|
|
Разработка АСР концентрации и уровня красильного раствора на поточной линии ЛКС – 140Введение Красильно-отделочное производства в различных подотраслях текстильной промышленности отличаются значительной сложностью процесса. Основу технологии составляют физико-химические процессы, реализация которых невозможна без автоматического контроля и управления большого числа технологических параметров. Сложность организационных задач, в частности задач оперативного управления, обусловлена широким ассортиментом выпускаемости продукции, большим разнообразием технологических проводок и режимов. Качественное решение этих задач связано со сбором, хранением и обработкой информации, быстрым нахождением рациональных вариантом управленческих решений. В этих условиях важным средством повышения эффективности красильно-отделочного производства является создание автоматизированных систем управления. Такие системы созданы и функционируют либо внедряются в ряде отделочных предприятий хлопчатобумажной, трикотажной, шерстяной промышленности. Таким образом, в соответствии в вышеизложенным представляется возможным разработать автоматизированную систему управлению технологического процесса непрерывного крашения и запаривания хлопчатобумажной ткани. Разработку будем производить применительно к линии красильно-сушильной - ЛКС - 140. 1. Техническое задание Разработать АСР концентрации и уровня красильного раствора на поточной линии ЛКС - 140. Исходные данные: поточная линия ЛКС - 140, температура ?оС = 50, концентрация С = 45 %, скорость vвк = 20 - 100 м/мин. В расчетно-пояснительной записке разработать вопросы. Технологический процесс, оборудование, параметры, автоматизация. Составить указанные ниже схемы. выбрать элементы, провода, кабели. Дать рекомендации по монтажу, наладке и эксплуатации средств автоматики с учетом техники безопасности и охраны труда. Перечень графического материала. Функциональная схема автоматизации процесса, структурная схема технических средств, принципиальная электрическая схема, общий вид щита автоматики, монтажная схема, схема установки датчика концентрации раствора. При выполнение проекта использовать математическую модель АСР концентрации раствора. При выполнение проекта использовать технические средства - ПЭВМ. 2. Технологический процесс В текстильной промышленности технической базой для реализации непрерывных методов крашения и отделки являются поточные линии, на машинах и агрегатах которых ведутся отдельные виды обработки (технологические операции) непрерывно перемещающегося по линии текстильного материала. Примером систем, разрабатываемых для производств с непрерывной технологией, является АСУ ТП непрерывного крашения хлопчатобумажных тканей сернистыми красителями. В состав процесса непрерывного крашения хлопчатобумажных тканей сернистыми красителями, реализуемого на универсальной красильной линии УКЛ, входят следующие технологические стадии: пропитка (плюсование) ткани раствором красителя в плюсовочной ванне 1 с последующим механическим отжимом её на отжимных валах 2 ванны; запаривание ткани в запарной камере 3 путем ее тепловой обработки в паровой среде под давлением; воздушное зрение (выдерживание ткани на воздухе при существующих климатических условиях на системе валков 4; промывка ткани холодной и горячей водой в промывных коробках 5 с последующим механическим отжимом её на отжимных валах 6 коробок; сушка ткани путем её тепловой обработки на специально обогреваемых сушильных барабанах 7. Из вышеперечисленных технологических стадий состоит процесс непрерывного крашения тканей на УКЛ общего вида. Линия красильно-сушильная ЛКС-140 состоит из: красильных ванн (малого и большого модуля), запарной камеры, промывных ванн (8 штук), сушильной камеры. 1. Скорость движения ткани, м/мин 20 - 100 2. Масса 1 м ткани, г: суровой подготовленной до 150 до 300 3. Рабочая емкость красильных ванн, л: малой большой 210 800 4. Избыточное давление пара, питающего линию, кгс/см2, в пределах 5 - 7 5. Избыточное давление сжатого воздуха, питающего линию, кгс/см2 4,5 - 6,0 6. Избыточное давление воды горячей и холодной, питающей линию, кгс/см2 1,2 - 1,5 7. Температура горячей воды, питающей линию, оС, не менее 60 8. Температура раствора сернистого красителя, питающего линию, оС, не менее 80 9. Давление в жимах отжимных валов, кгс/см, в пределах: 0 - 30 10. Кол-во пара (расчетное), потребляемое линией, т/ч, не более 3,4 11. - Кол-во воды (расчетное), м3/ч, не более: горячей холодной 17,0 3,0 12. Кол-во влажного воздуха (расчетное) Нм3/ч, не более, в том числе очищенного для питания пневматических приборов и средств автоматизации 1,45 13. - Кол-во воздуха, подлежащего удалению от линии, м3/ч, не более, в том числе от: зонтов отжимов у пропиточной (красильной) ванны пневмокамеры радиационной универсальной с инфракрасным излучателями камеры запарной роликовой зонтов отжимов у моечных ванн сушильной барабанной машины, установленной на выходе ткани из линии 29000 4800 - 3000 13900 7300 14. Кол-во влаговыводителей от линии, кг/ч, не более 380 15. Кол-во тепловыделений от линии, ккал/ч, не более 62000 1. Характерной особенностью перечисленных операций ЛКС-140, обусловленной непрерывной технологией, является непрерывный подвод к соответствующим машинам и агрегатам химических питающих растворов, теплоносителей, воды. Результат ведения процесса крашения определяют следующие технологические параметры: концентрация химических веществ в рабочих и питающих растворах уровни рабочих растворов и воды соответственно в плюсовочной ванне и промывных коробах; отношение объема раствора к массе обрабатываемой ткани; температуры среды (рабочих растворов в ванных, воды в промывочных коробках, пара в запорных камерах, поверхности сушильных барабанов; скорость перемещения текстильного материала через машины и агрегаты поточной линии; время обработки и другие вышеперечисленные параметры. В результате технологического процесса на выходе ткань приобретает определенные свойства. К ним относятся: цвет, его интенсивность, равномерность окраски, устойчивость окраски к различного рода воздействиям - свету, мылу, поту, механическим воздействиям. 3. Математическая модель Все пропиточные ванны разделим на два основных типа: ванны, в которые поступает воздушно-сухая ткань. ванны, в которые поступает ткань, пропитанная водой или растворами из ванн, предыдущих по ходу обработки. В нашем случае рассмотрим второй случай. В ванну поступает ткань с влажностью m1. В ванне ткань пропитывается рабочим раствором и через выходные валы уходит с влажностью m2. Ванна не переполняется, при этом m2 > m1. G и v - масса 1 пог. м ткани (г) и скорость ее движения (м/мин). Так как уходящая ткань забирает вещество, то для стабилизации концентрации рабочего раствора Ср (г/с) в ванну подается подкрепляющий раствор Qп (л/с) с концентрацией Сп (г/л) для поддержания баланса жидкости. Рассмотрим схему объекта без учета температурных режимов, т.к. нагрев осуществляется глухим паром, не оказывающим влияние на концентрацию и уровень раствора. Изменение же объема раствора в ванне при изменение температуры в рабочих пределах t = 40 - 60 оС составляет 0,9%, что пренебрежимо мало. В ванне поддерживается постоянный уровень Но. Баланс вещества в ванне в установившемся режиме складывается из притока питающего раствора М = QпСп (г/с), уноса вещества пропитываемой тканью в количестве СрGvm2/?р и дополнительного расхода К. Тогда QпСп = GvCр m2 / ?п + К, где ?п - плотность рабочего раствора, г/л. Для кисловочной ванны К = Gvm1? / ?в расходуется на нейтрализацию щелочи, вносимой входящей тканью (? - количество кислоты (г), расходуемое на нейтрализацию щелочи, содержащейся в 1 л жидкости, вносимой тканью; ?в - плотность воды). В щелочной ванне К = СрGvS / 100 Ср.н ( S - коэффициент сорбции рабочего раствора тканью, % от массы сухой ткани; Ср.н - концентрация рабочего вещества, при котором определяется сорбция вещества тканью, г/л), в перекисной ванне К = ? (? - поправочный коэффициент на разложение перекиси водорода). Рассчитаем параметры пропиточной щелочной ванны при следующих условиях: объем ванны V = 800 л; скорость перемещения ткани v = 55 м/мин; G = 152 г/м; Qп = 1,12 л/мин с концентрацией Сп = 200 г/л; m1 = 1,0 (100%); m2 = 1,3 (130%); S = 1,5 % и Ср.н = 20 г/л. Для щелочной ванны М = QпСп, Аналогично предыдущему случаю можно вывести уравнение объекта. Регулирующая величина - концентрация рабочего раствора Ср; управляющее воздействие - изменение полива питающего раствора Gп. Пусть G, v и Сп - возмущения. После определения ?М и ?N после рассмотрения Qп как регулирующего воздействия, а изменение остальных параметров как возмущение, и подстановки полученных значений в уравнение , найдем (1) где D = Qп0; Е = Сп0. Преобразуем уравнение (1), разделив его на А: Находим значение постоянной времени и коэффициентов усиления (в размерной форме): л/мин; мин. Воспользуемся равенством Qп0Сп0 = АСр0 для упрощения значений коэффициентов. В этом случае: г/л; г•мин/л2; г•мин/мл; м/л. 4. Разработка структурной схемы АСР концентрации раствора Структурная схема АСР концентрации раствора представлена на рис. 2. Схема разработана для камеры плюсования и запаривания. На красильной ванне монтируется прибор АКК-202 со встроенным индуктивным датчиком для измерения концентрации раствора. Из него стандартный токовый сигнал 0 ? 5 мА подается на микро-ЭВМ и на аналоговое регулирующее устройство РБА-П, формирующее ПН-закон регулирования. Далее электрический сигнал подается на вход электропневматического преобразователя ЭПП-63 и далее пневматический сигнал 0,02?0,1 МПа подается на мембранный исполнительный механизм МИМ ППХ-250-25-016-11; установленный на линии подачи питающего раствора. В зависимости от полученного с АКК-202 сигнала, микро-ЭВМ подает сигнал на переключатель УП5300, который работает в двух режимах: автоматическом и ручном. На линиях связи АКК-202 и регулятора РБА-П с микро-ЭВМ установлены: УСО - устройства связи с объектом; УВВ - устройства ввода-вывода; УС - устройства - согласователи. УСО принимают сигналы, нормализуют их, коммутируют, преобразуют или передают информацию от микро-ЭВМ после преобразования на технический объект. УВВ принимают информацию от различных внешних носителей, преобразуют её и передают в микро-ЭВМ, преобразуют и запоминают е1 на внешних носителях и индикаторах, генерируют сигналы времени. УС подключают устройства ввода-вывода к микро-ЭВМ, преобразуют сигналы при передаче их между различными вычислительными системами. Контур управления температурой пара в запарной камере состоит из регулирующего пневматического прибора ТУДП-3М, с которого сигналы подаются через УСО, УВВ и УС в микро-ЭВМ. Роль микро-ЭВМ в данном случае ограничивается -хранением данных. Данные в микро-ЭВМ нижнего уровня поступают в микро-ЭВМ верхнего уровня, где обрабатывается информация, относящаяся к ЛКС-140 в целом. На верхнем уровне размещены: ВЗУ - внешние запоминающие устройства; Д - дисплей; АЦПУ - алфавитно-цифровое печатающее устройство. Микро-ЭВМ нижнего и верхнего уровня могут обмениваться информацией. На основе структурной схемы АСУ ТП непрерывного крашения была построена структурная схема информационно-измерительной системы, выделен канал измерения и канал управления, для которых были рассчитаны погрешности результатов измерений. 6. Разработка принципиальной схемы. Общий вид щита управления. В данной работе требуется разработка принципиальная электрическая измерительная схема (рис.3) и общий вид щита управления (рис. 7). На чертеже 4 приведен общий вид щита управления с необходимым перечнем элементов и соответствующими надписями. Щит управления расположен на полу и имеет размеры: ширина - 800 мм, высота 2600 мм (ГОСТ 36.13-76). На щите размещены средства визуального контроля и управления технологическими параметрами крашения и запаривания, позволяющими вести процесс в автоматическом и ручном режиме управления. 1 - световые табло ТСБ-2 выполняются в соответствии с ТУ 16-535.424-70; 2 - миллиамперметр для контроля уровня типа КВУ-1 (ТМ 4-661-75); 3 - миллиамперметр для контроля температуры пара в запарной камере типа КВУ-1 (ТМ 4-661-75); 4 - АКК-202 - показывающий прибор значений концентрации раствора в камере плюсования; 5 - тумпблер ТВ-1 (УСО.360.049 ТУ); 6 - кнопка опробирования сигнализации КЕ-011 (ГОСТ 5.1245-72); 7 - задатчик концентрации ЗД 100 (ТМ4-1008-78). Все подписи к соответствующим элементам расположены в рамках для надписи, выполненных в соответствии с ТУ 36-11300-70. Датчик НКК-202 (№ 4) расположен на ванне и крепится двумя бабышками БМ 18х1,5-100. Бабышки прямые на Ру до 25 МПА (250 кгс/см2) температурой до 450 оС. М 18х1,5 - диаметр резьбы d D = 30 мм Н = 100 мм m = 360 г. Чертеж бабышек выполняется в соответствии с ТК 4-225-75. 7. Рекомендации по технике безопасности при монтаже и эксплуатации системы. Трубные проводки прокладывают по кротчайшим расстояниям между соединительными приборами с минимальным числом поворотов. Они должны быть удалены на возможно большее расстояние от технологического и электротехнического оборудования, от мест, где возможны сопряжение и вибрация, защищены от механических повреждений. Окружающий воздух не должен иметь резких перепадов температуры. Трубные проводки прокладывают на опорных скобах из полосовой стали, прикрепляемых к стене дюбелями. Необходимо проложить трубные проводки на расстоянии 25 - 30 мм от стены. Трубные проводки высокого давления (контур управления клапаном пара) монтируют по рабочим чертежам проекта с соблюдением правил и требованиям СНиП 3.05.07-85 "Системы автоматизации". Электрические проводки в помещениях пожаро- и взрывоопасных установок необходимо прокладывать в соответствии с требованиями СНиП 3.05.07-85. Кабели с поливинилхлоридной оболочкой прокладывают в местах, где они не могут быть повреждены грызунами, или защищают их коробами или сетками. Щиты устанавливают в соответствии с проектными решениями и требованиями СНиП 3.05.07-85. Шкафный щит устанавливается на бетонном основании, которое должно предохранять контрольно-измерительные приборы от вибрации и сотрясений. Электрические проводки вводят в щит снизу, медные трубные проводки - сверху. К монтажу приборов, устанавливаемых в щите предъявляются специальные требования (ГОСТ 36.13 - 76). При установке и перемещении щита принимают меры, предупреждающие его опрокидывание. Щит должен быть установлен в удобном для работы месте. В целях безопасности необходимо выполнить защитное заземление в соответствии с СНиП 3.05.07-85, которые монтируют одновременно со всеми монтажными работами. Помещения, в которых хранятся пожаро- и взрывоопасные вещества, лаки, краски, растворители, необходимо обеспечить противопожарными средствами (песок, огнетушители, вода). Литература Автоматический контроль и регулирование развеса текстильных материаллов / Хавкин В.П., Ильин Э.Р., Молчанов А.С., Сергееев К.В., Шкрабоев Б.С., Дивинский Л.А., Варданян А.А. - М., 1975. Беленький Л.И. и др. Автоматический контроль и регулирование технологическими процессами отделочного производства. - М., 1978. Гордин Е.М.., Стародуб К.Я. Автоматическое регулирование. - М., 1976. Грищенко А.З. Автоматическое управление в производстве химических волокон. - М., 1975. Епифанов А.Д. Надежность автоматических систем. - М., 1964. Козлов Б.П. Автоматизация технологических процессов шерстяной и шелковой промышленности. - М., 1967. Майзель М.М., Пятов Л.И. Автоматизация производственных процессов легкой промышленности. М., 1973. Молчанов А.С. и др. Технологические измерения и КИП в текстильной промышленности. - М., 1969. Наладка Автоматических систем устройств управления технологическими процессами. Справочное пособие / Под ред. А.С. Клюева. - М., 1977. Основы автоматизации химических производств / Под ред. П.А. Обновленного и А.Л. Гуревича. - Л., 1975. Перов В.Л. Основы теории автоматического регулирования химико-технологических процессов. - М., 1970. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. - М., 1973. Справочное руководство по наладке устройств автоматического управления технологическими процессами в легкой промышленности / Прокофьев Н.М., Ходун С.Ф., Дубровный В.А., Забокрицкий Е.И., Казамирский Б.Н., Лубман А.М. - М., 1975. Шмелев А.Н., Шишло К.С. Электрооборудование промышленных предприятий текстильного производства. - М., 1975. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. - Л., 1975. 1 2 Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|