Автоматизация процесса сушки керамического камня в камерной сушилке

Содержание

Введение

Глава 1. Электроснабжение оборудования сушильного участка

1.1. Расчет электрических нагрузок сушильного отделения и выбор схемы электроснабжения

1.2. Выбор аппаратуры защиты и кабельных линий

Глава 2. Охрана труда и безопасность при эксплуатации установки

2.1. Охрана труда и техника безопасности при эксплуатации автоматизированных сушильных установок

2.2. Меры пожарной безопасности и экологическая защита на производстве

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Автоматизация процесса сушки керамического камня в камерной сушилке

Специальность: 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Направление: Машиностроение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена необходимостью повышения энергоэффективности и качества продукции в керамической промышленности Российской Федерации. Производство керамического камня относится к энергоемким отраслям промышленности, где процесс сушки является одним из наиболее критичных этапов технологической цепи. Неправильный режим сушки приводит к образованию трещин, деформаций, изменению геометрических размеров изделий, что снижает выход годной продукции и увеличивает себестоимость производства. Современные требования промышленности, установленные Минпромторгом России в рамках стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2030 года, ориентируют предприятия на внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами, обеспечивающих точное поддержание температурно-влажностных режимов, снижение расхода энергоресурсов и минимизацию человеческого фактора. В условиях санкционного давления на российскую экономику особую значимость приобретает разработка систем автоматизации на базе отечественных программируемых логических контроллеров (ПЛК) и средств измерения, что соответствует политике импортозамещения и обеспечивает технологическую независимость предприятий.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе достаточно высока. Вопросами автоматизации сушильных процессов занимались ведущие российские ученые и специалисты, среди которых следует отметить труды кафедры автоматизации технологических процессов МГТУ им. Н.Э. Баумана, специалистов НИУ «МЭИ», исследователей ГК «Элемент» и АО «ЭЛВИС». В работах данных авторов рассмотрены теоретические основы процессов тепломассообмена при сушке керамических изделий, предложены математические модели для расчета динамики изменения влажности и температуры материала, разработаны алгоритмы управления на базе ПИД-регуляторов и систем нечеткой логики. Вместе с тем, большинство исследований носит общетеоретический характер, а практические решения ориентированы преимущественно на импортные средства автоматизации. Недостаточно освещены вопросы построения АСУ ТП сушильных установок с использованием контроллеров производства ООО «Овен», АО «Элемер», АО «Манотомь», которые получили широкое распространение на российских предприятиях. Отсутствует системный подход к выбору архитектуры системы автоматизации, обоснованию состава технических средств и разработке функциональных схем автоматизации применительно к конкретным условиям производства керамического камня.

Камерные сушилки периодического действия широко применяются на предприятиях малой и средней мощности, выпускающих керамический камень различных типоразмеров и марок. Такие сушилки характеризуются относительной простотой конструкции, универсальностью применения, возможностью быстрой переналадки на другие режимы сушки, однако требуют высокой квалификации обслуживающего персонала для поддержания заданных технологических параметров. Ручное управление процессом сушки не позволяет обеспечить требуемую точность регулирования температуры и влажности, приводит к неравномерности нагрева изделий по объему камеры, вызывает перерасход теплоносителя и электроэнергии. Внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) на базе программируемых логических контроллеров позволяет решить указанные проблемы путем непрерывного контроля технологических параметров, автоматического регулирования подачи теплоносителя и вытяжки отработанного воздуха, реализации оптимальных режимов сушки с учетом типа изделий и их начальной влажности.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка автоматизированной системы управления процессом сушки керамического камня в камерной сушилке периодического действия на базе отечественных средств автоматизации для повышения качества продукции и энергоэффективности производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить теоретические основы процесса сушки керамических изделий и требования нормативно-технической документации к технологическим режимам сушки керамического камня;
• проанализировать конструктивные особенности камерных сушилок периодического действия и существующие методы управления процессом сушки на предприятиях керамической промышленности России;
• провести анализ технического состояния сушильного участка производства керамического камня, выявить недостатки существующей системы управления и обосновать необходимость автоматизации процесса сушки;
• разработать функциональную схему автоматизации процесса сушки керамического камня в камерной сушилке с выбором состава технических средств АСУ ТП;
• выполнить расчет электрических нагрузок сушильного отделения, выбрать схему электроснабжения, аппаратуру защиты и кабельные линии для обеспечения надежного электропитания средств автоматизации и исполнительных механизмов;
• разработать мероприятия по обеспечению охраны труда, техники безопасности, пожарной безопасности и экологической защиты при эксплуатации автоматизированной сушильной установки.

Объектом исследования является технологический процесс сушки керамического камня в камерной сушилке периодического действия на производственном участке предприятия керамической промышленности.

Предметом исследования выступает автоматизированная система управления технологическим процессом сушки керамического камня, включающая программно-технический комплекс на базе программируемых логических контроллеров, датчики технологических параметров, исполнительные механизмы и алгоритмы автоматического регулирования.

Методологическую базу исследования составили системный подход к проектированию АСУ ТП в соответствии с требованиями ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные с

…