122791 (Автоматизация процесса подготовки шихты)

Оглавление

Введение

1. Техническое предложение.

1.1 Описание технологического процесса.

1.1.1 Важнейшие стеклообразующие компоненты состава шихты

1.1.2 Требования, предъявляемые к сырьевым материалам.

1.1.3 Аппараты цеха подготовки шихты.

1.1.4 Подготовка компонентов шихты.

1.1.5 Приготовление шихты.

1.2 Существующий уровень автоматизации.

1.3 Возможные варианты и обоснование целесообразности выбора принятого решения.

2. Эскизный проект.

2.1 Описание технологического процесса.

2.2 Анализ технологического процесса как объекта управления

2.3 Выбор структуры системы управления и регулирования.

2.4 Техническое обеспечение разрабатываемой системы автоматизации.

3. Технический проект

3.1 Описание функциональной схемы автоматизации.

3.2. Выбор технических средств автоматизации.

3.3 Разработка принципиальной электрической схемы.

3.4 Расчет АСР.

3.4.1 Нахождение динамических характеристик объекта.

3.4.2 Расчет одноконтурной системы регулирования температуры в сушильном барабане.

3.4.3 Исследование одноконтурной системы на устойчивость

3.4.4 Расчет комбинированной АСР.

3.4.4.1 Определение рабочей частоты.

3.4.4.2 Расчет комбинированной АСР при подаче компенсирующего сигнала на вход регулятора.

3.4.5 Сравнение качества переходных процессов одноконтурной и комбинированной АСР.

3.5 Разработка схемы внешних соединений

4.безопасность и экологичность проекта

4.1 Введение

4.2 Анализ на соответствие требованиям безопасности и экологичности.

4.2.1. Анализ вредных, опасных и аварийных факторов.

4.2.2. Анализ экологически опасных факторов.

4.2.3 Анализ устойчивости функционирования.

4.3. Защита от вредных, опасных и аварийных факторов.

4.4. Обеспечение экологической безопасности.

4.5. Повышение устойчивости функционирования

4.6. Расчет подпорной вентиляции для помещения КИП и автоматики

4.7 Заключение.

5. Экономическая часть

5.1 Введение

5.2 Исходные данные для расчёта эффективности инвестиционного проекта

5.2.1 Смета затрат:

5.2.2 Стоимость приборов и средств автоматизации по оптовым ценам приобретения

5.3 Расчёт эффективности инвестиционного проекта

5.3.1 Расчёт объёма инвестиций

5.3.2. Расчёт изменения текущих затрат

5.3.3 Расчёт показателей эффективности инвестиционного проекта

5.4 Заключение

Заключение

Список используемых источников

Приложение 1

Оценка точности канала измерения

ВВЕДЕНИЕ

В России, как и в других промышленных государствах, стекольную промышленность причисляют к малым отраслям производства. Но все же стекольная промышленность занимает ключевую позицию, так как стекло в качестве заводского материала часто является необходимой основой для готового изделия или целой системы. Стекольная промышленность по условиям поставок тесно связана с другими отраслями промышленности.

По сравнению с другими промышленными отраслями, стекольная индустрия относится к тем областям, в которых создание материала включает его формование и обработку. Во многих других отраслях промышленности на первом плане находится или создание нового материала (например, в химической промышленности), или преобразование основы материала (например, в машиностроении). Выполняя такую двойную функцию, стекольная промышленность имеет огромное количество задач в области разработок и научных исследований.

В стекольной промышленности можно выделить следующие основные отрасли:

- производство плоского стекла;

- производство полого стекла;

- производство специального стекла;

- производство стекловолокна.

Промышленность плоского стекла, в основном, производит сегодня флоат-стекло, которое находит применение в строительном секторе и автомобильной индустрии. Особое значение придается обработке флоат-стекла для получения безопасного, изолирующего, зеркального стекла и стекла с покрытием, так как таким образом достигается значительное повышение его качества.

Промышленность полого стекла включает большую группу посудного и тарного стекла, а также хозяйственное стекло; к последней, группе можно причислить изготовителей хрустального стекла и свинцового хрусталя.

Промышленность специального стекла выпускает в основном продукцию для техники и науки; в частности, изделия для оптики, химии и светотехники, электроники, электротехники, фармацевтической и медицинской техники. Стеклокерамические материалы можно представить, в зависимости от области применения, продуктами промышленности специальных видов стекол.

К промышленности стекловолокна относятся изготовители изолирующих стекол (штапельных волокон), упрочняющих и текстильных волокон (непрерывных волокон). Изготовление стекловолокна для оптической системы связи (передачи информации) относится не к стекольной промышленности, а в соответствии с областью применения, к электронной индустрии.

Таким образом, продукция из стекла пользуется большим спросом во всех отраслях промышленности. Отсюда вытекает необходимость непрерывной оптимизации процесса стекловарения с целью достижения более высокой производительности при варке стекла, его формовании и, наконец, в улучшении свойств изделий.

Процессы оптимизации производства стекла происходят в той сфере, которая связана с множеством других областей, таких как энергетика (применение вторичного сырья (стеклобоя)), использование тепла отходящих газов (рекуперация тепла), экология (очистка воздуха и отработанных газов) и экономика производства (снижение производственных затрат), что позволяет более комплексно использовать все меры для улучшения технологических процессов.

Растущую комплексность в производстве стекла можно преодолеть путем эффективного расширения применения измерительной техники, автоматического регулирования. В настоящее время большое количество стекловаренных печей приводится в действие посредством систем управления, и автоматизация технологических процессов охватывает все сферы производства стекла.

В связи с этим модернизация производства стекла и его автоматизация являются на сегодняшний день необходимым этапом развития стекольной промышленности в России.

Кроме того, надо заметить, что производство стекла и стеклянных изделий (например, тара, посуда и т.д.), как правило, рентабельно, быстро окупаемо и, следовательно, экономически выгодно, т.к. стекло как товар не имеет срока годности.

Можно сделать вывод, что стекольная промышленность является одной из наиболее перспективных отраслей промышленности. Однако в России данная ветвь производства нуждается в дальнейшем развитии.

В Астраханской области основной производитель и поставщик стекла – ООО ПКФ «Астраханьстекло», системе автоматизации которого и посвящен данный дипломный проект.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Дипломный проект выполняется на основании задания на проектирование, исходных данных и в соответствии с ними. Целью данного проекта является разработка автоматической системы управления процессом подготовки шихты в производстве стекла.

При проектировании систем автоматизации технологических процессов необходимо руководствоваться:

1. основными техническими направлениями в проектировании систем управления и средств автоматизации, исходя из достижений науки и техники;

2. результатами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;

3. передовым отечественным и зарубежным опытом в области автоматизации технологических процессов;

4. действующими нормативными документами на проектирование систем автоматизации технологических процессов, утверждёнными в установленной форме, государственными стандартами, каталогами на приборы, средства автоматизации, монтажные изделия и т.п.;

5. нормами и правилами строительного проектирования, санитарными, электротехническими, противопожарными и другими требованиями.

При проектировании систем автоматизации должно обеспечиваться:

1. решение задач автоматизации на современном техническом уровне, а также применение прогрессивных видов оборудования и материалов;

2. снижение стоимости производства;

3. определение сметной стоимости оборудования и монтажа окончательно на всё время строительства;

4. определение технико-экономического эффекта от внедрения принятых в проекте решений.

Основные задачи автоматизации технологического процесса заключаются в следующем:

1. поддержание всех параметров процесса в установленных пределах с учётом оптимального ведения процесса в целом;

2. обеспечение сигнализации выхода параметров за установленные пределы;

3. обеспечение блокировки при недопустимом нарушении хода технологического процесса;

4. обеспечение возможности оперативно перейти на ручное управление при выходе из строя средств автоматизации;

5. распознавание и сигнализация предаварийных ситуаций.

1.1 Описание технологического процесса

1.1.1 Важнейшие стеклообразующие компоненты состава шихты

Смесь отдельных видов сырья, содержащую компоненты в определенном весовом соотношении, называют шихтой. Приготовление шихты является важным шагом в процессе производства стекла, так как постоянный состав и высокая однородность смеси способствует процессу плавления, а также воспроизводству свойств стекла. Рецептура сырья разрабатывается лабораторией в зависимости от видов производимой продукции и качественных показателей стекла.

В общем, состав шихты представляет собой смесь следующих компонентов: кварцевого песка, доломита, соды, мела, доломитовой муки, полевого шпата, селитры, содо-сульфатной смеси и стеклобоя.

В состав шихты также входят осветлители, которые добавляют к смеси в долях до 1% по массе. Они должны вывести на поверхность пузырьки газа, возникающие в расплаве. В основном, это происходит благодаря термическому разложению осветлителей.

При этом возникают газы, поднимающиеся на поверхность в форме больших пузырей, увлекая за собой маленькие газовые включения.

Самыми широко используемыми осветлителями являются As₂О₃ и Sb₂О, отдающие при высоких температурах О₂, а также Na₂SO₄ – сульфат натрия, высвобождающий SO₂ и О₂.

Добавление стеклобоя – обязательное условие получения сырья. Отходы стекла при его производстве и при дальнейшей обработке с некоторых пор в виде так называемого собственного стеклобоя вновь добавляются в шихту. Стеклобой ускоряет процесс плавки. Наряду с энергосбережением в процессе плавки, другим преимуществом использования боя стекла является экономия сырья (в частности, соды).

1.1.2 Требования, предъявляемые к сырьевым материалам

Для того, чтобы при изготовлении стекла оптимально провести процесс плавки, необходимо сделать правильный выбор сырья относительно его химического состава и распределения по величине зерен. Уже сырье должно соответствовать требованиям конечного продукта.

Из-за ошибок в составе сырья могут возникнуть не только пороки в стекле, как включения, пузырьки и шлиры, но это также отрицательно может повлиять на процесс формования.

Сырье, применяемое при производстве стекла должно отвечать следующим требованиям. Во-первых, химический состав сырьевых материалов должен быть постоянным. В составе стекла допускается только незначительное количество добавок и загрязнений. Поэтому необходим текущий контроль качества сырьевых материалов.

Распределение по величине зерен является дальнейшим важным контролем качества сырьевого материала. Более мелкие размеры зерен, то есть мелкозернистое сырье, позволяют улучшить гомогенизацию шихты и coкратить процесс плавки, так как из-за увеличения удельной поверхности реакции могут протекать быстрее. С другой стороны, тонкоизмельченное сырье ведет к увеличению потерь вследствие пыления, и газы, абсорбированные из поверхности, в процессе варки легко образуют пузырьки в стекломассе. Напротив, зерна слишком большого диаметра затрудняют скорость реакций в расплаве.

Поэтому размер зерен сырья, используемого для производства стека, должен быть в пределах 0,05-0,5 мм.

Важно также, чтобы используемые виды сырья имели одинаковые размеры зерен, так как при изготовлении шихты может начаться расслоение.

Эти вышеназванные требования, предъявляемые к стекольному сырью, могут быть легко выполнимы при использовании синтетических сырьевых материалов, на обогащение которых расходуются большие средства. Поэтому их применение достаточно дорогостоящее.

При изготовлении хозяйственного стекла по экономическим причинам преимущество отдается естественному или малообогащенному сырью. Для высококачественных специальных стекол используется исключительно синтетическое сырье, постоянное высокое качество которого должно быть гарантировано изготовителем.

1.1.3 Аппараты цеха подготовки шихты

А). Сушильный барабан песка.

Применяется для сушки сыпучих, зернистых и мелкокусковых материалов. В сушилках этого типа тепло сушильного агента передается высушиваемому материалу во вращающемся сушильном барабане. В качестве сушильного агента используется воздух или дымовые газы.

Сушильные барабаны, применяемые в стекольной промышленности, работают по принципу прямотока, т.е. материалы и горячие газы внутри барабана движутся в одном направлении. Это помогает избежать перегрева материала, так как в этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с материалом, имеющим наибольшую влажность.

Достоинствами сушильных барабанов является высокий удельный съем продукции с 1м² внутренней поверхности и влаги с 1м³ объема барабана, равномерная сушка материала, небольшой удельный расход топлива, недостатком – унос мелких фракций материала с отходящими газами, что вызывает необходимость установки пылеуловителей в вентиляционной системе.

Сушильный барабан имеет цилиндрический кожух. К кожуху прикреплены два бандажа на чугунных башмаках. Они служат опорой барабана и сообщают ему вращение, благодаря перекатыванию на двух парах опорных роликов. Барабан размещают таким образом, чтобы его ось была наклонена к горизонтальной плоскости на угол 3^о в сторону выхода материала. Для предотвращения продольного перемещения барабана на одной из опор установлены два опорных ролика.