Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
Розроб.
.
Керівник
Реценз.
Н. Контр.
Затверд.
Літ.
Акрушів
Зміст
Анотація
Вступ
1. Аналіз технологічного процесу…………………………………….
1.1 Типи та характеристики технологічногообладнання …
1.2 Опис схеми технологічного процесу …
1.3 Аналіз особливостей об’єкта татехнологічних середовищ…
1.4 Параметри контролю, регулювання, керування, сигналізації та блокування……………………………………………………………....
2. Техніко – економічне обґрунтуванняавтоматизації………………
3.Основні рішення по автоматизаціїоб’єкту…………………………
3.1 Формулювання завдань поавтоматизації об’єкту…
3.2 Вибір схеми автоматизації на підставі аналізу типових рішень …
3.3 Обґрунтування вибору приладів і засобівавтоматизації…
3.4Розробка проектної документації………………………………
3.4.1.Розробка схеми автоматизації та їїопис…
3.4.2.Розробка схем принципіальних та їх опис…
Змн.
Арк.
Підпис
Дата
Арк.
3.5.Монтаж і наладка засобівавтоматизації…
3.5.1 Розташування щитів ( пультів) на технологічній дільниці…
3.5.2 Компонування приладів і засобів автоматизації на щитах(пультах)та їх монтаж…
3.5.3 Монтаж датчиків і регулюючих органівна об’єкті…
3.5.4 Наладка системи автоматизації…
4.Розрахунковачастина…
4.1.Розрахунок регулюючого органу…
4.2Розрахунок надійності каналіврегулювання…
4.3.Розрахунок забезпечення енергоресурсами системи автоматизації
5. Розрахунок економічноїефективності…
6.Охорона праці…
6.1.Класифікаціяпримішень автоматизованої дільниці за категоріями пожежовибухонебезпеки………………………………
6.2.Правилаексплуатації системи автоматизації і обов’язки персоналу при управлінніоб’єктом…………………………………..
6.3.Впливавтоматизованого виробництва на персонал та та навколишнєсередовищє……………………………………………….
Висновки…
Література…
Анотація
Студента групи Мялика СергіяПетровича
В дипломному проекті на тему: «Автоматизаціяпроцесу виготовлення гелю”, розробленосистему автоматизації побудовану з використанням новітніх приладів та засобівавтоматизації що створені на базі сучасних пневматичних елементів, чим досягнуто зниження собівартості готовогопродукту та покращення технічних характеристик об’єкту.
В проекті вибрані прилади та засобиавтоматизації для процесу виготовленнягелю, розроблена схема автоматизації, функціональна та принципіальні схеми автоматизації, загальний видщита, схема зовнішніх проводок тапояснювальна записка.
За рахунок автоматизаціїзбільшилась кількість випускаємої продукції на %. Дана система єекономічно обґрунтованою, а також розроблені заходи з питань охорони праці.
Кількість сторінок пояснювальної записки
Список літератури назв.
Графічна частина представлена у вигляді 4-х креслень.
Вступ
На підприємствах парфумерно – косметичноїпромисловості, що переживають на даний час в Україні період занепаду, одним звирішальних факторів підйому виробництва є комплексна автоматизація.
Особливості технологічних розчинів ісуспензій, висока волога і температура навколишнього середовища ускладнюютьвпровадження загально промислових засобів виміру і автоматизації і пов’язані знеобхідністю утворення спеціальних засобів автоматизації, особливо приладівконтролю складу і властивостей проміжних продуктів і готової продукції.
Ускладнені технології напарфумерних заводах, підвищені вимоги доконкурентоспроможності вихідного продукту, вимагають поновлення таудосконалення систем управління на базі новітніх засобів виміру іавтоматизації.
Автоматизація виробництва парфюмерії (гелю) забезпечуєякісну і ефективну роботу технологічних ланок тільки у випадку комплексногопідходу до рішення цієї задачі. При такому підході і потрібно підготовити доавтоматизації технологічне обладнання, технологію і вибрати необхідні засобиавтоматизації для основних і допоміжних процесів.
Відділення виробництва гелю — один з основних процесів парфумерного виробництва, яким в значному ступенівизначається ефективність роботи заводув цілому. На вітчизняних заводах цей процес проводять, як правило, на спеціальнихапаратах безперервної та періодичної дії.
Автоматизація відділення виготовлення гелю дозволяє значно підвищити ефективність праці,покращити якість випускає мого продукту, створює умови для оптимальноговикористання всіх ресурсів виробництва. [1]
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк. 1. Аналіз технологічного процесу
1.1. Типи та характеристикитехнологічного обладнання.
Проектом передбаченовикористання реатора-змішувача, в якому проходить процес виготовлення гелю[1].
Останнім часом в парфумерно-косметичному виробництві для обробки тагомогенізації в’язкихпродуктів густиною до 200 Па∙с, застосовують реактори-змішувачіперіодичної дії, які обладнані трьома мішалками. Обертання мішалок здійснюється здійснюєтьсятрьома сооснымивалами,які приводить до обертання два незалежні приводи, один з яких є гідравлічним.
Реактор складається з корпусу знапівсферичним дном та вертикальної циліндричної частини, виготовленої знеіржавіюої сталі. Верхня частина корпусу закінчується фланцем, який має паз з уплотняющей прокладкою. На фланецькорпусу спирається фланець опуклої кришки. Фланці між собою стягуються барашковимигайками, надітими на вісім відкидних болтів. Корпус оснащений рубашкою, якаохоплює напівсферичне дно та частина циліндричної вертикальної ділянки длянагріву та охолодження.
Нагрів здійснюється водою
Кришка реактора з’єднана з траверсою, яка спирається на дві гідравлічніопори, призначені для підйому кришки.
Зверху на кришці встановлений перехідний патрубок, всередині якогорозміщені приводні конічні шестерні дляприводу валів, мішалок, які обертаються в різні боки з однаковою частотою, якарегулюється в діапазоні від 0 до 20 об/хв.
Одна мішалка якірного типу оснащена лопатками, підігнаними по профілюкорпуса та охоплюючими усю корисну поверхню з метою змішування та підвищеннятеплопередачі. Мішалка обертається проти годинникової стрілки.
Друга мішалка є протиобертаючоюмішалкою, яка перешкоджає обертанню продукту в апараті, має відводні лопасті,які сприяють кращому перемішуванню та перетиранню компонентів, закладених вапарат.
Обидві мішалки, які обертаються в різні сторони, рухаються за допомогоюодного гідравлічного мотор-редуктора, зєднаного гнучкими шлангами згідравлічною станцією.
Електродвигун потужністю 28 кВт та частотою обертання 960 об/хв через валпризводить до руху турбінну мішалку, призначену для утворення емульсії йгомогенізації всієї маси.
Три соосныхвала оснащені спеціальними уплотнительными пристроями, які виключають попаданняобробляємогопродукту в простір між валами.
Підйом кришки апарату здійснюється за допомогою гідравлічного приводу, якийстворює необхідний тиск в гідроциліндрах, всередині яких рухаються поршні,зєднані з опорами.
Для запобігання опускання кришки реактора у випадку відключенняелектроенергії або якихось неполадокгідросистема оснащена спеціальними клапанами.
Для спостереження за роботою мішалок на кришці реактора є люк діаметром 400мм, кришка якого закріплена відкидними болтами з барашковими гайками та маєсмотрове вікно з подвійним склом.
Для завантаження добавок в апарат на кришці є штуцер, обладнаний кранами таворонкою для завантаження.
Шарові клапани діаметром 100 мм служать для введення в апарат сипучихматеріалів.
Для розвантаження апарата є шаровий клапан діаметром 150 мм, який керуєтьсяпневмопоршнем.
Рубашкакорпусуобладнана запобіжним клапаном.
Для підведення та відведення води служать штуцери.
Реактор обладнаний мановакуумметром та термометром для заміру тиску чирозрідження, а також температури продукту всередині апарату.
Апарат має дві опорні лапи, за допомогою яких опирається на раму.Розрідження в апараті створюється через патрубок.
Можливість створення розрідження в апараті в процесі диспергування тагомогенізації дозволяє отримати деаерований продукт.
Реактор обслуговується гідравлічною станцією, яка складається з резервуарадля масла, двох насосів високого тиску та арматури з контрольно-вимірювальнимиприладами.
Технічна характеристика реактора-змішувача
Місткість апарату
загальна 4850 л,
робоча 3000л.
Електродвигун турбінної мішалки
потужність28 кВт,
частота обертання 960 об/хв.
Потужність електродвигунагідравлічного насосу 28 кВт.
Частота обертання якірної тапротиобертаючої мішалок 0-20 об/хв
Тиск води в сорочці 0,38 МПа
Витрати води 50 м3/год
Витрати охолоджуючої води при температурі + 15˚ 15 м3/год
Висота підйому кришки апарату 1700 мм
Габаритні розміри апарату
довжина 3110 мм
ширина 2160 мм
висота 6000 мм
Маса 2100 кг
1.2.Опис схеми технологічного процесу
Спирт тадодаткові компоненти виготовлення гелю поступають в ємність для виготовлення гелю, де змішуються при визначенійтемпературі, а потім охолоджуються. Для нагріву суміші ємності виготовлення гелю використовується гаряча вода, якуотримують шляхом нагріву в паро-водяному теплообміннику.
Системациркуляції води нагріву замкнена. Зворотня вода з оболонок ємностейвиготовлення гелю поступає в буферну ємність води і звідти насосом подається натеплообмінник. Пари спирту, що утворюються під час технологічного процесу подаються натеплообмінник-охолоджувач. Спирто-повітряна суміш потрапляє в змійовиктеплообмінника, при цьому пари спирту конденсуються та відводяться наводоочищення.
1.3 Аналіз особливостей об’єкта та технологічних середовищ
До головних особливостей об’єктавідноситься його вибухонебезпечність, це повязано з використанням спирту. Томупри виборі приладів та засобів автоматизації перевага надається пневматичнимприладам. При виробництві гелю використовується ряд специфічних технологічнихсередовищ (компонентів)[2].
Желирующими та гелеутворюючимиречовинами є такі природні речовини рослинного та тваринного походження, яківолодіють властивістю при відповідних умовах утворювати студні, желе, гелі і т.п. В косметичній промисловостінайбільше застосування знайшли агар, ефіри целюлози, альгінат натрію, желатин.Перші три речовини рослинного походження, а останнє – тваринного.
Агар – желирующее вещество, яке міститься в червоних та бурих водоростях,що ростуть в прибережних водах у берегів Білого та Японського морів і в іншихмісцях поза межами України. За своїмхімічним складом агар є полісахаридом. Він не має смаку, запаху, в холоднійводі (кімнатна температура) практично нерозчинний, але сильно набухає,поглинаючи багато води (його маса може при цьому збільшуватись а 12 раз). Вгарячій воді агар розчиняється та при охолодженні дає міцний студень.
Агар широко застосовується вкондитерській та парфумерній промисловості.
Альгінат натрію (натрієва сільальгінової кислоти) виготовляють з бурих водоростей сімейства ламінарія. Альгінат натріювикористовується в якості стабілізатора в емульсійних та захисних крамах, а також в шампунях. Алешироке застосування він отримав завдяки своїм високим гелеутворюючим властивостям взубних пастах в якості гідроколлоїда. Вязкість розчинів альгінату в 10-22 рази вища вязкості розчинів крахмалутієї ж концентрації.
Додавання альгінату натрію до складузубних паст дозволяє покращити їхструктуру та консистенцію. Альгінат натрію добре суміщається з усіма основнимикомпонентами зубних паст (крейдою, дикальцієм фосфатом, гліцерином, сорбітом таін.).
Ефіри целюлози – це сполуки, якіотримують спеціальними методами (етерифікацією клітковини) з бавовни, деревини,віскозних волокон льону та ін. За своєюхімічною структурою целюлоза є полісахаридом (головна структурна частина клеточныхстінок рослин). Найбільш поширено зефірів целюлози застосовуютьсяацетилбензил, етилцелюлоза таводорозчинний ефір целюлози – натрійкарбоксиметилцелюлоза – NaКМЦ.
Натрійкарбоксиметилцелюлоза (NaКМЦ).Натрієва сіль карбоксиметилцелюлози – простий ефір целюлози і гліколієвоїкислоти – хімічно стійка речовина без запаху, яка може утворювати вязкі розинипри малих її концентраціях, добре розчиняється в гарячій і холодній воді.Стабілізуючі, емульгуючі та желирующие властивості NaКМЦвикористовуються для виготовлення зубних паст і кремів. NaКМЦ, такяк і альгінат натрію, вводять до косметичних засобів у вигляді водних таводно-гліцеринових розчинів.
Желатин на відміну від агару, альгінатунатрію та ефірів целюлози за своєю природою є розчинною формою тваринного білка – колагена. Сировиною дляотримання желатину є багаті на колагентканини тварин (кості, шкіра, сухожилля та ін.). якість продукуємого желатинурегламентується стандартом, за яким желатин поділяється на три сорта: І, ІІ,ІІІ.
В косметичній промисловостівикористовується лише І сорт желатину для виготовлення кремів, шампунів, желета инших засобів.
Емульгатори. Емульгаторами називаютьповерхнево-активні речовини, які здатні знижувати поверхневий натяг міжфазних шарів емульсії та утворювати міцнізахисні адсорбційні плівки на поверхнікрапель дисперсної фази.
Всі емульгатори можна класифікувати затипами емульсій на гідрофільні,ліпофільні та емульгатори змішаного типу.
Емульгатори за своєю будовою складаються з полярної (гідрофільної) частини, яка споріднена доводи, та неполярною (ліпофільної-гідрофобної) частини, яка споріднена до жирів.В залежності від переваги тих чи інших груп емульгатори утворюють емульсії типу жир-вода (ж/в) або вода-жир (в/ж).
До емульгаторів типу вода-жирвідносяться фосфатиди (лецитин), ланолін, емульгатор ВНІІЖа, пентол,сорбітанолеат та ін. Для емульсій типу вода-жир необхідні гідрофільні емульгатори,в структурі молекул яких є полярнігрупи, які активно взаємодіють з водою (ОН, СООН, NO2, CO). Доемульгаторів типу жир-вода відносяться емульсійні воски стеаратдіетиленгліколя(ДЕГ), стеарат та олеат поліетиленгліколя молекулярною масою 400 (ПЕГ-400) таін.
Для створення емульсій типу вода-жирвикористовують гідрофобні емульгатори, своїми неполярними групами (CH3, CH2, C6H5та ін.)вони обернені в сторону жира (в даномувипадку дисперсійного середовища), утворюючи навколо краплинок води захиснуоболонку.
Для емульсій змішаного типу необхідніемульгатори або їх суміші, які містять одночасно в структурі своїх молекул якполярні так і неполярні групи атомів.
Останніми роками у звязку зі зростаннямвимог до якості косметичних виробів (стабільності, однорідності консистенції таін., а також ускладненням складу косметичних виробів для отримання стабільних емульсій використовується одночасно декількаемульгаторів або емульгуючих сумішей.
Емульгатори Т-1, Т-2 та Т-Ф ВНІІЖа,розроблені ВНІІЖем та впроваджені упромисловість, призначені для утворення емульсій типу жир-вода.
Найкращим емульгатором ВНІІЖа є Т-Ф, який є сумішшю емульгатора Т-1 та фосфатидів. В цій сумішіемульгатор Т-1 як складова частина забезпечує добре вологоутримання та високіпластичні властивості, а фосфатидний концентрат підвищує фізіологічнуцінність косметичних продуктів.
Спирти. В косметичних препаратах широковикористовуються наступні спирти: гліцерин, етиловий, бензиловий, сорбіт,поліетиленгліколь (ПЕГ-400) та ін.
Гліцерин являє собою трьохатомний спирт.В промисловості його отримують головним чином при гідролітичному розщепленніжирів.
Гліцерин випускають трьох видів – сирий,дистильований та технічно чистий. В косметиці дозволено застосування двохостанніх. Гліцерин гігроскопічний. Він може поглинати з повітря до 40% води повідношенню до його початкової маси. Завдяки цій властивості він отримав широкерозповсюдження в косметиці, як речовина, що швидко відбирає воду з тваринної тарослинної тканини. Він застосовується майже у всіх косметичних препаратах якпомякшуючий засіб та є одним з основних видів сировини для виготовлення зубнихпаст. Він не засихає, не горкне, замерзає при дуже низьких температурах і тому застосовується в якостісировини, що перешкоджає висиханню та замерзанню косметичних виробів.
Бензиловий спирт () – сильнаантисептична речовина. Застосовується в якості антисептика в кремах,косметичних рідинах, лосьонах і т.д.
Сорбіт – шестиатомний спирт, якийотримуєть відновленням глюкози. Він застосовується в якості повноцінногозамінника гліцерину, а також для отримання емульгатора сорбітанолеата. Сорбітбільш еластичний, гігроскопічний, ніж гліцерин, добре утримує воду і томувикористовується для виготовлення кремів типу жир-вода, в яких багато води імало жиру, а також для виготовлення зубних паст, живильних кремів, декоративноїкосметики та інших косметичних виробів.
Жирні спирти кашалотового жиру –дистильований продукт, який отримують з тулубу кашалотового жиру абоспермацетового жиру шляхом омилення їх з наступною дисциляцією спиртів підвакуумом.
Жирні спирти кашалотового жирузастосовується для отримання миючих засобів та в косметичних засобах. Гідрованіспирти кашалотового жиру широко використовуються у виготовленні пудр. Одним з основнихкомпонентів жирних спиртів кашалотового жиру є цетиловий спирт, якийвикористовується в якості вихідної сировини для виготовлення емульгаторів.
Поліетиленгліколь (ПЕГ-400) – володіє емульгуючою властивістюта використовується у промисловості в якості емульгатора. Крім того в суміші згліцерином та сорбітом використовується в рецептурах зубних паст як їхзамінник, а також в рецептурах лосьонів та жирних кремів як замінник етиловогоспирту та гліцерину.
1.4 Параметри контролю, регулювання, керування,сигналізації та блокування.
Відповідно до [1]та [2] регулюваннюпідлягають:
- температура в ємності виготовлення гелю(генераторі гелю);
- температура теплоносія (води);
Контролю та сигналізаціїпідлягають:
- температура виготовлення гелю.
Контролю підлягяють:
- тиск після насосу подачі води;
- тиск в колекторі пари.
Температура генерації гелю прямо впливає на якість змішування технологічнихкомпонентів. У випадку її підведення кількість спирту в гелі зменшується зарахунок його випаровування, у випадку зменшення температури не всі компоненти вповному обсязі розчинюються.
Температура теплоносія прямо пропорційно впливає на температуру утвореннягелю та стабільність процесу.
Для надання персоналу оперативної інформації про стан технологічного процесу,забезпечення первинним теплоносієм тароботу насосу води використовується контроль тиску пари та тиску води на виході з насосу.
Висновок.
Після аналізу технологічного процесу можна зробитивисновок про те, що процес достатньо складний. Велика кількість зовнішніхчинників, таких як якість сировини, що використовується при виробництві, спосібїї зберігання тощо, ставлять перед системою автоматизації задачі точного вимірутехнологічних параметрів, їх якісного регулювання та створення на стадії проектування надійної системи автоматизації
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк. 2. Техніко – економічнеобґрунтування автоматизації
Процес виготовлення гелю достатньо складний з точкизору фізико-технічних процесів, що проходять всередині генератора гелю.Автоматизація виготовлення гелю дає можливість отримання якісного вихідного продукту.
Для автоматизації використано суто пневматичніприлади і засоби автоматизації, або пневмо-електричні з високим ступенемвибухонебезпеки.
Використання пневматичних приладів та засобівавтоматизації дає змогу зменшити витрати на регулювання процесу за рахунокскорочення обслуговуючого персоналу, дає можливість економити кошти назабезпечення енергоносієм (стисле повітря коштує дешевше ніж електроенергія).
Використані прилади та засоби автоматизаціївипускаються вітчизняним заводом-виробником, що значно зменшує загальнувартість проекту. Сервісні центри для обслуговування знаходяться на Україні, щонадає оперативності у вирішенні питань ремонту та наладки.
Прилади та засоби автоматизації надійні та достатньошвидкодіючі для даного проекту. Вони прості в наладці та експлуатації.
Впровадження автоматизації надає можливістьінтенсифікувати виробництво, підняти рівень техніки безпеки та культуривиробництва, підняти продуктивність праці.
3.Основні рішення по автоматизації об’єкту
3.1Формулювання завдань по автоматизації об’єкту
Відповідно до [4] та [1] з урахуванням особливостей об’єкту автоматизаціїдо основних завдань відносяться;
- впровадження безперервної системивиробництва;
- інтенсифікація виробництва на основівпровадження новітніх досягнень науки і техніки; скорочення чисельностітехнологічних переходів;
- кількісний та якісний зріст одиничнихпотужностей обладнання;
- підвищення ефективності праці;
- створення передумов для подальшогоудосконалення систем автоматичного регулювання на основі впровадження ЕОМ,роботів та маніпуляторів;
- покращення якості випускаємої продукції;
- створення умов для оптимальноговикористання всіх ресурсів виробництва;
- стабілізація продуктивності лінії виготовлення гелю;
- регулювання якості гелю в заданих межах.
3.2 Вибір схеми автоматизації на підставі аналізутипових рішень
Джерела [1] та [2]дають тотожні рішення по автоматизації обєму. Стандартною схемою регулювання єслідуюча:
Рис. 2 Схема регулювання температури
Основною відмінністю схеми регулювання є використання застарілих засобівавтоматизації. Так для реєстрації пневматичного вихідного сигналу первинногоперетворювача теиператури використовується прилад ПВ 2.3, для регулювання –АРС-2-0, для виміру температури ТКП-1П, виконавчі механізми МІМ.
В деяких схемах використано прилади КСМ з пневматичними вихіднимисигналами.
Використання сучасних приладів і засобів для побудови схеми типового рішення, надають можливість створеннянадійної та перспективної у використанні системи регулювання, економії часу на проведення налагоджувальних робітстворює передумови для подальшого розвитку автоматизації.
3.3. Обґрунтування виборуприладів і засобів автоматизації
З метою побудови сучасної системиавтоматизації для контролю та управління процесів що протікають привиготовленні гелю, а також оптимізаціїсистеми автоматизації використано ряд вторинних вимірюючих, регулюючихпневматичних приладів а такожпневматичні первинні вимірюючі прилади.
Вибір пневматичних приладів та засобів автоматизації обумовленовикористанням в технологічному процесі спирту, який при зазначених умовах –пожежовибухонебезпечний [1,2].
Перетворювачі температури 13ТД 73, які використано для виміру температури мають межі виміру, які охоплюютьвесь можливий діапазон зміни температурних режимів на даному об’єкті.
Вони вібростійкі, надійні, випускаються сучасними підприє