Проект автоматизации процессов ферментации и концентрирования кормовых дрожжей

 

Т.к суммарное потребление мощности ни где не превышает 20 Вт на один блок питания, распределение нагрузки можно  считать успешным.

Блоки питания БП1-БП5 это четырехканальные источники постоянного тока Метран-664, предназначенные для питания измерительных цепей 4-20 мА.

рН-метр «Кварц-рН/2» (поз. 23-2) 

 

2.9.6 Щит автоматизации. Общий вид (АПП.000006.018 ВО)

 

Щиты систем автоматизации предназначены  для размещения на них средств  контроля и управления технологическим  процессом, контрольно-измерительных приборов, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки, линий связи между ними. Основанием для их разработки являются структурные, функциональные и принципиальные схемы.

В дипломном проекте для размещения приборов и средств автоматизации используется щит шкафной с задней дверью, высотой 2200 мм, шириной 600 и глубиной 600 мм, климатического исполнения и категории размещения УХЛ 3.1. Выполнен по ОСТ 36.13.90

Основные рекомендации по размещению аппаратуры по высоте от основания щита:

- сигнальная арматура    800…1900 мм

- источники питания, освещение     1700…1975 мм

- автоматические выключатели   700…1700 мм

- реле       600…1900 мм

- зажимы, сборки     350…800 мм

между сборками    > 200 мм

- стойка крепления кабеля    150 мм

- регуляторы, контроллеры    600…1900 мм

Компоновка электроаппаратуры (автоматических выключателей) и установочных изделий (блоков питания, микроконтроллеров и реле) внутри щита была выполнена с учетом конструктивных особенностей этих изделий и обеспечения удобства монтажа и эксплуатации, согласно функциональному принципу размещения с учетом требований эстетики.

На основании щита автоматизации выполнена таблица соединений и подключения проводок (АПП.000007.018 ТС, АПП.000008.018 ТП) [24, 44, 45, 55].

 

2.9.7 Схема соединений внешних проводок (АПП.000009.018 С5)

 

Схема соединений внешних проводок была выполнена на основании:

- функциональной схемы автоматизации;

- принципиальной электрической схемы питания;

- принципиальной электрической схемы подключения;

- схем соединений и подключений аппаратуры в соответствии с инструкциями заводов изготовителей.

При реализации схемы внешних проводок использовались следующие стандарты [13, 14, 49].

На схеме внешних электрических  проводок изображаются прокладываемые вне щитов электрические провода, кабели и импульсные, командные, защитные трубы с указанием их номера, типа и длин. Они предназначены для соединения местных приборов со щитами.

Для электропроводок систем автоматизации  применяются изолированные провода и кабели с медными жилами.

Для защиты кабелей от повреждений  предназначены трубы водогазопроводные по ГОСТ 3262-75.

В качестве нулевого защитного  проводника выбирается сталь полосовая 14×4 ГОСТ 103-76.

Для прокладки в пластмассовых  и стальных защитных трубах  использованы кабели с сечениями медных жил не менее 1 мм².

Для питания приборов сетевым напряжением 220В от щита автоматизации использован  провод с алюминиевыми жилами АППВ по ГОСТ 6323-79

При выборе потоков электропроводок  предусмотрены резервные жилы кабелей.

Чтобы правильно подобрать защитную трубу, необходимо вычислить внутренний диаметр трубы.

Выбор защитных труб производится с соблюдением следующего условия

 

,        (2.35)

где  Dтр – диаметр трубы, мм;  
— внешний диаметр кабеля, мм.

 

Выберем защитные трубы для контрольных кабелей [54]:

КВВГ 4×1,0   D=8 мм

Dтр≥1,65*8=13,2 Тр. 15×2,5 ГОСТ 3262-75

КВВГ 7×1,0   D=10 мм

Dтр≥1,65*10=16,5 Тр. 20×2,5 ГОСТ 3262-75

КВВГ 27×1,0   D=17,3 мм

Dтр≥1,65*17,3=28,5 Тр. 32×2,8 ГОСТ 3262-75

АППВ 3×2,5   D=12,8 мм

Dтр≥1,65*12,8=21,12 Тр. 25×2,8 ГОСТ 3262-75

Труба ПВХ 8х1  D=10 мм

Dтр≥1,65*10=16,5 Тр. 20×2,5 ГОСТ 3262-75

 

Для выбора короба необходимого сечения  необходимо воспользоваться формулой:

 

S ≥ S_каб= n*d²_ср / k,         (2.36)

где   S – площадь поперечного сечения короба, мм²;

S_каб – площадь сечения проводников, мм²;

n – число проводников;

d_ср – усредненный диаметр проводника, мм;

k – коэффициент заполнения, равный 0,6 .

 

Поскольку в коробе прокладываются кабели с различными наружными диаметрами, то необходимо рассчитать усредненный диаметр проводника, который находится по формуле:

 

d_ср = (d₁*n₁ + d₂*n₂ + …+ d_m*n_m )/( n₁+ n₂+…+n_m),    (2.37)

где  d₁,  d₂,…d_m – наружные диаметры проводников, мм;

        n₁,  n₂,...n_m – число проводников.

 

d_ср =(8*32+10*1+17,3*2+12,8*1+10*13)/(32+1+2+1+13)=9,05мм.

 

Определяем тип короба для прокладки  контрольных кабелей:

 

S_каб = 49*9,05 ²/ 0,6 = 6688 мм².

 

Исходя из полученных данных выбираем кабель-канал из серии Transcab размерами 100´80´2000 мм, с полезной площадью поперечного сечения S = 7215 мм². Т.к. условие S ≥ S_каб выполнено, выбор считаем верным [55, 88].

 

3 Безопасность и экологичность проекта

3.1 Безопасность производственной деятельности

3.1.1 Обзор условий труда автоматизируемого производства

 

Согласно ГОСТ 12,0,003-74*ССБТ опасные  и вредные производственные факторы  охватывают все виды производственной деятельности человека.

В цехе ферментации и концентрирования кормовых дрожжей существуют следующие группы опасных и вредных производственных факторов:

I Группа физических опасных  и вредных производственных факторов:

- вращающиеся механизмы: привод насоса — при попадании на вращающиеся детали насоса конечностей человека, может произойти их повреждение, аналогично при попадании одежды (широкие рукава, болтающиеся рукавицы и т.п.), происходит затягивание одежды, которое может привести к повреждению конечностей;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи: может привести к поражению электрическим током, электрические травмы — местное поражение тканей и органов, электрометализация — поражение глаз излучением электрической дуги, ушибы, переломы при падении с высоты;

- трубопроводы под высоким давлением до 1 МПа- при недостаточно прочном соединении трубопровод, происходит выталкивание деталей, которое может привести к физической травме персонала.

II Группа химических опасных  и вредных производственных факторов:

- по пути проникновения в  организм человека через органы  дыхания;

• по характеру воздействия на организм – углекислый газ (СО₂) - не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Гиперкапни́я — состояние, вызванное избыточным количеством CO₂ в крови.

III Группа психофизиологических  опасных и вредных производственных  факторов:

• нервно-психические перегрузки (монотонность труда, умственное перенапряжение, эмоциональные перегрузки, постоянный контроль над технологическим процессом (оператор);
• физические перегрузки:

- динамические, подвержен  рабочий персонал.

На графическом листе АПП.000010.018 БП представлены группы опасных и вредных производственных факторов [15].

 

3.1.2 Общая характеристика опасности автоматизируемого производства

 

ОАО «ХМЗ» является источником выделения химических производственных вредностей и относится ко II санитарному классу. Ширина санитарно-защитной зоны не менее 500 м [33].

Категория помещения  цеха ферментации и концентрирования кормовых дрожжей по взрывопожарной и пожарной опасности — Г, так как в нём используются негорючие вещества (дрожжевая суспензия) [38].

Помещения цеха ферментации и концентрирования кормовых дрожжей по степени опасности поражения электрическим током относятся к особоопасным помещениям. В этих помещениях присутствуют токопроводящие железобетонные полы и возможность одновременного прикосновения человека к заземленным металлоконструкциям и к металлическим кожухам электродвигателей [50].

По устройству молниезащиты здание цеха ферментации и концентрирования кормовых дрожжей относится к специальным, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды. Удары молнии могут вызвать пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды. Категория молниезащиты – III [60]

 

3.1.3 Технические мероприятия по созданию безопасных условий труда

 

Проведение технологического процесса, как ферментация и концентрирование кормовых дрожжей невозможно без различного вида технологических защит и сигнализаций. Поэтому системой автоматизации разработан ряд решений, позволяющих предотвратить аварийную ситуацию на ранних стадиях развития, своевременно оповестить персонал о предаварийной ситуации, и принять меры по её устранению.

Такая система получила название системы предаварийной  защиты (СПАЗ).

Анализ работы технологического оборудования и опыт других химических предприятий позволил выявить следующие виды аварийных ситуаций.

1. Переполнение дрожжевых емкостей:
• причины: неисправность регулирующих клапанов уровня, неисправность насоса;
• предупреждение: сигнализация о превышении уровня за предел;
• защита: останов оборудования, планово-предупредительный ремонт

• Отсутствие электрической энергии

• причины: обрыв лини электропередач;
• предупреждение: наличие источника резервного питания;
• защита: автоматическая система ввода резерва;
4. Обрыв лини связи датчика с контроллером
• для предупреждения данной ситуации применены датчики с сигналом 4..20 mA обрыв линии покажет 0 mA, что и обнаружит обрыв.

К средствам по обеспечению  безопасности эксплуатационного персонала  относятся различные виды ограждений, которые размещаются у мест вращения частей насосов, приводов механизмов. Ограждения устанавливаются на высоте не менее 2 м от уровня пола или рабочей площадки. Для защиты работающих от искр при газосварочных работах, а также от брызг агрессивных жидкостей используются защитные экраны.

Безопасность технологических процессов во многом зависит от аппаратурного оформления. Процесс ферментации и концентрирования кормовых дрожжей, снабжен вспомогательными устройствами для безопасной работы. К таким устройствам относятся:

• датчики уровнемеры;
• датчики температуры;
• датчики давления;
• регулирующие клапаны.

С целью поддержания  оборудования в работоспособном  состоянии вся аппаратура подвергается текущему, среднему и капитальному ремонтам в соответствии с графиком ППР.

Меры безопасности при монтаже  приборов.

При индивидуальном опробовании приборов и средств автоматизации следует соблюдать следующие меры безопасности:

• пробное включение электрических приборов и регуляторов производится только по<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d