Отделение выпарной установки свеклосахарного производства

Министерство образования и  науки РФ

Федеральное государственное бюджетное  общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный университет  технологий и управления

им. К.Г.Разумовского

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Средства автоматизации и управления»

Тема: «отделение выпарной установки свеклосахарного производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент сфо

Специальность: 220700.62

Шифр: 220700.62 - 12/018648

ФИО: Горяйнов Евгений Юрьевич

Проверил: Осипов Николай Егорович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Липецк, 2013

 

Содержание

 

Введение

 

1. Структура и функции средств автоматизации

 

2. Обоснование технологической схемы

 

3. Специальное задание

 

4. Заключение

 

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Автоматизация — одно из направлений  научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов  и систем управления, освобождающих  человека от участия в процессах  получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств вывода, использующих электронную технику и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции человека. Наряду с термином автоматический, используется понятие автоматизированный, подчеркивающий относительно большую степень участия человека в процессе.

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.

В основе измерений параметров и  физических величин лежат различные  физические явления и закономерности. Измерительные схемы с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микропроцессорных схем, твердых  или полупроводниковых электрохимических элементов и другие.

1. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

 

Средства вычислительной техники и автоматизированные системы управления (АСУ) существенно влияют на организационную структуру управления. Объем решаемых задач в АСУ постоянно увеличивается в связи с ростом разрешающих возможностей вычислительной техники и вычислительных мощностей, располагаемых предприятием. По мере развития и под воздействием АСУ происходят существенные изменения в традиционных структурах управления предприятиями. Суть таких изменений сводится к 
следующему. 
1.  Вычислительная техника и АСУ приводят к перемещению функций планирования на более высокий уровень иерархии управления предприятием. Подобно тому как когда-то функция планирования работы была изъята из сферы деятельности рабочего и была передана инженеру по организации производства, так теперь она изымается у среднего звена управления и передается на верхний иерархический уровень управления.

 
2.  Под воздействием вычислительной техники и АСУ происходит не только перемещение функций планирования и управления от среднего звена на верхний иерархический уровень, но и высшее звено принимает на себя гораздо больше функций по внедрению новой техники и технологии производства.

 
3. Происходит радикальное изменение и реорганизация среднего уровня упрощения. Во-первых, за счет перехода части функций среднего звена аппарата управления на нижний уровень. И, во-вторых, за счет перехода части функций среднего звена на верхний уровень управления; происходит слияние исполнительских и управленческих функций на базе полной и комплексной их автоматизации.

 
При формировании организационных  структур управления в условиях его  автоматизации не всегда удастся  одновременно автоматизировать весь комплекс управленческих задач. Это объясняется ограниченными возможностями средств вычислительной техники и тем, что предприятия не всегда располагают необходимыми и достаточными ресурсами для автоматизации всего комплекса управленческих задач. Часто при создании и развитии автоматизированных систем управления могут иметь место ограничения по различным видам ресурсов. В этих условиях при проектировании и развитии АСУ появляется необходимость в отборе состава функциональных задач, автоматизация которых обеспечивает максимально возможный экономический эффект при эксплуатации системы. 
При ограниченных ресурсах процесс автоматизации управления должен носить динамичный характер, при котором автоматизированные системы находятся в постоянном развитии. При таком их развитии в систему могут включаться одни и исключаться другие функциональные задачи. В связи с этим возникает проблема формирования рациональных функциональных структур автоматизированных систем управления. Любая АСУ любым промышленным объектом неоднородна по своей структуре. Поэтому одной из важнейших задач при проектировании АСУ является рациональное членение всей системы на отдельные ее составляющие. Все подсистемы по их месту и назначению в системе принято подразделять на две группы — функциональные и обеспечивающие. При этом любая выделяемая подсистема в дальнейшем рассматривается как самостоятельная система.

 
Систему управления предприятием можно  разбить на подсистемы управления: технической подготовкой производства (конструкторской и технологической), основным производством, вспомогательным производством, материально-техническим снабжением, технико-экономическим планированием производства, бухгалтерским учетом, сбытом готовой продукции, кадрами, качеством выпускаемой продукции, финансами. Перечисленный комплекс функциональных подсистем управления предприятием, по сути, объединяет все управленческие функции, решаемые функциональными подразделениями современной организационной структуры управления предприятиями. Так, в частности, подсистема управления технической подготовкой производства объединяет управленческие функции, выполняемые конструкторским бюро, отделом главного технолога и главного металлурга завода; подсистема управления основным производством — функции производственного отдела и т.д. 
Что касается организационной структуры аппарата управления цехами, то управленческие функции на этом уровне аналогичны функциям управления на заводском уровне. Но не все функциональные подсистемы управления предприятием имеют выход на цеховой уровень управления. В частности, на цеховой уровень управления не имеют выхода такие подсистемы общезаводской системы, как подсистема управления сбытом готовой продукции, кадрами, финансами, вспомогательным производством. На цеховой уровень управления имеют выход лишь подсистемы управления: технической подготовкой производства, основным производством, материально-техническим снабжением производства, технико-экономическим планированием производства, качеством продукции. Соответственно эти подсистемы автоматизируют функции служб цеха. На уровне управления производственным участком выполняются функции управления: основным производством, технико-экономическим планированием, материально-техническим снабжением.

 
Для обеспечения нормального функционирования АСУ должна иметь соответствующее  информационное обеспечение. И далее, каждая АСУ представляет собой человеко-машинную систему. И поскольку составным элементом этой системы является человек, появляется необходимость в регламентации его функций в системе. Такая регламентация требует соответствующего организационного обеспечения АСУ. И наконец, для обеспечения нормального функционирования любой АСУ необходим набор рабочих программ, представляющих собой ее программно-математическое обеспечение. Таким образом, к обеспечивающим относятся подсистемы технического, информационного, организационного и программно-математического обеспечения.

 
Каждая из подсистем, будь то функциональная или обеспечивающая, имеет сложную  структуру, первичным элементом  которой является задача. Под задачей  понимается комплекс вычислительных и  логических процедур обработки информации, используемых для реализации отдельной фазы управления в составе отдельного функционального управляющего блока. Структура АСУ определяется специфической особенностью производственного процесса и содержанием управленческих функций. Например, специфика структуры АСУ авиационных заводов определяется их производственной структурой, в основе которой лежит процесс проектирования и создания новых образцов авиационной техники. Процесс создания опытных образцов новой техники требует формирования тех же подсистем, что и АСУ серийным производством. Для автоматизации проектно-конструкторских работ следует применять системы автоматизированного проектирования (САПР) новых изделий. От набора задач и метода их решения зависит в конечном счете эффективность разрабатываемой АСУ. Рассмотрим принцип формирования задач для функциональных подсистем.

 

По каналу автоматического регулирования  концентрации диффузионного сока в  наклонном диффузионном аппарате расстояние между тыкой измерения выходной величины и тыкой введения регулирующего воздействия – изменение расхода воды составляет почти 20 минут. В результате этого время чистового запаздывания определяемого временем преодолением водой указанного расстояния, заполненного движущейся навстречу ей стружке, достигает 20-ти минут, а постоянная времени объекта по этому каналу превышает 20 минут. Эффективное автоматическое регулирование объектов с неблагоприятными динамическими свойствами возможно лишь путем построения многоконтурных систем регулирования с использованием дополнительной оперативной информации о ходе процесса обессахаривания стружки.

Производительность диффузионных аппаратов и полнота извлечения сахара из стружки в значительной степени определяются скоростью  перемещения стружки и ее массой, приходящейся на единицу объема корпуса, называемой удельной нагрузкой. Непосредственное регулирование этих параметров, т.е. скорости перемещения стружки и удельной нагрузки, в настоящее время не представляется возможным из-за отсутствия измерительных приборов, поэтому для стабилизации принимают косвенные способы. Удельную нагрузку оценивают по величине тока электродвигателя приводов транспортирующих органов и регулируют путем изменения частоты их вращения или расхода свекловичной стружки. Время чистого запаздывания и инерционность наклонного диффузионного аппарату по каналу регулирования удельной нагрузки соразмерной с их значениями в канале стабилизации концентрации диффузионного сока.

Задача поддержания температурного режима осложняется большой массой обогреваемой сокостружечной смеси. Чистое запаздывание здесь составляет 10-15 минут, а постоянная времени до 30 минут. На входе объекта часто возникают глубокие возмущения по расходу стружки.

Рассмотрим схему автоматизации  ротационного диффузионного аппарата А1-ПДС-20.

Автоматическое регулирование  удельной нагрузки аппарата осуществляются путем изменения частоты вращения, а следовательно, и производительности одной из свеклорезок. Величина удельной нагрузки аппарата характеризуется  МОКом электродвигателей хвостовых половин транспортирующих шнеков. Токи электродвигателей измеряются с помощью калиброванных пунктов типа 75 ШС автоматическими потемциометсекциями, которые с достаточной для практики точностью можно представить как объекты с сосредоточенными параметрами. К каждой из секций подводится греющий пар. Температуру сокоструйной смеси регулируют обособленно в каждой из первых пяти секций путем воздействия на расход греющего пара.

Датчиками температуры служат медные термометры сопротивления типа ТСМ-50Н. Вторичные приборы – автоматические мосты типа КСМ-3 воспринимают сигнал об изменении температуры в соответствующих секциях аппарата и преобразуют их с помощью встроенных пневматических пропорционально-интегральных регулирующих блоков. Под действием выходных сигналов регулирующих блоков клапаны типа 25430 НЖ изменяют расход пара, подводимого соответственно к пятой, четвертой, третьей, второй и первой секциям. Позициометры типа ПР10-100 увеличивают быстродействие и определяют статические характеристики регулирующих клапанов.

Необходимая продолжительность контакта свекольной стружки с соком достигается  путем автоматической стабилизации уровня сока в головной части наклонного диффузионного аппарата. Уровень  измеряется пьезометрическим способом с помощью дифемонометра типа ДС-П. Пневматический сигнал, характеризующий уровень сока, поступает от датчика на вторичный прибор типа ПВ10.1Э и статический регулирующий блок типа ПР 2.8. Применение пропорционального закона регулирования обусловлено динамическими свойствами объекта, который по каналу «расход сока-уровень» является интегрирующим звеном. Регулирующее воздействие-изменение расхода диффузионного сока, отбираемого из аппарата, вводится с помощью регулирующего клапана типа 25ч30НЖ, установленного на трубопроводе откачки диффузионного сока.

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

 

2.1. ПРИЕМКА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ.

 

Производство сахара-песка на свеклосахарных заводах осуществляется по типовым  технологическим схемам или по схемам, к ним приближающимся. Типовые технологические схемы разрабатываются на основе современных достижений науки и техники при условии получения вырабатываемого продукта высокого качества. Для выполнения отдельных операций в технологической схеме применяется типовое технологическое оборудование.

При уборке и транспортировке свеклы кроме зелени, прилипшей к свекле, к ней примешиваются мелкие и тяжелые примеси. При приемке сахарной свеклы на завод, сырьевая лаборатория проводит анализ получаемой свеклы. Технологическое качество сахарной свеклы характеризуется рядом показателей, из которых основными являются сахаристость и чистота свекловичного сока свеклы, они взаимосвязаны: с увеличением сахаристости повышается и его чистота.

Приемку сахарной свеклы, отбор образцов, определение загрязненности и сахаристости проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 17421-82 "Свекла сахарная для промышленной переработки. Требования при заготовках", договора, контракции и инструкции по приемке, хранению и учету сахарной свеклы.