close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Кулгунин Курсовая!!!!!!

код для вставкиСкачать
Введение
Управление любым технологическим процессом или объектом в форме ручного или автоматического воздействия возможно лишь при наличии измерительной информации об отдельных параметрах, характеризующих процесс или состояние объекта. Параметры эти весьма своеобразны. К ним относятся электрические (сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и другие), механические (сила, момент силы, скорость) и технологические (температура, давление, расход, уровень и другие) параметры, а также параметры характеризующие свойства и состав веществ (плотность, вязкость, электрическая проводимость, оптические характеристики, количество вещества и т.д.). Измерения параметров осуществляется с помощью самых разнообразных технических средств, обладающих нормированными метрологическими свойствами. Технологические измерения и измерительные приборы используются при управлении (ручном или автоматическом) многими технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства.
Средства измерений играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологических параметров и процессов (АСР) и особо автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной передачи в выше ниже стоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.
1 Технологическая часть
1.1 Технологическая схема процесса
Пастеризатор-охладитель молока представляет собой пластинчатый теплообменник из трех секций, подогреваемый горячей водой и паром (смотреть рисунок в конце текста). Горячая вода готовится при помощи пара в специальном контуре, к которому относится первая секция теплообменника с электронасосом № 1 для транспортировки воды (0,75 кВт, 3х380 В).
Горячая вода накапливается в емкости для горячей воды. Пар подается из котельной к теплообменнику с помощью соответствующей задвижки. Сырое молоко подается в пастеризатор электронасосом №1, где нагревается до заданной температуры и поступает в танк для пастеризации молока. Готовое пастеризованное молоко подается в охладитель с помощью насоса №2 для последующего охлаждения молока и выдачи его в цех. Особенностью процесса является то, что для охлаждения пастеризованного молока вместо холодной воды используется сырое молоко, которое при этом предварительно нагревается. При завершении подачи сырого молока охлаждение пастеризованного молока осуществляется холодной водой. Если процесс пастеризации окончился неуспешно, то не пастеризованное молоко уходит в цех подачи молока на пастеризацию.
Рисунок 1 - Установка пастеризации молока
Пастеризатор - аппарат, служащий для пастеризации молока, сливок, сока и пр. Процесс пастеризации представляет собой доведение температуры продукта до определенного технологическими требованиями значения и выдержке его при этой температуре некоторое время, а также последующее охлаждение продукта до температуры хранения.
По виду рабочего цикла пастеризаторы можно разделить на периодические (дискретные) и непрерывного действия. Пастеризаторы дискретного действия ввиду больших эксплуатационных затрат редко применяются в промышленности, например, автоклавы в консервной промышленности. Пастеризаторы непрерывного действия широко применяются в молочной, соковой, пивоваренной промышленности. Под режимами пастеризации всегда понимается соотношение времени выдержки при температуре пастеризации и собственно температура пастеризации. Применительно к молочной промышленности: Асептическая пастеризация - 4 секунды 137 градусов цельсия. Неасептическая пастеризация отличается большим разнообразием параметров, например сырье для производства йогурта обычно пастеризуют при следующих параметрах: выдержка 300 секунд, температура 97 градусов цельсия. Приемка молока - При приемке молока на завод качество его оценивают по органо-лептическим показателям, содержанию жира, кислотности и температуре. Для производства пастеризованного молока применяемое натуральное молоко должно быть не ниже 2-го сорта.
Нормализация и очистка - Молоко, поступающее на завод, содержит механические включения, поэтому применяют центробежную очистку молока на сепараторах-молокоочистителях, которая осуществляется одновременно с нормализацией. Очистка, нормализация, гомогенизация, пастеризация и охлаждение происходят в потоке на пластинчатых пастеризационно-охладительных установках в комплекте с гомогенезатором.
Термическая обработка молока (пастеризация, топление, стерилизация). При производстве молока и молочных продуктов применяются следующие виды термической обработки молока: пастеризация, топление, стерилизация и ультравысокотемпературная обработка молока (УВТ-обработка).
Пастеризация - тепловая обработка молока при температурах ниже точки его кипения. Основная цель пастеризации молока - обезвредить молоко в микробиологическом отношении, инактивировать ферменты, придать молоку определенный вкус и запах. Пастеризацией можно ослабить или уничтожить некоторые пороки вкуса и запаха молока. Пастеризация молока в сочетании с охлаждением и асептическим розливом, исключающим вторичное обсеменение микроорганизмами, предотвращает порчу продукта при хранении.
Температуры пастеризации молока и смесей устанавливают с учетом критических температур гибели микроорганизмов, инактивации ферментов, а также с целью придания молоку определенных свойств, от которых зависит выход и качество продукта. Пастеризатор включает три зоны пастеризации, зону охлаждения воздухом, зону охлаждения водой и зоны загрузки и выгрузки. В зонах пастеризации банки погружаются в ванну с подогретой водой. Подогрев воды в ванне осуществляется паром путем барботирования. Уровень воды над банками при их погружении в ванну составляет 30 мм. Представлена схема автоматизации пастеризатора. Схема предусматривает блокированный и деблокированный режимы работы конвейеров загрузки и пастеризатора. Со щита кнопками дистанционно управляют электроприводами пастеризатора. В блокированном режиме пуск конвейера пастеризатора происходит при достижении температуры воды в ванне 90 °С. После запуска конвейера пастеризатора возможен пуск загрузочного конвейера. Рассмотрев свойства данного объекта и исходный данные, разрабатываемые системы контроля, регулирования и управления приняты независимыми.
Рисунок 2 - Технологическая схема пастеризации молока
Уровень молока в приемном баке 1 поддерживается постоянным с помощью поплавкового регулятора уровня. Из приемного бака насосом 2, молоко подается в первую секцию 3 трубчатого пастеризатора. В эту же секцию подается греющий пар, регулирование давления которого выполняется регулятором прямого действия 4. Из первой секции насосом 5 молоко подается во вторую секцию пастеризатора 6. При снижении температуры пастеризации схема предусматривается возврат молока в прямой бак. При срабатывание клапана возврата включается световая и звуковая сигнализация. Схемой предусматривается контроль и сигнализация температуры пастеризации, давления пара и продукта после насосов, уровней в приемном баке. Управление электродвигателями насосов осуществляется оператором со щита. 1.2 Существующая схема контроля и автоматизации
В данном технологическом процессе пастеризации молока необходимо регулировать:
1) температуру; 2) поддержание постоянного уровня жидкости;
3) поддержание постоянного расхода смеси подаваемой в пастеризатор;
В данной схеме контроля будем использовать комбинированный вид регулирования. В качестве контролируемых и регистрируемых параметров примем следующее:
1) регистрация и контроль температуры в пастеризаторе;
2) регистрация и контроль уровня жидкости пастеризаторе;
3) контроль работы насосов;
В каждой технической системе существует функциональная часть - объект управления. Функции объекта управления технической схемой заключаются в восприятии управляющих воздействий и изменении в соответствии с ними своего технического состояния. Объект управления технической схемы не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.
2 Автоматизация технологического процесса
2.1 Выбор и обоснование параметров контроля
Контролю подчиняются в первую очередь те параметры, фиксация текущих значений которых облегчает пуск правильное ведение процесса.
При выборе величин, которые контролируются, необходимо руководствоваться принципом: минимальное количество параметров должна предоставлять максимальную информацию о процессе. Прежде всего, необходимо контролировать температуру молока и поддерживать ее на постоянном уровне, для корректной пастеризации продукта. Снижение температуры до нижних пределов, или ее повышение приведет к отклонениям процесса пастеризации, а это повлияет на конечное качество продукции. Контролируем так же уровень молочного продукта в пастеризаторах. Бак не должен быть переполнен, так как из-за переполнения бака молоком, возможно нарушение технологического процесса из-за неравномерного распределения температуры. Так же контролируем давление молока на выходе насоса. При изменении нормального давления, имеется возможность ручного и автоматического регулирования давления молочного продукта, поступающего в пастеризатор.
2.2 Выбор и обоснование средств контроля регулирования
2.2.1 Датчики температуры
В процессе пастеризации молока, самым важным параметром, необходимым для поддержания процесса, является температура. В конкретном случае будет измеряться температура молока в пастеризаторах.
1) Термоэлектрический преобразователь ТХА Метран-201
Рисунок 2.1 - Схема устройства ТХА Метран-201
Назначение: ТХА Метран-201 предназначены для измерения температуры жидких и газообразных химическинеагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающихматериал защитной арматуры. Преобразователи имеют разборную конструкцию, состоящую из внутреннего чувствительного элемента, изготовленного набазе термопарного кабеля.
Технические характеристики:
Таблица 2.1.1 - Технические характеристики Метран-201
2) Микропроцессорный регулятор температуры РТ-3
Рисунок 2.2 - Микропроцессорный регулятор температуры РТ-3
Данный регулятор используется в паре с термопреобразователем температуры ТХА Метран-201, т.к. имеется полная совместимость регулятора РТ-3 с термопарой по HCX датчика (ТХА(К)).
Основной критерий выбора этого датчика - Минимальная погрешность, удобная индикация.
Назначение и область применения ТХА Метран-201
Микропроцессорный регулятор температуры щитового исполнения предназначен для измерения, регулирования поддержания во времени по заданной программе температуры, а также физических величин, первичные преобразователи которых имеют унифицированный выходной сигнал.
Основные функции регулятора: возможность применения датчиков разных типов в одном варианте исполнения;
регулирование температуры во времени в соответствии с заданной программой;
наличие трех выходных устройств;
малая погрешность при измерении и регулировании;
наличие внутренней энергонезависимой памяти, позволяющей сохранять настройки после выключения питания прибора;
связь с компьютером по интерфейсу RS-232;
индикация признака неисправности датчика;
наличие двух цифровых индикаторов красного и зеленого цвета, обеспечивающих удобство при программировании, измерении и регулировании.
Основные технические характеристики:
Прибор: Микропроцессорный регулятор температуры РТ-3
Тип датчика: ТХА(K), ТХК(L), ТПП(S), ТПР(B), ТСМ (50М, 100М; α=0,00391 ºC-1), ТСП (50П, 100П, 500П; α=0,00391 ºC-1) унифицированный сигнал (0-5) мА, (4-20) мА, (0-10) В
Вид индикации: цифровая светодиодная, 4 разряда (высота цифр 14 мм)
Разрешающая способность индикации, °С:
для температур -80,0...999,9 - 0,1°С
для температур 1000°С и выше - 1
Основная абсолютная погрешность, %, не более:
для ТХА(K), ТXK(L), ТПП(S) , ТПР(B), ТЖК(J) - 0,25
для ТСМ, ТСП, унифицированного сигнала - 0,1
Количество каналов измерения - 1
Количество каналов регулирования - 3
Закон регулирования - 2-х, 3-х позиционный
Уставки - 3 независимых набора
Погрешность срабатывания выходных устройств 1 °С
Сохранение в энергонезависимой памяти- настройки, уставки и поправки
Степень защиты от проникновения твердых предметов и воды по ГОСТ 14254-96 - IP40
Материал корпуса - металл
Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69- УХЛ4.2
Диапазон рабочих температур 0...40°С
2.2.2 Датчики давления
Для определения давления молока в трубопроводе, используем датчик давления - Rosemount 2088. Основной критерий выбора этого датчика - простая установка и техническое обслуживание датчика.
Рисунок 2.3 - датчик давления Rosemount 2088
Интеллектуальные датчики давления штуцерного исполнения Rosemount 2088 представляют собой дополнение к сериям датчиков Rosemount 3051 и 2051.
Они имеют надежное исполнение, длительный срок эксплуатации и сохранения технических характеристик, что в сочетании с интеллектуальными способностями модели 2088 Smart делает эти датчики исключительными по функциональным достоинствам. Компактность и малая масса упрощают установку и техническое обслуживание датчика.
Измерение среды: жидкость, газ, пар
Избыточное, абсолютное давление
Верхние пределы измерений от 10,34 до 27579,2 кПа
Основная приведенная погрешность измерений ±0,075%; ±0,1%
Выходные сигналы 4-20 мА/НАRТ, 1-5 В/НАRТ, 0,8-3,2 В/НАRТ
Перенастройка диапазонов измерений 20:1
Дополнительно: ЖК индикатор, кронштейны, вентильные блоки
Наличие взрывозащищенных исполнений
Диапазон температур окружающей среды от -40 до 85°С; измеряемой среды от -40 до 121°С, в сборе с выносными разделительными мембранами 1199 от -75 до 350°С
Особенности и преимущества:
1) Поддерживаемые протоколы: HART 4-20 мА и HART 1-5 В пост. тока малой мощности
2) ЖК-индикатор с гибкими возможностями конфигурирования отображения параметра процесса, процента диапазона и диагностических сообщений
3) Материалы, контактирующие с измеряемой средой: нержавеющая сталь, либо сплав C-276 (Хастеллой)
4) Малая масса и компактная конструкция обеспечивают простоту монтажа
2.2.3 Датчики уровня (расходомеры)
Датчики уровня нужны для поддержания конкретного значения объема жидкости в резервуаре или баке. В процессе пастеризации, как и во многих остальных технологических процессах, необходимо поддерживать уровень жидкости, дабы сохранить равномерную подачу жидкости на следующие этапы процесса. В технологической схеме пастеризации молока лучше всего использовать поплавковый датчик уровня, так как основными его преимуществами является дешевизна, простота монтирования, легкость в обслуживании, ремонтопригодность и возможность параллельного подключения датчиков между собой, для наиболее точного и быстрого определения уровня жидкости (молока) в баке (пастеризаторе). Поплавковые датчики уровня устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями. За основу берем поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ-2.1.100, т.к. он полностью соответствует условиям ТП.
Рисунок 2.4 - Схема поплавкового датчика уровня Овен ПДУ-2.1.100
При выборе средств контроля параметров технологического процесса в том числе принимались во внимание такие факторы как пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность, а также параметры и физико-химические свойства контролируемых сред. Все устройства имеют максимальную степень защиты оболочки IP68 - пыленепроницаемый прибор, выдерживающий длительное погружение в воду.
2.3 Выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий и схем.
Выбрать из ряда параметров процесса те, которые следует регулировать и изменением которых целесообразно вносить регулирующие воздействия, можно только при хорошем знании процесса. При этом определяют:
- целевое назначение процесса;
- взаимосвязь его с другими процессами производства;
- показатель эффективности и значение, на котором он должен поддерживаться;
- статические и динамические характеристики объекта.
Затем анализируют вероятность поступления в объект возмущающих воздействий, и возможности устранения их до поступления. Особое внимание необходимо обратить на стабилизацию входных параметров, так как с их изменением в объект поступают наиболее сильные возмущения.
Для ведения процесса по технологическому регламенту нужно регулировать температуру.
В нашем случае молоко нагревают до температуры около 63 градусов Цельсия и выдерживают 30 минут. Данный процесс называется длительной пастеризацией.
Для ведения процесса по технологическому регламенту нужно так же регулировать уровень молока в пастеризаторе. Этот процесс осуществляется с помощью насосов, которые стоят непосредственно перед самим пастеризатором. Необходимо это для того, чтобы бак не был переполнен.
2.4 Выбор и обоснование средств регулирования
При выборе средств регулирования необходимо стремиться к применению однотипных устройств, обеспечивающих простоту сочетания, взаимозаменяемость, простоту обслуживания.
В данном технологическом процессе используем только ручное регулирование.
Ручное управление осуществляется с помощью клапанов, задвижек и вентилей. Вентили установлены непосредственно перед- и после электронасосов для регулирования подачи молока на пастеризаторы и выхода из них с определенным давлением. Так же для экстренной остановки подачи молока используются задвижки состояния "открыто-закрыто".
Клапан является одним из типов трубопроводной арматуры, которая включает в себя также задвижки, краны и дисковые затворы. В отличие от них запирающий или регулирующий элемент клапана перемещается параллельно оси потока рабочей среды
Для прекращения и регулирования потока подачи молока в пастеризаторы используем запорный клапан "HV3 - Spirax Sarco". Данная модель отличается высокой прочностью, небольшими габаритами и массой, простотой конструкции.
Рисунок 2.5 - Схема запорного клапана HV3
На выходе из пастеризатора используем регулирующий клапан с предохранительной функцией типа 241-4. Основные преимущества использования данного клапана - быстрая смена направления потока, довольно простая конструкция, прочный корпус.
Рисунок 2.6 - Стандартное исполнение клапана Samson 241-4
2.5 Выбор и обоснование средств защиты и блокировки
Схема технологической сигнализации должна обеспечивать одновременную подачу светового и звукового сигналов; съем звукового сигнала (нажатием кнопочного выключателя); повторность срабатывания исполнительного устройства звуковой сигнализации (при вторичном отклонении параметра) после его отключения нажатием кнопочного выключателя; проверку исполнительных устройств сигнализаторов (световых и звуковых) от одного кнопочного выключателя.
Так как технологический процесс подразумевает невозможность использования пастеризаторов с открытой крышкой, ванна длительной пастеризации оснащается датчиком блокировки привода при открытой крышке.
Так же, одним из самых важных параметров безопасности и средств защиты является обеспечение насосной станции бесперебойным энергопитанием. Запрещается курение на территории установки, за исключением установленных мест для курения, оборудованных специальным противопожарным инвентарем. При эксплуатации установки должны быть обеспечены надежность безопасность работы всего основного и вспомогательного оборудования; возможность достижения номинальной производительности котлов, параметров и качества молока, экономичный режим работы. Запрещаются работы на технологическом оборудовании, если трубопровод, к которому подключены импульсные линии, остается под давлением. Отсутствие давления в отключенной импульсной линии должно проверяться соединением ее с атмосферой. Запрещаются работы на действующем электрооборудовании без применения электрозащитных средств. При работе без применения средств электрозащиты электрооборудование должно быть отключено.
В качестве защиты оборудования от выхода из строя необходимо применять предохранительные устройства.
В данном технологическом процессе предусмотрена одновременная подача звукового и светового сигнала. Световой сигнал одновременно со звуковым сигналом в случае срабатывания средства защиты, представляет собой Светозвуковой оповещатель имеющий 15 пар звуков с возможностью выбрать на панели управления настройки уровня громкости и тембра.
Рисунок 2.7 - Светозвуковой оповещатель Discovery 58000-005
Заключение
В данной курсовой работе была разработана ФСА отделения пастеризации молока. Были рассмотрены следующие вопросы:
1) технологическая схема процесса;
2) существующая схема контроля и автоматизации;
3) выбор и обоснование параметров контроля;
4) выбор и обоснование средств контроля;
5) выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий;
6) выбор и обоснование средств регулирования;
7) выбор и обоснование средств защиты и блокировки;
На основании выполненной работы делаем вывод:
1) Для управления любыми производственными процессами необходимо располагать объективной и достоверной информацией, сведениями о характеристиках и состояниях протекающих процессов. Эти данные невозможно получить без использования контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации.
2) Невозможно обеспечить высокое качество и надежность выпускаемой продукции, без средств измерений (датчиков).
3) Любой автоматизируемый узел должен иметь средства защиты и блокировки оборудования для предотвращения чрезвычайных ситуаций на предприятии. Список использованной литературы
1 Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации. - М: Юрайт, 2000.
2 Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений. М.: ACADEMIA, 2003.
3 http://www.apollorussia.ru/изделия/discovery/светозвуковой-оповещатель-discovery-для-открытых-площадей.aspx
4 http://thedifference.ru/chem-otlichaetsya-ventil-ot-zadvizhki/
5 http://www.zeim.ru/pribory/
6 http://texproc.ru/index.php/biblioteka/122-stati/avtomatizatsiya/81-atpkaost?start=5
5
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
198
Размер файла
475 Кб
Теги
кулгунин, курсовая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа