Автоматизация линии уборки навоза с транспортными тележками ТСН-3Б

Курсовая работа по теме: «Автоматизация линии уборки навоза с транспортными тележками ТСН-3Б»

Выполнил: Мащенский Проверил: Анцушкевич В.И.

1. Технологическая характеристика проектируемого объекта

2. Разработка функциональной схемы

3. Разработка принципиальной электрической схемы

4. Описание работы принципиальной электрической схемы

5. Расчет и выбор элементов и средств автоматизации. Составление спецификации

6. Расчёт и выбор щитов, пультов управления

7. Разработка схемы соединений

8. Разработка схемы подключений

9. Определение основных показателей надежности схемы

10. Разработка мероприятий по электробезопасности при эксплуатации объекта

11. Экономическая часть Выводы и заключения Литература

1. Технологическая характеристика проектируемого объекта

К основным операциям уборки навоза из животноводческих помещений относятся:

— уборка в стойлах,

— транспортировка навоза к месту хранения или переработки,

— хранение или утилизация.

Наиболее высоким уровнем механизации и автоматизации характеризуется первая операция — уборка навоза из производственных помещений. Выбор способа уборки навоза зависит от многих факторов и в первую очередь от способов содержания и кормления животных, суточного выхода навоза, его физико-механических свойств, конструктивных характеристик помещений, климатических, гидрогеологических и других условий.

Перспективный метод утилизации навоза — производство биогаза. Навоз из животноводческих помещений собирают в коллектор, откуда насосом перекачивают в подогреватель для нагрева до температуры брожения. Далее выдержанный навоз винтовым насосом дозатором подают в ёмкости — реакторы, где идет брожение, в результате которого получают биогаз, его очищают и направляют потребителю или в накопитель. Процесс получения биогаза автоматизируют, поскольку для брожения требуется определенная температура.

2. Разработка функциональной схемы

технологический оборудование схема автоматизация Функциональная схема — основной технологический документ, разъясняющий процессы, протекающие в технологическом потоке, и определяют уровень и степень автоматизации.

Функциональные схемы жестко связаны с технологическими схемами и как правило эти схемы показываются на схеме размещения технологического оборудования. Технологическое оборудование показывается упрощено без своей действительной конфигурации, кроме того на схеме могут быть показаны трубопроводы пара, воды, воздуха и т. д.

В общем случае функциональная схема представляет собой чертеж, на котором условными обозначениями изображено технологическое оборудование, трубопровод, контрольно измерительные приборы и средства автоматизации с указанием связей между ними. Вспомогательные устройства (источники питания, реле, автоматы, выключатели, предохранители и т. п.) на схеме показывают.

Специального стандарта на графических изображениях технологического оборудования нет, однако принято вычерчивать каждую машину, аппарат в упрощенном виде с соблюдением действительной конфигурации.

Функциональные схемы автоматизации связаны с технологией производства и технологическим оборудованием и поэтому их следует показать размещение технологического оборудования.

3. Разработка принципиальной электрической схемы

Основным назначением принципиальной электрической схемы является отображение с достаточной полнотой и наглядностью взаимной связи между отдельными приборами, средствами автоматизации и вспомогательной аппаратурой, входящей в состав функциональных узлов систем автоматизации, с учетом последовательности их работы и принципа действия. Принципиальные схемы составляют, исходя из заданных алгоритмов функционирования отдельных узлов контроля, сигнализации, автоматического регулирования, управления и общих технических требований предъявляемых к автоматизированному объекту. Разработка принципиальных электрических схем осуществляется в следующей последовательности:

1. На основании функциональной схемы автоматизации составляют технические требования к принципиальной электрической схеме.

2. Применительно к этим требованиям определяют условия и устанавливают последовательность действия элементов схемы.

3. Каждое из заданных условий действия схемы изображает в виде тех или иных элементарных цепи, отвечающих данному условию действия.

4. Элементарные цепи объединяют в общую схему.

5. Выбирают аппаратуру.

6. Рассматривают возможные варианты решения и принимают окончательную схему применительно к имеющейся аппаратуре.

7. Схему корректируют в соответствии с возможностями установленной аппаратуры.

8. Проверяют схему с точки зрения возможности возникновения ложных цепей или же неправильной работы при повреждениях элементарных цепей или контактов.

При автоматизации объектов управления должна соблюдаться безопасность обслуживающего персонала; определяемая последовательность включения и отключения токоприемников, исключающая аварийные ситуации, лёгкость отыскания неисправностей и т. п. С этой целью в принципиальных электрических схемах управления предусматривается:

а) Устройство для подачи звукового и светового сигнала перед включением;

б) Блокировки, обеспечивающие:

— пуск двигателей механизмов против, а остановку по ходу движения продукта или материала обработки;

— остановку без выдержки времени всех машин, работающих на загрузку какой либо машины, при аварийном отключении этой машины;

- невозможность неправильного включения и отключения эл. цепей;

в) Переключатели, позволяющие осуществлять переходы от автоматического управления к ручному, от централизованного к местному и к наладочному, от одного режима работы к другому;

г) Световую и звуковую сигнализацию о состоянии машин и аппаратов при работе, появлении или исчезновении напряжения на отдельных участках схемы, возникновении неисправности, а также при других аварийных режимах;

д) Кнопки аварийного отключения линии в разных местах протяженного помещения, позволяющие быстро отключить линию, если необходимо, не только с пульта управления.

Принципиальные электрические схемы состоят из силовых цепей или цепи главного тока и из вспомогательных цепей: управления, защиты, сигнализации, измерении и т. д. Элементы и устройства изображают на схемах совмещенным или размещенным способом, при совмещенном способе составные части элементов или устройств изображают на схеме в непосредственной близости друг от друга. При размещенном способе составные части элементов и устройств или отдельные элементы устройств изображают на схемах в различных местах таким образом, чтобы отдельные цепи изделия были изображены наиболее наглядно.

При выполнении схем рекомендуется пользоваться строчным способом. При этом графические обозначения элементов или их составных частей, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, отдельные цепи — рядом, образуя параллельные (горизонтальные и вертикальные) строки.

Принципиальные электрические схемы в общем случае должны содержать:

1. Силовые цепи с поясняющей надписью;

2. Элементарные схемы управления, регулирования, измерения, защиты, блокировки и сигнализации с таблицей поясняющих надписей;

3. Контакты аппаратов, приборов и ключей данной схемы, занятые в других схемах;

4. Контакты аппаратов, приборов и ключей из других схем, занятых в данной схеме;

5. Диаграммы и таблицы включения контактов, переключателей, программных устройств, конечных и путевых выключателей, циклограммы работы аппаратуры, таблицы состояния логических элементов

6. Технологическую схему, поясняющую циклограмму работы оборудования и схемы блокировок;

7. Необходимые пояснения и примечания;

8. Перечень элементов (таблица установленной формы). На левой части листа рекомендуется располагать основную схему, затем графический материал, поясняющий эту схему (диаграммы, таблицы и т. д.), а на правой части — текстовый материал. Расположение цепей в схеме должно соответствовать последовательности их работы. Контакты реле, приборов и аппаратов, а также всех коммутирующих устройств на схеме показывают в нормальном положении, т. е. при таком их действительном положении, когда отсутствует ток во всех цепях схемы и внешнее принудительное механическое воздействие на подвижные контакты.

Против каждой цепи управления, сигнализаций и т. д. с правой стороны (внизу или вверху) схемы на расстоянии 10−15 мм от линии питающего участка делают поясняющую надпись, оформленную в виде таблицы. Эти надписи должны быть краткими, четкими и пояснять назначение или наименование операции рабочего цикла с указанием его длительности. Над схемой управления указывают значения напряжений и разность тока, который питает цепь управления.

Условные графические обозначения элементов строятся на основе соединения воспринимающей части по ГОСТ 2.710−81 и контактной по ГОСТ 2.755−87.

Позиционные обозначения элементов строятся в соответствии с ГОСТ 2.710−82 и состоят из прописных латинских и арабских цифр. Их пишут на схемах справа от условного графического обозначения или над ним. Позиционные обозначения (ПО) строят по определенной системе. Она определена стандартом и состоит в следующем:

— буквы и цифры расположены в определенном порядке без пробе-I и без разделительных знаков между ними;

— во всех случаях написанный буквенный код обозначает вид элемента (в простейшем случае он состоит из одной буквы, в более сложных из двух или трех букв) R, L, KM.

4. Описание работы принципиальной электрической схемы

В автоматическом режиме переводят тумблер SA или нажимают на кнопку SB5. Реле времени получает питание и включает магнитные пускатели КМ3 и КМ 4 соответственно наклонного и горизонтального транспортеров. Когда тележка наполнена навозом, срабатывает весовое устройство и через конечный выключатель SQ3 отключает реле времени КТ1. С выдержкой времени, необходимого для очистки навоза, останавливается сначала горизонтальный, а затем наклонный транспортеры.

Одновременно получает питание реле времени КТ2, которое с большей чем у КТ1 выдержкой времени включает магнитный пускатель КМ1. Тележка с навозом движется в хранилище, где автоматически разгружается и конечным выключателемSQ1 реверсируется. Возврат тележки фиксируется конечным выключателем SQ2, который включает реле времени КТ1, и процесс повторяется.

Когда уборка навоза будет окончена, его поступление в тележку прекратится, а конечный выключательSQ3 останется в прежнем положении. Контакты КТ1:3 в цепи KV замкнутся с выдержкой, превышающей продолжительность цикла работы установки, а контакт KV:1 отключит установку от сети.

5. Расчет и выбор элементов и средств автоматизации.

Составление спецификации

Аппараты управления и защиты являются составной частью электропривода. Она предназначена для управления электрическими приводами. Защита силовой цепи при аварийных режимах и для обеспечения работы освещения в заданных режимах в соответствии с требованиями процесса.

Производим расчет и выбор автоматического выключателя

Uн.а?Uн.у.; (5,1)

Iн.а.?Iн.у. (5,2)

Где Uн. а; Iн. а — номинальное значение напряжения и тока аппарата,

Uн.у; Iн. у — номинальное значение напряжения и тока установки.

Определяем номинальные токи электродвигателя

Iн1=Pн1*10^-3/v3*380 (5,3)

Iн1==3,3 А,

Iн2==6,1 А,

Iн3==2,2 А,

Iн = (Iн1+ Iн2+ Iн3) (5.4)

Iн = 3.3+6.1+2.2 = 11.6 А.

Выбираем автоматический выключатель АД14/4/16/30.

Определяем ток теплового расцепителя

I_тр? 1.1*(I_р1+I_р2+I_р3) (5,5)

Где I_р — рабочий ток электродвигателя.

I_р = Kз*Iн (5,6)

Где Кз — коэффициент загрузки электродвигателя

I_р1 = 0,85*5,6 = 4,76 А

I_р2 = 0,85*0,2 = 0,17 А

I_р3 = 0,85*3,52 = 2,9 А.

I_тр? 1.1*(4,76+0,17+2,9) = 8,6 А.

Выбираем стандартный тепловой расцепитель Iн = 16 А.

Проверяем автоматический выключатель на ложность срабатывания при пуске электродвигателя.

Определяем каталожное значение тока срабатывания электродного расцепителя.

Iэк = 10*Iнтн (5.7)

Iэк = 10*16 = 100 А.

Расчетное значение тока срабатывания электромагнитного расцепителя

Iэр = 1,25*I_max (5.8)

I_max = I_пуск.б+Ко*?I_{р (м-1)} (5,9)

Где I_пуск.б — пусковой ток большего по мощности двигателя А,

I_{р (м-1)} — рабочий ток меньшего по мощности двигателя А, Ко — коэффициент одновременности всех электродвигателей Ко = 0,95.

Iэр = 1,25*7,69 = 9,6 А

I_max = 5,6+0,95*2,2 = 7,69 А.

Ложных срабатываний не будет, т.к. выполнено условие I_эк?I_эр

Выбираем электромагнитный пускатель. Выбор осуществляется:

— По напряжению питания катушки,

— По требованию реверса и тепловой защиты,

— По номинальному току,

— По использованию.

Выбираем пускатель КМ 1−2 КМИ-10 910.

Iн.п.? Iн.д.

Выбираем магнитный пускатель и проверяем по условиям коммутации.

Iн.п? (5.10)

I max = Ki*Iн (5,11)

Iн.п? =5,6 А

Imax = 6*5,6 = 33,6 А.

По условиям коммутации магнитный пускатель подходит.

Таким же образом выбираем магнитный пускатель для другого двигателя.

Данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1. — Спецификация оборудования схемы

6. Расчёт и выбор щитов, пультов управления

Щиты управления выполняют роль постов управления, контроля и сигнализации автоматизации объекта. Они являются связующим звеном между объектом управления и оператором. На щитах и пультах располагают средства контроля, управления и сигнализации технологических процессов. Кроме того на фасадных сторонах щитов пультов располагают мнемосхемы, накладывают подписи поясняющие назначение отдельных панелей щитов, осветительные устройства и др.

Щиты систем автоматизации подразделяют:

· по исполнению — открытые, защищенные;

· по назначению — оперативные и неоперативные;

· по месту установки — местные, адресные, блочные, центральные и вспомогательные.

При размещении аппаратов, приборов на щитках и пультах расстояние между открытыми токоведущими элементами разных фаз, а так же между элементами и неизолированными металлическими частями должно быть не менее 20 мм по поверхности и 12 мм по воздуху.

Аппараты с подвижными токоведущими частями (рубильниками, автоматами, магнитными пускателями, реле и т. д.) нужно размещать в верхней части щитов. Аппараты и приводы, характеристиками которых зависят от температуры.

Таблица 2. — Геометрические размеры аппаратов

B — ширина аппарата Lвысота аппарата, Hглубина аппарата Определяем ширину шкафа;

L = ?В+?А+?Е (6,1)

где: В — ширина аппаратов.

А — расстояние между аппаратами, мм.

Е — расстояние от края шкафа до аппарата, мм.

L = 72*5+10*2 = 380 мм.

Высоту шкафа определяем аналогично:

H =

H=502 мм Длина шкафа определяется так же аналогично:

B=

B=323 мм По размерам В ЧLЧН (380Ч323Ч502) монтажной панели выбираем шкаф управления R5CE0644: L=400, H=600, B=400.

7. Разработка схемы соединений

Схема соединений — это схема на которой изображают соединения основных частей принципиальной схемы. Эти схемы разрабатываются на основании технологических, функциональных и принципиальных схем управления. Их используют при монтаже наладке, эксплуатации и ремонте электроустановок.

Общие правила, относящиеся к схемам соединения:

1 Схемы соединения разрабатывают только на один пульт

2 Все типы аппаратов присущие в принципиальной схеме должны быть обнаружены в схеме соединении

3 Позиционное обозначение в принципиальной схеме должно быть соблюдено в схеме соединения

4 При разработке схемы соединения все аппараты показывают в виде прямоугольников. Над которым чертиться окружность разделенная горизонтальной чертой в числителе указывается порядковый номер аппарата, в знаменателе — позиционное обозначение. Выводные зажимы обозначаются окружностью или точкой, а при наличии заводской маркировки она применяется в схеме соединений. При выполнении монтажной схемы на заднюю панель шкафа монтируется рубильник автомат, пускатели и промежуточные теле, реле времени, клемные колодки; на дверь монтируют тумблеры, пакетные переключатели, сигнальную арматуру, кнопочные посты, предохранитель цепей управления.

Существует 3 способа выполнения монтажной схемы:

1 Графический — заключается в том, что на чертеже показаны все линии связи между отдельными аппаратами. Способ применим при простых схемах, он применяется при выполнении трубных проводок.

2 Адресный (встречный) — заключается в том. Что линии связи между аппаратами отсутствуют, а в место них на выводах аппарата применяют, буквенно-цифровой, буквенно-буквенный или цифровой код. Способ наиболее распространенный и наиболее применяемый. Для того чтобы выполнить этот способ кроме нумерации аппаратов необходимо на принципиальной схеме нумеровать провода.

3 Табличный производят путем нумерации всех цепей и нумерации аппаратов.

8. Разработка схемы подключений

Схемы подключений, показывающие внешнее подключение аппаратов, установок, пультов, щитов и т. д., выполняются на основании функциональных, принципиальных электрических схем автоматизации, принципиальных схем питания, спецификаций оборудования и приборов, а также чертежей производственных помещений с расположением технологического оборудования и трубопроводов.

На практике применяют два варианта составления схем подключений: графический и табличный. Наиболее распространён графический.

При выполнении схем подключений при помощи условных графических обозначений показывают:

— отборные устройства и первичные преобразователи;

— щиты, пульты и местные пункты управления, контроля, сигнализации и измерения;

— внещитовые приборы и средства автоматизации;

— соединительные и протяжные коробки, свободные коробки концов термопар;

— электропроводки и кабели, проложенные вне щитов;

— узлы присоединения электропроводок к приборам, аппаратам, коробкам;

— запорную аппаратуру и элементы для соединений и ответвлений;

— коммутационные зажимы расположенные вне щитов; защитное заземление.

Шкафы, пульты, отдельные приборы и аппараты условно изображают в виде прямоугольников или кружков, внутри которых помещают соответствующие надписи.

Связи одного подключения на схемах подключений показывают сплошной линией и лишь в местах присоединения к приборам, исполнительным механизмам и другим аппаратам провода разделяют, чтобы провести их маркировку.

На линиях связи, обозначающих провода или кабели, указывают номер проводки (подключения), марку, сечение и длину проводов и кабелей (если проводка выполнена в трубе, то необходимо также привести характеристику трубы). Провода, жгуты и кабели изображают линиями толщиной 0,4…10 мм. Схемы подключений выполняют без соблюдения масштаба в виде, удобным для пользования.

9. Определение основных показателей надежности схемы

Надежность определяют как свойства объекта выполнять заданные функции, сохранять во времени значение установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Основные понятия теории надежности — отказ. Это полная или частичная потеря работоспособности, нарушение нормального функционирования объекта, вследствие чего, его характеристики перестают удовлетворять определенным требованиям. Различаю следующие виды отказов:

— приработочные (происходят за счет неотработанной технологии и плохого контроля качества изделий в процессе их производства);

— износочные (являются следствием стирания отдельных компонентов изделия)

— внесезонные (возникают случайно, неожиданно, исключить, их нелегко).

Расчет надежности схемы автоматизации ведем по нескольким параметрам:

1 Вероятность безотказной работы элементов схемы автоматизации определяется по выражению Р (t) = e^{k· л·t}, %; (9.1)

где л — интенсивность отказов;

е — основание натурального логарифма;

к — коэффициент учитывающий влияние среды на интенсивность и эффективность отказов к = 1…1,5 для с/х объектов;

2 Вероятность отказа

Q (t) = 1 — Р (t) (9.2)

Для расчета этих показателей необходимо знать интенсивность отказов л_ср. Значение л_ср выбираем по таблице 3.

Таблица 3. — Значение средних значений интенсивности

ИТОГО 255,8

10. Разработка мероприятий по электробезопасности при

эксплуатации объекта

Во избежание несчастных случаев при обслуживании электрооборудования установки «ТВК-80Б» должна соблюдаться следующие правила:

· К работе упускать только тот электротехнический персонал, который прошел инструктаж и плановую проверку знаний ПГЭ и ПТБ, а также возраст был более 18 лет;

· Следует обязательно предупреждать обслуживающий персонал о нахождении установки под напряжение.

· Запрещается производить регулировку, осмотр, техническое обслуживание и ремонт механизмов и аппаратов, находящихся под напряжением;

· Рядом с установкой необходимо иметь средства противопожарной безопасности (огнетушители, лопаты, багры, ящик с песком и другой инвентарь);

· Необходимо применять предупредительные плакаты и знаки при работе и при ремонте электрооборудовании установки;

· При выходе из строя электрооборудования необходимо для устранения неисправности и для восстановления работоспособности вызвать работника электротехнического персонала, обслуживающего данную установку;

· Все оборудование и установки должно быть надежно заземлено и занулено.

11. Экономическая часть

Расчёт стоимости пульта управления.

Производим расчет стоимости пульта управления с выносными датчиками, с учетом расхода на монтаж, доставку и наладку. Результаты заносим в таблицу 4.

Таблица 4. — Смета па электрооборудованию

Выводы и заключения

В ходе изучения курсового проекта была составлена функциональная схема, по которой составлена принципиальная схема, описанная в последующем. По принципиальной схеме были разработаны и приведены в графической части схемы соединений и подключений.

Произведён расчёт и выбор элементов и средств автоматизации, по данным этого расчёта составлена спецификация, содержащая перечень выбранного оборудования. Произведён расчёт и выбор щита управления. Вследствие определения основных показателей надёжности схемы управления выяснилось, что за время работы схемы управления Т = 1000 часов, вероятность отказа Р (t)% = 80%.

Также были разработаны мероприятия по электробезопасности при эксплуатации объекта.

1. Бородин Н. Ф., Ниделько Н. Н.: Автоматизация технологических процессов. — М.: Агропромиздат, 1986. — 368 с.

2. Герасимович Л. С., Калинин Л. А.: Электрооборудование и автоматизация с/х аппаратов и установок. — М.: Колос, 1980. — 390 с.

3. Каганов Н. Н., Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Агропромиздат, 1980. — 351 с.

4. Кудрявцев Н. Ф. Электрооборудование и автоматизация с/х агрегатов и установок. — М.: Агропромиздат, 1990. — 223 с.

5. Мартыненко Н. Н., Лысенко В. Ф. Проектирование систем автоматизации. — М.: Агропромиздат, 1990. — 223 с.

6. Методические рекомендации по автоматизации технологических процессов. — Мн., 1996.

7. ПУЭ. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 640 с.