Курсовая работа: Автоматизована система керування заводу по виготовленню цегли
Міністерство освіти і науки України
Житомирський державний технологічний університет
Кафедра автоматизації і комп’ютерно-інтегрованих технологій
Пояснювальна записка до курсового проекту на тему:
«Автоматизована система керування заводу по виготовленню цегли»
з курсу
“Автоматизовані системи керування технологічними процесами”
ІКАТ.470014.029-ПЗ
Студент Д.Б. Глянц група АТ-13
Керівник О.В. Підтиченко
Житомир
2010
Анотація
В даному курсовому проекті вибрано систему регулювання температури в тунельній печі, в зоні випалення керамічної цегли. В результаті виконаної роботи вибрано конкретні технічні засоби автоматизації, приведено послідовності розрахунку електричних, гідравлічних і пневматичних виконавчих пристроїв. Засвоєно принципи розрахунку автоматизованої системи управління.
Таким чином, представлено автоматизовану систему контролю технологічного процесу на сучасних цегляних заводах.
Annotation
In this course project the system of adjusting of temperature is chosen in a tunnel stove, in the area of burning of ceramic brick. As a result of the executed work the concrete hardwares of automation are chosen, resulted the sequence of calculation of electric, hydraulic and pneumatic executive devices. Principles of calculation of automated control the system are mastered.
Thus, the automated checking of technological process system is presented on modern brickworks.
Реферат
Курсовий проект представлено студентом 5-го курсу Глянцем Д.Б. у вигляді пояснювальної записки обсягом 47 сторінок та двох аркушів додатків форматом А1. Пояснювальна записка містить 3 основні розділи, а також вступ, висновок, бібліографічний список. В ході даного курсового проектування було проаналізовано сучасні методи виготовлення цегли на заводах та запропоновано шлях удосконалення цього технологічного процесу, введенням автоматизованого керування температурою тунельної печі в зоні випікання цегли.
Внаслідок розробок було вибрано для керування температурою мікропроцесорний вимірювач-регулятор типу ТРМ1 російської фірми «ОВЕН», який на ринку коштує близько 600 гривень, датчики температури у вигляді конкретних термопар та регулюючий клапан на РУ 16 з двигуно-виконавчим механізмом, для якого розраховано відповідні параметри. В додатках до пояснювальної записки представлено схему програмування мікропроцесорного вимірювача-регулятора, його функціональну схему, схеми підключення пристрою. Більш докладну інструкцію по використанню приладу можна отримати з електронно-інформаційного носія, що додається з курсовим проектом у комплекті.
Вступ
У даному курсовому проекті необхідно розробити автоматизовану систему контролю технологічного процесу на сучасних цегляних заводах.
На цегляному заводі застосовується технологія пластичного формування, по якій виготовляють цеглу згідно ГОСТ 530-95.
Як АСР я вирішив вибрати систему регулювання температури в тунельній печі, в зоні випалення керамічної цегли.
Рис.1 Схема теплових зон тунельної печі.
На рисунку 2 представлена функціональна схема контура управління температурою в ТОУ.
де: ТОУ – технологічний об'єкт управління;
АР - автоматичний регулятор;
ВМ - виконавчий механізм - включає двигун (Д) і редуктор (Р);
Р| - регулюючий орган – заслінка клапана;
Д - датчик.
Робота такої системи полягає в тому, що регулювання температури здійснюється шляхом зміни подачі газоповітряної суміші. Якщо в печі змінилася температура, то датчик фіксує це і подає сигнал автоматичному регулятору, який у свою чергу виробляє сигнал управління і посилає його на виконавчий механізм. Двигун починає обертатися в сторону, відповідну закриттю або відкриттю клапана (залежно від збільшення або зменшення температури в ТОУ), який через редуктор пов'язаний з вихідним валом двигуна. Зміна положення заслінки приводить до відповідної зміни витрати газоповітряної суміші, а отже і до зміни температури в ТОУ.
Автоматичне регулювання температури в печі дуже важливе| для отримання| високоякісної цегли, оскільки в даний час є одним з найпоширеніших будівельних матеріалів в світі. | цегли зводяться не тільки житлові будівлі, але і виробничі приміщення, і його якість визначає тривалість експлуатації і надійність цих споруд.
Виробництво цегли включає декілька етапів:
- Розробка кар'єру,
- Первинна переробка маси,
- Накопичення і зберігання глиняної шихти,
- Вторинна переробка шихти,
- Формування і транспортування цегли-сирцю,
- Сушіння цегли-сирцю,
- Посадка висушеної цегли-сирцю на обпалювальні вагонетки
- Випалювання цегли,
- Розвантаження готової продукції.
У технології керамічної цеглини процес випалювання є таким, що завершує і є найбільш відповідальною стадією його виготовлення. Процес випалювання керамічної цеглини полягає у високотемпературній обробці сформованної і висушеної цегли-сирцю при заданих температурах в певному газовому середовищі. Під впливом теплової дії в керамічних масах відбувається ряд физико-хімічних процесів, в результаті яких формуються найбільш важливі властивості і структура керамічної цегли, що визначають її технічну цінність - міцність, щільність, морозостійкість та ін.
Тривалість випалювання і подальшого охолоджування, температурні умови і характер газового середовища знаходиться залежно від физико-хімічних властивостей сировини і від процесів, що протікають в цеглині.
Процес випалювання ділиться на декілька періодів: підігрів до 200°С, досушка - видалення фізичної води з|із| глини, подальший нагрів до 700°С "на диму" і видалення хімічно зв'язаної води з глини, "узвар" ~ до температури випалення 900~1100°С - дозрівання черепа, охолоджування "гартування" - повільне до 500°С і швидке від 500 до 50°С обпаленої цегли.
Для виробництва цеглини використовується тунельна піч. У зоні випалення печі, вмонтовані пальники. Є також додаткові отвори, що дозволяють перемішати зону випалення по довжині печі. Установка для подачі газоподібного палива складається з 7 груп газових пальників примусового змішування по 14 пальників в кожній групі. На ділянці розташування пальників встановлений датчик температури (термопара) в робочому каналі печі. Для подачі повітря до пальників на зведенні печі встановлено 7 вентиляторів системи «вулкан» з| повітреводами і арматурою. Для горіння використовується повітря з|цеху, але можливе використання гарячого повітря з між звідного простору (температура не вище 150-160С|).
Опис технологічного процесу і технологічного виробництва на прикладі Вінницького цегляного заводу
Розробка кар'єру
Видобування глинистої сировини починається зі поверхневих робіт, які проводяться| бульдозером Д 3-27С. Розмір відвала: висота – 1200 мм., довжина – 3000 мм. Вскриття повинно випереджати роботи по видобутку сировини.
Розробка і завантаження глини проводиться, одноковшовими екскаваторами ЕО-1252 і ЕО-5111, які розробляють сировину на глибині 5-6,8 м. Перед завантаженням в автомашину глина заздалегідь розпушується і усереднюється екскаватором.
У зимовий період проводиться розігрівання глини шляхом спалювання бурого вугілля шаром 20-40 см. Детальніше технологічний процес розробки сировини описаний в «Паспорті кар'єру».
Первинна переробка маси.
Глиниста сировина, що доставляється з кар'єру автомашиною КАМАЗ-5511 в прийомник, поступає в бункер розпушувача СМ-1031М або в глинозапасник місткістю 200 м.куб. Глинорозпушувач проводить первинне дроблення сировини і подачу його на стрічковий живильник КМ.-21. Живильник здійснює подачу і дозування сировини (підняттям або опусканням шибера). Регулювання подачі проводять при зміні кар'єрній вологості глинистої сировини, в період міжсезоння, при зміні фізико-механічних показників глини.
Із стрічкового живильника сировина стрічковим конвеєром потрапляє в глиномішалку СМК-126. над конвеєром встановлений електромагнітний залізовідокремлювач| для видалення металевих предметів з глини.
Сировина, що поступила в глиномішалку, усереднюється, зволожується до 20%. Маса глини, що заповнює корпус змішувача, повинна закривати вали, але не більше ніж на 1/3 висоти лопастей, що знаходяться у верхньому положенні. Зазор між кожухом змішувача і лопастями має бути не більше 10 мм.
З глиномішалки маса стрічковим конвеєром подається в бігуни КМ.-25. На бігунах мокрого помолу подрібнюють і перемішують глиняну масу. Ступінь зволоження маси в бігунах визначається візуально. Нормально зволожена глина (20-22%) добре обробляється і не прилипає до катків. Перезволожена глина прилипає до катків, замазує отвори в шнеках і стінках чаші. Недостатньо зволожена глина складається з шматків, що не злипнулися між собою, розсипаються при розминці руками. На бігунах шматки глини під тяжкістю катків роздавлюються, а за рахунок зусиль зрушення, що утворюється при обертанні катків, розриваються і зтираються. Обробка маси на бігунах мокрого помолу підвищує її зв'язність і однорідність. Міцність сирцю приготованого з обробленої на бігунах маси, підвищується і, внаслідок цього, збільшується міцність готових виробів.
Обслуговування бігунів в процесі роботи полягає в безперервному спостереженні за подачею глиняної маси, ступенем її зволоження і якістю обробки, товщиною матеріалу під катками (допускається шар 25 мм.), а також за станом скребків. Зволоження здійснюється по водопроводу, що наявний на бігунах.
Після обробки на бігунах глиняна маса стрічковим конвеєром пересипається на вальці грубого помолу МГФ-1000, робочий зазор між валками 5-7 мм. Вальці грубого помелу призначені для подальшого подрібнення глиняної маси шляхом розчавлювання матеріалу і його стирання за рахунок різної частоти обертання валиків, що обертаються назустріч один іншому.
Накопичення і зберігання глиняної шихти
Від вальців глина похилим конвеєром ЛТГС -650 подається на конвеєр ЛТГС -700, обладнаний пересувним плужковим спрацювальником.
Плужковим спрацювальником підготовлена шихта переміщається на один з двох розстельних мостів, що переміщаються вздовж шихтозапасника. Розстельним мостом є два конвеєри: один нерухомий, приймаючий шихту з конвеєра, інший рухомий, рівномірно розподіляючий шихту в шихтозапаснику
Поступивша в шихтозапасник шихта, лежить протягом 7 діб, усереднюється по вологості (20-22%). Шихтозапасник розмічений на 20 позицій для кращого обліку і контролю буртів сировини, що висипаються і вибираних.
Сировина відбирається з шихтозапасника за допомогою багатоковшових екскаваторів БМК-11-25/40, встановлених на самохідних мостах. Під час роботи екскаватор, стріла якого має нахил до 45 градусів, пересувається з одного боку на іншу по всій ширині шихтозапасника з послідовним поглибленням стріли.
Ковшами екскаватор знімає шар шихти певної товщини – 40-50 мм по всій довжині бурту. Потім стріла заглиблюється на 40-50 мм. і операцію повторюється. За допомогою стрічкового конвеєра багатоковшового екскаватора шихта подається на стрічковий конвеєр ЛТГС-800, над яким встановлений електромагнітний залізовідокремлювач.
Шихта з ЛТГС-800 за допомогою плужковых зкидачів пересипається в один з двох живильників КМ.-22 формувального відділення.
Вторинна переробка шихти.
Ящичним живильником КМ.-22 проводиться дозування сировини і рівномірна передача його на стрічковий конвеєр. Дозування здійснюється шибером, що змінює перетин вихідного пласта глини від 20 см до 60 см по висоті.
Над конвеєром встановлений електромагнітний залізовідокремлювач. З конвеєра шихта прямує на вальці тонкого помолу МГФ-36. При роботі вальців матеріал поступає на валок з меншою частотою обертання,
затягується в зазор між вальцями, що обертаються, і роздавлюється. Вальці ефективно працюють при дотриманні співвідношення між розмірами шматків матеріалу і зазором між вальцями не більше 4:1. При більшому зазорі обробка глини значно погіршується.
Після обробки на вальцях глиняна маса стрічковим конвеєром подається у фільтр-змішувач ГДФ-302, зазор між внутрішньою поверхнею і лопатками якого має бути не більше 8 мм. У фільтр-змішувачі маса зволоджується до формувальної вологості (22%), перемішується і обробляється на решетах, що фільтрують.
Регулювання води, що подається для зволоження, здійснюється вручну.
Перероблена маса поступає в глиномішалку преса.
Формування і транспортування цегли-сирцю.
Глиномішалка приймає глину, додатково дробить її, змішує і транспортує у вакуум-камеру преса ПВШ-500. Зазор між шнеком і сорочкою преса має бути не більше 5 мм., температура бруса 25-30С, вологість бруса 21-22%, розрідження у вакуум-камері 680-700 мм.рт.ст.(0,91-0,94 кг/см. кв.). Вакуумування створюється вакуум насосом ПВД-13. Із глиняної маси, що поступила у вакуум-камеру заздалегідь віддаляється повітря за допомогою вакууму, при цьому маса набуває високої зв'язаності і щільності. Збільшується опір розриву глиняного бруса, він набуває гумоподібного стану. З вакуум-камери за допомогою живильного пристрою глина подається до приймальних шнеків, які переміщають глину вздовж циліндра до перехідної головки. Перехідна головка служить для ущільнення глиняної маси і передачі її до мундштука. З мундштука глина з певним тиском виходить у вигляді суцільної і профільованої стрічки розмірами по перетину: 269-131. Заміна мундштука проводиться періодично у міру зносу (розмір більше 269-131 і зменшення порожнистості 21%). На глиняний брус, що виходить з мундштука, валиками може наноситися рифлення і маркіровка заводу, а також штамп працюючої зміни. Далі брус через ролики поступає на багатострунний різальний автомат МРА-10000, призначений для одночасного різання глиняного бруса на 14 рівних частин. Автомат складається з основних механізмів: однострунний різальний верстат, роликовий транспортер, вхідна стрічка, витікаюча стрічка, основна рама, стрічка для видалення відходів. Відходи знов повертаються у фільтр-змішувач|, а відрізана цегла-сирець подається на рейковий автомат, який розніжує і встановлює їх на пару рейок по 14 штук. Далі рейковий автомат переводить пару рейок з сирцем в приймальний автомат. Останній приймає подані рейки з сирцем, і направляє на стелаж-елеватор цеглини-сирцю.
Приймальний автомат складається з: рольганга, механізму запуску.
Стелаж-елеватор приймає і групує цеглу в певному порядку. Місткість стелажу 400 каменів або 700 цеглин. Після заповнення стелажів цегла-сирець підйомним 10-поличним візком знімається з елеватора, візок встановлюється на лафет, лафет переміщається вздовж сушильних камер по рейкових коліях. З лафета візок переміщається по рейкових коліях сушильної камери.
Сушка цеглини-сирцю
Для сушки цеглини-сирцю передбачені камерні сушила з поперечним рухом теплоносія. Сушила мають 13 камер, розділених на 2 частини: у першій частині з 1 по 6 камер, в другій з 7 по 13 камеру. По схемі теплопостачання всі камери розбиті на 3 блоки. Блок сушки обслуговується групою, що полягає їх 2-х теплогенераторів ГГ-100, камери змішувача, подаючого вентилятора С-112 і розподільного повітреводу, пов'язаного з клапанами для подачі теплоносія в кожну камеру.
Глибина камери 18,5 м.
Висота 3,13 м.
Ширина 16 м.
Об'єм 1345 м3
Кожна камера обладнана дверима, що піднімаються вгору за допомогою електро-тельфера. Всередині камери встановлено 6 паралельних рейкових шляхів, вздовж яких змонтовані металеві 10-поличні стелажі для укладання на них пари рейок з цеглиною-сирцем. Верхня частина камери перекрита «помилковою» стелею з асбестоцементних листів. В результаті, між зводом і «помилковою» стелею утворюється порожнина для циркуляції теплоносія. На внутрішній стороні бічних стін встановлені направляючі апарати, слугуючі для розсіювання потоку теплоносія по всьому перетину камери. У середній стінці вбудовано 36 осьових вентиляторів С-72, яким здійснюється циркуляція всередині камери.
У центральній частині кожної половини камери передбачені канали для видалення вологого відпрацьованого повітря в атмосферу.
Гаряче повітря в камеру поступає із зони охолоджування печі і від теплогенераторів ГГ-100, паливом для яких служить природний газ. Теплогенератор забирає повітря з приміщення цеху через теплообмінник, нагріваючи до 120°С, і віддає нагріте повітря в змішувальну камеру; у змішувальній камері нагріте повітря змішується із повітрям печі і подаючим вентилятором С-112, прямує до сушильних камер.
Перед тим, як почати завантаження в камери, необхідно виконати наступні технологічні операції: очистити камеру від браку, що залишився; шибера подачі і відбору тепла мають бути закриті і перевірена їх працездатність; провести зрошування камери водою до відносної вологості близько 95%; температура камери під час завантаження має бути нижче на 4-6°С, чим температура сформованого бруса; це досягається шляхом роботи шиберів відбору і подачі тепла.
Після|потім| виміру вологості, температури в камері і бруса і у разі дотримання технологічних вимог дозволяється завантаження камери.
У теплу пору року завантаження камери проводиться таким чином: насамперед завантажують далеку від осьових вентиляторів дорогу. У холодний час камеру завантажують зрізі по трьом шляхам, ставлячи по черзі на кожен по одному візку для тривалішого збереження тепла в сирці.
Після завантаження однієї половини камери дверей її закривають і продовжують завантаження іншої половини. Після закінчення, коли поставлені всі візки (66 штук) закривають другі двері, камера встановлюється на режим сушки.
Режим сушки існує: літній і зимовий, ручний і автоматичний.
Літній режим приблизно з 15 травня, зимовий з 10 жовтня.
Після завантаження камери встановлюється «витримка». На цьому етапі в камері знаходиться один і той же об'єм повітря, температура якого 20-30°С| (взимку нижче). Відбувається повільне усереднювання повітря і сирцю, потім включаються осьові вентилятори з реверсом: 8 хвилин обертаються в один бік, 5 хвилин стоять, 8 хвилин обертаються в інший бік. Потік повітря проходить то з одного боку через зазори між укладеним сирцем, то з іншої, проходячи через «помилкову» стелю. Після того, як циркулююче всередині сушилки повітря зволожується, подається невелика кількість теплоносія шляхом відкриття шибера подачі тепла. Під впливом надмірного тиску, обов'язкового для нормальної роботи камери, і природної тяги, відпрацьований теплоносій (насичений вологою) видавлюється в канал і видаляється через трубу в атмосферу. Завдяки надмірному|надлишковому| статичному тиску, рівному 5 мм. рт. ст., а також роботі осьових вентиляторів, перепади температури усередині камери дуже малі (2-3°С).
Оператор сушильних камер постійно контролює роботу камер по приладах. Кожні 3 години покази приладів записуються в журнал. У разі стрибкоподібної зміни відносній вологості необхідно перевірити правильність роботи приладів. У разі різкого підйому температури в камері необхідно понизити тиск теплоносія, що подається, відкриваємо шибера на камері змішувача для додавання холодного повітря.
Прилади автоматичного регулювання режиму встановлені на 7-13 сушильних камер. Автоматичний режим сушки проводиться на заданій програмі з використанням ЕОМ. Після закінчення циклу сушки висушена цеглина не повинна простоювати більш за одну добу. Інакше відбуваються структурні руйнування керамічного каменя, знижується механічна міцність.
Таблиця 1. Основні технологічні параметри сушилки.
| № п/п | Найменування параметра | Одиниця вимірювання | Величина |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
Вологість сирцю, що завантажується в сушилку Повний цикл сушилки Залишкова вологість виробу Температура сирцю, що поступає в сушилку Температура теплоносія на початку періоду Температура теплоносія в кінціперіоду Вологість теплоносія в сушилці на початку періоду Температура повітря в розподільному повітреводі Теоретична кількість повітря для сушильні, на один блок Робочий тиск теплоносія |
% година % °С °С °С % °С тис.м.куб/год кгс/см.кв. |
22 120 2-3 30-40 30-40 50-60 90-95 95-120 115 1,0 |