постоянное снабжение электроэнергией. В районах, удаленных от линий  электропередачи, электроэнергия производится местными, гидроэлектрическими, дизель-электрическими и др. станциями. Такие электростанции, как правило, полностью автоматизированы, т. е. пуск и остановка первичных  двигателей, регулировка напряжения в сети, подача топлива, защита от коротких замыканий осуществляются автоматически  по заданной программе или по сигналам дистанционного управления.

Многие системы водоснабжения  на горных и отдаленных пастбищах, обеспечивающие подачу глубинной воды на поверхность  с помощью глубинных насосов, приводимых в действие ветряными  двигателями, также автоматизированы. 
 
В работе электрических сетей, систем водоснабжения и орошения большую роль играет телемеханика, позволяющая управлять работой машин на расстоянии. С помощью компьютеров один человек - диспетчер - может, например, не выходя из помещения, включать и выключать все дождевальные установки на сельскохозяйственных полях все одновременно или каждую отдельно, как того требует ситуация; регулировать подачу воды в каналы орошения; менять режим работы установок искусственного климата в теплицах и помещениях животноводческих ферм; включать и отключать отдельные линии в сетях электроснабжения; регулировать вентиляцию и тепловой режим овощехранилищ. 
 
Автоматизация отдельных процессов, а затем и комплексная автоматизация всего производства с применением автоматизированных систем управления (АСУ) - одно из основных направлений научно-технического прогресса в области сельского хозяйства.

 

 

 

 

 

 

 

2.Исходные  данные

  Обслуживающий персонал молочного  блока работает в одну смену  в два цикла. Лаборант молочного  блока производит учет поступающего  молока с помощью счетчика  молока.

  Оператор следит за технологическими  процессами первичной обработки  молока, а так же промывает  оборудование после очередного  цикла.

  Слесарь следит за исправностью  работы оборудования, а также  ремонтирует его.

  Кроме моей установки на  комплексе есть следующие оборудования:

- насос молочный 36-1 Ц-18-12

- охладитель ДПФ -1-300

- два резервуара для хранения  молока

- центрифуга ЦЛМП - 24

- две вытяжные установки   “Климат 45”

- установка для мойки ДТ-ОМГ

- приточный вентилятор

- нагреватель

- заслонки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План помещения

 

 

 

 

Характеристика  помещений

Номер По порядку	Наименование
1	Доильный зал
2	Вакуум – насосная
3	Молочная
4	Помещение молочных и дезинфицирующих
5	Помещение для приводов кормораздатчиков
6	Преддоильная площадка
7	Последоильный проход
8	Молочная
9	Компрессорная
10	Комната персонала
11	Венткамера
12	Электрощитовая
13	Преддоильный проход
14	Служебный проход
15	Коридор
16	Санузел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Выбор  объекта автоматизации

  Первичная обработка молока  необходима для сохранения его  пищевой и технологической ценности. В технологические линии первичной  обработки молока входят устройства  для охлаждения, пастеризации и  очистки. После первичной обработки  и недлительного хранения молока  транспортируют к местам потребления.

  Известно, что свежевыдоенное  молоко имеет температуру около 36°С. Если его не охлаждают сразу же после дойки, то его кислотность увеличивается и оно теряет свои ценные свойства. Молоко охлаждают водой, а воду холодильными установками.

  Молочный блок предназначен  для сбора молока, первичной обработки,  охлаждения и кратковременного  хранения.

  Необходимо выбрать установку  для охлаждения 3400 литров молока  от температуры 36°С до 5°С в течение 3-4 часов.

  Холодильная мощность определяют  в зависимости от требуемого  количества холода на охлаждения  молока и времени его охлаждения.

  Рхол = К*m*с*(Тн – Тк) / 3600*Т

К – коэффициент учитывающий потери

m – масса охладительного молока

с – удельная теплоемкость молока в интервале температур от 5°С до 36°С

Тн – начальная температура молока

Тк – конечная температура молока

Т – время охлаждение молока.

Рхол = 1.2*3400*3*9*(36-5) / 3600*4 = 34.3 кВт

  Мощность холодильной установки  должна быть: Руст >= Рхол.

  По этой мощности подходит  водо-охлаждающая установка АВ-30.

 

 

4. Техническая характеристика

№	Показатель	АВ-30
1	Тип и марка компрессора	Сальник ФВ-20
2	Холодопроизводительность	35 кВт
3	Расход воды	9 м³ /ч
4	Потребляемая мощность	18 кВт
5	Количество фреона в установке	25 кг
6	Масса установки	1610 кг
7	Габаритные размеры	1510х1880х1920
8	Общая занимаемая площадь	4.2 кв.м
9	Хладагент	Фреон-12
10	Подача хладоносителя насосами	10 м³ /ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Описание технологической схемы

  Водо-охлаждающая установка АВ-30, состоит из компрессора 1, воздушного конденсатора 14, ресивера 15, испарителя 8, осушителя-фильтра 5, теплообменника 4, центробежного насоса 7, терморегулирующего вентиля 6, шкафа управления и приборов автоматического управления. Поршневой компрессор вертикального исполнения ФВ-20 предназначен для сжатия газообразного хладона и подачи его в конденсатор 14, где он охлаждается и конденсируется вследствие теплообмена с охлаждающей водой, которая подается из водопровода или из градирни 11 (при наличии в установке системы оборотного водоснабжения).

  Конденсатор 14 кожухо-трубного типа представляет собой горизонтальный аппарат с накатанными теплообменными трубками. Его корпус и торцовые крышки обеспечивают внутри последних многоходовое протекание хладоносителя (охлаждающей воды). В межтрубном пространстве за счет теплообмена с хладоносителем холодильный агент (хладон) охлаждается и конденсируется, переходя из газообразного состояния (пар) в жидкость. Охлаждение циркулирующей воды за счет испарения ее при разбрызгивании на выходе конденсатора происходит в градирне 11. Жидкий хладон из конденсатора направляется в ресивер 15, который в поточной линии служит регулирующей емкостью и обеспечивает сглаживание его пульсаций. Вместимость ресивера достаточна для размещения в нем всего количества (20 л) заправленного холодильного агента. Конструктивно он выполнен в виде несущей рамы, на которой агрегатируется все оборудование установки АВ-30. На выходе хладона из ресивера установлен запорный вентиль.

  Осушитель-фильтр 5 предназначен для очистки потока жидкого хладона от грязи и освобождения от влаги. Внутри его размещены фильтрующий элемент цилиндрической формы и патрон, заполненный силикагелем (SiO). Последний представляет собой микропористое тело, получаемое путем прокаливания гелия и поликремниевой кислоты. Он выступает как активный адсорбент, поглощающий влагу, и применяется для осушки, очистки хладона и других жидкостей, после которых жидкий хладон проходит через регенеративный теплообменник 4 кожух-змеевикового типа. В нем происходит теплообмен между жидким хладоном, движущимся внутри змеевика, и парообразным, поступающим из испарителя 8, который омывает наружную поверхность змеевика. 
  В результате регенеративного теплообмена жидкий хладон в замкнутой системе внутри змеевика переохлаждается, а парообразный в баке теплообменника — перегревается. Пройдя теплообменник 4, он поступает к терморегулирующему вентилю 6, при прохождении которого происходит дросселирование со снижением давления, в результате чего образуется парожидкостная смесь. Последняя далее поступает в испаритель 8, где она кипит, отбирая теплоту от хладоносителя, орошающего испаритель. Образующиеся при этом пары хладона из испарителя 8 отсасываются компрессором, и холодильный цикл повторяется. Циркуляция хладоносителя осуществляется центробежным насосом 7 консольного типа через водяной фильтр 12, установленный на входе испарителя. 
  Испаритель установки оросительный, змеевиковый. Он выполнен из медных труб диаметром 36 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Подача хладона в испаритель после терморегулирующего вентиля 6 через распределитель осуществляется снизу (в три захода), а отвод парообразного хладона производится сверху через коллектор. 
  Охлажденная вода (хладоноситель) из охладителя молока 10 поступает на испаритель сверху через отверстия в оросительном кольце, выполненном из трубы в форме витка того же диаметра, что и змеевик испарителя. Бак 9, в котором он размещен, состоит из стальной обечайки, глухого нижнего днища и съемной верхней крышки. Наружная поверхность бака изолирована.           Хладоноситель с пониженной температурой стекает в нижнюю часть бака вместимостью около 325 л, откуда насосом подается в охладитель молока 10 типа АДМ-13 (проточный) или ТОВ-2 (емкостный). Приборы контроля автоматики, обеспечивающей защиту и регулировку (кроме терморегулирующего вентиля), расположены на приборном щите, размещенном на передней стороне установки.    

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Описание принципиальной схемы

  Схема управления водо-охладительной установки АВ-30 может работать в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Основной режим установки автоматический, полуавтоматический применяется при нахождений неисправности и наладке. Перед началом работы необходимо включить выключатель QF и выбрать режим управления переключателями S1 и S2 в положение А (автоматический режим) происходит запуск электродвигателей в последовательности: М2, М3 и М1. Двигатель М4 привода вентилятора градирни включается температурными реле SK2 при температуре воды на выходе из градирни выше 23.5°С, когда температура воды будет ниже 7°С, контакт реле SK3 размыкается и двигатель М4 отключается.

  Температура хладоносителя контролируется температурным реле SK1. При снижение температуры ниже заданного уровня контакты реле SK1 размыкаются, и электродвигатель компрессора и насоса градирни отключается. Реле времени КТ контролирует режим смазки компрессора. Если в процессе запуска давление масла в компрессоре недостаточное для замыкания контактов реле давления SP2, то через 90 секунд после включения реле КТ установка отключается. Реле давления SP1 отключает установку при повышении давления фреона выше нормы. Срабатывания какого-либо элемента защиты в цепи катушки пускателя КМ2 приводит к расшунтированию реле KV, при этом происходит перераспределения напряжения между обмотками реле KV и магнитного пускателя KM2, таким образом, что пускатель KM2 отключается, а реле KV включается с последующим питанием через дополнительный резистор R1. При замыкание аппарата защиты магнитный пускатель КМ2, а следовательно и вся установка в целом автоматически не выключается. Обслуживающий персонал должен привести схему в исходное положение: включить и выключить переключатель S1. Световой индикатор HL1 указывает на наличие напряжение в цепи управления, а HL2 об аварийном отключении установки. При установке S1 и S2 в положении ПА(полуавтомат) включение и отключение пускателей KM1, КМ2, КМ3, КМ4 осуществляется тумблерами S3, S4, S5, S6.

 

 

7. Выбор пусковой и защитной  аппаратуры

  1. Выбираем магнитный пускатель для электродвигателя типа АИР132М4СУ1, его технические данные: Рн = 11кВт, Iн = 22А, К1 = 7.5А.

Двигатель установлен в сыром помещении, значит условия пуска легкие.

Сила номинального тока пускателя:

I ном.п. > I ном.дв.

I ном.п. > 22А

Предварительно, выбираем пускатель  третьей величины, у которого        I ном.п. = 40А.

Проверяем условие коммутации:

I ном.п. > I пуск. /6

I пуск. = 7.5*22 = 165А

I ном.п. > 165/6 = 27.5А

40А > 27.5 А

Условия нормальной коммутации соблюдаются, пускатель типа         ПМЛ – 321002 выбран правильно.

Из справочника выбираем тепловое трехполюсное  реле РТЛ – 102204 с пределами регулирования силы тока несрабатывания 18-25А.

I ср.тепл. = 21.5А

  2. Выбираем магнитный  пускатель для электродвигателя  вентилятора типа АИР100S2СУ1.

Его данные: Рн = 4кВт, Iн = 7.94, К1 = 7.5А.

Двигатель установки в  сыром помещении, условия пуска  легкие.

Сила номинального тока пускателя:

I ном.п. > I ном.дв.

I ном.п. > 7.94А

Выбираем магнитный пускатель  первой величины, у которого                     I ном.п. = 10А.

Проверяем условие коммутации:

I ном.п. > I пуск. /6

I пуск. = 7.5*7.94 = 59.5А

I ном.п. > 59.5/6 = 9.9А

10А > 9.9 А

Условие нормальной коммутации выполняются, окончательно выбираем пускатель  ПМЛ – 122002 с I ном = 10А.

Из справочника выбираем трехполюсное тепловое реле РТЛ – 101404 с пределам регулирования силы тока несрабатывания 7 – 10 А.

I ср.тепл = 8.5 А.

  3. выбираем пускатель для электродвигателя водяного насоса типа АИР80В4СУ1. Данные двигателя: Рн = 1.5кВт, Iн =3.52А, К1 = 5.5А.

Двигатель установки в  сыром помещении, условия пуска  легкие.

Сила номинального тока пускателя:

I ном.п. > I ном.дв.

I ном.п. > 3.52А

Выбираем магнитный пускатель  первой величины, у которого                     I ном.п. = 10А.

Проверяем условие коммутации:

I ном.п. > I пуск. /6

I пуск. = 7.5*3.52 = 19.36А

I ном.п. > 19.36/6 = 3.2А

10А > 3.2 А

Условие нормальной коммутации выполняются, окончательно выбираем пускатель  ПМЛ – 122002 с I ном = 10А.

Из справочника выбираем реле РТЛ – 1008044 с пределам регулирования силы тока несрабатывания 2.4 – 4 А.

I ср.тепл = 3.2 А.

  4. Выбираем автомат  на вводе в щит управления 

 I упр. = 1.1 * (∑ I ном.дв 2,3,4 + I пуск 1 / α )

I упр. = 1.1 * (7.94+3.52+3.52+22*7.5 / 2.5 ) = 89.1А

Из таблицы выбираем автомат  АЕ2056Р

I ном.авт. = 100А, Uн = 500В, I тр. = 100А

К = I утр. / I тр. = 89.1 / 100 = 0.89

Проверяем автомат на возможность  срабатывания при пуске двигателя:

I эл.ру. = 1.25 * (∑ I ном.дв 2,3,4 + I пуск 1 )

I эл.ру = 1.25 * (7.94+3.52+3.52+22*7.5)=224.98А

I ср.кат. = 12 * I нр = 12*100 = 1200А

Условие:

I ср.кат. >= I эл.ру

1200 > 225

Ложного срабатывания автомата при пуске двигателя не произойдет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Разработка щита управления

  Щиты и пульты позволяют  сконцентрировать средства автоматизации  и предохранить их от механических, температурных и других повреждений  при помощи аппаратуры расположенной  на щитах и пультах.

  Оператор получает необходимую  информацию о ходе технического  процесса и управляет процессом  вручную или автоматически. Разработанный  щит управления установлен вблизи  установки. Он будет размещен  от пола на высоте от нижней  поверхности щита. Щит изготавливают  из листовой стали, толщиной 1.5мм  и окрашивается в серый цвет. Щит  изготавливают с уплотнительной  прокладкой, установленной на открывающейся  части щита, также он будет  иметь вводные отверстия из  пластмассовой трубки с уплотнительными  прокладками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Экономическая эффективность

При существующем варианте.

  1. Тарифная ставка электрослесаря

Тс = 21.7 за час.

Так как он обслуживает установку  не весь день, принимаем 0.5 часа.

21.7*0.5 = 10.85 руб.

Зп = Тс*t*Д*Р = 10.85*365*1*1.643 = 6506.7 руб

  2. Установка МХУ-8С

Цена – 120 000 руб.

Рн = 12кВт

Нтр = 8%

На = 14.2%

Норма на доставку и установку 15%.

  3. Балансовая стоимость

Бс = Ц+15%

Бс = 120 000+18 000 = 138 000 руб.

  4. Амортизационные отчисления

Ао = Бс*На / 100

Ао = 138 000*14.2 / 100 = 19 600 руб.

  5. Затраты на текущий ремонт

Тр = Нтр * Бс / 100

Тр = 8* 138 000 / 100 = 11040 руб.

  6. Сэ = 7*12*365*3 = 91 980 руб.

  7. ∑ Эр = ( 6 506.7+19 600+11 040+91 980 )*1.05 = 142 362.2 руб.

При внедрении установки  АВ-30

1. Заработная плата

Зп = Тс*t*Д*Р = 10.85*365*1*1.643 = 6506.7 руб

  2. Установка АВ-30

Цена – 133 260 руб.

Рн = 18кВт

Нтр = 8%

На = 14.2%

  3. Балансовая стоимость

Бс = Ц+15%

Бс = 133 260+16740 = 150 000 руб.

  4. Амортизационные отчисления

Ао = Бс*На / 100

Ао = 150 000*14.2 / 100 = 21 300 руб.

  5. Затраты на текущий ремонт

Тр = Нтр * Бс / 100

Тр = 8* 150 000 / 100 = 12 000 руб.

  6. Стоимость электроэнергии

Сэ = 4*18*365*3 = 78 840 руб.

  7. ∑ Эр = ( 6 506.7+21 300+12 000+78 840)*1.05 = 124 579 руб.

Гэ = ∑ Эр- ∑ Эр’ = 124 579 - 142 362.2 =  17 783.2 руб.

  Установка АВ-30

1 сорт 100% = 1 608 400*9 = 14 475 600 руб.

  Установка МХУ-8С

1 сорт = 96%

2 сорт = 4%

96% = 1 544 064*9 = 13 896 576 руб.

4% = 64 336*7.8 = 501 820 руб.

13 896 576+501 820 = 14 398 396 руб.

Гэ = 14 398 396 – 14 475 600 = 77 204 руб.

  Общая годовая экономия

Гэ = Гэ’+Гэ = 17 783.2+77 204 = 94 987.2 руб.

Т = Кв / Гэ

Т = 150 000 / 94 987.2 = 1.6 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Техника безопасности и охрана  труда

  Безопасные условия труда  – неотъемлемая часть технологического  процесса при машинном доение, транспортировке и первичной обработке молока.

  Операторы, слесари, наладчики  и лаборанты должны иметь спецодежду. На доильных установках и оборудования  первичной обработки молока могут  работать лица, ознакомленные с  инструкцией по эксплуатации  этих машин. К работе с холодильными  установками допускаются лица, которые  получили специальную подготовку. Запускать доильные и молочные  механизмы можно только при  исправности всех сборочных единиц  и механизмов. При подготовке  установок и оборудования к  работе и техническом обслуживание необходимо пользоваться специальным оборудованием и приспособлениями. Электродвигатели и приборы должны быть заземлены. Без заземления работать запрещается. Между вакуумным насосом и  вакуум-проводом устанавливают изоляционную вставку длинной не менее 0,5 метра. Запрещается работать, если отсутствуют или неисправны ограждения открытых или вращающихся частей машин. Нужно соблюдать осторожность при пользовании горячей водой. В помещении, где находится фреоновая установка, нельзя пользоваться открытым огнем или курить, так как в случае утечки фреона из установки при открытом огне он разлагается на ядовитые вещества. При утечке в помещение надо включить вентиляцию, открыть окна, входить в помещение можно только в противогазе и резиновых перчатках.

  После монтажа и затем  один раз в год холодильные  установки подвергают освидетельствованию,  которое состоит в наружном  осмотре пневматическом испытании  на прочность азотом.

  На данном объекте необходимо  противопожарный щит, на котором  имеется: ведро, багор, топор,  два огнетушителя.

 

 

 

 

11. Заключение.

  В процессе работы над  курсовым проектом были предложены  данные, на основании которых  был основан и выбран объект  автоматизации на базе промышленной  установки.

  Была проведена техническая  характеристика объекта, описан  технологический процесс работы  установки.

  Был раскрыт вопрос охраны  труды и техники безопасности  на объекте, и приведен расчет  экономической эффективности использования  новой холодильной установки АВ – 30, рассчитан срок окупаемости внедренной установки, который составил 5 лет, что вполне приемлемо в нынешних условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Список литературы.

  1. “Электрооборудование и автоматизация с/х агрегатов и установок”,      И.Ф. Кудрявцев.

  2. “Электрооборудование и ремонт электрооборудования и средств автоматизации ”, В.А. Воробьев.

  3. “Курсовое и дипломное проектирование”, И.Л. Каганов.

  4. “Организация и планирование электрификации с/х производства”, М.С. Цытинков.

  5. Луковников А.В. “Охрана труда”.

  6. Типовой проект.