Контрольная (самостоятельная работа)

Вступление

Автоматизация технологического оборудования производится с целью снижения различных затрат и получения максимальной прибыли.

К затратам относится заработная плата рабочим. Так, например автоматизация узла выгрузки аппарата ПК-1500 позволяет сэкономить две пары рабочих рук. Благодаря автоматизации оборудования, возможно, более точно определять основные технологические параметры, от чего в конечном итоге зависит качество конечного продукта.

Примером этому может служить автоматизация температурного контроля в холодильнике. Многочисленные исследования показали, что существует два температурных минимума, при которых масло, содержащееся в дистилляционной воде наименее растворимо в ней, а это в свою очередь сильно влияет на выход масла.

Автоматизация такого параметра, как контроль (а если это возможно, то и регулировка) давления пара имеет большое значение. Как известно давление пара на различных стадиях технологического процесса, не одинаково, и может случиться, что из-за минутного опоздания произойдет значительная потеря масла, либо наоборот, дополнительно затраченный пар не извлечет дополнительного масла, то есть не даст дополнительной прибыли, следовательно, будет являться дополнительными затратами.

Не менее важен такой параметр, как скорость движения насыщенной дистилляционной воды во флорентине. Этот параметр контролируется ротаметром, который на большинстве предприятий имеет примитивное строение, и соответственную точность.

Автоматический контроль уровня конденсата в выпарном аппарате полностью исключает, так называемый, «человеческий фактор»

Следует отметить и то, что при внедрении автоматизации в производство, в общем, значительно повышается экологическая безопасность того или иного предприятия. Особенно это касается сточных вод, которые должны быть относительно чисты, чего в условиях неавтоматизированного производства добиться довольно сложно.

Все перечисленные, а так же много других факторов позволяют сделать вывод о том, что автоматизация значительно сокращает время всего технологического процесса.

Производство аирного эфирного масла

 

Аир перерабатывают на эфирномасличных заводах Украины. Уровень производства эфирного масла зависит от объема заготовок сырья.

Производственный выход аирного масла составляет 2.6-2.7 %.

Аирное эфирное масло представляет собой вязкую жидкость от темно-желтого до коричневого цвета со своеобразным запахом, жгучим вкусом.

Технологическая схема.

 

Она включает стадии измельчения сырья, отгонки масла с водяным паром из измельченного сырья, декантации первичного масла, когобации дистилляционных вод, купажирования первичного и вторичного масел, обезвоживания и фильтрации.

Измельчение играет большую роль, так как эфирное масло равномерно распределено в массе корневища. Аир измельчают на дробилке ДКУ-М до состояния мелких крупинок с примесью муки.

Измельченное сырье загружают в аппарат ПК - 1500 из расчета 300-350 кг на 1м. куб. вместимости аппарата. При этом Ложное днище аппарата застилают мешковиной с целью предотвращения просыпания сырья. Слой сырья делят на две части промежуточной сеткой или каким-либо дренажирующим материалом для предотвращения слеживаемости. Поверхность накрывают мешковиной и металлической решеткой во избежание уноса мелких частиц сырья с паром. Затем начинают осторожно подавать пар давлением в магистрали 0.6-0.7 МПа, постепенно доводя скорость гонки до 6% вместимости аппарата. Продолжительность отгонки масла 22 часа, всего процесса 24 часа. Содержание масла в отходах 0.06-0.05%. Декантацию первичного масла проводят при температуре 40˚С с минимальной скоростью движения дистиллята в приемниках-маслоотделителях, вместимость которых в 10 раз превышает скорость гонки. Такие условия декантации обусловлены малой разницей плотности воды и масла.

Дистилляционная вода с концентрацией масла 0.05% поступает на когобацию. Степень извлечения масла при когобации 98% . Масса вторичного масла составляет 8-9% относительно первичного. Первичное и вторичное масло купажируют, отстаивают в течение двух суток при температуре окружающей среды.

В производстве аирного масла имеется большой резерв, использование которого может значительно увеличить выработку масла при том же уровне заготовок сырья. По данным Ф. С. Танасиенко, действительная масличность производственных отходов в десятки раз превышает результаты заводских анализов. Это объясняется недостаточным измельчением сырья. Принимая во внимание, что тонкоизмельченное сырье слеживается при переработке способом паровой перегонки, Ф. С. Танасиенко предложил извлекать эфирное масло из аира, крупки Диаметром 1-2 мм, способом гидродистилляции. Выход масла повышает до 3.8% то есть на 40-45% относительно существующего. Тем не менее и предложенная технология недостаточно эффективна так как при экстракции аира, измельченного до лепестка толщиной 0.16-0.20 мм жидким диоксидом углерода получают 5-6% (иногда более 7%) СО2 –экстракта аира, состав которого идентичен аирному эфирному маслу. Таким образом, аир следует перерабатывать методом экстракции.

Описание технологической схемы.

1. Выпарной аппарат

2. Теплообменник

3. Флорентина

4. Сборник эфирного масла-сырца

Обозначения на схеме:

а) Острый пар;

б) Охлаждающая вода (на входе);

в) Охлаждающая вода (на выходе);

г) Паровая смесь воды и эфирного масла;

д) Жидкая смесь воды и эфирного масла (охлажденная);

е) Дистилляционная вода на когабацию;

ж) Эфирное масло-сырец;

з) Конденсат.

Рис. 1 Технологическая схема.

 

 

Регулируемые и контролируемые параметры :

1) Расход пара;

2) Давление пара;

3) Контроль уровня конденсата;

4) Выгрузка отходов;

5) Температура жидкой смеси воды и эфирного масла.

№ п\п	Машина, Агрегат, Аппарат	Параметр, место отбора сигнала	Допускаемые значения параметра	Вид автоматизации	Характер контроля или управления	Дополнительные требования	При меча ние
1	Выпарной аппарат	Подача и давление пара в магистрали	0.6-0.7 мПа	Контроль и управление	Показывающий прибор; Световой сигнал
2	Выпарной аппарат	Расход пара во время процесса	90-100 л/ч	Контроль	Показывающий прибор; Световой сигнал
3	Теплообменник	Температура жидкой смеси на выходе из теплообменника	40 ºС	Контроль и управление	Показывающий прибор; Световой сигнал
4	Выпарной аппарат	Уровень конденсата в нижней части выпарного аппарата	18-20 см.	Контроль и управление	Световой сигнал поместу операции
5	Выпарной аппарат	Загрузка – Выгрузка	Угол наклона 170º	Управление	Ручной

Описание схемы автоматизации.

Контур 1.

Назначение: этот контур предназначен для контролирования давления пара в магистрали. Этот параметр очень важен, так как он, в конечном итоге, определяет скорость гонки. На функциональной схеме представлен не только контроль, но и регулировка этого сигнала (об этом свидетельствует связь контуров 1 и 2).

Контур работает следующим образом: Первичный измерительный преобразователь для измерения давления, установленный по месту 1.1 подает слабый электрический сигнал на промежуточный преобразователь 2.2, который установлен в районе оборудования. На нем сигнал усиливается и от него попадает на приборную панель, где его значение отражается на показывающем устройстве1.3 и сигнализируется светом на лампе 1.4.

Сигнализируется как низкий уровень давления пара, так и чрезмерно высокий. И тот и другой очень сильно влияют на качество и количество продукта.

Контур 2.

Назначение: контур 2. является регулирующим дополнение к контуру 1. и представляет собой электроупрвляемую запорную арматуру с магнитным пускателем и кнопкой.

Работа контура осуществляется следующим образом: с помощью установленного на щите ключа управления 2.3 производится выбор управления (ручной или автоматический), в результате этого происходит включение магнитного пускателя 2.2, установленного по месту приборов, и запуск электродвигателя 2.1.

Так как данный контур обеспечивает аналоговое воздействие на параметр (давление пара), это дает возможность очень точно соблюдать технологические требования.

Контур 3.

Назначение: этот контур предназначен для автоматизированной выгрузки отходов сырья и состоит из электродвигателя, который передает крутящий момент на перфорированный вал выпарного аппарата посредством червячной передачи.

Работает контур следующим образом: кнопкой 3.3, установленной по месту приборов, включается магнитный пускатель 3.2, который запускает электродвигатель 3.1. Достигнув своего предельно допустимого значения (угол 170º) электродвигатель автоматически отключается.

Примечание: на Функциональной Схеме Автоматизации показана связь контуров 2 и 3 – это объясняется следующим: особенность сырья (аир) такова, что после переработки оно приобретает вязко-жидкую консистенцию и проникает в нижнюю часть аппарата, забивая при этом отверстия барботера. Устраняется это неудобство следующим образом: при промывке аппарата, после завершения процесса, в то время когда он находится в положении «выгрузка» (контур 3), осуществляется «холостая» подача пара (контур 2).

Контур 4.

Назначение: контур 4. предназначен для контроля температуры жидкой смеси воды и эфирного масла на выходе из теплообменного аппарата. Состоит из первичного преобразователя, усиливающего устройства, показывающего прибора и сигнализирующей лампы.

Работа контура осуществляется следующим образом: первичный измерительный преобразователь 4.1 для измерения температуры, установленный по месту (термопара), подает электрический сигнал на промежуточный преобразователь 4.2, который расположен по месту приборов. Он усиливает полученный сигнал и подает его на показывающее устройство 4.3 расположенное на панели приборов. О выходе температуры за допустимые пределы сигнализирует лампа 4.4 расположенная так же на панели приборов.

Контур 5.

Назначение: контур 5- это регулирующее дополнение к контуру 4. Предназначен для корректировки температуры жидкой смеси воды и эфирного масла на выходе из теплообменника посредством изменения скорости тока охлаждающей воды в межтрубном пространстве теплообменника. Управление осуществляется электродвигателем, а следовательно является аналоговым, что позволяет регулировать температуру полупродукта с точностью до 1º.

Работа контура осуществляется следующим образом: если сигнал от промежуточного преобразователя 4.2 является экстремальным, то есть температура полупродукта ниже чем требуется по технологической схеме, или же превышает ее, то включается магнитный пускатель 5.2 и запускает электродвигатель 5.1, который соединен с запорной арматурой (краном).

Примечание: данная схема автоматизации допускает выбор управления (автоматический/ручной), с помощью ключа управления 5.3 установленного на щите управления.

Контур 6

Назначение: этот контур предназначен для контроля уровня конденсата в нижней части выпарного аппарата. По технологическим требованиям конденсат не должен присутствовать в аппарате и омывать сырье, так как это влияет на количественный выход эфирного масла и химический состав его компонентов. Но обеспечить его непрерывный слив невозможно, так как нарушается герметизация аппарата. Единственный выход - периодический слив конденсата. Эту функцию осуществляют два контура: контур 6 и контур 7. Один из них контролирует уровень конденсата (к.6), а другой, при достижении им критического значения обеспечивает мгновенный слив конденсата (к.7).

Работа контура: контур состоит из 4-х узлов. Первичный измерительный преобразователь 6.1 (поплавковое устройство), который расположен в выпарном аппарате подает электрический сигнал на показывающий прибор для измерения уровня 6.2 установленный по месту приборов. От него сигнал поступает на приборную панель, а точнее на показывающий прибор с контактным устройством 6.3, тут же установлена лампа 6.4 сигнализирующая о критическом значении уровня конденсата.

Контур 7.

Назначение: контур 7 является дополнением к контуру 6. Он обеспечивает слив конденсата из нижней части выпарного аппарата. Так как управление является дискретным, это дает возможность добиться наименьших потерь пара в окружающую среду.

Контур работает следующим образом: как только сигнал на показывающем устройстве 6.3 с контактным устройством достигает экстремального значения, срабатывает магнитный пускатель7.2, который установлен по месту приборов, а он в свою очередь приводит в действие электромагнитный клапан 7.1. В результате этого конденсат быстро сливается, уровень его в аппарате падает и магнитны пускатель 7.2 выключает электромагнитный клапан, запирая при этом проходное сечение патрубка.

Контур 8.

Назначение: контур предназначен для контроля расхода пара системой.

Работает контур следующим образом: первичный измерительный прибор 8.1 для измерения расхода, установленный на входе в магистраль аппарата подает электрический сигнал на показывающий прибор 8.2 для измерения расхода, установленный на панели приборов.

Примечание: Описание всех приборов используемых при автоматизации данного процесса и упомянутых в описании схемы, приведено в таблице «Спецификация средств автоматизации» (стр.14)

Спецификация технологического оборудования.

Номер позиции на чертеже	Машина; агрегат; аппарат	Тип (марка)	Техническая характеристика	Примечания
I	Выпарной аппарат	ПК-1500	Полный объем-1.5 м³ Рабочий объем - 1.3 м³ Рабочее давление - 0.6-0.8 мПа.	Изготовляется из нержавеющей стали.
I I	Соединительная муфта	Входит в комплект аппарата	Угол изгиба - 45º	Изготовляется из химически стойкой резины.
I I I	Теплообменный аппарат	600ХВН06-16-М1/25-6-1	Площадь теплообмена - 4.5 м² Количество трубок - 52 шт.	Изготовляется из стали покрытой Специальной термо-хемо-стойкой краской.
I V	Флорентина	Приемник маслоотделитель к выпарному аппарату периодического действия (1500 л.)	Объем -150 л.	Изготовляется из нержавеющей стали.
V	Сборник эфирного масла	Поставляется в комплекте с флорентиной	Объем 2 л.; 4 л.	Изготовляется из меди или стекла.

Спецификация средств автоматизации.

Номер позиции на чертеже	Параметр среды	Значение параметра	Место расположения средства автоматизации	Наименования и тип (марка) средства автоматизации	Техническая характеристика	Завод изготовитель
1.1	Давление	0.6-0.7 мПа	Патрубок на входе в магистраль в паровую магистраль аппарата	МП-Э29512	Класс точности 0.6;1.5. Предел измерения 0-40 кгс/см²	«Манометр» Москва.
1.2	Электрический сигнал от датчика давления.	0.1 мВ	По месту приборов.	УИТБ 20	Входное сопротивление (Ом)- 150. Потребляемая мощность (В*А)- 25	Завод электроисполнительных механизмов. Севан
1.3	Электрический сигнал от усилителя 1.2	(+6)-(+12) В.	Приборная панель	П 1731	Размер 147*96*126	ЗИП. Краснодар
2.1	Механическое воздействие.	30-35 кгс	Вентиль для регулирования подачи пара	4А90LВ8У3	Частота врвщения (об/мин)- 750; Мощность (кВт)- 1.1.	Завод электро двигателей г. Харьков
2.2	Подача электрического тока на исполнительный орган	220 В	По месту приборов	МКР-0-58	Реж. работы повторно-кратковременный; Частота включений не более 300 реверсов в час при продолжительности включений ПВ-40%	Завод «Ильмарине» г. Таллин
3.1	Механическое воздействие	Угол от 0º до 170º	На перфорированном валу выпарного аппарата	4А132S8У3	Частота врвщения (об/мин)- 750; Мощность (кВт)- 4.0.	Завод электро двигателей г. Харьков
3.2	Подача электрического тока на сполнительный орган	360 В.	По месту приборов	ПМРТ-69-1	Реж. работы повторно-кратковременный; Частота включений не более 300 реверсов в час при продолжительности включений ПВ-40%, а так же конденсатор 60 мКф для электроторможения привода после снятия сигнала.	Завод тепловой автоматики. Г. Москва.
4.1	Температура жидкой смеси воды и эфирного масла	40 ºС	Патрубок на выходе из теплообменного аппарата	ТХК (Хромель-Копель)	Пределы измерения (ºС)- при длительном применении- (-50)-(+600); при кратковременном - 800.	Приборостроительный завод г. Луцк. «Теплоприбор» Челябинск.
4.2	Электрический сигнал с первичного преобразователя температуры.	0.1 мВ.	По месту приборов.	У-101.	Входное сопротивление (Ом)- 450; Потребляемая мощность (В*А)- 20.	Завод тепловой автоматики г. Москва.
4.3	Электрический сигнал с усилителя 4.2.	3 В.	Панель приборов.	МВУ6-41 (теплового контроля)	Размер 160*30*270.	Заводж измерительных приборов 50-летия СССР. Ереван.
5.1	Механическое воздействие.	30-35 кгс	Запорная арматура на входе холодной воды в выпарной аппарат	4А100L8У3	Частота врвщения (об/мин)- 750; Мощность (кВт)- 1.5	Завод электро двигателей г. Харьков.
5.2.	Подача электрического тока на исполнительный орган.	220 В.	По месту приборов.	ПМРТ-69-1	Реж. работы повторно-кратковременный; Частота включений не более 300 реверсов в час при продолжительности включений ПВ-40%, а так же конденсатор	Завод тепловой автоматики. Г. Москва
6.1.	Уровень конденсата.	30-35 см.	Днище выпарного аппарата.	905-03-СП.	Значение уровней - от 0-0.4 до 0-2 (при включении одного сильфона обратной связи); от 0-2 до 0-10 (при включении двух сильфонов обратной связи).	«Теплоприбор» Рязань.
6.2	Электрический сигнал от датчика уровня.	0.1 мВ.	По месту приборов.	У-21.	Входное сопротивление (Ом)- 450; Потребляемая мощность (В*А)- 30.	Чебоксарский завод электроисполнительных механизмов.
6.3.	Электрический сигнал с усилителя 6.3.	0-(+12) В.	Панель приборов.	П 1730	Размер 147*96*126	ЗИП. Краснодар.
7.1	Электро-механипческое воздействие.	20 кгс.	Запорная арматура на патрубке для слива конденсата.	МЭП-100	Усиление на штоке (кгс)- 100; Время полного хода штока (с.)- 16; Ход штока (мм)- 25; Потребляемая мощность (В*А)- 31.	Завод электроисполнительных механизмов. Севан.
7.2	Подача электрического тока на исполнительный орган	220 В.	По месту приборов.	МКР-0-58	Реж. работы повторно-кратковременный; Частота включений не более 300 реверсов в час при продолжительности включений ПВ-40%	Завод «Ильмарине» г. Таллин.
8.1	Расход пара.	500 кг/час.	Входной патрубок в паровую магистраль аппарата.	РГ-600-1	Номинальный расход (кг/час)- 600. Погрешность показаний при расходе 10%-20% от номинального +/-2%; 20-120%- +/-1;+/-6).	Приборостроительный завод. Ивано-Франковск.
8.2.	Электрический сигнал с первичного датчика расхода.	0.5-1.0 мВ.	Панель приборов.	П 1731	Размер 147*96*126	ЗИП. Краснодар.

Вывод.

В результате проведенной автоматизации значительно улучшились многие показатели, возросла экономичность и безопасность системы.

Следует отметить, что в результате автоматизации системы подачи пара значительно возросло качество получаемого масла. Это объясняется тем, что, регулируя давление пара, мы регулируем, так же его температуру. Как известно высокая температура негативно сказывается на компонентном составе масла. Не маловажно и то, что мы исключили возможность подачи пара низкого давления, особенно в начальный период извлечения масла. Потому что именно в этот период (около 40 мин.) необходимо повышенное давление пара. Для облегчения управления столь тонкой технологией предложенная схема автоматизации предлагает выбор управления - ручной или автоматический.

Автоматизация выгрузки отходов позволила сократить обслуживающий персонал аппарата ПК-1500 до 1 человека!

Автоматизация контроля и регулировки температуры жидкой смеси воды и эфирного масла на выходе из теплообменного аппарата значительно увеличила количество получаемого масла, а следовательно сократило процентное содержание его в дистилляционной воде (до 0.02 %), а в прошлом эта величина составляла 0.05-0.07, а в отдельных случаях даже больше.

На мой взгляд автоматизация всего эфиромасличного завода может явиться главной причиной экономического роста не только этого завода, но и всей отрасли в целом.