Курсовая работа - Автоматизация стекловаренной печи
Подождите немного. Документ загружается.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФГОУ ВПО «АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра Автоматизации
технологических процессов
Курсовая работа
по дисциплине: «Проектирование средств
автоматизации».
Выполнил:
студент группы ДИА-51
Досмухамедов Р.Д.
Проверил:
доц. Прохватилова Л.И.
Астрахань 2009г.
Астраханский Государственный Технический Университет
Кафедра Автоматизации технологических процессов.
Дисциплина Проектирование средств автоматизации.
Специальность Автоматизация технологических процессов и производств
Курс ___V___ Группа ____ДИА-51___ Семестр __________9_________
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект (работу) студента
Досмухамедова Рамиля Дамировича
_______________________________________________
1.Тема проекта (работы): Автоматизация стекловаренной печи.
__________________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.Срок сдачи студентом законченного проекта (работы) _________________________
3.Исходные данные к проекту (работе): Технологическая схема стекловаренной печи.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
4.Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке
вопросов):1. Введение; 2. Описание технологического процесса; 3. Существующий
уровень автоматизации и обоснование целесообразности принятого решения;
4. Структура системы управления; 5. Описание функциональной схемы
автоматизации; 6. Выбор технических средств; 7. Описание принципиальной
электрической схемы; 8. Заключение; 9. Список литературы; 10. Перечень
графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):
Функциональная схема автоматизации; Принципиальная электрическая схема
регулирования и блокировки.
5.Дата выдачи задания _____________________________________________________
Студент____________________ Досмухамедов Р.Д.
подпись (ф.и.о.)
Руководитель ____________________ доц., к.т.н. Прохватилова Л.И.
подпись (ф.и.о.)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………………………4
1. Описание технологического процесса....………………………………………...5
2. Существующий уровень автоматизации и обоснование целесообразности
принятого решения…………………………………………………………………..9
3. Структура системы управления………………………………………………….10
4. Разработка функциональной схемы автоматизации……………...…………….13
5. Выбор технических средств……………………………………………………...16
6. Разработка принципиальной электрической схемы………………………..…..35
7. Заключение…………………………………………………………………...…...37
8. Список литературы……………………………………………………………….38
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
3
Введение
В настоящее время проблема комплексной автоматизации в
различных сферах является одной из ключевых; ее решение
относится к приоритетным направлениям научно-тех нической
политики в нашей стране. Особое место здесь отводится созданию
систем автоматического регулирования с использованием
микропроцессоров и микро-ЭВМ. Для разработки и исследования
таких систем требуются высококвалифицированные специалисты,
освоившие как теорию автоматического регулирования, так и её
прикладные аспекты, особенно аспекты, связанные с применением
современных средств автоматизации.
В практике проектирования конкретных систем
автоматизации большое значение имеет знание областей
применимости используемых методик и характеристик и их
взаимная связь.
Опыт автоматизации и роботизации процессов в различных
отраслях промышленности показывает, что электрогидравличе ские
и электропневматические системы управления обеспечивают
минимальные габариты и массы исполнительных механизмов при
максимальной их выходной мощности и быстродействии в
сочетании с удобством управления от ЭВМ. Этим объясняется
постоянно расширяющееся применение электрогидравлических и
электропневматических систем управления в робототехнических
комплексах, гибких автоматизированных производствах, машинах-
автоматах, строительных и дорожных машинах, судостроении,
самолетостроении и других отраслях.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
4
1. Описание технологического процесса.
Печь для варки стекла.
Производство стекломассы включает в себя варку шихты в
стекловаренной печи и нормализацию температурного режима в питателях.
На предприятии ООО ВМ Рroduct «АстраханьСтекло» функционирует ванная
печь с поперечным направлением пламени. Типичная конструкция такой
печи показана на рис.1.
Рис.1. Общий вид печи для варки стекла.
Печь имеет три зоны:
1. зона варки, в которой температура регулируется вручную;
2. зона осветления, в которой регулировка температуры
осуществляется автоматически;
3. рабочая зона, в которой температура регулируется
вручную.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
5
Горелки в печи расположены по бокам, по три на каждую зону слева и
справа. Горение осуществляется либо с одной, либо с другой стороны с
переводом пламени через каждые 30 минут.
Технологическая схема печи для варки стекла представлена на рисунке 2.
а) вид сверху
в) вид сбоку.
Рис. 2 Технологическая схема печи для варки стекла.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
6
На горелки печи подаётся топливный газ, который сгорает в
присутствии воздуха. Воздух подаётся воздуходувкой в регенераторы,
расположенные с двух сторон печи. В регенераторах воздух нагревается за
счёт тепла от печи. Образующиеся дымовые газы выходят из печи и через
дымовую трубу удаляются в атмосферу.
Шихта со стеклобоем поступает в стекловаренную печь, в которой
производится варка.
Основной особенностью процесса стекловарения в промышленных
стекловаренных печах является необходимость плавления больших объёмов
шихты за относительно короткий период времени.
В ванных печах провар шихты происходит под влиянием следующих
теплообменных процессов:
- передачи лучистой энергии от горячих газов и кладки верхнего строения;
- конвективного переноса тепла от факела к шихте;
- теплопередачи в слое загружаемой шихты;
- передачи тепла к шихте снизу от стекломассы.
Поскольку газы в полости печи перемещаются с небольшими
скоростями (1-4 м/c), то конвективная составляющая передачи тепла в
пламенном пространстве не превышает 5-15%. Теплопередачей в самой
шихте вследствие ее большого термического сопротивления можно
пренебречь.
Таким образом, плавление шихты происходит, главным образом, за
счёт излучения факелов и пламенного пространства сверху, а также от
стекломассы снизу. Соотношение между ними находится в пределах
(1,5-2,5):1. Это определяет ведущую роль процессов варки на поверхности
кучи шихты. В результате лимитирующим звеном всего процесса варки
стекла в промышленной печи становится скорость прогрева массы шихты до
температуры ее плавления.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
7
Шихту подают в печь загрузчиком З1 продольными грядами высотой 150-250
мм, количество которых равно числу столов загрузчиков.
Мгновенное достижение высоких температур приводит к быстрому (в
течение нескольких минут) оплавлению шихты и образованию на ее
поверхности подвижной пленки расплава в виде слоя. Под этой плёнкой
образуется пластичный слой, который состоит из смеси жидкой и твердой
фаз, но жидкой фазы оказывается немного, вследствие чего этот слой
остаётся неподвижным.
Ниже этого слоя находится не спекшаяся шихта с температурой 100-
300°С из-за низкой теплопроводности и теплопрозрачности поверхностных
слоев.
За границу между слоями условно можно принять изотермические
поверхности с температурами 1200°С (практическая неподвижность расплава
ниже этой температуры) и 800°С (температура появления в нагреваемой
шихте заметного количества жидкой фазы). Эти же слои имеются с нижней
стороны гряды шихты вследствие поступления к ней тепла от находящейся в
бассейне стекломассы.
Все стадии стекловарения протекают в различных слоях кучи шихты,
имеющих температуру 100-1200°С. Жидкий расплав образуется на
поверхности кучи шихты в виде пленки толщиной около 10 мм с градиентом
температур по этой толщине 80-120°С. При этом слой расплава толщиной 4-5
мм стекает с кучи со скоростью 3-5 м/ч, обнажая лежащий под ним слой
плавящейся шихты, который, приобретая достаточную текучесть при
повышении его температуры, также начинает стекать, обнажая следующие
слои. В нижней части кучи тот же процесс протекает с меньшей
интенсивностью вследствие более низких температур стекломассы по
сравнению с температурой пламенного пространства над кучами шихты.
В конечном итоге эти процессы приводят к изменению высоты куч
шихты, их основания и объёма. Скорость изменения высоты кучи шихты
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
8
зависит от соотношения скоростей двух процессов – образования пленки
расплава и ее стекания.
Процесс образования пленки расплава определяется уровнем
температур над зоной варки.
2. Существующий уровень автоматизации и обоснование
целесообразности принятого решения.
На предприятии ООО ВМ Product «АстраханьСтекло» реализована
система автоматизации, которая обеспечивает:
- поддержание параметров стекловаренной печи в установленном диапазоне
за счет работы локальных контуров регулирования температуры, давления,
уровня, расхода;
- контроль параметров процесса;
- подачу аварийной и предупредительной сигнализации;
- дистанционное управление процессом в случаях профилактики, ремонта и
отработки режима.
Система управления выполняется на базе программируемого
контроллера С200 первых выпусков.
В качестве первичных средств контроля используются датчики-
давления Сапфир-22.
На каждом объекте существует своя автономная система управления,
связи между ними нет.
Предлагается создание распределенной автоматизированной системы с
объединением контроллеров в локальную заводскую сеть.
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
9
3. Структура системы управления.
В разрабатываемой системе автоматизации принята распределенная
автоматизированная система управления технологическим процессом.
Функции контроля, регулирования управления распределены между
отдельными устройствами – микропроцессорными управляющими
устройствами и ЭВМ, т.е. реализована распределенная система управления
процессом.
Управление технологическим процессом может быть осуществлено из
нескольких мест с различных управляющих устройств, т.е. реализована
децентрализованная система управления – система управления обеспечивает
ручной (местный, дистанционный из операторной) и автоматический режимы
управления технологическим процессом.
Система управления обеспечивает выполнение следующих функций:
- информационных;
- управляющих;
- защитных;
- диагностических;
- сервисных.
Система управления имеет иерархическую структуру и состоит из
нескольких уровней.
Первый (нижний) уровень образуют датчики контроля параметров,
исполнительные механизмы, микропроцессорные управляющие устройства.
Второй уровень образован ЭВМ, входящей в состав
автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.
Программируемый контролер (микропроцессорное управляющее
устройство) обеспечивает выполнение следующих функций:
Изм. Лист № докум.
Подпис
ь
Дата
Лист
10