Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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.
Корнеплоды кондиционной сахарной свеклы должны соответствовать следующим требованиям:
физическое состояние не потерявшие тургор
цветушные корнеплоды,% не более 1
подвяленные корнеплоды,% не более 5
корнеплоды с сильными механическими
повреждениями,% не более 12
зеленая масса,% не более 3
содержание мумифицированных, подмороженных, загнивших корнеплодов не допускается.
Партии свеклы осматриваются, делятся по категориям, взвешиваются вместе с транспортом. Проводится определение общей загрязненности, а затем на полуавтоматической линии УЛС-1-сахаристости.
2.2. ХРАНЕНИЕ СВЕКЛЫ.
После проведения технологической оценки сахарной свеклы, она поступает на хранение. Корнеплоды укладывают в кагаты на предварительно подготовленном кагатном поле. Корнеплоды сахарной свеклы - живые организмы, в которых протекают процессы дыхания, а при неправильном хранении может происходить прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы.
Прорастание характеризуется отношением массы ростков к массе всей свеклы в образце. Прорастание начинается через 5-7 суток после уборки при повышенной температуре и влажности. Корнеплоды, находящиеся в кагате, прорастают неравномерно: в верхней части в 2 раза больше, чем в нижней. Прорастание - отрицательное явление, так как ведет к потерям сахарозы, в связи с усилением дыхания и увеличения выделения теплоты. Интенсивнее прорастают корнеплоды в невентилируемых кагатах, и те, на которых остались ростовые почки.
Для борьбы с прорастанием удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1%-ым раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3-4л на 1т свеклы). Если головка свеклы низко срезана, или она слегка подвялена, то при укладке в кагаты используют 0,3%-ый раствор пирокатехина (3-4л на 1т свеклы).
Микроорганизмы в первую очередь развиваются на отмерших клетках, механически поврежденных, подмороженных и увядших участках корнеплодов, затем поражаются живые, но ослабленные клетки. Поэтому важным условием предохранения сырья от порчи является его целостность. Необходимо создать благоприятные условия для защитных реакций в ответ на механические и другие повреждения.
Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах применяют 0,3%-ый раствор пирокатехина, 18-20%-ый раствор углеаммиаката (2-2,5% на 1т свеклы), препарат ФХ-1(1-1,5% к массе обрабатываемой свеклы). ФХ-1 представляет собой суспензию свежего фильтрационного осадка =1,05-1,15г/см, обработанного свежей хлорной известью(1,5% к массе свеклы).
Большое значение имеет температура и влажность как для прорастания, так и для развития микроорганизмов. Поддержание температуры 1-2 С, газового состава воздуха в межкорневом пространстве, влажности с помощью принудительного вентилирования кагатов, ликвидация очагов гниения способствуют сохранению корнеплодов сахарной свеклы от гниения, прорастания.
Минимальные потери сырья обеспечивают хранение его на комплексных гидромеханизированных складах.
Гидромеханизированные склады с твердым покрытием, оборудованной системой гидроподачи и вентилирования позволяют резко сократить потери свекломассы и сахара, но и значительно повысить эффективность использования всего комплекса технических средств и операций при разгрузке, складировании, хранении и подачи свеклы в переработку.
Механизированные способы возделывания и уборки сахарной свеклы привели к тому, что значительно увеличилась ее загрязненность. За последние годы загрязненность приемного сырья в среднем по России составила 14-16%, в отдельных случаях, превышая 30%.
В поступающей свекле содержится земля, травянистые примеси, ботва и свекловичный бой, которые, попадая в кагат, уплотняют его пространство, ухудшают аэрацию. Кроме того, попавшие в кагат мелочь и бой легко поражаются микроорганизмами, тем самым способствуя массовому гниению сырья.
Одно из радикальных средств снижения загрязненности - гидравлический способ очистки корнеплодов и последующее их хранение в мытом виде. Хорошие результаты обеспечивает установка на буртоукладочной машине устройства для выдувания сорняков, ботвы и соломы. На некоторых сахарных заводах в настоящее время используют способ очистки свеклы с помощью грохотов-очистителей с дальнейшим извлечением свекломассы из отходов очистки.
2.3. ПОДАЧА СВЕКЛЫ В ЗАВОД.
При уборке и транспортировке свеклы кроме земли, прилипшей к свекле, к ней примешиваются легкие и тяжелые примеси - ботва, солома, песок, шлак, камни и даже отдельные металлические предметы. В случае попадания этих примесей в свеклорезку, ножи тупятся и повреждаются, что ведет к ухудшению качества свекловичной стружки. Для получения стружки высокого качества необходимо более полно отделять от свеклы легкие и тяжелые примеси. Для этого по тракту подачи свеклы в завод устанавливают соломоботволовушки и камнеловушки, песколовушки.
Поступающая на завод свекла накапливается в железобетонной емкости, называемой бурачной и располагающейся рядом с главным корпусом завода. Главный гидротранспортер разделен на два участка: нижний и верхний. В начале нижнего участка, заглубленного в землю, устанавливают песколовушку большой вместимости. После нее свекловодяная смесь проходит через соломоботволовушку и камнеловушку, где освобождается от легких и тяжелых примесей и центробежным насосом подается в желоб верхнего участка гидротранспортера.
В верхнем гидротранспортере свекловодяная смесь повторно очищается с помощью ботвосоломоловушки и камнеловушки от примесей.
На нижнем гидротранспортере устанавливают четырехвалковую соломоловушку для более эффективного улавливания легких примесей, а на верхнем гидротранспортере - двухвалковую для контрольного улавливания легких примесей. Грабельные цепные ловушки улавливают до 20% легких примесей, но они должны находиться в отапливаемом помещении, так как зимой может произойти обмерзание грабель, поэтому лучше принять ротационные.
Для улавливания тяжелых примесей предусматривается две камнеловушки модернизированные АТП-М. Ее достоинства заключаются в том, что она не требует дополнительного расхода воды для отделения тяжелых примесей от свеклы, потребная мощность для привода незначительна.
Для нормальной работы соломоловушек, камнеловушек, свеклонасосов и свекломоек необходимо регулировать количество поступающей свеклы по гидротранспортеру в завод. Наиболее надежными и простыми механизмами, регулирующими подачу свеклы являются шиберные затворы. Правильное размещение регулирующих механизмов на тракте подачи играет существенную роль в качественной работе свекломойки.
Свеклу из нижнего гидротранспортера в верхний поднимают с помощью электронасосного агрегата ДН-ПНЦ-3х20. Подьем свеклы осуществляется на высоту 20м.
Перед поступлением свеклы на мойку важно как можно полнее отделить транспортерную воду и примеси от нее. Это осуществляется на дисковых и ротационных водоотделителях.
На ротационных водоотделителях, установленных до свекломоек, от массы свеклы вместе с транспортерной водой отделяются камни, песок, обломки и хвостики корней, а также частично ботва и солома. Для того, чтобы повторно использовать воду для транспортировки свеклы, ее необходимо очистить и осветлить.
Чтобы обломки и хвостики свеклы направить в производство или использовать на корм скоту, их необходимо уловить. Это производится на установке, состоящей из хвостикоулавливателя и классификатора КХЛ-6. Хвостики, бой свеклы и легкие примеси из хвостикоулавливателя сортируют в специальном устройстве. Хвостики и кусочки свеклы скатываются из устройства в специальную мойку для боя и хвостиков, а ботва, черешки листьев и мелкие кусочки свеклы поступают на транспортер и далее в жомохранилище или на реализацию.
Отсортированные хвостики и бой свеклы из свекломойки насосом подают в открытый лоток и шнеком-водоотделителем направляют на элеватор, которым вместе со свеклой транспортируют к свеклорезкам.
Такой тракт подачи наиболее эффективен, так как здесь наибольший эффект отделения примесей от свеклы, наименьшие потери свеклы при очистке и транспортировке и не происходит потерь хвостиков и боя, которые в противном случае составили бы примерно 3%.
2.4. МОЙКА СВЕКЛЫ.
Количество прилипших к свекле загрязнений составляет при ручной уборке (1-3)% от массы свеклы и при поточной механизированной уборке комбайном (10-12)%. Микроорганизмы заносятся с почвой, оставшейся на корнях свеклы.
Следовательно, свеклу необходимо отмыть от прилипшей к ней почвы, во-первых, для предохранения ножей в резке от их притупления и, во-вторых, для предупреждения загрязнения диффузионного сока.
Свекла частично отмывается от приставших к ней примесей в гидравлическом транспортере и свеклоподъемных устройствах. Для окончательной очистки свеклы от загрязнений и дополнительного отделения тяжелых и легких примесей применяются свекломойки.
Земля и глина лучше всего отмываются при трении корней друг о друга. Поэтому в начальной стадии мойки свекла должна находиться в скученном состоянии, т.е. вначале происходит отмывание свеклы в барабанной свекломойке типа Ш25-ПСБ-3. Принцип работы свекломойки заключается в том, что свекла в барабане не отмывается от грязи водой, а грязь оттирается от свеклы в суспензии определенной плотности. Степень отмывания земли от свеклы до 70%. Расход свежей воды до 30% к массе свеклы. Преимущество свекломоек барабанного типа заключается в том, что эффективность при очистке сильно загрязненной свеклы более высокая, постоянное удаление примесей, низкий процент повреждения свеклы. В комплексе с барабанной мойкой работает ополаскиватель Ш25-ПОС-3.
После барабана свекла поднимается в ополаскиватель. Из него свекла поднимается двумя шнеками. Внизу ополаскивателя имеется камнеловушка. Всплывшие в ополаскивателе легкие примеси удаляются ситчатым транспортером. После ополаскивателя свекла дополнительно очищается в гидрокамнепескоулавливателе.
После барабанной свекломойки и ополаскивателя свекла поступает в корытную свекломойку типа Ш1-ПМД-2. Свекломойка состоит из отделения с низким уровнем воды и отделением с высоким уровнем воды.
В первой части отделения мойки с низким уровнем воды происходит интенсивное механическое удаление поверхностных загрязнений свеклы при недостатке воды, во второй части этого отделения свекла частично отмывается при наличии незначительного объема воды. Во втором отделении при наличии избытка воды завершается отмывание свеклы и отделение примесей.
Чистая свекла выводится шнековыми конвейерами, в верхней части которых установлены форсунки для подачи чистой хлорированной воды для ополаскивания свеклы.
Потери сахара в транспортерно-моечной воде зависят от качества свеклы и времени года. До наступления морозов размер потерь определяется в зависимости от качества свеклы, доставляемой железнодорожным транспортом, и находится в пределах (0.17-0.35)% от массы свеклы.
Чтобы потери сахара были в допустимых пределах, необходимо, чтобы температура воды при мойке здоровой свеклы была не более (15-18)оС, а при мойке мороженой свеклы была такой, чтобы свекла не смерзлась в аппарате. В случае повышения температуры воды потери сахара увеличиваются.
Поступающая в свекломойку вода должна содержать минимальное количество микроорганизмов.
После отмывания свеклы, вода от свекловодяной смеси отделяется на дисковых водоотделителях.
Отмытую свеклу из свекломойки элеватором, после которого установлен контрольный ленточный транспортер с подвесным электромагнитным сепаратором, направляют в бункер перед свеклорезками.
Для удаления из массы свеклы ферромагнитных примесей, неуловимых на предыдущих стадиях очистки, применяются электромагнитные сепараторы типа ЭП2М.
Наличие двух свекломоек в моечном отделении необходимо для более высокого эффекта отмывания свеклы от загрязнения, и для повышения чистоты диффузионного сока.
2.5. ПОЛУЧЕНИЕ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА.
Для учета количества свеклы, поступающей на переработку в свеклосахарный завод, она взвешивается. Взвешивание свеклы производится на автоматических порционных весах.
Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом свекле необходимо придать вид стружки. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется на свеклорезках при помощи диффузионных ножей, установленных в специальных рамках.
Производительность диффузионной установки и содержание сахара в обессахаренной стружке в очень большой степени зависит от качества стружки. Свекловичная стружка, получаемая на свеклорезках в настоящее время, может быть желобчатой или пластинчатой в зависимости от типа диффузионного аппарата. Толщина нормальной стружки составляет (0.5-1) мм. Поверхность ее должна быть гладкой без трещин. Слишком тонкая стружка нежелательна, так как она деформируется, сбивается в комки и ухудшает циркуляцию сока в диффузионных установках. Качество свекловичной стружки принято определять длиной ее в метрах в навеске массой 100 г. Хорошим показателем качества стружки может являться температура и давление на слой.
Для получения качественной свекловичной стружки на центробежных свеклорезках необходимо, чтобы свекла в процессе изрезывания с достаточным усилием прижималась к поверхности ножей и внутренней поверхности барабана. Для центробежных свеклорезок с диаметром барабана 1200 мм при скорости резания 8.2 м/с давление на внутреннюю поверхность барабана около 40 кПа.
На центробежных свеклорезках при нормальных условиях эксплуатации получают стружку наилучшего качества, при этом расходуется наименьшее количество ножей на изрезывание 100 т свеклы по сравнению с другими конструкциями свеклорезок. Производительность свеклорезок можно регулировать изменением частоты вращения ротора или количеством работающих ножей. При переработке волокнистой свеклы диффузионные ножи часто забиваются волокнами и получить стружку хорошего качества невозможно. Для очистки ножей применяется продувка их паром или сжатым воздухом с избыточным давлением 0,7 МПа. После того, как свекла была изрезана в стружку, стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату, предварительно производят взвешивание стружки ленточными весами.
Диффузией называется извлечение из сложного по своему составу вещества, с помощью растворителя.
В механизированных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекловичная стружка и диффузионный сок находятся в непрерывном противоточном движении.
Важнейшее требование, предъявляемое к диффузионным аппаратам - это строгое соблюдение принципа противотока сока и стружки при равномерном заполнении всего аппарата. Хорошая работа диффузионного аппарата возможна только на стружке высокого качества. Стружка не должна перемешиваться в ходе процесса, а лишь перемещаться, если в аппарате имеются транспортирующие устройства. Для получения диффузионного сока высокого качества в аппарате следует поддерживать определенную температуру, а длительность диффундирования должна быть оптимальной.
Диффузионный процесс необходимо осуществлять при отсутствии воздуха, так как при доступе воздуха диффузионный сок сильно пенится, в нем усиленно развиваются микроорганизмы, вызывающие коррозию стенок аппарата. Потери сахара в процессе диффузии не должны превышать установленных норм, а потери тепла должны быть минимальными. Диффузионные аппараты не должны быть сложными в обслуживании и ремонте.
Достоинствами наклонных диффузионных аппаратов являются: компактность, удобство в обслуживании, относительно низкие потери сахара в жоме, низкая откачка, возможность автоматизации работы.
К недостаткам относятся следующие параметры: измельчение стружки при транспортировке, разные порции стружки находятся в разное время в аппарате, причиной этого является неэффективность транспортирующих органов.
Основные технологические показатели наклонного диффузионного аппарата:
Длина 100 г стружки 9-12 мм
Потери сахара в жоме 0,3% к массе свеклы
Откачка сока 120% к массе свеклы
Время пребывания стружки в аппарате 70-100 мин.
Температурный режим
по камерам в аппарате, оС 68;70;72;68
Более жесткий температурный режим в аппаратах непрерывного действия вызвал применение более грубой стружки и необходимость подавления микробиологических процессов. Для регулирования температуры применяют воду для экстракции стружки с t=70oC и pH 6,2-6,5. Повышение микробиологических процессов повлекло за собой неучтенные потери сахара и коррозию аппаратов.
При соблюдении оптимального технологического режима, в первую очередь температуры, когда деятельность микроорганизмов подавлена, неучтенные потери не превышают 0,13% к массе свеклы. Когда режим нарушен, или поступает свекла низкого качества с большим содержанием обломков, зараженной бактериями, грибами; жизнедеятельность микроорганизмов интенсифицируется и неопределена, потери сахарозы возрастают до 0,5% и более, что отрицательно сказывается не только на работе диффузионной установки, но и на работе всего завода, так как каждая из 0,1% неучтенных потерь сахарозы приводит к снижению выхода сахара на (0,2-0,25)% к массе свеклы.
Так как в головной и хвостовой частях аппарата часто бывает температура 60оС и ниже, то для подавления микрофлоры в точку, расположенную на 1/4 активной длины диффузионного аппарата, от места подачи свежей воды, через каждые два часа вводят 40%-ый раствор формалина (10л на 100 т свеклы).
Для достижения более длительного действия антисептика и уменьшения его расхода, эту дозу формалина можно разделить на несколько частей и вводить одновременно и быстро в разные точки диффузионного аппарата.
На диффузии сахарозы переходит на 98% в диффузионный сок, солей кальция на 80%, солей натрия на 60%, белковых веществ на 30%.
Выходящий из диффузионного аппарата свежий жом прессуют до содержания сухих веществ 22%, что дает возможность возвращать жомопрессовую воду на диффузию.
После диффузионной установки жом направляется на двухступенчатое прессование. После первой ступени наклонных прессов СВ=12%, жом направляется либо на вторую ступень прессования до СВ=22%, либо - на реализацию свеклосдатчикам.
После второй ступени прессования жом направляется в отделение высушивания в барабанных жомосушках до СВ=87%.
Жомопрессовую воду перед возвращением в диффузионный аппарат подвергают очистке: фильтрации, тепловой стерилизации и т.д. Схема работает следующим образом. Жомопрессовая вода через мезголовушку поступает в сборник исходной воды и оттуда насосом подается в одноходовой пароконтактный подогреватель I ступени, где нагревается паром самоиспарения отработанной воды. Из подогревателя вода проходит через гидрозатвор с высотой столба жидкости около 9м и поступает в одноходовой пароконтакный подогреватель II ступени, где вторичным паром IV или III ступени выпарной установки подогревается до температуры (85-90)оС. Из подогревателя вода поступает в цилиндрический отстойник, где в течении (10-12) мин осветляется, стерилизуется и направляется в охладитель. Очищенная жомопрессовая вода, охлажденная до (70-75)оС, поступает в сборник жомопрессовой воды.
Использование аммиачных конденсатов в качестве питательной воды весьма выгодно. Но для того, чтобы использовать ее на диффузии, ее необходимо подготовить.
Для нашей технологической схемы предусмотрена подготовка питательной воды на диффузию, разработанную профессором кафедры технологии сахаристых веществ ВГТА А.И. Громковским и В.Е. Апасовым, которая была применена на Добринском сахарном заводе. По этой схеме барометрическая вода из сборника насосом подается в дефекосатуратор, где повышают pH воды до 1111.5. В контрольный ящик дефекосатуратора подается аммиачная и жомопрессовая воды из сборников и затем смесь барометрической, аммиачной и жомопрессовой вод поступает в сульфитатор I ступени, потом в сульфитатор II ступени, в результате чего pH воды снижается до 6-6.5. Далее сульфитированная добавочная вода подогревается в пароконтактном подогревателе до температуры 75-85оС и аэрируется перед попаданием в сборник питательной воды на диффузию, в котором она имеет следующие параметры: pH=6-6,5; t=70оС. Подготовленная вода поступает на диффузию.
Удаление аммиака осуществляется продуванием аммиачной воды в течение 12-15 мин диспергированным воздухом.
При переработке свеклы пониженного качества аммиачные конденсаты обрабатывают ортофосфорной кислотой, которая осаждает ионы железа, аммония, магния, а с ионами кальция при pH=5.8-6.5 образует Ca(H2PO4)2. Эта соль кальция переводит пектиновые вещества в нерастворимое состояние и делает свекловидную стружку более упругой. На дефекации ортофосфорная кислота полностью осаждается.
Такой способ подготовки питательной воды предусматривает подщелачивание ее известью до pH 11.5, сульфикацию до pH 7.0-7.2 и добавление ортофосфорной кислоты до pH 5.8-6.5.
Диффузионный сок, освобождаясь от мезги на ротационной пульполовушке типа ПР-25/30, направляется на известково-углекислотную очистку.
2.6. ОЧИСТКА ДИФФУЗИОННОГО СОКА.
Диффузионный сок - поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др.
Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки. Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка. При использовании в качестве реагентов для очистки гидроксида кальция и диоксида углерода осуществляются реакции коагуляции, осаждения, разложения, гидролиза, адсорбции и ионообмена.
Эти мероприятия направлены на решение двух основных задач: повышение общего эффекта очистки, который до настоящего времени не превышает 40%, и сокращение расхода реагентов.
Очищенный в пульполовушках диффузионный сок поступает в подогреватели для нагрева до температуры (85-90)оС и затем направляется в котел прогрессивной преддефекации. В последнюю секцию вводится молоко в количестве (0.2-0.3)% к массе свеклы, обеспечивающим выход сока из него с pH 10.8-11.6. На преддефекации, где сок достигает метастабильного состояния pH 8.5-9.5, вводится вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а также 150% к массе свеклы сока I сатурации (нефильтрованного). Холодная преддефекация (температура до 50оС) длится (20-30) минут, теплая (температура 50-60оС) - 15 минут.
Из преддефекатора сок без подогрева поступает в аппарат на холодную (теплую) основную дефекацию, где смешивается с известковым молоком (1-1.8)% CaO массы свеклы. Оптимальная длительность холодной дефекации (20-30) минут, теплой - 15 минут.
После холодной дефекации сок нагревается до температуры (85-90)оС в подогревателях и подается в дефекатор (горячая дефекация), где выдерживается 10 минут. На выходе из дефекатора к соку добавляется известковое молоко (0.5-0.7)% СаО к массе свеклы для повышения фильтровальных свойств сока I сатурации. Далее дефекованный сок поступает в циркуляционный сборник, где смешивается с (5-7) кратным количеством сока I сатурации, рециркулируемого по внешнему контуру, и в аппарате I сатурации сатурируется в течение 10 минут до pH 10.8-11.6. Затем сок самотеком поступает в сборник и насосом через подогреватель перекачивается в напорный сборник, расположенный примерно на высоте 6 м над листовыми фильтрами.
В ФИЛСах сок I сатурации разделяется на фильтрат и сгущенную суспензию. Достоинствами ФИЛС являются: простота конструкции, малая металлоемкость, малая занимаемая площадь, в (3-5) раз меньше затрат времени на фильтрование, а так же более высокое (в 1.5-2 раза) содержание твердой фазы в суспензии, что повышает производительность вакуум-фильтров.
Суспензия через нижний сборник и верхний напорный сборник направляется в вакуум-фильтры, где после отделения и промывания фильтрованный осадок выводится в отходы, а фильтрат отделяется в ресивере и смешивается с нефильтрованным соком I сатурации в нижнем сборнике.
Применение вакуум-фильтров обусловлено полным отделением частиц осадка от сока и промывки осадка от сахарозы.
К фильтрованному соку, поступающему из ФИЛС, добавляют известковое молоко (0.2-0.5)% СаО к массе свеклы, нагревают смесь до температуры (92-95)оС и в течение 4-5 минут подвергают дополнительной дефекации в дефекаторе.
Из дефекатора сок самотеком поступает в сатуратор, где в течение 20 минут сатурируется до оптимальной щелочности (0.01-0.025)% СаО (pH 9-9.5), затем насосом через нижний сборник перекачивается в напорный сборник, фильтруется на листовых фильтрах и подается в сульфитатор, где его обрабатывают сульфитированным газом (10-12)% SO2 до щелочности 0.05-0.1% CaO (pH 8.5-8.8).
Сульфитированный газ получают путем сжигания серы в серосжигательных печах. Газ охлаждают в сублиматоре и вентилятором подают в нижнюю часть сульфитатора. Сульфитированый сок в начале насосом подается на дисковые фильтры. Фильтрованный сок направляют на выпарную станцию.
Сгущенная суспензия сока II сатурации из сборника возвращается на преддефекацию, где кристаллы карбоната кальция этой суспензии, обладающие достаточно высоким положительным x-потенциалом, используются как затравочные центры для осаждения коагулирующих несахаров.
При переработке свеклы хорошего качества применяют более _ простую схему очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией (когда диффузионный сок нагревают до температуры 85-90оС и вводят в него сразу всю известь, необходимую для достижения оптимального pH), возвратом сока или сгущенной суспензии сока I сатурации на преддефекацию, горячей основной дефекацией, без дефекации перед II сатурацией.
Преимущество типовой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоит в том, что холодная (теплая) прогрессивная преддефекация (ППД) с противоточным движением извести и сока позволяет полнее осадить вещества коллоидной дисперсности, не разлагая их в щелочной среде, и получить плотный и устойчивый к пептизации коагулят.
При возврате сгущенной суспензии сока II сатурации (вместо нефильтрованного сока или сгущенной суспензии сока I сатурации) в несколько раз уменьшается рециркуляция больших масс сока, что положительно влияет на его термоустойчивость и качество.
В процессе холодной основной дефекации (ОД) в соке растворяется в 3-4 раза больше извести, чем при горячей. Позднее, когда сок нагревается, и проводится горячая дефекация, большая часть растворенной извести в осадок не выпадает, а осаждается в пересыщенном состоянии, что обеспечивает более глубокое разложение несахаров. Для этой же цели предназначена и дополнительная дефекация перед II сатурацией. Кроме разложения несахаров, введение извести перед II сатурацией дает возможность повысить эффективность адсорбционной очистки сока карбонатом кальция.
Все основные мероприятия, позволяющие добиться максимально возможного выхода сахара необходимого качества при переработке свеклы пониженного качества, заложены в типовой схеме.
К дополнительным радикальным мероприятиям по повышению качества и выхода сахара можно отнести отделение преддефекованного осадка, замену сока I сатурации при возврате на преддефекацию (ПД) сгущенной суспензии.
В качестве экстремальной меры можно использовать проведение "мгновенной" дефекации, т.е. осуществление дефекосатурации при пониженном значении pH. В этом случае, чтобы устранить пенение диффузионного сока в предсатураторе, его предварительно нагревают до (55-60)оС, смешивают с суспензией сока II или I сатурации до pH2o 8.5-9.0 и подают в сборник рециркулятор внешнего рециркуляционного контура предсатуратора.
При переработке свеклы порченой с наличием корнеплодов, пораженных слизистым бактериозом, для улучшения фильтрования рекомендуется применять раствор активированного полиакриламида.
Целью преддефекации является максимальное осаждение веществ коллоидной дисперсности и ВМС и образование осадка, структура которого была бы достаточно устойчивой к разрушающему воздействию ионов Са в условиях высокой щелочности и температуры на ОД. ППД позволяет при постоянном добавлении извести добиться постепенного нарастания щелочности (Щ), при этом достигаются благоприятные условия для коагуляции не только pH 11.0, но и более низких его значениях, что дает возможность заметно ускорить фильтрование сока I сатурации, т.е. позволяет выполнить цепь процесса ПД. Добавление сгущенной суспензии осадка сока I сатурации в зону со значением pH<10 дает возможность получить осадок с лучшими фильтрационными свойствами, т.к. выпадающие в осадок частицы коагулята будут ионы Ca2+ связываться частицами возврата, содержащими CaCO3, в более жесткие агрегаты. Здесь происходят реакции коагуляции и осаждения. Ион Ca2+ с анионами щавелевой, лимонной, винной, оксилимонной, фосфорной и в слабой степени серной кислоты образует соли Са, нерастворимые в воде. Осаждение происходит постепенно в интервале pH2o 9.0-11.5 вместе с агрегатами высокомолекулярных соединений, но полностью они выпадают в осадок лишь на сатурации после снижения щелочности в результате адсорбции анионов карбонатом Ca2+ и осаждения Ca2+ в виде CaCO3. Также идут реакции коагуляции и осаждения высокополимеров. Коагулируют белки, сапонины, красящие вещества.
Комбинированная холодно или тепло-горячая ОД позволяет повышать растворимость извести в дефекованном соке, обеспечивать термоустойчивость продуктов и одновременно снижать их цветность.
На основной холодно-горячей дефекации идут реакции: разложение амидов кислот и солей аммония, дающих с известью растворимые соли Ca; разложение редуцирующих веществ (РВ); при этом образуются 2 группы кислот:
1) дающие с ионами Са2+ осадки;
2) дающие с ионами Са2+ растворимые соли, часть из которых окрашена;
разложение пектиновых веществ (ПВ). Полностью провести реакцию разложения на основной дефекации нельзя, но стремиться к этому нужно, т.к. незаконченные реакции разложения приводят к разложению инвертного сахара, при этом снижается рH и повышается цветность (ЦВ); падению Щ на выпарке; усилению пенообразования. На ОД подается избыток извести, большая растворимость извести в соке на холодной ступени дает возможность, сатурируя перенасыщенный известью горячий сок получать на I сатурации сок с мелкими однородными кристаллами CaCO3, обладающей повышенной фильтрационной и _ адсорбционной способностью.
Цель первой сатурации - очистка сока методом адсорбции и получение осадка CaCO3 с хорошими фильтрационными свойствами. Происходит адсорбция солей Са и некоторых кислот, представляющих собой продукты щелочного распада инвертного сахара, образовавшегося на ОД. Особое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ), замедляющих процесс кристаллизации и ухудшающих качество продукции.
Дополнительной дефекацией перед II сатурацией достигают разложение оставшихся в соке РВ и дополнительного разложения амидов, повышается эффект очистки и уменьшается ЦВ и содержание солей Са.
II сатурация необходима для промежуточного отделения осадка несахаров при избыточной Щ, которая необходима для предотвращения перехода осажденных солей Са снова в раствор сока. При проведении II сатурации нужно как можно полнее осадить ионы Са, довести активную Щ до такой величины, которая обеспечивала бы эффективное проведение сульфитации и минимальное разложение сахарозы при выпаривании, получение термоустойчивого сока и сиропа.
Основные цели сульфитации: обесцвечивание соков путем восстановления красящих веществ в бесцветные соединения, уменьшение Щ и вязкости сиропа путем замены K2CO3 на K2SO3. Основной эффект сульфитации заключается в предотвращении образования красящих веществ.
При выборе схемы очистки диффузионного сока из свеклы того или иного качества необходимо руководствоваться требованиями к технологическим показателям диффузионного сока и сока очищенного. Критерием в этом должен быть максимальный выход сахара, соответствующего показателям ГОСТ, при оптимальном расходе извести.
Достижение поставленных требований обеспечивают соблюдение оптимальных параметров и использованием вспомогательных материалов (флокулянтов, пеногасителей, подщелачивающих агентов) для интенсификации процессов.
1.6.1.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а П Д.
Холодная Теплая Температура, оС 40-50 50-60 Длительность процесса, мин 20-30 12-15 pH2o преддефекованного сока, ед. 10.8-11.2 10.8-11.2 Количество возврата, % к массе свеклы: сгущенная суспензия, % 10-20 10-20 сок I сатурации, % 30-100 30-100 скорость отстаивания см/мин 1.5-3.0 1.5-3.0
1.6.2.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а О Д.
Холодная Теплая Горячая Температура, оС 40-50 50-60 85-90 Расход извести, % к массе НСХ диффузионного сока 85-120 85-120 (% к массе свеклы) (2.0-3.0) (2.0-3.0) Щ по ф-ф, % СаО 0.8-1.1 0.8-1.1 0.8-1.1 Оптимальная длительность с учетом возврата, мин 20-30 10-15 5-10
1.6.3.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а I с а т у р а ц и и. Длительность, мин 10 pH2o сока, ед. 10.8-11.2 Содержание СО2 в сатурационном газе, % 28-35 Давление сатурационного газа, МПа 0.04-0.06 Количество рециркулирующего сока I сатурации, % (регулируется в зависимости от качества диф. сока) 300-800 Средняя скорость отстаивания, см/мин 2.5-5.0 Коэффициент использования сатурационного газа, % 65-75
1.6.4.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а д е ф е к а ц и и п е р е д II с а т у р а ц и е й. Температура, оС 90-96 Длительность, мин 2-5 Щ по метилоранжу, % СаО 0.2-0.6 Расход извести, % от общего 10-25
- для порченной свеклы 30
1.6.5.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а II с а т у р а ц и и. Длительность, мин 10 pH2o, ед. 9.2-9.7 Содержание СО2, % 28-35 Цветность, усл. ед. не более 18 Содержание солей Са, % СаО 0.03-0.10 Доброкачественность, % 88-92
1.6.6.Т е х н о л о г и ч е с к и е п а р а м е т р ы п р о ц е с с а с у л ь ф и т а ц и и. pH2o сока 8.9-9.2 pH2o сиропа 8.0-8.5 pH2o клеровки перед сульфитацией не ниже 7.2 Содержание свободных сульфитов в соке и сиропе, % SO2 к массе продукта 0.002-0.003
2.7.СГУЩЕНИЕ СОКА ВЫПАРИВАНИЕМ.
По значению выполняемых функций, сложности и стоимости в тепловой схеме центральное место занимает выпарная установка, которая состоит из отдельных аппаратов.
Сок II сатурации должен быть сгущен до сиропа с содержанием сухих веществ до 65-70% при первоначальном значении этой величины 14-16%.
Выпарная установка позволяет расходовать на сгущение сока 40-50% пара к массе всего сока за счет многократного использования парового тепла.
Сок поступает в I корпус, а затем проходит все корпуса установки последовательно и из концентратора удаляется сироп.
Ретурный пар используется только в I корпусе выпарной установки. Последующие корпуса обогреваются вторичными парами предыдущих корпусов. Из последнего корпуса соковый пар поступает на концентратор, а с него на конденсатор.
Число ступеней выпарной установки выбирается на основании технико-экономического расчета, в котором учитывается: капитальные затраты, эксплуатационные расходы. Увеличение числа ступеней выпарной установки (ВУ) приводит, с одной стороны, к уменьшению расхода греющего пара, что влечет за собой уменьшение эксплуатационных расходов, с другой стороны, к увеличению суммарной поверхности нагрева выпарных аппаратов, что приводит к увеличению капитальных затрат.
На выбор числа ступеней существенное влияние оказывает температурный режим ВУ, т.е. условие, что полезная разность температур в каждом корпусе должна быть не менее 6-8оС.
Четырехкорпусная ВУ с концентратором отличается повышенной устойчивостью в эксплуатации и высокой тепловой экономичностью, благодаря большой кратности использования ее вторичных паров. Эта ВУ в настоящее время принята в качестве типовой. Масса воды (W), выпариваемой в ВУ, зависит от содержания сухих веществ в очищенном соке (СВ1) и сиропе (СВ2).
СВ1
W = Q (1 - ДДД ), где
СВ2 Q - масса очищенного сока.
Образующийся в выпарных аппаратах и других теплообменниках конденсат систематически выводится в сборники через конденсатные колонки. Конденсат отработавшего пара используется для питания паровых котлов, а конденсат вторичных паров - для нагрева различных промежуточных продуктов.
Необходимо постоянно отводить некондесирующиеся газы из паровых камер, которые накапливаясь в верхней части греющих камер, препятствуют потоку притекать к поверхности теплообменника. Неконденсирующиеся газы из верхней части греющих камер по трубопроводам выводятся в пространство с давлением пара на одну ступень ниже, чем давление греющего пара. При таких условиях отводимый с газами пар не теряется бесполезно; кроме того, из-за разности давлений создается непрерывное движение газа от I корпуса к кондесатору смешения.
Для создания разрежения в последнем корпусе и концентраторе и удаления неконденсирующихся газов из системы в схему включена вакуум-кондесационная установка, состоящая из двух ступеней: предконденсатора, основного конденсатора, каплеловушек, сборников барометрической воды и вакуум-компрессора.
При выпаривании в соке происходят химические превращения: снижение рН, нарастание цветности, образование осадков. Эти процессы протекают наиболее интенсивно в термолабильном соке, т.е. соке, неустойчивом к температурному воздействию.
Снижение рН обусловлено разложением в соке 0.04-0.06% сахарозы, до 30% редуцирующих веществ и образованием органических кислот. Чтобы поддерживать необходимый рН в ВУ (примерно 7.5-8), в сок перед II сатурацией добавляют тринатрийфосфат.
Цветность сиропа нарастает в результате разложения редуцирующих веществ и их взаимодействиями с аминокислотами, а также карамелизации сахарозы. Интенсивность этих реакций зависит от рН, t, концентрации реагирующих веществ, реагентов, продолжительности выпаривания, наличия ионов железа и прочих факторов.
Результатом образования осадков в сиропе при выпаривании является снижение растворимости солей Са, когда они оказываются в пересыщенном состоянии и их избыток выкристаллизовывается.
Одним из эффективных способов торможения реакции образования красящих веществ в ВУ является достижение достаточного полного разложения редуцирующих сахаров в процессе очистки сока и минимального разложения сахарозы при выпаривании. Немаловажное значение имеют также содержание оптимального уровня в кипятильных трубках и равномерное распределение греющего пара в греющих камерах выпарных аппаратов, что предохраняет поверхности нагрева в _ местах ввода пара от пригорания сахара.
Образование накипи на внутренней поверхности трубок выпарных аппаратов вследствие выделения и осаждения солей минерального происхождения постоянно снижает коэффициент теплопередачи и приводит к понижению производительности станции. Для восстановления нормальной работы выпарной станции применяются механические методы или химические методы очистки поверхности нагрева.
Иногда используют деминерализацию сока перед выпариванием путем пропускания его через ионообменные смолы.
Борьба с накипеобразованием в теплообменной аппаратуре возможна с помощью ультразвуковых колебаний, которые нарушают обычный процесс образования накипи и действуют разрушающе на нее.
2.8. УВАРИВАНИЕ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ УТФЕЛЕЙ.
Кристаллизация сахара - завершающий этап в его производстве. Здесь выделяют практически чистую сахарозу из многокомпонентной смеси, которой является сироп.
В сокоочистительном отделении из диффузионного сока удаляется около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где большая часть сахарозы выкристаллизовывается в виде сахара-песка, а несахара остаются в межкристальном растворе.
Выход сахара на 75% зависит от потерь сахара в мелассе. Потери в продуктовом отделении определяют технико-экономические показатели завода. Качество сахара прямо связано с потерями его в мелассе. Задачей оптимизации технологического процесса является выбор между глубоким истощением мелассы и качеством песка.
Задача получения сахара стандартного качества решается с помощью многоступенчатой кристаллизации, при этом потери будут минимальны.
Наибольшее распространение получили двухступенчатая и трехступенчатая схемы продуктового отделения. Для получения сахара хорошего качества используют гибкие схемы, предусматривающие оперативное перераспределение потоков в соответствии с ситуацией на заводе.
Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации составлял 30-33%, а коэффициент завода составлял бы 80% при среднем качестве свеклы.
В достоинство трехпродуктовой схемы можно включить более высокий выход (37%) и высокое качество получаемого товарного продукта. От прочих схем она отличается прямоточностью, существует один рециркуляционный контур - возврат клеровки.
Исходным сырьем для продуктового отделения является сульфитированная смесь сиропа с клеровкой сахаров II кристаллизации и сахара-аффинада III кристаллизации с чистотой не менее 92%.
Из этой смеси в вакуум-аппаратах I продукта уваривают утфель I кристаллизации до массовой доли сухих веществ 92.5%, при этом содержание кристаллов в утфеле составляет 55%.
Уваривание осуществляют в вакуум-аппаратах периодического действия, поэтому после уваривания утфель выгружается в буферную промежуточную емкость приемной мешалки. После выгрузки аппарат пропаривается экстра-паром I корпуса выпарной установки и пропарка направляется в клеровочную мешалку. Если пропарка проводится ретурным паром, то ее можно направлять в приемную мешалку, где при смешивании с утфелем растворяется около 2-3% кристаллов.
Утфель центрифугируют нагорячо (t=70-75оC), при этом рекомендуется использовать центрифуги с фактором разделения 1000. При фуговке отделяем 2 оттека.На первой стадии выделяется "зеленая" патока I, которая направляется в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса зеленой патоки для уваривания утфеля II.
По окончании отделения зеленой патоки в ротор центрифуги подается горячая артезианская вода в количестве 3.0-3,5% по массе сахара, проводится пробелка сахара и выделяется II оттек утфеля I кристаллизации, который направляется в сборник под центрифугами, а затем перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, где создается запас для уваривания утфеля II.
Разность доброкачественности оттеков должна быть 5-7 единиц.
Выгруженный из центрифуг сахар-песок транспортируют для высушивания, охлаждения, отделения ферромагнитных примесей, комков сахара и пудры. Затем он поступает в бункеры, откуда в склад бестарного хранения или на упаковку.
Уловленную циклонами сахарную пыль, а также комочки сахара с виброконвейера и из сушильного барабана растворяют в очищенном соке и подают в клеровочные мешалки.
Белая и зеленая патоки используются для уваривания утфеля II (промежуточного) продукта. В процессе уваривания в начале в вакуум-аппарат забирается белая патока и в конце зеленая _ патока. Утфель II продукта уваривают до массовой доли сухих веществ 93-94%, при этом содержание кристаллов в утфеле достигает 45%. Используют вакуум-аппараты периодического действия. После уваривания утфель выгружают в приемную мешалку. Вакуум-аппараты пропаривают экстра-паром I корпуса, пропарку направляют в приемную мешалку, Из приемной мешалки утфель II кристаллизации нагорячо (70-75оС) направляют на центрифугирование. Для этого рекомендуется использовать центрифуги непрерывного действия с коническим ротором, снабженным сегрегатором. Центрифугирование может проводиться с пробеливанием или без него. В любом случае после пробеливания оба отека соединяются в одном сборнике под центрифугами, а затем перекачиваются в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса для уваривания утфеля III продукта.
Желтый сахар II шнеком направляют в клеровочную мешалку, где растворяют сульфитированным соком II сатурации или сиропом.
Клеровка с массовой долей сухих веществ 65-72% направляется в сборник сиропа после выпарной установки, где смешивается с сиропом и направляется на сульфитацию, а затем используется для уваривания утфеля I.
Из белой и зеленой патоки II уваривают утфель III кристаллизации в вакуум-аппаратах периодического действия до значения массовой доли СВ=94-96%, при этом содержание кристаллов в утфеле 35-37%. Дальнейшее сгущение и кристаллизация в вакумм-аппаратах невозможна, т.к. вязкость утфеля становится чрезмерно высокой, но межкристальный раствор утфеля в вакуум-аппаратах недостаточно истощен. Чистота раствора составляет 65-67%. Из него еще можно выделить сахарозу. Истощение раствора считается нормальным, когда чистота его уменьшается до 55-58%. т.е. для дальнейшего истощения необходимо провести второй этап кристаллизации утфеля III методом охлаждения - для этого утфель выгружают в приемную мешалку утфеля III.
Вакуум-аппараты пропаривают экстра-паром I корпуса выпарки, пропарка направляется в приемную мешалку и перемешивается с утфелем. Из приемной мешалки утфель направляют в батарею кристаллизаторов с вращающейся поверхностью охлаждения, при движении по кристаллизатору температура утфеля уменьшается с 70оС до 35оС. За счет уменьшения растворимости сахароза выделяется из раствора на поверхности кристаллизатора, за счет этого чистота межкристалльного раствора уменьшается примерно на 10 единиц (от 65 до 55%), а содержание кристаллов в утфеле повышается от 35-37% до 44-48%. Из последнего кристаллизатора утфель непрерывно подается в утфелераспределеитель с вращающейся поверхностью теплообмена. В утфелераспределителе осуществляется подготовка утфеля III продукта к центрифугированию методом подогрева, раскачки при подогреве с 30-35 до 40-45оС, при раскачке температура постоянна.
Разделение утфеля III кристаллизации осуществляется в центрифугах периодического действия с фактором разделения 1500 или центрифугах непрерывного действия с двумя коническими роторами, при этом в первом роторе выделяется меласса, во тором проводится аффинация желтого сахара. При переходе желтого сахара с первого ротора на слой желтого сахара подается аффинирующий раствор: зеленая патока I, разбавленная до массовой доли сухих веществ 75% и подогретая до t=80оC. Со второго ротора отводится аффинационный оттек, который собирается в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами. Из сборника перед вакуум-аппаратом отбирается на уваривание утфеля III на последние подкачки.
При использовании центрифуг периодического действия в центрифуге выделяется меласса, желтый сахар выгружается в аффинационную мешалку, куда подается аффинирующий раствор (разбавленная зеленая патока I в количестве 60% по массе желтого сахара). В мешалке желтый сахар 10 минут перемешивается с аффинирующим раствором и насосом подается на центрифугирование. Рекомендуется использовать центрифуги непрерывного действия с коническим ротором. При центрифугировании выделяется один аффинационный оттек. Желтый сахар III выгружается и шнеком подается в клеровочную мешалку, где растворяется с желтым сахаром II сульфитированным соком II сатурации или сиропом.
Меласса - отход производства, взвешивается и направляется в мелассохранилище.
При изменении качества перерабатываемой заводом свеклы необходимо производить соответствующую корректировку трехкристаллизационной схемы:
а) при переработке свеклы с полученным сиропов из ВУ доброкачественностью 91-92% часть первого оттека утфеля I направляют на уваривание утфеля III кристаллизации;
б) при получении сиропа с Дб=90% переходят на работу по двухкристаллизационной схеме.
Целесообразно также применять трехкристаллизационную схему ВНИИСП, которая имеет следующие отличительные особенности:
- утфель III уваривают на кристаллической основе утфеля II из общего оттека утфеля II и аффинационного оттека;
- аффинационный утфель центрифугируют совместно с утфелем II.
При поступлении на уваривание должны выполняться следующие качественные требования к продуктам: сироп в смеси с клеровкой должен содержать не менее 65% массовой доли СВ, быть прозрачным и иметь рН 7.8-8.2, содержание солей Са 0.12-0.5% СаО к массе сиропа, цветность не более 40 усл. ед.
Получаемый сахар-песок должен соответствовать требованиям ГОСТ 21-78.
Эффект кристаллизации утфеля I должен составлять 12-13 ед., утфеля II - 5-7 ед., утфеля III - 10-12 ед. яш1
Технологические параметры процесса кристаллизации.
При уваривании утфелей происходит:
- увеличение цветности в результате разложения редуцирующих веществ, в основном, меланоидинов. В конце уваривания цветность утфеля III увеличивается в несколько раз, а утфеля I и II - в 1.5-2 раза.
- понижение рН, из-за разложения редуцирующих сахаров образуются органические кислоты, способствующие увеличению инверсии.
2.9. СУШКА, ОХЛАЖДЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ САХАРА.
Целью сушки является удаление поверхностной влаги и обеспечение длительного хранения кристаллическго сахара. На сушку направляется сахар с t=60оC после центрифугирования и влажностью 0.8-1.2%.
Для обеспечения длительного хранения влажность должна соответствовать относительной влажности хранилища. Влажность и температуру нормируют в зависимости от способа хранения.
Существуют два способа хранения: тарный в мешках 50 кг влажность до 0.14% и температура до 25оС и бестарный - в силосах емкостью 10000-20000 т влажностью не более 0.04% и t до 22оС.
После центрифуг сахар-песок влажностью 0.8-1.8% подают виброконвейером к элеватору. Влажный сахар поднимается элеватором и попадает в сушильную часть установки, где высушивается горячим воздухом (t=105оC). Сушка производится в прямотоке, что позволяет не превышать критическую температуру разложения сахарозы (85оС). Охлаждение сахара осуществляется в противотоке, температура сахара понижается до 20оС.
Высушенный и охлажденный сахар-песок подается на машину рассева, где отделяются конгломераты и мелкие фракции. Для бестарного хранения формируются фракции с коэффициентом однородности до 10%. После рассева сахар направляется в бункера, находящиеся в упаковочном отделении, из которых затаривается в мешки, взвешивается, зашивается и ленточным транспортером направляется в склад.
При бестарном хранении сахар подается в дозреватель для удаления внутренней влаги из объема кристалла за счет диффузии приблизительно на 10 суток, после чего сахар направляется в силос.
2.10. ПОЛУЧЕНИЕ ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА И САТУРАЦИОННОГО ГАЗА.
Из склада хранения известняк конвейером подают на сортировку. Отсортированный известняк конвейером подают в бункер-накопитель топлива. Топливо подают через дозатор. Известняк вместе с ковшом скипового подъемника взвешивают на весах.
После дозировки порции шихты ковш по направляющим поднимается к верху печи. При опрокидывании его шихта высыпается в загрузочную воронку. Герметичность загрузочной воронки обеспечивает клапан.
Полученный в результате обжига известняка сатурационный газ из балки отсоса газа попадает в сухую ловушку, а затем в газопромыватель для окончательной очистки и охлаждении водой. Затем через каплеулавитель газ поступает в компрессор, который подает его в завод. Для поддержания разрежения в газопромывателе и каплеулавливателе удаление воды в них осуществляется через гидрозатвор.
Обожженная известь по направляющему желобу поступает в известегаситель, куда из сборника подают воду. Полученное известковое молоко поступает на вибросито, где отделяются частицы размером более 1.2 мм, затем в мешалку, гидроциклоны - для отделения частиц от 1.2 до 0.3 мм - и в мешалку известкового молока. Из мешалки насосом подают на дефекацию.
3. СПЕЦИАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.
АСР уровня в сборнике VI (поз 9).
Для непрерывности технологического процесса, необходим постоянный контроль уровня сиропа в сборнике VI (поз 9).
Для процесса регулирования уровня используются следующие средства автоматизации:
1. Ультразвуковой датчик для бесконтактного непрерывного измерения уровня, фирмы Endress + Hauser, модель Prosonic S FDU91, для подключения к преобразователю FMU95
Предел диапазона измерения – 10 метров;
Данный датчик обеспечивает -
Бесконтактный метод измерения, почти не
зависит от свойств среды
• Встроенный датчик температуры для коррекции
времени прохождения сигнала. Точное
измерение даже при изменении температуры
• Герметичный датчик FDU91 со сваркой
PVDF для измерения жидкости; для высокой
химической стойкости
• Встроенная система определения датчика в
преобразователе FMU90; простой ввод в
действие
• Установка на расстоянии до 300 метров от
преобразователя
• Пригоден для измерения в жестких окружающих условиях благодаря отдельной установке от преобразователя
• Устойчивость к грязи и наростам вследствие эффекта самоочистки
• Встроенная система обогрева против обледенения датчика
• Устойчивость к атмосферным явлениям и подтоплению (IP68)
• Сертификаты для взрывоопасных пыли и газа (ATEX, FM, CSA)
2. Преобразователь для подключения ультразвуковых датчиков FDU90 в корпусе для монтажа на DIN-рейку, фирмы Endress + Hauser, модель Prosonic S FMU95.
Данный преобразователь обеспечивает -
Простое меню с подсказками на 6-строчном дисплее
• Отображение на дисплее кривой эхо-сигнала для быстрой и простой диагностики
• Простое управление, диагностика и документирование измерительной точки через поставляемое ПО "ToF-Tool - FieldTool Package" или "FieldCare".
• Встроенное в датчики измерение температуры для коррекции времени прохождения сигнала.
• Линеаризация (до 32 точек, свободно настраивается)
• Интеграция в систему через PROFIBUS DP - до 20 измеряемых значений
• Автоматическое определение датчиков FDU90
• Подключение датчиков прежней серии FDU8x
• Настройка к индивидуальным требованиям через структуру продукта
Принцип измерения
BD: блокдистанция; D: расстояние от мембраны датчика до поверхности продукта; E: нулевой уровень;
F: диапазон (полная дистанция); L: уровень; V: объем (или масса); Q: расход
Датчик излучает ультразвуковые импульсы по направлению к поверхности продукта. Импульсы
отражаются от поверхности обратно и принимаются датчиком. Преобразователь Prosonic S измеряет
время t между излучением и приемом импульсов. Прибор использует время t (и скорость
распространения звука c) для расчета расстояния D между мембраной датчика и поверхностью
продукта:
D = c · t/2
Относительно D определяется необходимая измеряемая переменная:
• уровень L
• объем V
• расход Q через поперечное сечение водослива или открытого канала
Блокдистанция: Шкала F не может быть увеличена из-за наличия блокдистанции BD. Эхо-сигнал уровня в пределах блокдистанции не может быть обработан из-за переходных процессов в датчике.
Коррекция времени прохождения сигнала: Встроенный в каждый ультразвуковой датчик датчик температуры компенсирует изменение скорости распространения звука в зависимости от изменения температуры.
Подавление помех Функция подавления эхо-помех Prosonic S гарантирует, что случайные эхо-сигналы (напр., от кромок, сварных швов и соединений) не будут распознаваться, как уровень эхо-сигнала.
Линеаризация Запрограммированные кривые линеаризации для специальных типов емкостей
• Горизонтальный, цилиндрический танк
• Сферический танк
• Танк с пирамидальным основанием
• Танк с коническим основанием
• Танк с плоским, наклонным основанием
Запрограммированные кривые линеаризации вычисляются в режиме реального времени.
Таблица линеаризации содержит до 32 точек линеаризации; вводится вручную или полуавтоматически.
Функции регистрации
• Индикация пиков мин./макс. уровней и мин./макс. температур в датчике
• Запись последних 10 аварийных состояний
• Индикация рабочего состояния
• Индикация часов наработки
3. Насос для пищевых продуктов фирмы Seepex, серия BCSO.
Применяются главным образом в пищевой, фармацевтической, косметической и химической промышленности. C обозначает способность насоса к CIP (Cleaning in Place очистка на месте), а S – способность к SIP (Sterilisation In Place – стерилизация на месте).
Насосы CS отвечают высочайшим требованиям в области щадящей транспортировки, гигиены, очистки и стерилизации. Они соответствуют предписаниям Санитарного стандарта 3-A США и директивам EHEDG.
Насос обеспечивает -
• особенно щадящая транспортировка даже продуктов с высокой степенью вязкости со стабильным объемом и давлением транспортировки
• небольшие затраты на очистку: оптимизированный корпус насоса без “мертвых“ зон препятствует отложению продуктов и упрощает полноценную очистку CIP
• удобен в обслуживании вследствие легко монтируемых/демонтируемых шарниров
• испытанные, рассчитанные на соответствующий случай применения, – торцевые уплотнения обеспечивают гигиеничную герметизацию вала
• материал статора и дополнительные уплотнения, имеющие допуск FDA, гарантируют высокую безопасность и качество транспортируемых продуктов
• можно производить SIP горячим паром в тактовом режиме работы насоса
> Объем подачи: от 30 л/ч – до130 м3/ч, давление: до 24 бар
4. Преобразователь частоты компании ABB, модель ACS550.
Преобразователь частоты ACS550 от АВВ предназначен для управления работой низковольтных асинхронных электродвигателей мощностью от 0,75 до 355кВ.
Стандартный привод АББ легко приобрести, просто смонтировать, настроить и эксплуатировать, что значительно экономит время. Частотный преобразователь оснащен простым пользовательским интерфейсом и коммуникационным протоколом Modbus, прост в выборе, настройке и пусконаладке. Кроме того, для него используются стандартные запасные части.
С помощью приводов этой серии возможно построение автоматизированных производственных систем. Частотник АББ ACS550 позволяет сократить издержки на электроэнергию при работе двигателя, увеличить срок службы эксплуатируемого оборудования и снизить риск выхода электродвигателя из строя. Частотный преобразователь ABB является универсальным электроприводом, имеющим самую широкую сферу применения.
Частотный привод ACS550 успешно применяется в целлюлозно-бумажной, пищевой, деревообрабатывающей и металлургической отраслях производства. Благодаря простоте настройки и стандартизации различных габаритов преобразователи частоты АББ позволяют максимально быстро настраивать производственные линии, уменьшить сроки изготовления продукции OEM производствам.
Особенности преобразователя частоты ACS 550 от ABB:
· Устройство FlashDrop
· Простое использование привода с интеллектуальной панелью управления;
· Встроенный дроссель переменной индуктивности для снижения гармонических искажений;
· Векторное управление без и с обратной связью;
· Платы с защитным покрытием для тяжелых условий среды;
· Встроенный фильтр ЭМС для категории C2 первых условий эксплуатации в стандартной комплектации;
· Гибкие возможности по выбору коммуникационного протокола;
· Сертификация UL, cUL, CE, C-Tick и GOST R;
· Одобрен директивой RoHS.
Технические характеристики частотного привода АВВ:
· Два типоисполнения по номинальному напряжению
3 фазное 380-480В для электродвигателей от 0,75-355 кВт
3 фазное 200-240В для электродвигателей от 0,7-75 кВт
· Выходное напряжение от 0-Uпит, с частотой от 0 до 50 Гц.
· Диапазон мощностей от 1,1 до 355 кВт
· 7 типоисполнений по размеру
· Векторный принцип управления электродвигателем –с датчиком частоты и без, что обеспечивает высокий крутящий момент двигателя на низких частотах вращения
· Два встроенных ПИД регулирования
· Степень защиты IP21, может доукомплектовываться кожухом со степенью защиты IP54
· Время замедления и ускорения 0-1800 С.
· Встроенный фильтр ЭМС первого и второго уровня для защиты оборудования от наведенных высокочастотных импульсов.
· Встроенный вентилятор охлаждения – для защиты от перегрева преобразователя
· Встроенный дроссель подавления гармоник
· Интеллектуальная панель управления в стандартной комплектации для локального управления настройками частотного преобразователя и отображения действующих параметров работы. Возможно подключение выносной панели.
· Встроенная шина Modbus в стандартной комплектации. Возможно расширение подключаемых протоколов связи с помощью подключения дополнительных встраиваемых модулей.
Дополнительное оборудование частотных преобразователей ACS550 от ABB:
· При превышении длины кабеля от привода до электродвигателя более чем в 1,5
· Тормозные блоки и прерыватели
Для типоразмеров R1 и R2 тормозные прерыватели поставляются в комплекте, для остальных типоразмеров прерыватели заказываются отдельно/
· Предохранители для гарантированной защиты от токов перегрузки и КЗ.
5. Шаровые краны высокого давления из нержавеющей стали 400, 401.
Описание -
Шаровые краны OMAL серий 400, 401 широко применяются на промышленных
предприятиях для управления потоками жидкостей и газов.
Серия 401 отличается от серии 400 полированным корпусом и может применяться в
химической и пищевой промышленности для более легкой мойки корпуса.
Корпус шаровых кранов выполнен из нержавеющей стали AISI 316. Краны OMAL из
нержавеющей стали используются при подаче агрессивных сред под давлением до 160
бар. Частое применение краны из нержавеющей стали находят в пищевой, химической,
нефтяной, фармацевтической отраслях.
Шар крана, также как и корпус, выполнен из нержавеющей стали AISI 316, что
гарантирует высокий ресурс при работе с агрессивной средой. Уплотнение шара
выполнено из материала PTFE, стойкого к многим видам агрессивных сред.
Уплотнение штока крана (шток - соединяет шар с приводом) выполнено двумя
кольцевыми манжетами из материала FKM (у большинства аналогичных моделей только
одно).
Шаровые краны серий 400, 401 сертифицированы по стандарту ATEX на применение во
взрывоопасной среде. Эти серии кранов соответствуют классу A по нормам герметичности
EN 12266 - полное отсутствие утечек. Такая высокая герметичность позволяет
использовать краны на вакууме глубиной до -0,95 бар (95% вакуума).
На кранах всех размеров (G3/8" ÷ G4") присутствует монтажная площадка,
выполненная по стандарту ISO 5211, для присоединения пневматического или
электрического привода.
6. Системы управления
Системы управления разработана специально для управления, регулирования и контроля. Для использования в сфере дозирующего оборудования и для защиты насосов, например от избыточного давления и сухого хода, в наличии имеются стандартные модули. От переливов компонентов, и немедленной реакции при появлении не штатной ситуации. Система реализует пропорциональный метод регулирования подачи компонента.
Управление, регулирование, контроль и блокировки выведены на панель оператора по месту.
Данные элементы АСУ ТП, позволяют производить более качественное управление технологическим процессом, с мониторингом всех необходимых параметров как по месту, так и дистанционно, на автоматизированном рабочем месте. Система имеет высокую степень отказоустойчивости, и требует минимизировать присутствие технологического персонала.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В курсовом проекте разработана автоматизированная система контроля и управления уровня. Проведён анализ технологического процесса, и подобранны необходимые отказоустойчивые средства автоматизации. Дана оценка показателей качества разработанной системы регулирования.
Современные достижения в автоматике, радиоэлектронике и вычислительной технике позволяют рассматривать комплексную автоматизацию производственных процессов как единую систему автоматизации, охватывающую производство, в целом начиная с проектирования изделий и технологии их изготовления и кончая доставкой изделий потребителю. С расширением применения робототехнических средств, наряду с внедрением оборудования, отличающегося высокой степенью концентрации операций, значительно повысилась гибкость управления производством. Сегодня машиностроение стоит на пороге широкого внедрения комплексно-автоматизированных ГПС, позволяющих предприятиям в нужный момент и за короткое время переходить на выпуск новой или существенно модернизированной продукции при минимальных затратах.
ГПС — это новый этап в автоматизации производства, основанной на широком использовании принципов групповой технологии, станков с числовым программным управлением (в том числе типа «обрабатывающий центр») и гибких автоматизированных производственных модулей, промышленных роботов, роботизированных комплексов, автоматизированного транспортно-складского оборудования и других машин, объединенных автоматизированной системой управления производством. Непременными компонентами ГПС являются системы автоматизированного проектирования и автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Создание ГПС — комплексная научно-техническая проблема. Ее решение связано с разработкой точного и надежного многооперационного оборудования и систем управления, введением автоматического контроля точности обработки и состояния инструмента, применением адаптивного управления процессом обработки, развитием диагностических методов и средств автоматического контроля за состоянием оборудования. Не менее важно совершенствовать транспортирование, хранение и учет заготовок, деталей, инструмента, оснастки и материалов. Требуется резко повысить надежность оборудования и систем управления, предназначенных для работы в условиях ГПС.
Речь идет о системе производства, при которой материалы и компоненты доставляются в цеха лишь по мере надобности и не накапливаются там. При такой организации производства все должно выполняться в соответствии с заранее установленным графиком при заранее рассчитанной себестоимости. Таким образом, метод «как раз вовремя» сводится прежде всего к системе обеспечения оптимальных запасов, т.е. системе рациональной организации производства и управления, когда ритму сборки изделия подчинены все звенья производственного процесса. При этом достигается существенная экономия за счет сокращения запасов комплектующих изделий и готовой продукции, экономятся производственные площади, оборудование используется на полную мощность. Товарные запасы сокращаются до минимального уровня, при котором еще можно обеспечить производственный процесс.
Внедрение новой системы обеспечивает:
При этом ГПС позволяет достичь состояния, когда каждый участок, цех и предприятие обходятся минимальными запасами сырья и заделов производства, тщательно рассчитанных исходя только из условий выравнивания времени различных технологических циклов. Конечно, это возможно лишь при сквозном внедрении гибких автоматизированных производств на заводе в целом и тщательном соблюдении дисциплины поставок предприятиями-кооператорами и потребителями продукции.
Внедрение системы организации производства по принципу «как раз вовремя» тесно связано с решением следующих основных задач:
^ Первая задача потребует полной электронизации управления народным хозяйством, особенно при решении вопросов, связанных с разработкой и взаимодействием планов производственной кооперации и углубления специализации производства. При этом важное значение приобретают планирование, организация различных видов информации, связи, транспорта, обеспечение гарантийного обслуживания, обеспечение взаимодействия поставщиков и потребителей.
^ Вторая задача — рациональное управление запасами с целью доведения их до оптимального уровня, который должен обеспечить устойчивый непрерывный ход производства, — прямо зависит от выполнения первой. Главный вопрос при решении этой задачи заключается в минимизации запасов на промежуточных складах, создании автоматизированных складов-распределителей и средств гибкого транспортирования различного технологического назначения (для сырья, покупных изделий и деталей, вспомогательных материалов, готовых изделий, компонентов незавершенного производства) с обеспечением учета их наличия, простоты восполнения, с выделением приоритетных материалов, определяющих нормальный ход производственного процесса.
Внедрение системы обеспечения оптимальных запасов наиболее актуально для условий мелкосерийного и среднесерийного производств, характеризующихся в настоящее время наличием значительных буферных запасов, что в свою очередь приводит к существенным потерям в виде незавершенного производства.
Интегрированные системы управления всеми сферами производства в условиях ГПС обеспечивают, наряду с групповым управлением оборудованием, управление ритмом производственного процесса с учетом сменных и суточных заданий для отдельных рабочих мест. В банке данных управляющих систем для ГПС содержатся, наряду с другими, данные о производственных запасах, что открывает возможность в случае производственной необходимости обеспечить оперативное пополнение запасов на производственных участках с помощью автоматизированных транспортно-складских систем. Поэтому применительно к серийному производству решение поставленных задач, возможно, прежде всего, при наличии таких технических средств, которые вместе с новой организацией производства характерны для ГПС, в том числе автоматизированных систем управления производством, автоматизированных систем технологической подготовки производства.
^ Третья задача — повышение эффективности транспортирования и перемещения материалов — по своему содержанию во многом зависит от методов решения второй. Снижение издержек на транспортирование, перемещение и хранение единицы продукции, как известно, прежде всего зависит от сокращения производственного цикла, что чаще всего достигается многоинструментальной обработкой на оборудовании с высокой степенью концентрации операций (типа «обрабатывающий центр») и от уменьшения транспортных потоков и потерь при хранении, что достигается созданием автоматизированных складов и организацией автоматизированных систем подготовки и управления производством.
^ Четвертая задача — обеспечение одновременного изготовления деталей, составляющих сборочный комплект,— решается путем широкого использования обрабатывающих центров и гибких переналаживаемых многооперационных модулей. Обеспечение единовременной доставки всех компонентов производства, необходимых для выпуска готового изделия, тесно связано с диспетчированием производства и оснащением предприятия автоматизированными гибкими транспортно-складскими средствами.
^ Пятая задача — повышение качества изделий — является необходимым условием функционирования любой автоматизированной системы, а также условием обеспечения работы по методу «как раз вовремя». Приемка деталей и изделий от поставщиков должна осуществляться без входного контроля (или с автоматическим выборочным контролем), а качество должно быть гарантировано. Контрольные службы в системе производства должны функционировать таким образом, чтобы обеспечить контроль изделий после каждой операции. Экономическая эффективность и гарантия качества могут быть достигнуты при этом только в условиях полной автоматизации контрольных операций.
Таким образом, наиболее полное развитие современных форм организации производства по принципу «как раз вовремя» может быть обеспечено на базе гибких систем, которые, в свою очередь, основываются на широком использовании средств вычислительной техники, автоматики, новых видов обрабатывающего оборудования и средств робототехники. Комплексная автоматизация производства, создание ГПС с широким использованием робототехнических средств открывают перспективы и для внедрения новых современных форм организации производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. «Автоматизация технологически процессов пищевых производств». Под редакцией профессора Е.Б. Карнина. – М. «Пищевая промышленность» 1997г.
2. Нудлер Г.И., Тульчик И.К, «Основы автоматизации производства». – М «Высшая школа» 1976г.
3. Исаакович Р.Я. «Технологические измерения и приборы». – М: «Недра» 1979г.
4. Капустин, Н. М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для втузов / Под ред. Н. М. Капустина. — М.: Высшая школа, 2004. — 415 с.
5. Юревич, Е. И. Основы робототехники. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 416 с.
6. Воройский, Ф. С. Информатика. Энциклопедический систематизированный словарь-справочник. (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах). — М.: Физматлит, 2007. — 760 с.
7. Цыпкин Я. З. Основы теории автоматических систем. М., Наука, 1977
8. WWW «Всемирная паутина»