Курсова робота

Автоматизація лінії виробництва  морозива 

ЗМІСТ

      Вступ..................................................................................................................4

      1.  Загальна частина

      1.1.    Опис технологічного процесу  до автоматизації..................................6

      1.1.1.  Характеристика технологічного  процесу............................................6

      1.1.2.  Технічний опис та технічні  умови.....................................................13

      1.2.     Обґрунтування теми проекту.............................................................19

      2.  Проектна частина

      2.1.    Вибір та обґрунтування засобів  автоматизації..................................20

      2.2.    Вимоги до монтажу засобів  автоматизації........................................32

      3.  Розрахункова частина

      3.1.    Розрахунок параметрів графіку..........................................................40

      3.2.    Побудова графіку.................................................................................43

      4. Оцінка ефективності проекту та висновки..............................................45

      Використані джерела....................................................................................48

      Додатки

ВСТУП

      На  сучасному етапі розвитку цивілізації  життя людини не можна уявити без автоматизації. Автоматизація являється одним з основних і найбільш прогресивних напрямків технологічного розвитку. Сьогодні основною частиною технологічних процесів є створення автоматизованих цехів і заводів, пришвидшене введення автоматизованих методів і засобів контролю якості і випробування продукції. Завдяки автоматизації знижується трудомісткість виробництва, створюються відповідні умови праці, виключаються шкідливі для людини технологічні операції.

      На  даний момент автоматизація технологічних процесів використовує широке впровадження обчислювальної техніки в системи управління, які повинні вирішувати задачі автоматизації основного технологічного устаткування, аналізу, контролю і управління технологічними процесами на основі математичних методів і використання ЕОМ, автоматизація проектування автоматизованих процесів.

      Тільки  із здійсненням автоматизації можна  досягнути високого рівня продуктивності праці і якості продукції.

      Відносно  цього актуальним є питання монтажу, налагодження і експлуатації устаткування. Адже нормальна, безаварійна робота приладів і систем автоматики залежить як від технічного рівня проектів, так і від якості монтажу і кваліфікованої експлуатації цих приладів і систем.

      Можна зробити висновок, що процеси автоматизації та монтажу засобів виробництва крокують поруч і взаємопов'язані. Розглядаючи проблему підвищення ефективності виробництва перше про що говорять - це автоматизація. При цьому не слід забувати про важливість правильності монтажу засобів, що автоматизують той чи інший процес. Адже неправильність монтажу засобів автоматизації може призвести до зниження продуктивності праці, терміну служби устаткування чи врешті-решт виходу поломки та виходу з ладу якщо не одного вузла, то цілої ланки. Підходячи до удосконалення виробництва варто чітко визначитись із тим, що процеси автоматизації та монтажу засобів виробництва потрібно розглядати комплексно і перш за все потрібно налаштуватись на кінцевий ефект робіт.

      Виходячи  з вищезгаданого стає зрозумілим прагнення великої кількості підприємств (різних галузей промисловості) втілити досягнення науковців в свій виробничий процес через автоматизацію. Тому виробники досконало вивчають сучасні автоматичні лінії та способи їх монтажу.

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1. Опис технологічного процесу

1.1.1. Характеристика технологічного  процесу до автоматизації

      Технологічний, процес виробництва морозива включає  в себе підготування сировини, приготування суміші, фільтрування, пастеризацію, гомогенізацію (для сумішей на молочній основі), охолодження, зберігання, фризерування суміші, фасування, загартовування і дозагартовування морозива. (Див. план розміщення технологічного обладнання).

      Підготування  основної сировини

      Сировина  поступає на підприємство в автоцистернах, дерев'яних і металевих бочках, флягах, мішках, ящиках, а також в скляній тарі і посудинах з полімерних матеріалів.

      Молочну сировину, а також цукровий сироп, які поступають в автоцистернах, перекачують в спеціальні резервуари, які називають танки, і зберігають при температурі від 0 до -20°С. Муку з муковозів пневмотранспортом подають в спеціальні бункери для безтарного зберігання. Споруди для безтарного зберігання використовуються також і для резервування сухих молочних продуктів і цукру-піску.

      При відкритті ящиків, бочок і металевих  банок з продуктами слідкують, щоб у сировину не потрапили осколки скла, стружка, цвяхи, дріт, часточки дерева та інші сторонні предмети. З поверхні згущених молочних продуктів видаляють можливі ділянки плісняви.

      Мішки з сипучою сировиною (мукою, цукром-піском, крохмалем та ін.) необхідно акуратно пороти по шву, кінці та обривки шпагату видаляють.

      Залежалі  сухі молочні продукти перед використанням  подрібнюють, муку просіюють, горіхове ядро очищають від шкаралупи, а потім  подрібнюють і розтирають.

      При поступленні сировини в скляній тарі розпаковують ящики і розкупорюють банки і пляшки, в спеціально відведеному приміщенні, ізольованому від виробничих дільниць. Під час розпаковування тріснуті, розбиті і пошкоджені пляшки відбраковують. Бочки (металеві, з полімерних матеріалів), фляги і банки перед розкупорюванням споліскують водою і насухо витирають.

      Вміст скляної тари переносять в спеціальну ємність, попередньо перевіривши, чи немає  в продукті сторонніх включень.

      Молоко, вершки та іншу рідку молочну сировину, яка поступає на підприємство з температурою не вище 10°С, фільтрують, використовуючи для цього дискові плоскі, пластинчаті циліндричні фільтри, або проціджують через марлю, складену в декілька шарів. Профільтровану сировину зберігають у вертикальних і горизонтальних резервуарах з теплоізоляцією при температурі не вище 6°С. В процесі зберігання контролюють кислотність.

      Моноліти  вершкового масла перед внесенням  його в суміш розрізають на частини  або розплавлюють на масло розплавлювачах, після цього масло фільтрують. Злиті в загальну посудину доброякісні курячі яйця добре перемішують, розтирають з цукром-піском і зразу вводять в суміш для морозива в заготівельну ванну.

      Свіжі плоди, ягоди і овочі спочатку перевіряють, сортують по якості, відбраковуючи  і видаляючи недозрілі, перезрілі, м'яті і ті, що забродили. Відібрану для виробництва партію плодів добре промивають в холодній проточній воді, після чого їх обробляють. При необхідності зберігання плодово-ягідної маси (у випадку її нетермінового використання) її охолоджують до температури від 0 до 2°С і зберігають при цій температурі не більше ніж 24 години.

      Вітамін С вносять в суміш морозива у вигляді водяною розчину. Проте, перш ніж заливати його у ванну  з розчином, вітамін С (партію) перевіряють  в лабораторії і дані аналізів порівнюють з сертифікатом.

      Приготування  суміші.

      Суміш морозива готують у відповідності  з рецептурами, які розраховують виходячи з фактичної наявності, сировини і її складу. При наявності  сировини з іншим складом ніж  вказано в рецептурах, роблять  відповідний перерахунок рецептури, зберігаючи при цьому передбачений стандартом склад морозива, а також якість продукції.

      З метою покращення якості продукції, використання сухого обезжиреного молока у всіх видах морозива рекомендується обмежувати: для молочного морозива - не більше 50 кг, вершкового і пломбіру - не більше 35 кг на 1 т.

      Курячі  свіжі яйця у всіх видах морозива можуть бути замінені сухим яєчним порошком.

      Допускається  фарбування суміші морозива харчовими  барвниками. Сировину для приготування суміші морозива на молочній основі вводять в такому порядку: рідкі продукти (молоко, вершки, вода і ін.); згущені молочні продукти (молоко згущене, обезжирене, згущені вершки і ін.); сухі продукти (сухі молочні продукти, цукор-пісок, какао-порошок, яєчний порошок, плодово-ягідні і овочеві порошки, стабілізатори і ін.).

      Ванни, резервуари для зберігання молока можуть використовуватися не тільки для  змішування сировинних компонентів, але  й для пастеризації і охолодження  суміші.

      Після приготування суміш фільтрують і направляють на пастеризацію.

      Фільтрування  суміші

      Для видалення із сировини нерозчинених комків сировини (сухого молока, стабілізаторів) і можливих різних механічних домішок  її фільтрують після змішування компонентів  і після пастеризації, використовуючи при цьому дискові, плоскі, пластинчаті, циліндричні і інші фільтри. Фільтруючі матеріали в фільтрах періодично очищають або замінюють новими. При відсутності спеціальних фільтрів суміш фільтрують через лавсан або марлю, складену в декілька (від 2 до 4) слоїв.

      При використанні пастеризаторів безперервної дії суміш фільтрують після зміщування компонентів.

      У випадку використання апаратів періодичної  дії одночасно для змішування компонентів і пастеризації суміш  фільтрують тільки після пастеризації.

      Пастеризація  суміші

      Пастеризація  суміші (теплова обробка) необхідна  для знищення хвороботворних (патогенних) мікроорганізмів і зниження загального вмісту мікрофлори.

      Суміш пастеризують в апаратах безперервної дії - автоматизованих пластинчатих пастеризаційно-охолоджувальних установках, трубчатих пастеризаторах і пастеризаторах з витісненим барабаном, а також в апаратах періодичної дії - ваннах зі змійковою мішалкою, ваннах тривалої пастеризації.

      Суміш зі змішувальної ванни з температурою від 35 до 40°С проходить через фільтр і поступає на пастеризацію. На пастеризаційно-охолоджувальних установках суміш пастеризується при температурі від 80 до 85°С з витримкою від 50 до 60 секунд. Пастеризація в трубчатих пастеризаторах проводиться при температурі від 92 до 95°С без витримки. В пастеризаторах з витісненим барабаном суміш пастеризується при температурі від 80 до 85°С з витримкою від 15 до 20 секунд.

      Гомогенізація суміші

      Після пастеризації і фільтрування жировмісні суміші гомогенізують

      для роздроблення жирових кульок, щоб  зменшити їх відстоювання при

      зберіганні  і підзбиванні (збільшення) при фризеруванні суміші і тим самим  покращити структуру морозива

      Гомогенізацію проводять при температурі, близькій до температури пастеризації не допускаючи охолодження суміші. Чим більша масова частка жиру в суміші, тим менший тиск гомогенізації.

      Охолодження суміші

      Після гомогенізації суміш охолоджують  до температури від 2 до 6°С. Для цього  використовують автоматизовані пластинчаті  пастеризаційно-охолоджувальні установки, пластинчаті і кожухотрубні охолоджувачі, охолоджувачі відкритого або закритого типу і інше обладнання.

      Суміш охолоджують спочатку холодною водою, потім льодяною водою температурою від 1 до 2°С або холодоносієм з більш  низькою температурою. Температура  холодоносія повинна бути не вищою ніж -5°С. При використанні зрошувальних охолоджувачів ароматичні речовини — ароматизатори, есенції і інші, вносять в приймальну ванну охолоджувача. При використанні автоматизованих пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установок, пластинчатих і кожухотрубних охолоджувачів ці добавки вносять безпосередньо в резервуари або ванни для зберігання суміші.

      Зберігання  суміші.

      Охолоджену  суміш направляють в спеціальні теплоізоляційні резервуари для  короткочасного зберігання.

      При температурі від 4 до 6°С суміш можна зберігати не більше ніж 24 год., при температурі від 0 до 4°С - не більше 41 год. При цьому повинні бути строго дотримані санітарно-гігієнічні вимоги технологічні режими для запобігання різкого збільшення бактерій в суміші.

      Резервуари  для зберігання суміші обладнані охолоджуючими пристроями через які здійснюється циркуляція холодоносія температурою не вище -5°С. У вершководозрівальних ваннах температура зберігання суміші морозива підтримується холодоносієм, який циркулює в коливній трубчатій мішалці ванни.

      Зберігання  є обов'язковою стадією технологічного процесу тільки для сумішей морозива, які виготовляються з використанням  желатину (стабілізатора). Такі суміші потрібно витримувати при температурі  не вище 6°С на протязі від 4 до 12 год. При цьому підвищується й в'язкість (це називається процес "старіння" суміші). Для сумішей, які виготовлені з іншими стабілізаторами, зберігання перед фризеруванням не обов'язкове, так як наростання в'язкості суміші завершується за час їх приготування і обробки.

      Із  посудин для зберігання суміш  поступає на фризерування.

      Фризерування  суміші

      При фризеруванні суміші морозива насичується  повітрям (взбивається) частково заморожується; повітря розподіляється в продукті у вигляд маленьких бульбашок, суміш  охолоджується, в залежності від складу, від мінус 2 до -4°С, після чого починається її замерзання. Причому, чим нижча температура холодоносія у фризері і інтенсивніше перемішування, тим швидше утворюються кристали льоду і цим самим вони є менші. При фризеруванні починається формування структури морозива, яке закінчується після його загартування.

      Для фризерування суміші використовуються фризери безперервної дії та періодичної  дії. У фризер суміш повинна поступати  з температурою від 2 до 6°С. Температура  на виході з фризера повинна бути не вищою від -3,5°С. При використанні фризерів безперервної дії при виготовленні і загартуванні морозива на карусельних ескімогенераторах взбивання морозива повинне бути від 40 до 45 %„ а температура морозива не повинна перевищувати -3,5°С. У випадку використати фризерів періодичної дії, випускати морозиво з апарата потрібно після того як взбивання його складе не менше 50% для молочного, 60% для вершкового і пломбіру 1 40% для плодово-ягідного, а температура його буде не вищою ніж -3,5°С.

      Загартування і дозагартування морозива.

      Після фризерування морозиво зразу піддається подальшому заморожуванню (загартуванню). Цей процес потрібно проводити в  максимально короткий термін, щоб  не допустити суттєвого збільшення розмірів кристалів льоду в морозиві.

      Фасоване  морозиво загартовують в потоці повітря  температурою від мінус 25 до -37°С в  спеціальних морозильних апаратах; які входять в склад поточних ліній, а також в металічних формах ескімогенераторах, які охолоджуються  циркуляцією розсолу з температурою від мінус 2,5 до -40°С. Морозиво на вагу в металічних гільзах або картонних ящиках з вкладками поліетиленової плівки загартовується в морозильних камерах з температурою повітря не вище -20°С. Температура морозива на вагу після загартування повинна бути не вищою ніж -12°С, а температура фасованого морозива—10°С.

      Перш  ніж помістити фасоване морозиво в камеру зберігання, його дозагартовують в спеціальних камерах загартування або в камерах зберігання. Тривалість дозагартування фасованого морозива складає  від 24 до 36 годин.

      Загартоване морозиво поміщають в камеру зберігання. 

      1.1.2. Технічний опис  та технічні умови

      Технічний опис служить для ознайомлення зі складом та роботою ескімогенератора Л5-ОЕК продуктивністю 500 кг/год., а  також з правилами монтажу  і його експлуатації.

      Ескімогенератор марки Л5-ОЕК призначений для  виготовлення морозива "ескімо" прямокутної  форми на дерев'яній паличці з  глазур'ю і без неї.

      Основні технічні дані:

      -   технічна продуктивність не менше  500 кг/год.;

      -   маса морозива "ескімо" з глазур'ю 100 г;

      -   допустимі відхилення маси окремої  порції морозива 6%;

      -   маса шоколадної глазурі в  пропорції з морозивом 20%;

      -   витрата холоду не більше 2,51-100000 кДж/год.;

      -   витрата холодного розсолу 25-30 м^З/год;

      -   витрата гарячого розсолу 8 мЗ/год;

      -   габаритні розміри ескімогенератора  не більше:

      ширина - 3400 мм; довжина - 3400 мм; висота-1730мм;

      -   маса загальна не більше 2600 кг;

      -   номінальна потужність 37,8 кВт;

      -   енергія, що споживається не  більше 19 кВт/год.

      Технологічні  параметри:

      -   палички розміром

      довжина - 95 мм;

      ширина - 10 мм;

      товщина - 2 мм;

      -   температура морозива, яке поступає  в дозатор, не вища мінус  3,5°С;

      -   взбиваність суміші морозива, яка  поступає з фризера, для вершкового 50-70%, для плодово-ягідного 40-60%;

      -   температура холодного розсолу  не вище мінус 40°С;

      -   температура гарячого розсолу  25-30°С;

      -   температура шоколадної глазурі  не вище 40°С;

      Вказівки  по експлуатації ескімогенератора.

      При встановленні ескімогенератор повинен  бути надійно заземлений і підключений до загальної системи заземлення. При чому, заземлення при встановленні, а також експлуатація ескімогенератора повинні проводитись відповідно до вимог "Правил встановлення електричних установок" і "Правил технічної експлуатації електроустановок промислових підприємств".

      При спрацюванні теплового захисту  необхідно почекати, щоб охолодився електродвигун, потім натиснути  ручку теплового реле, щоб повернути  його в попереднє положення і  вже після цього провести повторний  пуск.

      В процесі експлуатації періодично необхідно перевіряти стан контактів силового ланцюгу. Під час профілактичних оглядів електрообладнання підтягують кріпильні і контактні гвинти електроапаратів, перевіряють стан ізоляції всіх кіл, опору ізоляції всіх фаз відносно корпусу.

      Електрообладнання, яке розміщене на ескімогенераторі, захищене від попадання вологи, однак, в процесі експлуатації необхідно запобігати прямому попаданню вологи в нього.

      Робота  ескімогенератора.

      Карусель  з формочками рухається переривно  по колу, обертаючись послідовно проходить зони заморожування і часткового розтоплення.

      На  початку зони заморожування формочки попадають під дозатор і за час зупинки каруселі відбувається заповнення ряду формочок порціями морозива. Одночасно заповнюється шість формочок.

      По  мірі проходження формочок в заморожувальній зоні, морозиво частково замерзає і попадає під паличкозабивач, який під час зупинки каруселі, одночасно забиває шість паличок.

      Продовжуючи рух по колу, морозиво поступово  досягає повного загартування і  попадає в зону часткового відтаювання, де відтаює тонкий зовнішній шар брикету морозива. Це дає можливість виймання порцій морозива з формочок. Часткове розтоплення зовнішнього шару брикету морозива здійснюється з допомогою системи контролю і управління, в основі якої лежить регулятор температури РТ-0193.

      Виймання  порцій морозива з формочок проводиться  щипцями, які встановлені на штанзі головки для глазурування.

      Штанга  головки для глазурування опускаючись  виймає щипцями за палички ряд "ескімо" і подає їх на глазурування.

      Глазурування брикетів морозива проводиться шляхом занурення брикетів у шоколадну глазур, яке здійснюється при русі щипців вниз і одночасному підйомі ковша з глазур'ю вверх.

      Потім щипці з морозивом в глазурі  піднімаються вверх, а ківш з глазур'ю  опускається вниз.

      Морозиво  в глазурі подається до скидача, звільняється від щипців і скидається на лотки транспортера загортального  автомата.

      Звільнені від морозива формочки поступають під  дозатор, цикл повторюється.

      Регулятор РТ-0193 пропоную для заміни існуючого  регулятора температури типу Ш4541/1, оскільки з огляду на розвиток науки і техніки, даний регулятор застарілий, а отже не повністю відповідає сучасним умовам виробництва.

      Для порівняння, прилад Ш4541/1 призначений  для роботи в комплекті з термоперетворювачем  і розрахований для роботи при температурі навколишнього повітря від 5 до 45°С і відносній вологості 80% при температурі 20°С. Межа основної допустимої похибки приладу становить 1,5% від нормуючого значення. За нормуюче значення приймається різниця між верхнім і нижнім значенням опору. Час встановлення показів не більше 7 секунд. Межа допустимої додаткової похибки регулюючого пристрою Ш4541/1, викликана зміною положення приладу від нормального на 5%, не перевищує 0,5 від межі допустимої основної похибки. Прилад обладнаний трьома резисторами з номінальним опором 15 Ом з допустимим відхиленням до +0,75 для підгонки опорів. Живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму напругою 220В з допустимим відхиленням від мінус 33В до плюс 22В, частотою 50Гц. Потужність, яка споживається приладом, не перевищує 10 Вт. Маса приладу не перевищує 3 кг. Прилад обов'язково повинен монтуватись у сухому приміщенні з метою запобігання пошкодження його елементів корозією. Шкала приладу відградуйована в градусах Цельсія. Прилад має багато рухомих механічних частин, які дуже часто виходять з ладу. Звідси виходить, що прилад є ненадійним в роботі. Можливі несправності приладу:

      -   стрілка приладу не відхиляється  від початкової відмітки;

      -   стрілка приладу відхиляється  в кінець шкали;

      -   нестійкі покази приладу;

      -   неправильні покази;

      -   при роботі приладу може не  здійснюватись регулювання, при  чому потрібно замінити існуючий  прилад на новий.

      Регулятор РТ-0193 призначений для регулювання  та вимірювання температури (в комплекті  з мідними та платиновими термоперетворювачами опору; перетворювачами термоелектричними і термоперетворювачами з уніфікованим вихідним сигналом) та інших фізичних величин в комплекті з перетворювачами з уніфікованим вихідним сигналом.

      Регулятор РТ-0193 розрахований для роботи при температурі навколишнього повітря від 0 до 50°С, відносній вологості до 95% при 25°С, атмосферному тиску від 84 до 106, 7кПа.

      Основні технічні дані:

      -   вхідний сигнал - ХА;

      -   діапазон вимірювань, °С - 0-300;

      -   роздільна здатність, °С - 1;

      -   похибка вимірювання, % -1;

      -   похибка регулювання, % - 1,5;

      -   діапазон регулювання зони звороту,  °С - 1-70;

      -   закон регулювання - двохпозиційний;

      -   напруга живлення - 220В, 50Гц;

      -   споживана потужність, ВА - 2;

      -   комутаційна потужність контактів - 220В, ОДА;

      -   габаритні розміри, мм:

      блока регулювання - 80x40x96; блока живлення - 110x45x60; термоперетворювача - згідно замовлення;

• маса, не більше, кг:

блока регулювання - 0,5;

блока живлення - 0,3;

      -   середній строк служби, років - 10;

      Регулятор складається із блока регулювання, блока живлення і перетворювача. За допомогою кнопок і потенціометрів, розміщених на передній панелі блока  регулювання, виставляються необхідні  уставки. Контроль за станом виконавчих пристроїв (включено або виключено) здійснюється знаком "."на передній панелі блока регулювання.