Автоматизация мойки насосов

Содержание

Введение	5
1 Технологическая часть	7
1.1 Описание технологического процесса мойки и оборудования	7
1.2 Выбор регулируемых величин и каналов внесения регулируемых воздействий	9
2 Проектно конструкторская часть	11
2.1 Выбор средств автоматизации	11
2.1.1 Контроллер	11
2.1.2 Пневмораспределители	12
2.1.3 Пневмопривод	12
2.1.4 Датчик минимального уровня	14
2.1.5 Датчик потока	15
2.1.6 Блок питания	16
2.2 Спецификация на средства автоматизации	17
2.3 Выбор кабелей проводов, защитных  труб и труб пневмосистемы	18
2.4 Выбор щита	20
2.5 Описание работы принципиальной  электрической схемы	23
3 Расчетная часть	24
4 Экономическая часть	26
4.1 Расчет  стоимости оборудования	26
4.2 Расчет экономии рабочего времени	27
4.3 Расчет экономии воды	28
5 Организация и подготовка монтажных  работ	29
6 Техника безопасности	30
Заключение	32
Литература	33
Приложения	34

 

Введение

 

Автоматизация технологического процесса – совокупность методов и средств, предназначенная  для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом  без непосредственного участия  человека, либо оставления за человеком  права принятия наиболее ответственных  решений.

Автоматизация производственных процессов является одним из решающих факторов повышения  производительности общественного труда. Особенно возрастает роль автоматизации в настоящее время.

Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих  человека от участия в процессах  получения, преобразования, передачи и  использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих  степень этого участия или  трудоемкость выполняемых операций. Требует дополнительного применения датчиков (сенсоров), устройств ввода, управляющих устройств (контроллеров), исполнительных устройств, устройств  вывода, использующих электронную технику  и методы вычислений, иногда копирующие нервные и мыслительные функции  человека. Наряду с термином автоматический, используется понятие автоматизированный, подчеркивающий относительно большую  степень участия человека в процессе.

Устройства, с помощью которых осуществляется контроль, измерение, регулирование, управление и сигнализация различных параметров производственных процессов получили общее название – приборы и  средства автоматизации.

Внедрение в производство нового оборудования, новых средств автоматизации  поможет увеличить производительность труда, а так же снизить затраты  на производство до минимума.

Данный  дипломный проект направлен на внедрение  в производство автоматизированной линии мойки пневматических насосов  и сопутствующих шлангов. Внедрение  этой линии поможет снизить затраты  на воду, так как предыдущая схема мойки исключала возможность повторного использования воды по замкнутому циклу. Внедрение данной системы обеспечит циркуляционный цикл воды, а так же добавит возможность смешивания её с моющим раствором. Добавление  моющего раствора поможет увеличить качество и скорость мойки.

 

1 Технологическая  часть

 

1. Описание технологического процесса мойки и оборудования

 

Основным элементом системы  мойки насосов является контроллер, который управляет пневмо-элетроклапанами. Эти клапаны, при подачи на них сигнала (напряжения 24 вольта), открывают пневмоканал для подачи воздуха. При снятии сигнала, клапаны закрываются и сбрасывают давление в соединительных линиях. В свою очередь пневмо-электические клапаны управляют пневмоклапанами. Это необходимо, поскольку данная система будет находиться в прямом контакте с водой, подача напряжения на запорные устройства (клапаны) категорически запрещается. На рисунке 1 представлена принципиальная схема технологического процесса.

Рисунок 1 Принципиальная схема технологического процесса

Так же необходимы два датчика: датчик минимального уровня моющего раствора и датчик потока воды. Датчик минимального уровня, устанавливается из расчета на то, что бы система могла полностью отработать цикл мойки с имеющимся запасом моющего средства. Если после цикла мойки уровень жидкости падает, ниже заданного минимума, срабатывает датчик, отправляя сигнал в контроллер. В результате чего контроллер блокирует операцию пуска мойки, а также начинает подавать импульсный сигнал на световую сигнализацию, сообщая оператору о нехватке моющего средства. Датчик потока нужен для контроля подачи воды, поскольку в случае ее отсутствия цикл мойки должен быть остановлен. Отсутствие воды приведёт к тому, что программа будет проходить, не зависимо от присутствия жидкости, т.е. программа будет окончена. При срабатывании данного датчика контролер прекращает цикл мойки. Одновременно с этим начинает мигать световая сигнализация, говорящая об отсутствии воды. При возобновлении подачи воды контроллер продолжает цикл автоматически с места остановки.

Смешивание  воды и моющего раствора происходит в инжекторе. Инжектор устанавливается  на трубу, где будет протекать вода. Вход в инжектор моющего раствора обеспечивается через отверстие определённого диаметра. Вода, протекая по инжектору, создаёт отрицательное давление в месте втекания моющего раствора. Таким образом, обеспечивается определённая пропорция между водой и моющим раствором, поскольку, чем меньше давление воды, тем меньшее отрицательное давление она будет создавать за соплом, поступает моющий раствор, следовательно, меньшее количество моющего вещества попадает в воду. На рисунке 2 изображена схема инжектора.

 

Рисунок 2 Строение инжектора.

 

1.2 Выбор регулируемых величин и каналов внесения регулируемых воздействий

 

Основной  регулируемой величиной системы является время когда клапан находится в открытом состояние. Каждый клапан должен открываться в свое время. Так же необходимо отслеживать минимальный уровень моющего раствора в баке и давление воды.

Для рационального использования воды и моющего вещества был разработан следующий цикл мойки:

- Мойка  насоса без моющего вещества:

а. промывка;

б. мойка  в режиме циркуляции;

в. слив отработанной воды в дренаж;

-Мойка  насоса с моющим веществом:

а. промывка ;

б. мойка  в режиме циркуляции;

в. слив отработанного раствора в дренаж;

-Полоскание  насоса чистой водой:

а. промывка насоса;

б. полоскание в режиме циркуляции;

в. конечная промывка и слив в дренаж.

Благодаря использованию циркуляции воды в системе сокращаются затраты на воду. При этом необходимо следить, чтоб уровень моющего раствора не упал до такого уровня, что его не хватило на один из циклов. Поэтому нужно рассчитать количество моющего вещества для цикла и умножить это число на 2, поскольку есть два цикла мойки с моющим веществом. После этого необходимо установить датчик минимального на отметку соответствующую рассчитанному объёму.  Датчик будет подключаться  напрямую к контроллеру.

Датчик потока воды подключается аналогично датчику минимального уровня к контроллеру. Этот датчик отслеживает наличие воды для того, что бы насос не гонял моющий раствор без воды.

 

2 Проектно конструкторская часть

 

2.1 Выбор средств автоматизации

 

2.1.1 Контроллер

 

Основой данной системы положен  программируемый контроллер Siemens Simatic S7-300. Выбран именно этот контроллер потому, что он имеет съёмные модули и его просто и удобно монтировать. На рисунке 3 представлен такой контроллер.

 

Рисунок 3 Siemens Simatic S7-200

 

Для подключения к контроллеру  датчиков, кнопок и сигнальных лампочек необходимо дополнительно установить съёмный модуль релейных входов и выходов. Подключение этого модулю производится путём установки его на интерфейсную шину. Все элементы автоматики подбираются таким образом, что бы в случае поломки их можно было заменить из имеющихся на предприятии запасных частей.

 

2.1.2 Пневмораспределители

 

Контроллер будет выдавать напряжение на выход, которое будет поступать  на пневмоэлектрический клапан (пневмораспределитель) SMC vo307. Выбран данный пневмораспределитель, так как он прост в монтаже, у него низкие электрозатраты, большой диапазон рабочей температуры среды, присутствует влагозащита, тип питаемого напряжения 24В и удобное совместное крепление сразу нескольких пневмораспределителей рядом. На рисунке 4 представлен блок клапанов SMC vo307.

Рисунок 4 Блок пневмораспределителей SMC vo307

Данные пневмораспределители будут  подавать сжатый воздух на клапаны, управляющие водным раствором.

 

2.1.3 Пневмопривод

 

Пневмоклапан или пневмопривод представляет собой задвижку с подпружиненным механизмом и пневмодвигателем. Нормальное состояние такого клапана в данной системе – закрытый. В этом положении  пружина расслаблена. При попадание  сжатого в привод, происходит поворот  задвижки на 90˚ и клапан начинает пропускать раствор. При снятии воздушного давления с привода этого клапана, пружина возвращает задвижку в исходное состояние. В качестве такого привода был выбран привод фирмы AWH. Эти приводы отличаются своим качеством частотой срабатывания. Так же эти

 клапаны  имеют различные размеры задвижек, размер привода при этом остается  один и тот же. Это значительно  упрощает замену в случае привода  в случае поломки. Так же  просто подобрать задвижку по  интересующим нас параметрам. Ниже  будет приведена таблица с  указанием различных размеров и типов клапанов, а также сопутствующий ей рисунок с условными обозначениями размеров.

Рисунок 5 Задвижка

 

Таблица 1 Размеры  задвижек

Размеры (см)	DN 25	DN 32	DN 40	DN 50	DN 65
D1	26.0	32.0	38.0	50.0	66.0
D2	87.0	92.0	97.0	110.0	127.0
D3	89.0	89.0	89.0	89.0	89.0
L3	84.0	92.0	102.0	106.0	114.0
L5	236.0	238.0	241.0	247.0	256.0
E	Rd 52 x 1/6”	Rd 58 x 1/6”	Rd 65 x 1/6”	Rd 78 x 1/6”	Rd 95 x 1/6”

 

Таким образом, выбор необходимой нам задвижки упрощается до нахождения необходимого размера в таблице.

 

2.1.4 Датчик  минимального уровня