 |
|
Автоматизация технологических процессов
Широкое внедрение автоматизации пищевых производств позволяет повысить эффективность технологических процессов и обеспечить полную сохранность натуральных свойств исходного сырья, поступающего на переработку.
Процесс разработки системы автоматизации и ее внедрения состоит из разнохарактерных работ, каждая из которых требует знаний и умений специалистов различных профилей и квалификаций но особая роль здесь принадлежит механикам.
Именно они выступают потребителями (заказчиками) системы автоматизации. Потребители лучше, чем кто-либо другой, знают объект автоматизации – технологический процесс и конкретные условия производства. Кроме того, они наиболее заинтересованы в создании наилучшей системы автоматизации, которая должна обеспечить повышение эффективности производства, поскольку они будут ее эксплуатировать. Поэтому механики должны принимать активное участие на всех стадиях разработки и внедрения систем автоматизации.
Необходимо отметить, что предпроектные работы имеют первостепенное значение, именно здесь закладываются основы успеха всех последующих действий по созданию высокоэффективных систем автоматизации.
6.1 Описание технологического объекта
6.1.1 Краткое описание технологического процесса производства масла сливочного
Молоко доставляют авто молоковозами, температура молока должна быть не более 10°С, перекачивается центробежным насосом, через счетчик молока емкость для хранения.
Молоко из емкости (танка) для сырого молока, центробежным насосом перекачивается в расходный бак, откуда перекачивается в нагреватель пластинчатого типа, где нагревается до 45°С. Молоко сепарируется в сепараторе-сливкоотделителе, при температуре 45°С.
Принцип действия сепаратора – сливкоотделителя представлен в п.4.
Пластинчатый нагреватель представляет собой набор тонких, штампованных, гофрированных пластин 3 между которыми образована поверхность теплообмена. В пластинах нагревателя (теплообменника) имеются круглые отверстия 4,5 для прохода теплоносителей и пазы, в которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных термостойких резин. Пластины сжимаются между подвижной 1 и неподвижной 2 плитами таким образом, что благодаря прокладкам между ними образуются каналы для поочередного прохода горячего теплоносителя и продукта. Неподвижная плита крепится к полу, а подвижная и пластины закрепляются в специальной раме 6.
Группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в котором теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет.
Рисунок 6.1 Нагреватель пластинчатый
6.2 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации
Анализ технологического процесса как объекта автоматизации проводится на основе исходных данных о технологическом процессе. В результате проведенного анализа инженер-механик должен четко сформулировать перечень задач, которые должна решать проектируемая система автоматизации. Эти задачи должны быть подчинены общей цели автоматизации технологического процесса, такой как: выпуск высококачественной продукции, соответствующей требованиям стандартов и технических условий, сокращение потерь от брака, повышение эффективности труда.
Проектируемая система автоматизации должна обеспечивать достижение цели в любых условиях, а также безопасность работы объекта; при этом она должна быть простой и надежной.
Таблица 6.1
| Оборудование | Процесс | Параметры | Функции АСУ | Примечание |
| Пластинчатая подогревательная установка | Теплообменные процессы | Температура молока | Регулирование, Контроль | Предотвращение микробиологических процессов, для продления срока хранения молока |
| Продолжение таблицы 6.1 | ||||
| Сепаратор- сливко- отделитель | Разделение на фракции | Давление на выходе сливок и молока, давление молока на входе в сепаратор | Контроль, сигнализация | Необходимо для лучшего разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой их от посторонних примесей |
| Бачок балансировочный | Заполнение, хранение | Уровень молока | Показания, сигнализация, регулирование | Необходимо для бесперебойной работы сепаратора |
| Насос для продукта | Транспортирование продукта | Давление в линии нагнетания | Контроль, сигнализация | Необходим для бесперебойной работы установки |
| Расход | Регулирование, Контроль | |||
| Бачок аккумуляторный | Хранение воды | Уровень воды | Показания, сигнализация | Обеспечение нагрева молока в заданном режиме |
| Пароконтактный нагреватель | Нагрев воды | Температураводы | Показания, сигнализация, регулирование | Обеспечение заданных параметров теплоносителя |
| Водяной насос | Циркуляция воды в контуре нагрева | Давление пара | Показания | Обеспечение нагрева молока в заданном режиме |
| Расход воды | Контроль |
6.3 Функциональные требования к системе автоматизации
Любая система автоматизации является совокупностью локальных систем. В зависимости от выполняемых функций различают:
- системы автоматического контроля;
- системы автоматической сигнализации;
- системы автоматического регулирования;
- системы автоматического пуска и останова оборудования;
- системы автоматической защиты и блокировки;
- системы программно-логического управления;
Локальные системы должны обеспечивать требования технологического регламента к точности, быстродействию и другим показателям их работы.
Таблица 6.2 – Требования к системам автоматического контроля
| Наименование контролирующего параметра | Заданное значение | Необходимая точность контроля | Форма отображения информации | Примечание |
| Температура молока на выходе из подогревателя | 450С | ±10С | Регистрация, показания | Возможны белковые загрязнен- ия чувствите- льного элемента датчика |
| Давление сливок на выходе из сепаратора | 0,25МПа | ±0,01 МПа | Показания | |
| Давление обезжиренного молока на выходе из сепаратора | 0,3МПа | ±0,01МПа | Показания | |
| Давление молока на входе в сепаратор | 0,25МПа | ±0,01МПа | Показания | |
| Давление в линии нагнетания продукта | 0,25 МПа | ±0,01 МПа | Показания | |
| Расход продукта в линии нагнетания | 15м3/ч | ±0, 1 м3/ч | Показания | |
| Расход воды | 3 м3/ч | ±0, 1 м3/ч | Показания | |
| Уровень молока в балансировочном бачке | 0,5м | ±0,01м | Показания | |
| Температура воды в пароконтактном нагревателе | 700С | ±10С | Показания | |
| Давление пара в пароконтактном нагревателе | 0,15МПа | ±0,01 МПа | Показания |
Таблица 6.3 – Требования к системам технологической сигнализации
| Таблица Наименование параметра | Значение сигнализирующего параметра | Допускаемая ошибка срабатывания | Вид сигнализации | Примечание |
| Давление на выходе сливок из сепаратора | Р<0,2 МПа | ±0, 01МПа | Звуковая | Звонок |
| Световая | Красный индикатор | |||
| Давление на выходе обезжиренного молока из сепаратора | Р<0,25МПа | ±0,01 МПа | Звуковая | Звонок |
| Световая | Красный индикатор | |||
| Световая | Красный индикатор | |||
| Уровень молока в балансировочн-ом бачке | L>0,6 м | ±0,001 м | Звуковая | Звонок |
| Световая | Красный индикатор | |||
| Уровень воды в бачке аккумуляторе | L>0,6 м L<0,3 м | ±0,001 м | Звуковая | Звонок |
| Световая | Красный индикатор |
Таблица 6.4 – Требования к системам пуска останова оборудования
| Наименование системы | Режим работы системы | Место установки | Примечание |
| Электродвигатель насосов | Местный | Местный щит управления | |
| Дистанционный | Щит КИПиА | ||
| Электродвигатель сепаратора - сливкоотделителя | Местный | Щит управления | |
| Дистанционный | Щит КИПиА |
Таблица 6.5 –Требования к системам автоматического регулирования
| Наименование регулируемого параметра | Заданное значение | Точность регулирования | Примечание |
| Температура молока на выходе из подогревателя | 450С | ±10С | Регулирование клапаном на патрубке горячей воды |
Продолжение таблицы 6.5
| Уровень молока в балансировочном бачке | 0,5м | ±0,01м | Регулирование клапаном на патрубке сырого молока |
| Расход продукта в линии нагнетания | 15 м3/ч | ±0, 1 м3/ч | Регулирование клапаном на патрубке сырого молока |
| Температура воды в пароконтактном нагревателе | 700С | ±10С | Регулирование клапаном на патрубке пара |
6.4 Разработка и описание функциональной схемы автоматизации
ФСА является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. ФСА выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 21.404-85 “ Автоматизация технологических процессов”.
ФСА представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологические аппараты (колонны, теплообменники и др.), машины (насосы, компрессоры и т.п.), трубопроводы, средства автоматизации (приборы, регуляторы, клапаны, вычислительные устройства, элементы телемеханики) и показаны связи между ними.