Автоматизация сыпучих материалов

Содержание

Введение

1 Основная часть

1.1 Краткое описание технологического процесса

1.2 Анализ технологического процесса как объекта управления

1.3 Постановка задачи автоматизации

1.4 Описание принципиальной электрической схемы

1.5 Описание функциональной схемы

1.6 Выбор приборов и средств автоматизации

1.7 Спецификация используемых средств автоматизации

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Цель данной работы заключается  в том, чтобы рассмотреть устройство ленточного конвейера, охарактеризовать его основные элементы, оценить достоинства  и недостатки транспортера, а также  рассчитать параметры и выбрать  элементы ленточного конвейера с  заданными исходными данными.

Изучение рабочих процессов  и устройства ленточного конвейера  в настоящее время является очень  актуальной темой, ведь транспортные и  технологические линии любого предприятия  связаны друг с другом и представляют собой единую систему, а поточный метод производства, характерный  для современных предприятий, основан  на конвейерной передаче грузов или  изделий от одной технологической  операции к другой. Поэтому ленточные транспортеры являются составной и неотъемлемой частью технологического процесса, они обеспечивают ритмичность производства, способствуют повышению производительности труда и увеличению выпуска продукции. Кроме того, они главные средства комплексной механизации и автоматизации основного и вспомогательного производства.

Основное назначение ленточных  конвейеров – перемещение в горизонтальном и пологонаклонном направлениях разнообразных насыпных и штучных грузов. Одновременно с транспортированием грузов они могут распределять их по заданным пунктам, складировать, накапливая в обусловленных местах, перемещать по технологическим операциям и обеспечивать необходимый ритм производственного процесса.

1. Основная часть

1. Краткое описание технологического процесса

Пневмотранспортные установки представляют собой комплекс устройств, обеспечивающих перемещение сыпучих материалов (пылевидных, порошкообразных, зернистых, измельченных и т.д.) или специальных транспортных средств (капсул, контейнеров с сырьем, готовой продукцией и т.д.) с помощью сжатого воздуха или разряженного газа.

Пневмотранспорт является одним из прогрессивных способов механизации и автоматизации перемещения насыпных грузов. Этот вид транспорта нашел применение практически во всех отраслях народного хозяйства. широко используют для перемещения сыпучих материалов в связи с их значительной производительностью и большим радиусом действия в самых стесненных производственных условиях, т. е. использованием площадей, непригодных для других способов транспортировки, экономией производственной площади, полным отсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях, высокими санитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением нарушений технологических и гигиенических режимов воздушной среды в производственных помещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа, сокращением рабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в эксплуатации и возможностью полной автоматизации управления.

При величине гранул перемещаемого  материала до 10 мм пневмотранспорт  по сравнению с другими транспортными  системами почти во всех случаях  предпочтительнее.

К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт, относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на единицу массы  транспортируемого продукта, сложность  изготовления и эксплуатации оборудования для очистки транспортирующего  и отработанного воздуха, значительный износ материалопроводов и измельчение транспортируемого продукта. Однако правильный выбор способа и оборудования для пневмотранспортирования данного продукта позволяет частично или полностью их устранить.

Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортную систему, являются производительность по твердой фазе, длина трассы и высота подъема, концентрация транспортируемого материала, массовый коэффициент взвеси, величина избыточного  давления в начале трассы (для установок  нагнетающего действия) и остаточного  давления (разрежения) в конце трассы (для установок всасывающего действия). По способу создания воздушного потока и условиям движения его в трубопроводе вместе с материалом пневмотранспортные установки подразделяются всасывающие, нагнетающие и комбинированные  (всасывающе-нагнетающие).

В зависимости от разряжения в конце  транспортной системы всасывающие  установки подразделяют на установки  с низким остаточным давлением (до 0,01 МПа), средним (до 0,03 МПа) и высоким (до 0,09 МПа). Однако практически всасывающие  установки работают при остаточном давлении не превышающем 0,05 МПа. Повышение остаточного давления уменьшает плотность воздушного потока, снижает его несущую способность и увеличивает расход воздуха. Относительно больших значений массового коэффициента взвеси m во всасывающих установках можно достичь только при очень малой протяженности транспортирования, поэтому для перемещения материала потоком средней и высокой концентрации на значительные расстояния необходимо применять только нагнетающие установки  
Нагнетающие установки различают по величине давления в начале транспортной сети: установки низкого давления (до 0,11 МПа), установки среднего (до 0,2 МПа) и высокого (до 0,9 МПа) давления.  
Требуемое начальное давление в нагнетающих установках или разряжение в установках всасывающего типа зависят от расчетного значения потерь давления в пневмотранспортной установке, которые в свою очередь определяются концентрацией твердой фазы в аэросмеси, дальностью транспортирования, производительностью установки и принципом работы пневмосистемы (аэрогравитационный способ транспортирования или способ перемещения отдельных частиц в потоке воздуха).  
Нагнетательные установки удобны тогда, когда материал из одного пункта перемещается в несколько приемных пунктов. 

Всасывающие установки удобны тем, что они работают без пылевыделения  и способны забирать сыпучий материал из нескольких пунктов и передавать его в единый сборник-накопитель. В них используется вакуум (40-90 кПа). Всасывающе-нагнетательные установки сочетают основные преимущества нагнетательных и всасывающих установок. В них используются заборные устройства всасывающего типа, работающие без пылевыделения, а в наиболее протяженном трубопроводе материал переносится под давлением при довольно высоких концентрациях. В небольших установках обе ветви (всасывающая и нагнетающая) могут работать от одной воздуходувной машины.

Каждая пневмотранспортная установка  включает в себя следующие основные узлы: питатель - устройство для ввода  материала или аэросмеси в трубопроводы, системы воздухопроводов и материалопроводов, разгрузители с фильтром для воздуха, воздуходувную машину и приемник материала. Питатели. Конструкции питателей нагнетающих и всасывающих пневматических установок различны, так же как различны способы и принципы создания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей установки выполняет функцию загрузочного устройства для подачи материала в движущуюся струю воздуха, а питатель нагнетающей установки предназначен для создания аэросмеси надлежащей концентрации.  
Загрузочные устройства для всасывающих установок делятся на две группы: всасывающие сопла и питатели тройники. 

Питатели нагнетающих пневмотранспортных установок имеют более разнообразные конструкции. Эжекторные, рукавные питатели, шлюзовые и шахтные затворы применяют в установках низкого давления; шлюзовые питатели - в установках среднего давления, камерные пневмонасосы и винтовые (шнековые) питатели - в установках высокого давления. Винтовые питатели используются так же в установках среднего давления.

Разгрузочные устройства. Эти устройства предназначены для выделения материала и пыли из пневмопотока и направления его для дальнейшего транспортирования или переработки. В связи с тем, что во всасывающих установках разгрузочное устройство находится под разряжением, затворы и клапаны к нему должны быть герметичными. В нагнетающих установках особой герметизации разгрузочных устройств не требуется, в системах высоконапорного транспортирования материалов, особенно при транспортировании сплошным потоком, где расход воздуха весьма незначителен при подаче материала в бункеры (силосы) большой емкости разгрузители могут отсутствовать: удаление воздуха производится через фильтровальные окна.  

2. Анализ технологического процесса как объекта управления

Надежность и эффективность  работы пневмотранспортной установки  в значительной мере зависит от правильного  выбора материалопроводов. Первостепенную роль играет материал, из которого они изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения между отдельными участками трубопроводов и т.д.

Материалопроводы должны быть герметичны, износоустойчивы, иметь по возможности максимально гладкую внутреннюю поверхность для обеспечения минимального сопротивления движению аэросмеси. Как показала эксплуатация пневмосистем, нарушению нормального режима, возникновению вихрей и образованию завалов в трубах способствуют дефекты в местах соединения материалопроводов - смещения кромок труб в местах стыка, неплотности либо наплывы на внутренней стороне.  
В пневмотранспортных установках низкого давления материалопроводы, как и воздуховоды систем аспирации, изготавливают из тонколистовой черной, оцинкованной и нержавеющей стали и дюраля или из тонкостенных труб; в установках среднего и высокого давления используют в основном остальные бесшовные трубы. Возможно применение материалопроводов из винипласта и полиэтилена, органического и неорганического стекла, но надо иметь в виду, что использование неметаллических материалов влечет за собой конструктивное усложнение системы в целом: при перемещении по ним аэросмеси возникают значительные по величине электрические заряды, и поэтому требуется специальная сложная система заземления.

Воздуходувные машины. Системы воздухоснабжения. В пневмотранспортных установках применяют разнообразные воздуходувные машины - от центробежных вентиляторов до двухступенчатых поршневых компрессоров. Выбор того или иного типа воздуходувной машины зависит от количества транспортирующего и требуемого по гидравлическому расчету давления:

- для всасывающих установок  с низким вакуумом целесообразно  применять центробежные вентиляторы,  со средним вакуумом - воздуходувки, с высоким - водокольцевые вакуум-насосы;

- для нагнетающих установок  низкого давления следует устанавливать  центробежные вентиляторы или  воздуходувки, для установок среднего  давления воздуходувки или вакуум-насосы, для установок высокого давления - компрессоры.

Окончательно тип и  серию воздуходувной машины выбирают, сопоставляя рабочие характеристики этих машин с характеристиками сети при оптимальных для этой транспортной системы параметрах работы машины. Рабочие характеристики воздуходувных  машин приводятся в специальных  каталогах серийно выпускаемого воздуходувного оборудования. 

3. Постановка задачи автоматизации

В связи с условиями  производства к большинству технических  средств горной автоматики предъявляются  требования повышенной надёжности, защищённости в условиях влажности, запылённости, вибраций  и, главным образом, искро-   и взрывобезопасности.

Задачами автоматизации  являются обеспечение  высокой эффективности  производства, безопасности работы за счёт автоматического контроля основных параметров оборудования и опасных  факторов (газа, отсутствие проветривания), предупреждение опасных режимов  работы оборудования и персонала, автоматические сигнализация, блокировки, регулирование  и управление.

Эффективность внедрения  автоматизации зависит от поточности  операций в технологии производства, наличия комплексной механизации, правильной эксплуатации аппаратуры и  других компонентов.

Исходными данными для проектирования и расчета являются:

• химико-механическая и аэродинамическая характеристики транспортируемого материла;
• технологические требования к продукту на конечном участке транспорта, товарный вид, допускаемая степень измельчения и т.д.;
• технологические требования к режиму транспортирования: непрерывность или периодичность подачи материала;
• условия загрузки материала в питатель установки из стационарного (силос) или передвижной (вагон, судно, резервуар на автоприцепе) емкости или через специальный дозатор с контролем объема или массы материала;
• требуемая производительность установки и место загрузки и выдачи материала.

Расчетную производительность принимают  обычно больше той, которая обусловлена  заданием, так как учитывается  перспективы увеличения мощности и  аварийные случаи (вводится коэффициент 1,1 - 1,2), а также неравномерность  процесса перемещения материла по времени  по интенсивности (в зависимости  от интенсивности технологического процесса и местных условий коэффициент  составляет 1,05 - 1,3. При отсутствии специальных зданий по этим вопросам расчетная производительность установки может быть принята с ориентировочным коэффициентом 1,5.

Эжектор предназначен для перекачки  сыпучих материалов в системах пневмотранспорта, с помощью сжатого воздуха  или другого инертного газа.

1.4 Описание принципиальной электрической схемы

Управление функциями  электропривода может происходить  из пункта управления технологическим  процессом с персонального компьютера. Сюда поступает информация о состоянии  системы и программирование функций  привода (задания скорости, разгона, остановки и др.). Подача и отключение питания осуществляется с помощью  автоматического выключателя QF. Плавкие предохранители FU1-FU3 защищают схему от превышения напряжения. Для сглаживания пульсаций тока установлены дроссели L1-L3. Запуск и остановка конвейера осуществляется с помощью кнопки «пуск/стоп», смена направления движения – «вперед/назад», иными словами импульсный запуск осуществляется с использованием клеммы 18 и импульсный останов с использованием клеммы 19. Источник постоянного тока предназначен для осуществления динамического торможения двигателя. При использовании устройства необходимо произвести настройку электромеханического тормоза. Управление тормозом осуществляется посредством релейной или цифрового выхода. Тормоз срабатывает, если выходная частота меньше, чем частота включения тормоза, установленная пользователем. Тормоз освобождается, когда ток двигателя превысит заданное значение. Управление скоростью движения ленты, пуском и остановкою осуществляется системой управления технологическим процессом.

1.5 Описание функциональной схемы

Объектом управления является ленточный транспортер, перемещающий сыпучий материал, а целью управления – поддержание заданного значения расхода материала. При этом регулировать данный

расход необходимо корректировкой работы вариатора и дозирующего устройства.

Контролю подлежат расход перемещаемого материала и количество потребляемой приводом электроэнергии. При резком возрастании тока электродвигателя в случае заклинивания ленты должны сработать устройства сигнализации и защиты, которые отключают электродвигатель.

В связи с возможностью засорения отдельных участков транспортной ленты посторонними включениями (комками, налипшим материалом) и опасностью выхода из строя отдельных элементов транспортера контролируется и сигнализируется наличие материала.

1.6 Выбор приборов и средств автоматизации

Сыпучие материалы на ленту  транспортера подают при помощи специальных  устройств, обеспечивающих такое распределение  материала по ленте, при котором  достигается наилучшее использование  ее несущей способности.

Конструкцию и основные размеры  загрузочного устройства определяет следующее  основное требование: материал должен поступать на ленту со скоростью, по возможности равной величине и  направлению скорости ленты. Это  позволяет свести до минимума величину относительной скорости материала, которая влияет на износ ленты  и на степень использования ее несущей способности.

Загрузочное устройство представляет собой воронку (рис. 9 [2]), снабженную подающим лотком, дно которого наклонено под некоторым углом к горизонту. Угол между дном лотка и лентой должен быть минимальным, что дает возможность уравнять скорость материала и ленты.

Чтобы устранить возможную  просыпь материала, приходится уменьшать  скорость подачи материала на ленту, а к лотку крепить боковые  направляющие.

Загрузочные устройства изготавливают  из листовой стали, реже из дерева. Для  устранения возможного износа ленты  в местах ее контакта с боковыми направляющими щечками оставляют  зазор, а чтобы не было просыпи, зазор прикрепляют полоской прорезиненной ленты, прикрепленной к боковым направляющим.

Для разгрузки ленточного транспортера применяют устройства двух типов: барабанное и плужковое (щитовое).

Барабанные разгрузители (рис. 10 [2]) применяют для сброса материала с ленты в конце транспортера и сыпучего материала в любой точке по длине транспортера.

Принцип работы барабанного  разгрузителя заключается в том, что лента конвейера, несущая материал, огибая барабан, изменяет направление своего движения. Материал по инерции продолжает движение и свободно падает с ленты. На пути свободно падающего материала устанавливают специальное устройство, сбрасывающую коробку, которое улавливает материал и направляет его по назначению.

Плужковые разгрузители применяют для сброса штучных и сыпучих материалов в любой точке по длине транспортера. Принцип работы плужкового сбрасывателя заключается в том, что материал, встречая на пути движения щит, установленный на ленте под определенным углом к продольной оси конвейера, движется вдоль него и падает с ленты. Работа такого сбрасывателя зависит от правильного выбора угла между плоскостью щита и осью транспортера.

Роликовые опоры, приводные, натяжные, загрузочные и разгрузочные устройства монтируют на станинах, изготовленных из стали или дерева.

Деревянные станины изготавливают  из сухих деревянных реек толщиной 35–40 мм, шириной 75 – 100 мм или деревянных брусьев размером 75×75 и 100×100 мм.

Стальные станины изготавливают  из уголковой стали или швеллерных балок. Станину из уголковой стали  делают в виде отдельных секций, которые в зависимости от местных  условий крепят к полу или к  потолку. В некоторых случаях  вместо станины применяют отдельные  стойки с роликовыми опорами.

Конфигурация станины, размеры  ее отдельных элементов определяются проектируемым положением ленты  транспортера.

Для транспортеров с передвижными разгрузочными устройствами верхний  брусок станины делают сплошным. Часто  такая станина представляет собой  железобетонные или каменные столбики с уложенными на них ходовыми рельсами для тележки, к которым крепят роликоопоры.

1.7 Спецификация используемых средств автоматизации

Заключение

     Конвейеры в зависимости от их назначения и области применения могут эксплуатироваться в самых разнообразных условиях [2] и в том числе крайне неблагоприятных: на открытом воздухе, на высоте над уровнем моря, превышающей 1000м, а также в помещениях, содержащих пары активных веществ и характеризующихся повышенной влажностью, загрязненностью, высокой температурой окружающей среды. Это выдвигает жесткие требования в отношении безопасности и простоты обслуживания электрооборудования, надежности его работы. Приводной двигатель должен иметь закрытое исполнение и обладать повышенным пусковым моментом.     Непрерывный, однонаправленный характер работы конвейеров определяет длительный режим работы электропривода, который выполняется нереверсивным.

        Важным  требованием, предъявляемым к  электроприводу, является обеспечение  плавности пуска и торможения  с надежным ограничением ускорения  и рывка, а также максимального  момента двигателя и его производной.  Последние требования обусловлены  наличием больших поступательно  движущихся масс, приведенный момент  инерции которых может на порядок  превышать момент инерции электродвигателя. Резкое приложение момента при  наличии упругих механических  связей вызывает механические  колебания при пуске, в результате  чего в ленте возникают дополнительные  динамические усилия, что приводит  к механическим колебаниям в  тяговом органе.

Список использованной литературы

1. М.М. Роговой, М.Н. Кондакова, М.Н. Сагановский « Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов»
2. В.Ф. Степанчука, Справочное пособие по теплотехническому оборудованию промышленных предприятий. Мн.: Высшая школа, 1983-256с.
3. В.А.Григорьев, В.М. Зорин, «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника:Справочник».-М.:Энергоатомиздат,1983.
4. Ю.И. Дытнерский, Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: «Химия», 1991-545с.
5. Р.И.Эстеркин, Промышленные котельные установки. Л.: Энергоатом издательство, 1985-400с.
6. «Правила технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей потребителей. Техника безопасности при эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей потребителей».-Мн.:ЦОТЖ,2004